摘 要：隨著工業自動化行業科技水平的提升，大量先進的儀器及設備得到廣泛應用，使金屬管轉子流量計廠的工作效率大大提升，但大量金屬管轉子流量計儀器和設備的使用也給日常設備管理帶來了麻煩，據此設計了一種基于Android平臺的金屬管轉子流量計設備監控系統，充分利用成熟的互聯網技術和Web技術，隨時隨地進行系統的訪問和業務處理，提高了設備管理部門的工作效率，減輕了金屬管轉子流量計廠設備管理工作人員的工作壓力。

 

    引言

    隨著我國城鎮化建設進程的加快，城市建設規模不斷擴大，一個城市的宜居性在一定程度上取決于該城市的基礎設施建設和環保體系建設。城市金屬管轉子流量計作為一個城市現代化和先進性的主要標識之一，城市周邊建設的金屬管轉子流量計廠得到了快速發展。

 

    我國金屬管轉子流量計廠對于各種金屬管轉子流量計設備的使用已經非常熟悉，設備引進力度也非常大，特別是一些大型的先進的國外進口金屬管轉子流量計設備。然而在金屬管轉子流量計廠日常設備監管方面仍然存在很多問題，主要包括以下3個方面：

 

    （1）大部分金屬管轉子流量計廠仍然存在“重投入、輕管理”現象，造成很多設備資源的浪費，金屬管轉子流量計成本居高不下；

 

    （2）仍然采用傳統的人工操作或定期巡檢方式進行金屬管轉子流量計廠的設備運行監管，工作效率低下，時效性差。 

 

    （3）針對設備管理人員的素質培養落后，污水設備管理人員有一些是外聘的第三方人員，另一些是經驗不足的年輕技工，日常設備管理技術培訓及管理意識培養工作不到位。

 

    基于以上問題，本文根據某金屬管轉子流量計廠設備監管需求，研發了一套金屬管轉子流量計廠設備監管與分析系統。該課題的研究主要有以下3個方面的意義：

 

    （1）提高金屬管轉子流量計廠設備運行、監管工作質量和效率，通過信息化技術和互聯網技術，提高設備管理部門之間的溝通效率，便于日常設備運行數據的存儲，保證設備數據的準確性；

 

    （2）通過對設備運行數據的收集、規整和存儲，對其進行進一步分析處理，從而挖掘設備運行趨勢，設備運行環境的影響，生產對應的運行報表，為金屬管轉子流量計廠的日常管理決策提供支持；

 

    （3）提高日常設備監管的時效性、準確性及智能化程度，通過即時通信技術及時提供設備運行狀況，提高金屬管轉子流量計設備的運行穩定性和可靠性。

 

    本文設計并實現了基于Android平臺的金屬管轉子流量計設備監控系統，該系統充分利用成熟的互聯網技術和Web技術，隨時隨地進行系統的訪問和業務處理，提高了設備管理部門的工作效率，減輕了金屬管轉子流量計廠設備管理工作人員的工作壓力。

 

    1 Android系統概述

    Android系統是非常新一代移動通信平臺，擁有更加先進的硬件和軟件架構，是Google公司于2007年底發布的開源手機操作系統，如今已經發布至5.0版本，提供了極其豐富的應用層API，支持多種無線通信方式，支持強大的硬件配置。

 

    與其他操作系統一樣，Android系統采用分層架構設計，其架構主要分為4個層次，從低到高分別是Linux核心層、系統運行庫層、應用程序框架層、應用程序層。Linux核心層為系統提供內存管理、設備驅動、進程管理等基本功能；應用程序架構層由組件庫和虛擬機提供支持，其包含重要的C文件庫和Java運行環境；應用框架層則是開發應用程序所關心的部分。Android應用程序都是基于應用框架層所提供的基本框架和API進行開發。

 

    針對大多數Android應用開發，Google發布了Android SDK（Software Developing Kits）。其中，包括若干開發工具集和一整套基于Java開發的API。Google公司又針對C/C++kaifa zhe提供了NDK（Native Developing Kits）。NDK開發程序仍需通過JNI（Java Native Interface）方式與Java層代碼進行交互才能構成一個完整的應用程序。NDK開發能在一定程度上加快程序運行速度，但會增加程序開發的復雜度。 

 

    2 系統總體設計

    2.1 系統功能結構設計

    金屬管轉子流量計設備監控系統的體系架構設計示意圖如圖1所 示。本系統在設計過程中采用分層和分模塊方法，主要包含接口層、表示層、通用類庫、數據訪問層和業務邏輯層等5個部分。下面簡單介紹這5個組成部分的主要工作內容：

 

    （1）接口層，該層主要負責與外圍系統進行通信。該層主要與本系統的數據采集模塊交互完成系統所需數據的提取工作。

 

    （2）通用類庫，其集成了系統開發過程中所需要的各種通用類庫及組件，例如進行數據加密時需要用到的MD5加密方法；Excel文件導入和導出需要的處理方法；數據打印所用到的打印組件等。 

 

    （3）表示層，該層中集成了系統與前端用戶交互頁面，用戶通過該層向系統發出業務操作請求，同時該層也將后臺處理結果反饋給前端用戶，該層通過采用ASP.NET、JavaScript以 及jQuery庫完成系統界面的設計和開發工作。 

 

   （4）業務邏輯層，該層是本系統的核心構件之一，其主要負責本系統的所有業務操作處理工作，在業務邏輯層中包含了設備資料管理、數據采集、數據分揀、數據入庫、數據監控、數據分析、數據報表管理、數據綜合檢索、數據上報管理、數據安全管理以及系統運維管理等模塊。其中數據采集模塊與接口層通信完成其他模塊所需數據的提取工作；查詢分析模塊負責系統業務數據的檢索和分析處理。 

 

   （5）數據訪問層，該層包含了文件訪問組件和數據庫訪問組件，其中文件訪問組件負責與系統涉及文件（文本文件、報表文件、語音文件、視頻文件等）的存取和管理工作；數據庫訪問組件則負責與后臺的SQL Server數據庫通信完成結構化的數據存儲工作。

 

 

 

    2.2 系統流程設計

    金屬管轉子流量計設備監控系統的業務需求總體流程如圖2所示。金屬管轉子流量計設備監控系統的核心功能是對設備的日常運行數據進行統計分析，數據統計分析過程中需要收集大量真實、準確的設備數據，數據來源于金屬管轉子流量計廠運行的各種設備和儀器，例如鼓風機的風量數據，進水和出水泵的水流量數據，分解池中的氨氮量數據，進水井的液位數據等，這些數據通過西門子的PLC模塊從設備中讀取。本系統通過OPC接口讀取PLC中數據并進行存儲；然后對設備數據進行格式化處理，格式化處理的主要工作是將原始數據進行篩選和格式轉化，從而獲得數據分析所需要的數據；然后進行數據的分類和存儲處理，主要是將設備數據按照不同屬性進行分類和存儲，以便于進行后續分析；非常后進行設備數據的分析并生成相應的分析報告。

 

 

 

    2.3 系統總體架構設計

    金屬管轉子流量計設備監控系統的Android客戶端框架設計如圖3所示。客戶端的框架設計基于Android平臺和Eclipse平臺，客戶端數據庫使用嵌入式SQLite數據庫，與服務端的通信采用WebService技術。Android客戶端框架設計使用MVC分層思想，使用jQuery Mobile前端框架以及HTML5完成客戶端頁面的布局和設計；使用Java編程語言完成業務邏輯的判斷和處理；使用WebService完成數據的處理。

 

 

    2.4 數據庫訪問設計

    金屬管轉子流量計設備監控系統的數據庫操作示意圖如圖4所示。前臺應用程序在進行運行設備管理業務處理時，通過調用.NET平臺的ADO.NET數據接口技術進行器材設備管理的庫、表操作，數據庫會將數據處理產生的結果集反饋給應用程序進行處理。

 

 

    金屬管轉子流量計設備監控系統的前臺應用程序通過ADO.NET接口對后臺數據庫進行操作，其通過Connection對象與SQLServer數據庫建立連接；通過Command對象在SQL Server數據庫中執行SQL語句 ；使用 DataReader 類的相關方法獲得Database中的相應數據 ；使用DataSet類的相關方法獲得Database返回的結果集。 

 

    3 真機運行效果

    本系統通過APP客戶端完成進水泵房監控、出水泵房監控、化驗數據設備掃描、統計分析及行業新聞發布等功能操作。APP客戶端模塊的實現基于系統需求、框架設計、模塊設計展開，其包括模塊的界面實現、業務邏輯實現和數據訪問實現。其中界面實現采用了Struts MVC框架技術和HTML5技術；業務邏輯的實現使用了Java完成程序代碼編寫，使用Spring框架完成程序的調度和控制；數據訪問的實現采用了Hibernate框架技術和JDBC接口技術。APP客戶端的首頁實現界面如圖

5所示。

 

 

 

    4 結語

    本課題的研究目的是提高金屬管轉子流量計廠設備運行、監管的工作質量和效率，利用信息化技術和互聯網技術，提高設備管理部門之間的溝通效率，便于日常設備運行數據的存儲，保證設備數據的準確性；通過對設備運行數據的收集、規整和存儲，對其進行進一步分析處理，從而挖掘設備運行趨勢，設備運行環境的影響，生產對應的運行報表，為金屬管轉子流量計廠的日常管理決策提供支持；提高日常設備監管的時效性、準確性以及智能化程度，通過數據分析技術及時提供設備運行狀況，提高了設備的運行穩定性和可靠性。