基于智能手机的点检管理系统

薛晗光 孙 玺 高 旭

(西安热工研究院有限公司 陕西 西安 710054)

0 引 言

设备管理是电厂生产经营活动中的重要组成部分。设备点检制自20世纪80年代从工业先进国家引入中国，得到广泛的应用，为探索适应中国工业企业设备管理发展提供了一种有效的方法[1-4]。点检制，是按照一定的标准、一定周期、对设备规定的部位进行检查，以便早期发现设备故障隐患，及时加以修理调整，使设备保持其规定功能的设备管理方法。为了提高、维持生产设备的原有性能，通过人的感官或者借助工具、仪器，按照预先设定的周期和方法，对设备上的规定部位(点)进行有无异常的预防性周密检查的过程，以使设备的隐患和缺陷能够得到早期发现、早期预防、早期处理[5-7]。

目前，电厂在点检管理中主要使用专用点检仪产品。其功能相对单一、硬件价格昂贵、后期维护费用高；配套管理软件与其他业务系统的数据无法共享，容易产生信息孤岛。随着智能手机的发展，其丰富的图像显示功能、强大的运算性能、友好便捷的操作模式，配合专业的点检管理APP，通过Wi-Fi实时在线交互数据，完全可以代替传统的专业点检仪[8]，并且能够提高点检管理的工作效率，丰富管理手段。本文设计并实现了基于智能手机的点检管理系统。

1 系统设计

1.1 点检业务分析

电厂的点检工作往往根据设备的专业类型划分多条点检路线，如电气路线、化学点检路线等。每条路线包含多个点检点，每个点检点管理周围一片区域内的设备，要求依次到位打卡后，开始具体的检查工作。每个点检点下包含多个点检项目，称为点检项，分为观察类和记录类。观察类点检项通过人的五感(视、听、嗅、味、触)对设备有无异常情况进行判断；记录类点检项通过读取现场表计或借助工具、仪器对设备上的规定部位(点)进行测量，并记录结果值。

1.2 系统模式选取

根据业务需求，点检系统采取Web端和移动端结合的方式。在Web端实现制定路线，配置点检点和点检项，设置间隔周期和执行轮次、时间。Web端采用B/S模式。这种模式统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用[9-10]。在服务器上安装SQL Server数据库，浏览器通过网络服务同数据库进行数据交互。

在移动端执行具体的点检动作，包括到位打卡、记录点检项检查结果等。移动端选取Android平台进行开发。相比苹果的iOS平台，Android的开放性允许其应用被更广泛地安装使用，并且可通过ROM定制实现系统功能权限的控制。

1.3 架构设计

整个系统架构由移动端、Web端、服务端和移动服务总线4部分组成(见图1)。服务端为移动服务总线提供数据接口。移动服务总线用于实现用户登录情况管理及任务在Web端和移动端之间的传输。移动服务总线作为Web端、移动端的中间件，接收各方的数据请求并将其分发至相应的接收方，最后从接收方获取数据并返回请求方，整个过程中不对数据进行任何操作，只做转发。

图1 点检管理系统架构

1.4 数据库设计

Web端采用SQL Server数据库。其具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点，在大多数分布式Web应用程序中广泛应用[11]。

移动端采用Android操作系统中集成的SQLite数据库。SQLite是Android平台的重要数据库引擎，具有零配置、支持事务、移植性好等特点, 负责多种格式数据的存储[12]。

两端的数据库结构相似，主要通过点检任务表、点检点表、点检项表、附件表这4张表来存储数据。点检任务表为核心主表，其结构参见表1。点检点表以任务编号为外键与主表关联。点检项表以点检点编号为外键与点检点表关联，附件表以点检项编号为外键与点检项表关联。

表1 点检任务表

2 系统实现

系统主要包含用户登录、点检任务下载、点检点到位管理、点检项结果录入(包括无线测温、无线测振)、添加附件等功能，如图2所示。

图2 点检系统功能

2.1 任务下载

点检任务下载是移动端获取数据的唯一通道，下载接口采用标准的HTTP方法，通信采用JSON数据格式。其接口设计分为输入参数和输出结果，共6个字段。输入参数包括设备编号、业务流编码和输入数据；输出结果包含结果码、错误消息和返回内容，详细参见表2。

表2 点检任务下载接口

在通信数据格式的选择上，重点对比和测试了XML和JSON格式。考虑到XML文件格式复杂，传输占带宽较高，最终没有选用应用更为广泛的XML语言，而采用了JSON这一轻量级的数据交换格式。其数据格式比较简单，易于读写，格式都是压缩的，占用带宽小，且易于解析，客户端可以简单地进行JSON数据的读取。因为JSON格式能直接为服务器端代码使用，大大简化了服务器端和客户端的代码开发量，并且易于维护[13]。

2.2 NFC打卡到位管理

一条点检路线往往包含多个点检点，在执行点检任务时，为保证到每个点检点进行检查，需要对点检员进行到位管理。这一需求可以通过智能手机支持的NFC功能得到解决。NFC即近场通信，是一种近距离无线通信技术，在13.56 MHz频率运行于10 cm距离内，目前已通过成为ISO/IEC IS 18092国际标准、ECMA-340标准与ETSI TS 102 190标准[14-15]。

在NFC卡片内写入当前点检点的编码，张贴于点检点现场某处。点检员到位后，按照系统提示(见图3)，用智能手机接触现场张贴的NFC卡片。当手机NFC感应区与卡片有效接触时，可读取到卡片数据，即该点检点编号。系统在下载到的点检任务数据中遍历查询该编号，一旦数据匹配，系统将视为已到位打卡，记录到位时间，并跳转到该点所包含的点检项列表页面。

图3 NFC打卡界面

2.3 点检项结果录入

点检员到位打卡后，根据系统中显示的点检项，逐条进行检查。对于观察类点检项，在系统中手动选择“正常”或“异常”；对于可读取表计的点检项，在系统中手动输入表计显示结果(见图4)。另有一些点检项，需要通过现场测量，来监控设备温度或振动情况。据此，系统采用基于Wi-Fi无线通信技术的红外测温传感器和测振传感器(见图5)，配合点检管理APP使用。传感器直接将测温测振结果记录发送至手机，随后上传服务端，减少了人工干预，保证点检结果的真实性和准确性。同时，测量过程相比传统测温测振更加简便快捷，显著提升了工作效率。

图4 点检项结果录入界面

图5 无线测温、无线测振传感器

传感器和手机通过连接到同一个Wi-Fi路由，建立起通信链路。手机向传感器发出数据请求，传感器将监测到的数据实时发送给手机。在系统中观察到采集的数据值趋于稳定时，通知传感器停止采集，保存当前数据。

2.4 点检结果离线提交

移动端执行完点检任务后将点检项观察值、测量值、附件等数据放入任务提交队列，队列能够保证任务数据不会丢失，且在离线环境下可以缓存数据，不影响提交操作。在移动端接入网络的情况下，提交队列将逐个提交任务至服务端移动服务总线。提交任务数据的同时，通知服务端该任务的附件个数。服务端首先验证该任务数据是否存在错误，通过验证后，移动服务总线将任务传输至Web端。Web端对任务进行数据、逻辑、权限等多重校验，判断该任务是否可以提交，如不能提交则返回“提交失败”至服务端，反之返回“提交成功”。此时，服务端再将提交结果发送到移动端。任务提交成功后，如果附件个数大于0，则开始上传附件。移动端遍历全部的附件，依次上传至服务端后，通知服务端附件上传完成。服务端再遍历全部的附件，并依次上传至Web端和任务数据进行关联，同时更新任务状态，并返回结果至移动端(见图6)。

图6 任务提交流程

3 结 语

本文基于电厂点检管理的业务流程，开发出Android版本的手机应用，用智能手机代替传统的点检仪，实现了点检管理的主要功能。在试点电厂已投入使用，成功完成日常点检管理工作，同时有效降低了硬件成本，提高了工作效率。其普遍适用于火电、水电和风电领域，可安装于大多数主流配置的Android智能手机上，普适性高，设备成本低，易于推广和维护。随着智能手机技术的快速发展，点检管理系统也相应拥有广阔的升级空间，新技术在点检管理系统中的使用能够不断丰富点检管理手段，提高管理水平，符合发电行业建设智能电站的发展趋势。