王 維

(南京科遠(yuǎn)智慧科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210000)

0 引言

2015年，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)提出“中國(guó)制造2025”的計(jì)劃，其中包括智能制造工程和綠色制造工程。如今綠色、智能已經(jīng)是這個(gè)時(shí)代的主流思想，此外還有物聯(lián)網(wǎng)，各國(guó)都投入了巨大的人力、物力、財(cái)力來(lái)進(jìn)行研究和開發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種傳感器采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將數(shù)據(jù)返回到設(shè)備的控制中心。5G技術(shù)的普及和不斷成熟，可以滿足移動(dòng)數(shù)據(jù)的高傳輸率、降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)、節(jié)省能源、降低成本和大規(guī)模的設(shè)備連接。5G技術(shù)滿足峰值傳輸速率達(dá)到Gbit/s，在沒(méi)有物理線路的情況下接口延時(shí)在1ms左右，可以滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)龐大的網(wǎng)絡(luò)容量、虛擬現(xiàn)實(shí)的大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸和超多臺(tái)設(shè)備的連接。在物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)的結(jié)合之下，本文主要設(shè)計(jì)具有綠色、安全、節(jié)能的生產(chǎn)工作環(huán)境的車間監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)的主要功能

綠色車間監(jiān)測(cè)在Android終端上運(yùn)行的系統(tǒng)目前還處于剛剛開始的階段。在手機(jī)、平板等和可以移動(dòng)的設(shè)備越來(lái)越多的前提下，綠色車間監(jiān)測(cè)在Android終端上運(yùn)行的系統(tǒng)研發(fā)顯得尤為重要。

本文主要闡述了基于Android系統(tǒng)的綠色工廠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，以空調(diào)、風(fēng)扇、車床等設(shè)備作為測(cè)試樣例，可以實(shí)現(xiàn)各種現(xiàn)代化設(shè)備的管理，轉(zhuǎn)變了管理方式，順應(yīng)當(dāng)代科技的發(fā)展。把現(xiàn)代化的管理方式和設(shè)備融合在一起，可充分發(fā)揮設(shè)備的作用，提高企業(yè)收入，實(shí)現(xiàn)綠色車間管理。

2 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)

綠色車間監(jiān)測(cè)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)采用了3層架構(gòu)設(shè)置，自上而下分別是用戶界面層(User Interface Layer)、業(yè)務(wù)邏輯層(Business Logic Layer)與數(shù)據(jù)訪問(wèn)層(Data Access Layer)[1]。這種分成架構(gòu)可以有效地將業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問(wèn)邏輯隔開。

用戶界面層主要負(fù)責(zé)頁(yè)面展示，和與用戶交互。主要包括：用戶登錄界面、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面、環(huán)境設(shè)備監(jiān)控界面、圖表分析界面、我的界面。通過(guò)這些界面，用戶可以很好地了解和使用系統(tǒng)功能。

業(yè)務(wù)邏輯層主要控制業(yè)務(wù)邏輯，為界面提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與用戶交互的邏輯。主要包括：用戶登錄模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)境設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊、圖表分析模塊、我的模塊。

數(shù)據(jù)訪問(wèn)層提供了對(duì)數(shù)據(jù)的增、刪、改、查，主要分為客戶端數(shù)據(jù)訪問(wèn)、服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問(wèn)?？蛻舳藬?shù)據(jù)訪問(wèn)包括：對(duì)生成設(shè)備監(jiān)測(cè)因子采集時(shí)間的使用、對(duì)環(huán)境設(shè)備因子采集時(shí)間的使用等。服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問(wèn)包括：用戶信息的使用、設(shè)備信息的使用、環(huán)境設(shè)備信息的使用、車間設(shè)備信息的使用等。

2.2 功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于Android的綠色車間監(jiān)測(cè)APP的功能性需求分析，該項(xiàng)目在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，將系統(tǒng)劃分成5個(gè)功能模塊，其中包含用戶登錄模塊、環(huán)境設(shè)備監(jiān)測(cè)模塊、設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)模塊、圖表分析模塊、我的模塊，如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目使用的數(shù)據(jù)庫(kù)是MySQL5.1，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)階段須分析前端APP的任務(wù)需求，是否滿足生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳和存儲(chǔ)，所以數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)采用了規(guī)范化設(shè)計(jì)[2]。本系統(tǒng)主要用到用戶基本信息表、環(huán)境設(shè)備控制表等5張表，接口是選用JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)接口。

3 系統(tǒng)的模塊簡(jiǎn)介

3.1 用戶功能

由用戶輸入工號(hào)或者用戶名和密碼，然后采用Retrofit和RxJava將用戶信息上傳至服務(wù)器，然后返回驗(yàn)證信息。此外，用戶還可以修改密碼、綁定手機(jī)、修改數(shù)據(jù)刷新時(shí)間等操作。綁定手機(jī)號(hào)碼的同時(shí)也綁定了手機(jī)Max地址，系統(tǒng)首先確認(rèn)手機(jī)使用了聚合數(shù)據(jù)提供的界面http://v.juhe.cn/sms/send，向手機(jī)發(fā)送驗(yàn)證碼，確認(rèn)手機(jī)號(hào)碼之后遍歷循環(huán)所有的網(wǎng)絡(luò)接口，找到 wlan0接口從而獲得手機(jī)Max地址，并且將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)

登錄成功之后會(huì)顯示登錄者的信息。采用了ViewPager實(shí)現(xiàn)設(shè)備列表之間的切換，每一個(gè)設(shè)備列表都是單獨(dú)的Fragment，都采用RecyclerView設(shè)置成兩列，然后自定義每一行的樣式。底部導(dǎo)航欄有一個(gè)自定義View。點(diǎn)擊設(shè)備主頁(yè)面的【空調(diào)】進(jìn)入環(huán)境設(shè)備頁(yè)面，在視圖上可以看到空調(diào)系統(tǒng)用電量、功率等，也可以對(duì)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且還可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行開與關(guān)操作(點(diǎn)擊【開關(guān)按鈕】),此項(xiàng)操作只有管理員才可以設(shè)置，拖動(dòng)圓環(huán)上的圓圈可以調(diào)節(jié)溫度，拖動(dòng)風(fēng)速調(diào)節(jié)的圓圈可以改變速度，點(diǎn)擊風(fēng)向調(diào)節(jié)的角度可以改變不同的風(fēng)向。每一個(gè)

圖1 功能架構(gòu)

屬性都是采用了自定義View實(shí)現(xiàn)的，增加每個(gè)調(diào)節(jié)按鈕的復(fù)用率。風(fēng)速調(diào)節(jié)采用了自定義的CustomScaleView，在這個(gè)方法里使用動(dòng)態(tài)設(shè)定控制，通過(guò)畫筆(paint)和畫布(Canvas)，對(duì)不同屏幕寬度進(jìn)行適配。

3.3 環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)

當(dāng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)高于某值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的通知，在SDK28之后需要使用Notification Channel注冊(cè)通道后才可以發(fā)送通知，可以實(shí)時(shí)查看當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)和以往的環(huán)境參數(shù)。Custom Grid Layout是繼承Grid Layout自定義的一個(gè)控件，可以方便地添加或者刪除某個(gè)屬性。列表展示使用了TabLayout、ViewPager控件，可以左右滑動(dòng)切換列表，列表使用了RecyclerView。

3.4 圖表分析功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)可以以多種形式查看數(shù)據(jù)，可以對(duì)圖表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行折線圖之間的轉(zhuǎn)化，從而使數(shù)據(jù)更加直觀。屬性選擇使用了Spinner控件，日期選擇自定義View。點(diǎn)擊時(shí)間可以根據(jù)時(shí)間，選擇不同的圖表類型，生成不同的圖表。畫圖工具是第三方開源框架MPAndroid Chart-v3.0.3，這是使用兩種圖LineChart和BarChart。

3.5 后臺(tái)管理功能的實(shí)現(xiàn)

后臺(tái)管理系統(tǒng)主要是管理員對(duì)前臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查等操作。在后端生產(chǎn)員登錄成功的顯示首頁(yè)中會(huì)顯示登錄人員的名字，以及【空調(diào)狀態(tài)】【風(fēng)扇狀態(tài)】【修改密碼】【安全退出】等一些查詢操作，如果輸入的用戶名對(duì)應(yīng)只是生產(chǎn)員，那么只能在后臺(tái)進(jìn)行查看操作和修改自己賬號(hào)密碼，不支持查看和更改管理員信息。當(dāng)點(diǎn)擊左側(cè)【空調(diào)狀態(tài)】按鈕則會(huì)在右側(cè)顯示空調(diào)的狀態(tài)信息、數(shù)頁(yè)，和當(dāng)前位置。點(diǎn)擊右下角的【下一頁(yè)】按鈕就可以查詢下一頁(yè)的空調(diào)狀態(tài)信息。點(diǎn)擊左側(cè)【風(fēng)扇狀態(tài)】按鈕則會(huì)在右側(cè)顯示風(fēng)扇的狀態(tài)信息。點(diǎn)擊右下角的【下一頁(yè)】按鈕就可以查詢下一頁(yè)的風(fēng)扇狀態(tài)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和人工智能的快速發(fā)展，在工廠管理中會(huì)更加注重綠色、安全利用、節(jié)能的生產(chǎn)環(huán)境。手機(jī)已經(jīng)融入了人們的日常生活，利用大數(shù)據(jù)、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，人們可以通過(guò)手機(jī)辦公隨時(shí)了解車間的數(shù)據(jù)，提高車間管理效率。