馬悅，周雪，段迎娟

　　(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京） 機(jī)電與信息工程學(xué)院，北京 100083）

       摘要：基于Android設(shè)計(jì)了一種移動(dòng)式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，使得井下工作人員通過(guò)移動(dòng)終端，能夠與地面數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)聯(lián)系，及時(shí)了解安監(jiān)情況。解決了井下和地面信息不對(duì)等的問(wèn)題。給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了客戶(hù)端部分功能的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)技術(shù)在煤礦安全管理工作中的應(yīng)用，對(duì)于提高煤礦信息化程度、降低管理成本、減少煤礦事故的發(fā)生都有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：安全監(jiān)控系統(tǒng)；移動(dòng)終端；Android；煤礦信息化

0引言

　　中國(guó)是世界上僅次于美國(guó)的第二大能源消費(fèi)國(guó)，其中煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占有不可替代的地位［1］。我國(guó)煤礦開(kāi)采條件復(fù)雜，自然災(zāi)害嚴(yán)重，煤炭企業(yè)生產(chǎn)力水平整體偏低，安全生產(chǎn)基礎(chǔ)比較薄弱［23］。煤礦生產(chǎn)安全一直是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)?，F(xiàn)有煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)據(jù)共享和傳輸實(shí)時(shí)性方面還存在著問(wèn)題，安全監(jiān)測(cè)信息傳輸給地面數(shù)據(jù)中心后，不能及時(shí)反饋給井下工作人員，造成地面、井下獲得的信息不均衡，井下工作人員不能及時(shí)了解到周?chē)沫h(huán)境情況，形成信息孤島。在礦難發(fā)生前，不能根據(jù)安監(jiān)數(shù)據(jù)采取應(yīng)急措施和做出快速反應(yīng)，直接威脅到生命和財(cái)產(chǎn)安全。近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)飛速發(fā)展，智能手持終端廣泛應(yīng)用，這些新技術(shù)為解決煤礦安監(jiān)系統(tǒng)現(xiàn)有問(wèn)題提供了新的思路，也成為煤礦科技發(fā)展的新方向，因此研究井下智能手持終端對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有很重要的意義。

　　本系統(tǒng)將智能移動(dòng)終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)引入煤礦安全生產(chǎn)管理過(guò)程中，將井下防爆手機(jī)或平板電腦作為客戶(hù)端載體，搭載開(kāi)放源代碼的Android操作系統(tǒng)，移動(dòng)終端通過(guò)井下WiFi向井上服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)，并在客戶(hù)端上簡(jiǎn)單直觀地將煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶(hù)，最終實(shí)現(xiàn)煤礦井上井下安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享，提高安全監(jiān)控預(yù)警效率，保障煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　Android是Google開(kāi)發(fā)的基于Linux的開(kāi)源移動(dòng)終端開(kāi)發(fā)平臺(tái)［4］?；贏ndroid的移動(dòng)式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為井上服務(wù)層、數(shù)據(jù)感知層、應(yīng)用層，如圖1所示。煤礦井下傳感器負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)和檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，將信息匯總上傳到井上服務(wù)器。井上服務(wù)器接收煤礦端傳來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，存入煤礦數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)客戶(hù)端提交的不同需求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算，并將處理篩選的數(shù)據(jù)返回到井下智能終端。

2系統(tǒng)客戶(hù)端設(shè)計(jì)

　　客戶(hù)端體系結(jié)構(gòu)共分為4層，由上到下分別是：UI顯示層、邏輯控制層、XML處理層和數(shù)據(jù)傳輸層。根據(jù)客戶(hù)端應(yīng)用需求分析，客戶(hù)端設(shè)計(jì)分為登錄模塊、安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊、安全隱患模塊、預(yù)警信息模塊、安全規(guī)程模塊、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)模塊、重點(diǎn)工程模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、系統(tǒng)展示模塊和使用說(shuō)明模塊，如圖2所示。

　　用戶(hù)登錄系統(tǒng)，通過(guò)身份驗(yàn)證后，以3×3選項(xiàng)的格式展示系統(tǒng)首頁(yè)，如圖3。安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊負(fù)責(zé)給井下工作人員呈現(xiàn)煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)環(huán)境安全數(shù)據(jù)；安全隱患模塊主要作用是安全隱患查詢(xún)和安全隱患上傳；預(yù)警信息模塊將采集層測(cè)量的數(shù)據(jù)與閾值相比較，分析篩查事故地點(diǎn)，并向井下工作人員發(fā)布報(bào)警通知；安全規(guī)程模塊方便井下管理人員進(jìn)行安全巡視檢查和井下工作人員學(xué)習(xí)安全規(guī)程；生產(chǎn)日?qǐng)?bào)模塊主要用于查詢(xún)煤礦企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)作情況；重點(diǎn)工程模塊用于煤礦企業(yè)相關(guān)人員對(duì)重點(diǎn)工程單位每天制定詳細(xì)的工程計(jì)劃；系統(tǒng)展示模塊用于展示和宣傳井下安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)；系統(tǒng)功能設(shè)置模塊主要用于密碼修改和服務(wù)器地址設(shè)置；使用說(shuō)明模塊的作用是向用戶(hù)提供系統(tǒng)客戶(hù)端的操作說(shuō)明。本文只對(duì)登錄模塊、安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊、安全隱患模塊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

3系統(tǒng)子模塊設(shè)計(jì)

　　3.1登錄認(rèn)證模塊

　　井下工作人員在登錄安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)時(shí)，繼承Activity類(lèi)的denglu_dl類(lèi)將展示登錄界面并進(jìn)行登錄驗(yàn)證，接著調(diào)用重寫(xiě)OnCreate()，初始化布局方式、標(biāo)題、用戶(hù)名、密碼。系統(tǒng)要核對(duì)工作人員用戶(hù)名和密碼是否相同，還需獲取使用者身份權(quán)限。用戶(hù)在登錄界面輸入用戶(hù)名和密碼后點(diǎn)擊“登錄”按鈕，客戶(hù)端將身份信息提交給井上服務(wù)器驗(yàn)證，若登錄成功，則驗(yàn)證用戶(hù)身份是基層工作者還是安全生產(chǎn)管理人員，驗(yàn)證用戶(hù)身份后載入頁(yè)面調(diào)用重寫(xiě)onCreate(),初始化標(biāo)題和代表各個(gè)模塊的9個(gè)ImageButton，即安監(jiān)數(shù)據(jù)、安全隱患、預(yù)警信息、安全規(guī)程、生產(chǎn)日?qǐng)?bào)、重點(diǎn)工程、展示模塊、系統(tǒng)設(shè)置和使用說(shuō)明。如果井下工作人員身份信息輸入錯(cuò)誤，則提示登錄失敗。本模塊還提供匿名登錄功能和設(shè)置功能，如圖4所示。

　　3.2安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊

       安監(jiān)數(shù)據(jù)模塊負(fù)責(zé)給井下工作人員呈現(xiàn)與煤礦井下安全生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)。井下工作人員可以根據(jù)需求查看井下各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)提供的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)值，也可以查詢(xún)一天內(nèi)該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)變化。井下工作人員可以選擇模擬量查詢(xún)和數(shù)字量查詢(xún)，模擬量查詢(xún)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括甲烷濃度、井下溫度、一氧化碳濃度和通風(fēng)量等數(shù)據(jù)，如圖5所示。查詢(xún)實(shí)時(shí)值時(shí)，用戶(hù)需要選擇所需的查詢(xún)條件，查詢(xún)結(jié)果以表格形式呈現(xiàn)給用戶(hù)；數(shù)字量查詢(xún)類(lèi)型包括電機(jī)開(kāi)停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)柜閉合和風(fēng)機(jī)開(kāi)停等，查詢(xún)結(jié)果同樣以列表狀態(tài)呈現(xiàn)給用戶(hù)。系統(tǒng)用繼承Activity類(lèi)的anjian_mss類(lèi)展示模擬量實(shí)時(shí)查詢(xún)頁(yè)面，界面提供瓦斯、一氧化碳、溫度、風(fēng)速、水位、煙霧和粉塵濃度7個(gè)模擬量查詢(xún)接口，而anjian_mls類(lèi)則展示模擬量歷史查詢(xún)頁(yè)面。系統(tǒng)用繼承Activity類(lèi)的anjian_sss類(lèi)展示數(shù)字量實(shí)時(shí)查詢(xún)頁(yè)面，界面可供查詢(xún)開(kāi)關(guān)柜閉合、風(fēng)機(jī)開(kāi)閉等內(nèi)容，而anjian_sls類(lèi)展示數(shù)字量歷史查詢(xún)頁(yè)面。

　　3.3安全隱患模塊

　　安全隱患管理模塊分為兩個(gè)部分，安全隱患查詢(xún)和安全隱患上傳，如圖6、圖7所示。用戶(hù)進(jìn)入安全隱患查詢(xún)部分，可查詢(xún)隱患?xì)v史記錄以及處理結(jié)果。系統(tǒng)用繼承Activity類(lèi)的yinhuan_cx類(lèi)展示隱患查詢(xún)界面，頁(yè)面載入時(shí)調(diào)用重寫(xiě)onCreate()進(jìn)行頁(yè)面初始化，用listview列表方式顯示采煤、掘進(jìn)、機(jī)電、運(yùn)輸、通防等其他6個(gè)方面。安全隱患上傳模塊的作用是管理人員在井下巡檢過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)工作人員的違規(guī)操作或設(shè)備的不正常使用情況，可拍照取證、標(biāo)記上傳。系統(tǒng)用繼承Activity類(lèi)的yinhuan_sc類(lèi)獲取隱患現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)，并上傳至井上數(shù)據(jù)庫(kù)，頁(yè)面提供隱患內(nèi)容、隱患單位、隱患責(zé)任人、時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)證據(jù)。

4系統(tǒng)方法及測(cè)試結(jié)果

　　客戶(hù)端測(cè)試方法主要以UI測(cè)試為主，即在測(cè)試過(guò)程中針對(duì)井下工作人員在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作狀況，例如輸入格式不正確、日期選擇不正確等進(jìn)行測(cè)試。客戶(hù)端的容錯(cuò)能力是客戶(hù)端穩(wěn)定運(yùn)行的根本保證。經(jīng)測(cè)試客戶(hù)端對(duì)用戶(hù)非法輸入反映良好，能給出錯(cuò)誤提示，并沒(méi)有出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰現(xiàn)象，具體測(cè)試結(jié)果如表1所示。

5結(jié)束語(yǔ)

　　本文提出的基于Android的移動(dòng)式井下安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的布線(xiàn)復(fù)雜、后期維護(hù)成本高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸性差的問(wèn)題，但該系統(tǒng)還不能完全滿(mǎn)足煤礦企業(yè)對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的需求，還需將人員定位系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)引入煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中。

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