基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯監(jiān)檢移動辦公系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電梯監(jiān)檢移動辦公系統(tǒng)

0提高對特種達到現(xiàn)場使用要求的情況的分析,增加了設備管理專業(yè)設備是指具有安全風險的鍋爐、壓力容器（含氣氣，下同）、壓力管道、電梯、起重機械、客運道、大型娛樂設施和車間（工廠）的專用汽車。特種設備的生產(chǎn)(含設計、制造、安裝、改造、維修,下同)、使用、檢驗檢測及其監(jiān)督檢查,應當遵守特種設備安全監(jiān)察條例的規(guī)定(本條例另有規(guī)定的除外)。當前特種設備安全監(jiān)督管理部門和檢驗檢測機構(gòu)普遍采用基于PC的管理軟件對特種設備進行基礎信息管理和進行相關(guān)業(yè)務處理,這種“人-電腦交互”模式的管理軟件很難滿足當前特種設備數(shù)量的劇增和社會對特種設備安全性能需求提高的需求,主要表現(xiàn)在:(1)目前使用的特種設備身份識別標識有不足之處。如常用的紙質(zhì)和鋼制的標牌,需要用肉眼來讀取,讀取的效率低、容易出錯。在特種設備現(xiàn)場使用時,很容易褪色和磨損,導致特種設備注冊編號無法識別。(2)在現(xiàn)場操作時,無法有效地對特種設備作業(yè)人員(包括監(jiān)察人員、檢驗員、作業(yè)人員)的資質(zhì)進行檢查,未取得上崗資格證書的人員非法上崗操作,會給特種設備的安全運行埋下重大隱患。(3)監(jiān)察和檢驗人員現(xiàn)場的監(jiān)察活動記錄和檢驗原始記錄等信息無法在第一時間錄入管理系統(tǒng),只能回辦公室后由手動輸入,這樣會拖延監(jiān)察和檢驗工作的時效性,導致無法在第一時間對不合格設備進行監(jiān)管。(4)在現(xiàn)場監(jiān)察和檢驗時,無法實時查閱已經(jīng)存檔的特種設備基本信息和變更信息,這給現(xiàn)場判別是否存在非法改造和大修行為帶來了較大難度。(5)特種設備的數(shù)量在快速增長,而且分布區(qū)域更廣,這大大增大了特種設備監(jiān)察人員和檢驗人員到達現(xiàn)場工作的時間,造成工作效率低下。因此急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)“管理系統(tǒng)-設備直接交互”的特種設備安全監(jiān)察和檢驗檢測管理系統(tǒng),以實現(xiàn)特種設備現(xiàn)場與特種設備監(jiān)察檢驗管理系統(tǒng)的實時交互和管理系統(tǒng)與管理對象的直接交互。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的已經(jīng)成功地應用到物流、巡檢、倉儲、產(chǎn)品溯源、資產(chǎn)追蹤、狀態(tài)監(jiān)控、智能交通、安防等領(lǐng)域。國內(nèi)已經(jīng)有單位對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特種設備的實時動態(tài)監(jiān)管和運行狀態(tài)實時監(jiān)控中的應用進行了探索。本文從提高對特種設備的監(jiān)督檢驗效率出發(fā),提出在特種設備的安全監(jiān)察和檢驗檢測中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將分散于市區(qū)各個角落的特種設備、作業(yè)人員通過無線網(wǎng)絡與管理系統(tǒng)后臺服務器連接起來的應用方案,并以電梯為例,實際開發(fā)了可以實際應用的便攜式電梯監(jiān)檢移動辦公系統(tǒng),實現(xiàn)對特種設備監(jiān)察、檢驗、作業(yè)過程的自動識別和實時、遠程管理。1管理對象的互聯(lián)互通物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用通常包括感知層、傳輸層和應用層,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特種設備的安全監(jiān)察和檢驗檢測管理中的應用方案如圖1所示。(1)在感知層,采用射頻識別卡來唯一標識電梯身份和作業(yè)人員身份。在對特種設備進行監(jiān)察和檢驗時,通過手持終端機驅(qū)動射頻卡讀卡器來獲取電梯身份和作業(yè)人員身份。相對于條形碼,電子標簽具有不易被破壞、不易磨損、不可以復制、非接觸式讀寫、讀寫速度極快等特點,能夠適應特種設備的工作環(huán)境,非常適合特種設備及特種設備作業(yè)人員的身份的唯一性標識及自動識別,實現(xiàn)了管理對象的直接交互。便攜式移動辦公終端手持終端機可以實地采集設備的經(jīng)緯度坐標,并實時傳回管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。配合系統(tǒng)集成的地理信息模塊,實現(xiàn)設備的快速GIS定位及最佳路徑規(guī)劃,使得監(jiān)察、檢驗、救援人員能快速到達設備現(xiàn)場,從而大大提高工作效率。(2)在傳輸層,采用無線通信(Bluetooth、WIFI)實現(xiàn)讀卡器、便攜打印機等外圍設備與手持終端機的通信,采用無線通信網(wǎng)絡(GPRS、3G)實現(xiàn)手持終端機與管理系統(tǒng)后臺服務器之間的通信。實現(xiàn)特種設備現(xiàn)場與特種設備監(jiān)察檢驗管理系統(tǒng)的實時交互。(3)在應用層,采用JavaEE規(guī)范的組件編程來實現(xiàn)對單位、設備、人員等基本信息管理,監(jiān)察和檢驗業(yè)務受理,特種設備作業(yè)網(wǎng)上業(yè)務申請。采用SQLServer2008作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,采用Tomcat作為Web服務器。2電梯監(jiān)控、移動辦公系統(tǒng)監(jiān)控2.1該系統(tǒng)的主要功能2.1.1監(jiān)察和檢驗人員網(wǎng)上業(yè)務開展數(shù)據(jù)和業(yè)務電梯監(jiān)檢移動辦公系統(tǒng)原理如圖2所示,系統(tǒng)分為四個子系統(tǒng),即PC端監(jiān)察子系統(tǒng)、PC端檢驗子系統(tǒng)、PC端特種設備業(yè)務網(wǎng)上受理子系統(tǒng)和便攜式移動辦公終端。監(jiān)察人員通過互聯(lián)網(wǎng)可以訪問監(jiān)察子系統(tǒng),檢驗人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問檢驗子系統(tǒng),作業(yè)單位人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問網(wǎng)上業(yè)務受理子系統(tǒng),監(jiān)察和檢驗人員可以登錄便攜式監(jiān)檢移動辦公終端。各個用戶根據(jù)登錄的角色不同,具有不同的操作權(quán)限。2.1.2月間卡制度系統(tǒng)采用射頻識別卡來唯一標識電梯身份和作業(yè)人員身份。監(jiān)察子系統(tǒng)和檢驗子系統(tǒng)具備桌面射頻卡讀寫器,可以為監(jiān)察人員、檢驗人員、設備發(fā)放身份識別射頻卡。檢驗人員和監(jiān)察人員身份識別卡用于在使用便攜式檢驗移動辦公終端時進行身份和權(quán)限驗證。設備身份識別射頻卡用于標識設備,張貼于電梯的轎廂或者主機控制柜上。2.1.3電梯檢驗員身份及其工作流程便攜式監(jiān)檢移動辦公終端的主界面如圖3所示。便攜式監(jiān)檢移動辦公終端主要有兩個應用,一個是現(xiàn)場設備信息查詢,另一個是現(xiàn)場下載檢驗任務、填寫檢驗原始記錄、現(xiàn)場檢驗原始記錄校核、現(xiàn)場報告審核、現(xiàn)場報告批準、現(xiàn)場報告打印。采用便攜式監(jiān)檢移動辦公終端進行現(xiàn)場檢驗的流程如圖4所示。檢驗過程中,經(jīng)過生產(chǎn)單位報檢、檢驗機構(gòu)資料審查、檢驗機構(gòu)正式受理、檢驗檢驗任務分配之后,系統(tǒng)會在每個被分配任務的檢驗員的賬戶目錄下生成相應的檢驗任務。電梯檢驗員在現(xiàn)場通過手持機打開便攜式監(jiān)檢移動辦公終端軟件,通過掃描檢驗人員標簽或者手工輸入方式獲取登錄人員賬號,并手動輸入密碼,將檢驗人員賬號和密碼一起發(fā)送回后臺服務器認證,后臺通過驗證則可以進入軟件系統(tǒng),否則無法進入軟件系統(tǒng)。檢驗人員登錄后,通過點擊“開始檢驗檢測”下載檢驗任務,將本人名下的任務下載到手持機上。通過掃描設備射頻卡,讀取設備的注冊代碼,將該臺設備從任務列表中選中,邊檢驗邊輸入檢驗原始記錄,系統(tǒng)根據(jù)輸入的原始記錄自動判定報告結(jié)論。檢驗人員在手持機上可以預覽檢驗報告,并將檢驗報告提交校核、審核、批準。校核、審核、批準步驟采用和檢驗人員相同的方式進行授權(quán)。經(jīng)過批準的報告可以由檢驗員通過手持機連接便攜式打印機進行打印,同時將檢驗原始記錄和檢驗報告提交后臺服務器存檔。2.2硬件及設備電子標簽設計便攜式監(jiān)檢移動辦公終端由硬件和軟件兩部分組成,其中:硬件包括智能手持機、藍牙射頻卡讀卡器、便攜式打印機、人員電子標簽、設備電子標簽;便攜式監(jiān)檢辦公終端的硬件組成如圖5所示。2.2.1射頻卡讀寫器硬件設計便攜式電梯監(jiān)檢移動辦公終端的手持機應具備電子標簽讀寫模塊、3G模塊、攝像頭、GPS模塊、藍牙模塊、WIFI、大尺寸液晶屏,同時應開發(fā)方便、操作簡便、便于攜帶,具有較好的用戶體驗,在本系統(tǒng)中采用基于Android系統(tǒng)的平板電腦。電子標簽讀寫模塊采用外置式,手持機通過藍牙模塊與外置的高頻電子標簽讀寫器通訊。3G模塊用于檢驗現(xiàn)場和管理系統(tǒng)后臺的實時通信。攝像頭用于在現(xiàn)場拍攝監(jiān)察和檢驗過程中的圖像和影像等見證資料。GPS模塊用于在電梯現(xiàn)場采集電梯的經(jīng)緯度坐標。藍牙和WIFI模塊用于驅(qū)動便攜式打印機,在檢驗現(xiàn)場即可實現(xiàn)檢驗報告等文件的打印操作。射頻卡讀寫器硬件主要由中央微處理器、RFID基站芯片、高頻電路、模塊天線、藍牙通信電路、復位電路、LED狀態(tài)顯示和喇叭驅(qū)動電路等組成。對射頻卡進行讀寫時,讀寫器中的RFID基站向RFID卡發(fā)一組固定頻率(13.56MHz)的電磁波,卡片內(nèi)有一個LC串聯(lián)諧振電路,其頻率與基站發(fā)射的頻率相同,在電磁波的激勵下,LC諧振電路產(chǎn)生共振,從而使卡片內(nèi)具有電荷,當所積累的電荷達到2V時,卡片中芯片將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收基站對卡片的操作。RFID讀寫器還具有與智能手持機的藍牙無線通信能力,可根據(jù)命令完成對RFID卡的讀寫操作,并將所得數(shù)據(jù)返回給用戶系統(tǒng)。2.2.2標簽內(nèi)物理存儲考慮到電梯的轎廂和機房是金屬環(huán)境,本系統(tǒng)采用ISO/IECISO15693標準的抗金屬標簽標識特種設備。ISO15693標準的標簽為無源標簽,通過調(diào)整讀寫器天線的發(fā)射功率,使讀寫距離在1-2cm,既有較快的讀寫速度,又能防止誤操作。標準ISO/IEC15693標簽內(nèi)有256個Block的可尋址物理存儲空間,每個Block有4個字節(jié)。根據(jù)GB2312編碼規(guī)范,一個漢字(全角字符)占兩個Byte;一個英文字母、數(shù)字(單腳字符)占一個Byte。對所有信息都按照分類碼和字符串結(jié)合的方式進行編碼,標簽內(nèi)數(shù)據(jù)讀寫按照Block為最小單位,對于不足整數(shù)個Block的字段補齊到整數(shù)個Block。桌面讀寫器和藍牙讀寫器均采用Block方式讀寫電子標簽存儲器,讀寫信息的編碼和解碼相當方便,讀寫速度快、準確率高。2.2.3軟件開發(fā)(1)系統(tǒng)的界面設計為了便于前期開發(fā)及后期的維護和擴展,WEB服務器端的后臺軟件采用JAVAEE規(guī)范的SSH框架(即Struts+Spring+Hibernate)來實現(xiàn)視圖、控制器與模型的分離、業(yè)務邏輯層與持久層的分離。系統(tǒng)從職責上分為四層:表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和域模塊層。系統(tǒng)的基本業(yè)務流程是:在表示層中,首先通過JSP頁面實現(xiàn)交互界面,負責傳送請求(Request)和接收響應(Response),然后Struts根據(jù)配置文件(struts-config.xml)將ActionServlet接收到的Request委派給相應的Action處理。在業(yè)務層中,管理服務組件的SpringIoC容器負責向Action提供業(yè)務模型(Model)組件和該組件的協(xié)作對象數(shù)據(jù)處理(DAO)組件完成業(yè)務邏輯,并提供事務處理、緩沖池等容器組件以提升系統(tǒng)性能和保證數(shù)據(jù)的完整性。在持久層中,則依賴于Hibernate的對象化映射和數(shù)據(jù)庫交互,處理DAO組件請求的數(shù)據(jù),并返回處理結(jié)果。這樣,無論前端如何變化,模型層只需很少的改動,并且數(shù)據(jù)庫的變化也不會對前端有所影響,大大提高了系統(tǒng)的可復用性,而且不同層之間耦合度小,大大提高了開發(fā)效率。為了使表示層具有客戶端程序效果,系統(tǒng)采用DHTMLX提供的WebUI組件,構(gòu)建出包含樹形菜單、TAB和表格的豐富的用戶界面。由于系統(tǒng)是B/S結(jié)構(gòu),在使用桌面讀卡器時,需要采用Applet來實現(xiàn),即將Applet程序嵌入到JSP頁面中,用戶在瀏覽器打開程序時,自動將DLL文件下載到客戶電腦上,然后調(diào)用JNI加載讀卡器驅(qū)動的DLL文件,控制讀卡器工作。由于瀏覽器運行Applet程序的安全策略限制,Applet只能與它們最初駐留的服務器通信,Applet不能讀寫本地文件系統(tǒng),可以通過JDK中的Keytool工具對Applet的jar包進行數(shù)字簽名,進行生成沒有經(jīng)過認證的數(shù)字證書,突破Applet程序的安全策略限制。(2)系統(tǒng)軟件開發(fā)便攜式監(jiān)檢移動辦公終端軟件基于Android2.2開發(fā)。Android是Google公司的基于Linux平臺的開源移動操作系統(tǒng),該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成。它的底層以Linux內(nèi)核為基礎,由C語言開發(fā),只提供基本功能;中間層包括函數(shù)庫Library和虛擬機VirtualMachine,由C++開發(fā)。最上層是各種應用軟件,以Java語言開發(fā),便攜式監(jiān)檢移動辦公終端軟件開發(fā)是位于最上層的應用軟件開發(fā)。便攜式監(jiān)檢移動辦公終端軟件開發(fā),主要包括應用的Activity、Service、BroadcastReceiver、ContentProvider、Intent五大組件設計,并在應用的AndroidManifest.xml文件中配置組件之間關(guān)系以及應用權(quán)限。應用與用戶的交互圖形界面通過繼承Activity來實現(xiàn),各個Activity之間通過Intent進行切換的。對于沒有界面的后臺服務通過繼承Service類來實現(xiàn)的。ContentProvider用于將本應用數(shù)據(jù)保存或與其它的應用共享。