基于Android的“绿色车间”监测系统的设计与实现木

胡新宇 冯蓉珍

摘要：本论述设计了一种基于Andriod的“绿色车间”检测系统。该系统智能监测车间环境，当环境参数实时值大于设定阈值，开启通风、空气净化设备。管理者远程监控多个车间的生产设备状态以及车间环境，并进行有效管理，为车间环境安全环保提供保障。该系统界面美观、逻辑简单、交互友好。

关键词：Andriod;绿色车间;监测系统

中图分类号：TP368.2文献标识码：B

0引言

随着生活水平不断提高，人们对工作环境要求越来越高。工厂生产车间粉尘、温度、湿度超标等问题急需解决。“绿色车间”监测系统具备方便、安全、智能等特点，通过远程监测车间环境并控制设备运行，从而给工人及管理人员提供安全环保的工作环境。随着科技创新与发展，将Andriod操作系统和物联网技术相结合应用于车间环境智能监测与控制成为可能。

Android操作系统基于Linux内核、开放源代码、具备触摸屏高级图形界面显示，具有成本低、开放性和交互性好、稳定性强的特点，被广大用户广泛应用于手机、平板电脑等移动终端设备中。

利用物联网技术远程采集环境数据并远程控制车间设备运行以净化车间环境。

本文在综合分析原有车间环境存在的不足和国内外在车间环境研究的基础上，提出了基于Android的“绿色车间”监测系统，该系统能够实现环境监测的智能化、系统化，为工作人员提供舒适安全的工作环境。

1“绿色车间”监测系统组成

所谓“绿色车间”，是指车间环境绿色环保，给人以舒适的工作环境，工人们避免遭受到废气、废液、粉尘、超高、低温或过度潮湿等不良因素的影响。

本系统由包括了PM2.5、温、湿度等环境参数、车间内生产设备工作参数数据采集部分、进行数据存储、分析、显示并发送远程控制指令的移动终端和包括了风扇、空调、空气净化器等执行器三大部分组成。如图1所示。

因篇幅限制，生产车间的数据采集及执行器部分的软、硬件设计，将在另外的文章中进行阐述。本论述重点阐述移动终端APP的设计与实现。移动终端监测并显示多个车间内的每个生产设备信息以及环境信息、控制改善环境的执行器工作状态。用户通过界面直接查看车间环境指标以及车间设备状态。

2“绿色车间”监测系统需求分析及方案设计

2.1“绿色车间”监测系统需求分析

准确的需求分析可以减少系统开发周期，降低系统开发成本和维护成本。系统设计时要求综合考虑基本需求、信息系统特点、风险防范等多方面因素。按照软件需求设计，做到设计合理、结构优化。

2.1.1功能性需求分析

对生产车间工作环境中的PM2.5、温度、湿度进行实时监测，并在手机、PAD等移动终端显示主要监测参数值，对周期监测的数据进行存储、分析，基于分析结果对车间的环境设备进行控制操作。监测车间内生产设备的状态、能耗、使用频次，当监测到生产设备故障或关闭时，系统自动通知用户。生产设备工作状态监测时间每5min采集一次，车间环境参数没3s采集一次。

2.1.2非功能性需求分析

移动终端非功能性需求要求：界面美观、逻辑简单、交互友好;APP运行顺畅无卡顿，连续运行稳定、不死机、无闪退等严重BUG;存储最近一分钟内的数据无延迟;数据显示到页面上无延迟;从接口中采集数据的延迟<1s。

2.2“绿色车间”监测系统方案设计

移动终端APP需要实现页面布局、访问服务器接口、采集数据、存储数据、分析数据、页面显示各类数据、发送控制指令等功能。

页面上由“用户注册”、“登录”、“开关控制”、环境变量“PM2.5”、“温度”、“湿度”等参数组成“绿色车间”监测系统移动终端的几个重要模块。“绿色车间”监测系统整体方案如图2所示。

“用户注册”及“登录”模块：用户首次登录前需要注册，注册成功后登录，当用户输入的用户名、密码以及身份验证与注册信息一致，则登录成功，否则登錄失败。本系统中身份选项有“管理者”和“生产者”两种，区别在于对车间设备的不同管理权限上。

“开关控制”：控制机床工作状态，在移动终端页面上点击“开”则远程启动机床工作，“关”则远程停止机床工作。只有“管理者”身份的用户才能远程操控机床启、停。

环境变量监控：通过访问接口获取车间环境参数数据，并使用JSONObject对访问到的接口数据进行解析，同时将数据适配到页面上。程序启动后，利用线程对环境指标每3s实时刷新一次，如果当前环境数据超过设定阈值，则对此环境参数背景显示为红色，起报警警示作用，同时打开通风设备。否则，背景显示为绿色，通风设备不工作。环境参数值存储到数据库。页面上利用不同的折线图分别显示最近一分钟内各类环境参数的变化。

3基于Android的“绿色车间”监测系统的设计与实现

3.1Android开发环境

基于Android的“绿色车间”监测系统移动终端的设计，在利用Android Studio3.4.1作为开发环境的同时安装JDK1.8x64。Android操作系统以精简的Linux系统作为其内核，由应用程序层、应用程序框架、程序库、Android运行库、Linux内核5个部分组成的。Android应用程序开发之前需要配置开发环境参数。开发完成后的应用程序能够在手机、PAD等移动终端设备和安卓模拟器上运行。

3.2数据库设计

基于Android的“绿色车间”监测系统所用的数据库为Android本身自带的数据库SQLite。SQLite是一款占用内存空间小、兼容性高、使用方便、轻量级数据库。可使用SQLiteDatabase数据库访问类实现增、删、改、查操作。SQLite支持多种数据类型，不用担心字段声明的数据类型。

3.3用户“注册”及“登录”模块设计

若非新用户，可以直接填写自己的账号、密码及选择登录身份后点击“登录”按钮即可。用户名或密码输入错误，则给出相应提示。若为新用户，则需先点击“注册”按钮进入注册页面。注册页面只需按照规定的格式要求填写信息，点击“注册”按钮后用户信息写入数据库，并显示注册成功，返回后重新登录即可。

3.4“管理者”车间显示模块设计

以车间管理员即“管理者”身份登录的用户可控制多个车间设备。“车间选择”按钮供管理者选择进入不同车间，管理者根据页面“开关”按钮控制各机床的工作状态，用动画表示机床的工作状态，“开关”按钮开启则开启动画，反之停止，并用计算公式计算机床的能耗及估算费用，保存并更新使用频次;管理者也可监测环境参数，并且可设置环境参数阈值，从服务器接口获取各变量数据，采用线程每3s请求访问一次网络，获取网络接口数据后更新页面数据，同时将数据存入数据库并用MPAndroidChar-v2.1.5.jar包绘制折线图，折线图用ViewPager容器做滑屏分别显示三个环境参数的数值。如图3所示。

3.5“生产者”车间显示模块设计

若以身份为普通生产者登录的用户，登录后自动跳转到自己工作的车间页面，生产者与管理者唯一不同在于不能开关控制机床工作状态，只能查看所在车间的机床状态、能耗、频次及费用，如图4所示，其他功能及页面显示的实现方法和“管理者”车间显示模块相同，不做详解。

4结论

本系统从服务器获取数据后在移动终端显示，对车间设备和车间环境进行监测，从而实现对车间设备和环境的良好控制。用户根据不同的身份登录不同的车间模块，“管理员”除了和“生产者”一样能够监控车间环境以外，还能够监控车间生产设备工作状态。

利用Android平台设计的监测系统，成本低，使用方便，自带SQLite，操作数据库十分便捷。

本系统已设计完成，目前已在合作单位试用，我们将对用户提出的意见和建议进行进一步完善和改进。