陳英紅 陳建勛 梁敏健

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微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀上位機(jī)*

陳英紅 陳建勛 梁敏健

（廣東省特種設(shè)備檢測研究院珠海檢測院）

超速保護(hù)是大型觀覽類游樂設(shè)施安全運(yùn)行的必要功能，對該功能的檢測是游樂設(shè)施出廠和在役過程中必不可少的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)一種微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀上位機(jī)。用小程序代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機(jī)軟件，通過手機(jī)藍(lán)牙與下位機(jī)連接實(shí)現(xiàn)檢測參數(shù)控制、檢測結(jié)果顯示；通過互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器連接可實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)溯源、檢測報(bào)告自動(dòng)生成等功能。

超速保護(hù)；微信小程序；數(shù)據(jù)溯源

0 引言

部分觀覽類游樂設(shè)施的傳動(dòng)系統(tǒng)采用直流電機(jī)，存在超速引發(fā)事故造成重大人身傷害和巨額財(cái)產(chǎn)損失的風(fēng)險(xiǎn)[1]。因此，游樂設(shè)施座艙中各種安全保險(xiǎn)裝置、吊掛軸、吊掛件的保險(xiǎn)裝置、防超速和碰撞裝置、限位裝置、防逆行、制動(dòng)及緩沖裝置等是重點(diǎn)檢查部件[2]。GB 28265—2012游樂設(shè)施安全防護(hù)裝置通用技術(shù)條件中明確規(guī)定：超速限制裝置在緊急情況下應(yīng)能迅速動(dòng)作，阻止游樂設(shè)施向不安全方向運(yùn)動(dòng)[3]。

超速保護(hù)功能試驗(yàn)通過對游樂設(shè)施的電機(jī)輸入外部侵入式控制信號，控制速度上限與加速度，監(jiān)測電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速變化，從而判斷超速保護(hù)功能是否正常運(yùn)作[4]。該檢測過程多為人工手動(dòng)操作限速器電器開關(guān)，存在數(shù)據(jù)丟失、測試數(shù)據(jù)溯源難的問題[5]。戚政武（2014）等提出一種采用工況模擬手段檢測自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的方法，解決了自動(dòng)扶梯超速和非操縱逆轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的檢測難題[6]。

傳統(tǒng)儀器生產(chǎn)制造行業(yè)正面臨向新型化、高精度化、微型化、集成化、智能化和數(shù)字化方向轉(zhuǎn)型的迫切需求。張向北（2018）等將互聯(lián)網(wǎng)與小程序結(jié)合，增強(qiáng)了混凝土生產(chǎn)管理的時(shí)效性和精細(xì)程度[7]。王志玉（2018）等提出一種基于微信小程序控制的中央空調(diào)控制器，通過點(diǎn)擊小程序界面按鈕即可實(shí)現(xiàn)設(shè)定中央空調(diào)溫度、開關(guān)機(jī)等功能[8]。吳薇（2018）等設(shè)計(jì)了基于NB-IoT和微信小程序的遠(yuǎn)程移動(dòng)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控系統(tǒng)，通過小程序控制終端模糊PID實(shí)現(xiàn)對電熱管與風(fēng)機(jī)的控制[9]。梁波（2018）等將天文望遠(yuǎn)鏡控制系統(tǒng)移植到微信小程序中，使天文技術(shù)研究人員能夠方便快捷地利用移動(dòng)終端，在微信平臺(tái)上遠(yuǎn)程控制天文望遠(yuǎn)鏡和實(shí)時(shí)監(jiān)控天文望遠(yuǎn)鏡自主控制系統(tǒng)的狀態(tài)[10]。

本文設(shè)計(jì)微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀上位機(jī)，以智能終端代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機(jī)硬件，微信小程序代替上位機(jī)軟件。

1 檢測儀硬件框架與測試機(jī)理

依據(jù)文獻(xiàn)[3]超速限制裝置試驗(yàn)規(guī)定模擬超速工況，通過試驗(yàn)機(jī)或游樂設(shè)施整機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，超速限制裝置應(yīng)能及時(shí)實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。重復(fù)試驗(yàn)1000次，試驗(yàn)完畢后，限位裝置無失效，則判定為合格[3]。

超速保護(hù)功能檢測儀硬件圖如圖1所示，由智能終端、主控制器、游樂設(shè)施電機(jī)控制模塊、外接變頻器、反射式光電開關(guān)、游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊和顯示屏7部分構(gòu)成。

智能終端為上位機(jī)，測試過程中通過藍(lán)牙信號給下位機(jī)主控制器發(fā)送測試參數(shù)與命令，同時(shí)接收主控制器反饋的測試數(shù)據(jù)。主控制器上裝有LCD顯示屏，用于測試過程中動(dòng)態(tài)顯示游樂設(shè)施電機(jī)控制模塊和游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊反饋的變頻器控制變量、電動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)。主控制器通過2.4 G無線通訊方式與2個(gè)分布式控制模塊通訊。

圖1 超速保護(hù)功能檢測儀硬件圖

反射式光電開關(guān)用于測試與游樂設(shè)施電動(dòng)機(jī)連接的飛輪轉(zhuǎn)速，其輸出的脈沖信號被游樂設(shè)施電機(jī)控制模塊采集。外接變頻器用于控制游樂設(shè)施電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和方向，并向游樂設(shè)施電機(jī)控制模塊連續(xù)發(fā)送電壓、電流和頻率等變頻器參數(shù)，其控制參數(shù)由游樂設(shè)施電機(jī)控制模塊通過RS485通訊發(fā)送。游樂設(shè)施數(shù)據(jù)采集模塊用于采集檢測過程中游樂設(shè)施給檢測系統(tǒng)發(fā)送的信號，包括超速保護(hù)開關(guān)的動(dòng)作信號（開關(guān)量）以及超速后游樂設(shè)施自帶變頻器發(fā)出的信號（切斷電源后發(fā)出的報(bào)警信號）。

檢驗(yàn)測試流程：1）通過小程序控制主控器來控制游樂設(shè)施直流電機(jī)的速度上限和加速度使大型游樂設(shè)施加速至超速情況；2）超速保護(hù)功能模塊介入，使大型游樂設(shè)施減速至閾值內(nèi)，如圖2所示。

圖2 檢測流程游樂設(shè)施速度示意圖

游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀微信小程序用于整個(gè)測試流程中，控制直流電機(jī)的速度上限和加速度，測量測試過程中大型游樂設(shè)施速度，并通過速度的變化情況計(jì)算出游樂設(shè)施超速保護(hù)模塊介入后制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)減速度，作為最終游樂設(shè)施超速保護(hù)功能是否符合標(biāo)準(zhǔn)評定的依據(jù)。

2 關(guān)鍵參數(shù)無線測控技術(shù)

游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀微信小程序面向嵌入式游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀開發(fā)，用手機(jī)替代檢測儀的上位機(jī)，微信小程序替代上位機(jī)軟件，通過藍(lán)牙通信進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)非接觸式測量，簡化檢測工作、減少設(shè)備成本。

本文選擇藍(lán)牙4.0模塊作為下位機(jī)通信模塊。小程序藍(lán)牙通信測試如圖3所示。智能手機(jī)作為上位機(jī)，藍(lán)牙4.0通過串口PL2303連接至PC模擬下位機(jī)，即可對藍(lán)牙通信進(jìn)行測試。

圖3 微信小程序通信測試

基于Javascript語言，微信小程序通過wx.open-BluetoothAdapter功能初始化，搜索后選中對應(yīng)藍(lán)牙模塊，并建立藍(lán)牙與手機(jī)的通信連接；使用wx.write-BLECharacteristicValue功能賦給藍(lán)牙對應(yīng)功能的UUID后，將輸入框中獲得的數(shù)據(jù)傳輸給藍(lán)牙模塊所在的下位機(jī)系統(tǒng)，提供下位機(jī)的控制參數(shù)，并不停詢問數(shù)據(jù)；下位機(jī)將檢測完的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳輸回小程序端，使用wx.notifyBLECharacteristic Valuechange讀出數(shù)據(jù)，將檢測出的參數(shù)顯示在微信小程序檢驗(yàn)參數(shù)顯示框的相應(yīng)參數(shù)位置；canvas組件將獲得的數(shù)據(jù)按軸為時(shí)間軸，軸為電機(jī)速度在速度時(shí)間圖像框的畫布上制圖。

3 基于移動(dòng)互聯(lián)的檢測報(bào)告智能一鍵生成

因微信小程序自身功能限制，選擇把檢測數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器，服務(wù)器將數(shù)據(jù)填入空白檢測報(bào)告模板，并以郵件形式發(fā)出的方式實(shí)現(xiàn)檢測報(bào)告智能一鍵生成功能。小程序自動(dòng)生成檢測報(bào)告流程如圖4所示。

圖4 小程序自動(dòng)生成檢測報(bào)告流程

3.1 小程序端從下位機(jī)接收數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)器端

使用小程序wx.request接口，建立與服務(wù)器的連接，post組件將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)出。服務(wù)器端通過Python Flask獲取小程序post提交的數(shù)據(jù)。

3.2 服務(wù)器調(diào)用模板填寫檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

服務(wù)器端Python Document調(diào)用檢測報(bào)告空白模板，選中對應(yīng)表格的對應(yīng)單元格，填入Flask獲取的對應(yīng)數(shù)據(jù)，居中處理后生成名為“游樂設(shè)施檢驗(yàn)報(bào)告”的word文件。

3.3 服務(wù)器將檢測報(bào)告發(fā)出

使用Python email，Python smtplib構(gòu)建郵件并發(fā)送，流程分為4步：

1）授權(quán)發(fā)件郵箱功能，申請發(fā)送郵箱的POP3/ SMTP功能授權(quán)碼并開通相應(yīng)功能；

2）建立連接，SMTP客戶端（發(fā)送方的郵件服務(wù)器）定時(shí)對郵件緩存掃描，若有郵件，則與接收方的SMTP服務(wù)器建立TCP連接；連接建立后，客戶端發(fā)送詢問命令，附上主機(jī)名；接收端判斷發(fā)送過程是否進(jìn)行；

3）自動(dòng)生成與發(fā)送郵件，表1中代碼順序即為郵件傳輸?shù)耐暾^程；

表1 郵件生成傳輸代碼功能對照表

4）連接釋放，郵件發(fā)送完畢后，SMTP客戶端發(fā)送QUIT命令，SMTP服務(wù)器釋放TCP連接。

4 檢測微信小程序設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測微信小程序旨在控制電機(jī)模擬超速，并檢測電機(jī)軸速度、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間等來對超速保護(hù)裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。采用開發(fā)者工具wxml，wxss語言搭建交互界面；使用JavaScript對人機(jī)交互功能進(jìn)行編寫。微信小程序使用流程圖如圖5所示。

進(jìn)入小程序后點(diǎn)擊藍(lán)牙按鈕，彈出開始搜索藍(lán)牙設(shè)備詢問框；在彈出的藍(lán)牙列表中選擇名稱為HC-08的設(shè)備進(jìn)行連接；藍(lán)牙連接成功后，在速度上限和加速度2個(gè)輸入框內(nèi)填入檢驗(yàn)控制參數(shù)；點(diǎn)擊開始測試按鈕，此時(shí)參數(shù)顯示框會(huì)不停地顯示嵌入式游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀傳回的電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出軸速度、功率，待檢測完成后計(jì)算出響應(yīng)時(shí)間t、制動(dòng)時(shí)間t和制動(dòng)速度v等參數(shù)；點(diǎn)擊檢測數(shù)據(jù)標(biāo)簽跳轉(zhuǎn)至檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成界面，界面中將檢測時(shí)間、檢測人員、檢測參數(shù)和檢測結(jié)果顯示出來；點(diǎn)擊生成報(bào)告按鈕，提示框顯示報(bào)告生成成功，并將測試結(jié)果以郵件形式發(fā)出；點(diǎn)擊歷史數(shù)據(jù)標(biāo)簽跳轉(zhuǎn)至歷史檢驗(yàn)數(shù)據(jù)溯源界面。

圖5 微信小程序使用流程圖

檢驗(yàn)參數(shù)控制與顯示界面如圖6所示，主要負(fù)責(zé)控制、監(jiān)測檢測過程，可實(shí)現(xiàn)測試加載設(shè)置與測試過程參數(shù)實(shí)時(shí)顯示。檢測完畢后，下位機(jī)傳回?cái)?shù)據(jù)將全部上傳至Ubuntu系統(tǒng)服務(wù)器端，利用Navicat for MySQL對數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存管理。

圖6 檢驗(yàn)參數(shù)控制與顯示界面

歷史檢驗(yàn)數(shù)據(jù)溯源界面如圖7所示，主要負(fù)責(zé)歷史數(shù)據(jù)展示與檢索，檢索框中輸入固定格式的標(biāo)簽可對數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，并跳轉(zhuǎn)至檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成界面展示對應(yīng)數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)標(biāo)簽格式為：檢測時(shí)間-檢測地點(diǎn)-檢測人員，其中檢測時(shí)間通過wx.getFullYear，wx.getMonth和wx.getDate自動(dòng)獲取組合后生成；檢測地點(diǎn)通過wx.getLocation獲得具體經(jīng)緯度信息，采用騰訊地圖API將獲取的經(jīng)緯度上傳至騰訊地圖進(jìn)行逆向解碼得到該坐標(biāo)點(diǎn)的名稱信息并返回；檢測人員名稱ID由小程序自帶接口wx.getUserInfo調(diào)用獲得。下拉標(biāo)簽展示框可對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若有新數(shù)據(jù)則刷新歷史數(shù)據(jù)標(biāo)簽。

檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成界面如圖8所示，主要負(fù)責(zé)檢測數(shù)據(jù)的完整顯示與檢測報(bào)告的自動(dòng)生成。生成報(bào)告按鈕控制將檢測數(shù)據(jù)上傳至Ubuntu系統(tǒng)的服務(wù)器，按照檢測院檢驗(yàn)報(bào)告模板自動(dòng)填入，并生成word版檢驗(yàn)報(bào)告，如圖9所示。

圖7 歷史檢驗(yàn)數(shù)據(jù)溯源界面

圖8 檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成界面

圖9 檢驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成結(jié)果

5 結(jié)語

本文研發(fā)微信小程序模式下的游樂設(shè)施超速保護(hù)功能檢測儀上位機(jī)，使用智能手機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)上位機(jī)硬件系統(tǒng)，小程序代替上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)超速保護(hù)功能檢測儀器集成化、便攜化。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)+將檢測數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端，實(shí)現(xiàn)游樂設(shè)施超速保護(hù)功能測試數(shù)據(jù)溯源、檢測報(bào)告自動(dòng)生成。

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The Host Computer of Overspeed Protection Function Detector for Amusement Facilities Based on WeChat Applet

Chen YinghongChen Jianxun Liang Minjian

(Guangdong Special Equipment Testing and Research Institute Zhuhai Testing Institute)

The overspeed protection function is a necessary function for the safe operation of large-scale viewing facilities. The detection of overspeed protection function is an indispensable part of the amusement facility leaving the factory and in service. This paper proposes a design method based on WeChat applet for the overspeed protection function detector of the amusement facility. The method replaces the traditional host computer software with a applet, and realizes the detection parameter control and the detection result display through the connection of the mobile phone Bluetooth and the Lower machine, and realizes the functions of detecting the data traceability and automatically generating the detection report through the connection with the server via the Internet.

Overspeed Protection; WeChat Applet; Data Traceability

陳英紅，女，1974年生，高級工程師，主要研究方向：特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研發(fā)。E-mail: 924192172@qq.com

基金項(xiàng)目：廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目（2017CT26）