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

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

0提高對(duì)特種達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)使用要求的情況的分析,增加了設(shè)備管理專業(yè)設(shè)備是指具有安全風(fēng)險(xiǎn)的鍋爐、壓力容器（含氣氣，下同）、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)道、大型娛樂(lè)設(shè)施和車間（工廠）的專用汽車。特種設(shè)備的生產(chǎn)(含設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、維修,下同)、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)及其監(jiān)督檢查,應(yīng)當(dāng)遵守特種設(shè)備安全監(jiān)察條例的規(guī)定(本條例另有規(guī)定的除外)。當(dāng)前特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門和檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)普遍采用基于PC的管理軟件對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)信息管理和進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)處理,這種“人-電腦交互”模式的管理軟件很難滿足當(dāng)前特種設(shè)備數(shù)量的劇增和社會(huì)對(duì)特種設(shè)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(shè)備身份識(shí)別標(biāo)識(shí)有不足之處。如常用的紙質(zhì)和鋼制的標(biāo)牌,需要用肉眼來(lái)讀取,讀取的效率低、容易出錯(cuò)。在特種設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí),很容易褪色和磨損,導(dǎo)致特種設(shè)備注冊(cè)編號(hào)無(wú)法識(shí)別。(2)在現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí),無(wú)法有效地對(duì)特種設(shè)備作業(yè)人員(包括監(jiān)察人員、檢驗(yàn)員、作業(yè)人員)的資質(zhì)進(jìn)行檢查,未取得上崗資格證書的人員非法上崗操作,會(huì)給特種設(shè)備的安全運(yùn)行埋下重大隱患。(3)監(jiān)察和檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)察活動(dòng)記錄和檢驗(yàn)原始記錄等信息無(wú)法在第一時(shí)間錄入管理系統(tǒng),只能回辦公室后由手動(dòng)輸入,這樣會(huì)拖延監(jiān)察和檢驗(yàn)工作的時(shí)效性,導(dǎo)致無(wú)法在第一時(shí)間對(duì)不合格設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管。(4)在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察和檢驗(yàn)時(shí),無(wú)法實(shí)時(shí)查閱已經(jīng)存檔的特種設(shè)備基本信息和變更信息,這給現(xiàn)場(chǎng)判別是否存在非法改造和大修行為帶來(lái)了較大難度。(5)特種設(shè)備的數(shù)量在快速增長(zhǎng),而且分布區(qū)域更廣,這大大增大了特種設(shè)備監(jiān)察人員和檢驗(yàn)人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)工作的時(shí)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(shè)備直接交互”的特種設(shè)備安全監(jiān)察和檢驗(yàn)檢測(cè)管理系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)特種設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)與特種設(shè)備監(jiān)察檢驗(yàn)管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互和管理系統(tǒng)與管理對(duì)象的直接交互。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的已經(jīng)成功地應(yīng)用到物流、巡檢、倉(cāng)儲(chǔ)、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(guó)內(nèi)已經(jīng)有單位對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特種設(shè)備的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管和運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控中的應(yīng)用進(jìn)行了探索。本文從提高對(duì)特種設(shè)備的監(jiān)督檢驗(yàn)效率出發(fā),提出在特種設(shè)備的安全監(jiān)察和檢驗(yàn)檢測(cè)中采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將分散于市區(qū)各個(gè)角落的特種設(shè)備、作業(yè)人員通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與管理系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器連接起來(lái)的應(yīng)用方案,并以電梯為例,實(shí)際開發(fā)了可以實(shí)際應(yīng)用的便攜式電梯監(jiān)檢移動(dòng)辦公系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)特種設(shè)備監(jiān)察、檢驗(yàn)、作業(yè)過(guò)程的自動(dòng)識(shí)別和實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程管理。1管理對(duì)象的互聯(lián)互通物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用通常包括感知層、傳輸層和應(yīng)用層,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特種設(shè)備的安全監(jiān)察和檢驗(yàn)檢測(cè)管理中的應(yīng)用方案如圖1所示。(1)在感知層,采用射頻識(shí)別卡來(lái)唯一標(biāo)識(shí)電梯身份和作業(yè)人員身份。在對(duì)特種設(shè)備進(jìn)行監(jiān)察和檢驗(yàn)時(shí),通過(guò)手持終端機(jī)驅(qū)動(dòng)射頻卡讀卡器來(lái)獲取電梯身份和作業(yè)人員身份。相對(duì)于條形碼,電子標(biāo)簽具有不易被破壞、不易磨損、不可以復(fù)制、非接觸式讀寫、讀寫速度極快等特點(diǎn),能夠適應(yīng)特種設(shè)備的工作環(huán)境,非常適合特種設(shè)備及特種設(shè)備作業(yè)人員的身份的唯一性標(biāo)識(shí)及自動(dòng)識(shí)別,實(shí)現(xiàn)了管理對(duì)象的直接交互。便攜式移動(dòng)辦公終端手持終端機(jī)可以實(shí)地采集設(shè)備的經(jīng)緯度坐標(biāo),并實(shí)時(shí)傳回管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。配合系統(tǒng)集成的地理信息模塊,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速GIS定位及最佳路徑規(guī)劃,使得監(jiān)察、檢驗(yàn)、救援人員能快速到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng),從而大大提高工作效率。(2)在傳輸層,采用無(wú)線通信(Bluetooth、WIFI)實(shí)現(xiàn)讀卡器、便攜打印機(jī)等外圍設(shè)備與手持終端機(jī)的通信,采用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(GPRS、3G)實(shí)現(xiàn)手持終端機(jī)與管理系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器之間的通信。實(shí)現(xiàn)特種設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)與特種設(shè)備監(jiān)察檢驗(yàn)管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互。(3)在應(yīng)用層,采用JavaEE規(guī)范的組件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單位、設(shè)備、人員等基本信息管理,監(jiān)察和檢驗(yàn)業(yè)務(wù)受理,特種設(shè)備作業(yè)網(wǎng)上業(yè)務(wù)申請(qǐng)。采用SQLServer2008作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù),采用Tomcat作為Web服務(wù)器。2電梯監(jiān)控、移動(dòng)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(yàn)人員網(wǎng)上業(yè)務(wù)開展數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)電梯監(jiān)檢移動(dòng)辦公系統(tǒng)原理如圖2所示,系統(tǒng)分為四個(gè)子系統(tǒng),即PC端監(jiān)察子系統(tǒng)、PC端檢驗(yàn)子系統(tǒng)、PC端特種設(shè)備業(yè)務(wù)網(wǎng)上受理子系統(tǒng)和便攜式移動(dòng)辦公終端。監(jiān)察人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以訪問(wèn)監(jiān)察子系統(tǒng),檢驗(yàn)人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)檢驗(yàn)子系統(tǒng),作業(yè)單位人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)網(wǎng)上業(yè)務(wù)受理子系統(tǒng),監(jiān)察和檢驗(yàn)人員可以登錄便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端。各個(gè)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(shí)別卡來(lái)唯一標(biāo)識(shí)電梯身份和作業(yè)人員身份。監(jiān)察子系統(tǒng)和檢驗(yàn)子系統(tǒng)具備桌面射頻卡讀寫器,可以為監(jiān)察人員、檢驗(yàn)人員、設(shè)備發(fā)放身份識(shí)別射頻卡。檢驗(yàn)人員和監(jiān)察人員身份識(shí)別卡用于在使用便攜式檢驗(yàn)移動(dòng)辦公終端時(shí)進(jìn)行身份和權(quán)限驗(yàn)證。設(shè)備身份識(shí)別射頻卡用于標(biāo)識(shí)設(shè)備,張貼于電梯的轎廂或者主機(jī)控制柜上。2.1.3電梯檢驗(yàn)員身份及其工作流程便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端的主界面如圖3所示。便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端主要有兩個(gè)應(yīng)用,一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息查詢,另一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)下載檢驗(yàn)任務(wù)、填寫檢驗(yàn)原始記錄、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)原始記錄校核、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告審核、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告批準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告打印。采用便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的流程如圖4所示。檢驗(yàn)過(guò)程中,經(jīng)過(guò)生產(chǎn)單位報(bào)檢、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)資料審查、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)正式受理、檢驗(yàn)檢驗(yàn)任務(wù)分配之后,系統(tǒng)會(huì)在每個(gè)被分配任務(wù)的檢驗(yàn)員的賬戶目錄下生成相應(yīng)的檢驗(yàn)任務(wù)。電梯檢驗(yàn)員在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)手持機(jī)打開便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端軟件,通過(guò)掃描檢驗(yàn)人員標(biāo)簽或者手工輸入方式獲取登錄人員賬號(hào),并手動(dòng)輸入密碼,將檢驗(yàn)人員賬號(hào)和密碼一起發(fā)送回后臺(tái)服務(wù)器認(rèn)證,后臺(tái)通過(guò)驗(yàn)證則可以進(jìn)入軟件系統(tǒng),否則無(wú)法進(jìn)入軟件系統(tǒng)。檢驗(yàn)人員登錄后,通過(guò)點(diǎn)擊“開始檢驗(yàn)檢測(cè)”下載檢驗(yàn)任務(wù),將本人名下的任務(wù)下載到手持機(jī)上。通過(guò)掃描設(shè)備射頻卡,讀取設(shè)備的注冊(cè)代碼,將該臺(tái)設(shè)備從任務(wù)列表中選中,邊檢驗(yàn)邊輸入檢驗(yàn)原始記錄,系統(tǒng)根據(jù)輸入的原始記錄自動(dòng)判定報(bào)告結(jié)論。檢驗(yàn)人員在手持機(jī)上可以預(yù)覽檢驗(yàn)報(bào)告,并將檢驗(yàn)報(bào)告提交校核、審核、批準(zhǔn)。校核、審核、批準(zhǔn)步驟采用和檢驗(yàn)人員相同的方式進(jìn)行授權(quán)。經(jīng)過(guò)批準(zhǔn)的報(bào)告可以由檢驗(yàn)員通過(guò)手持機(jī)連接便攜式打印機(jī)進(jìn)行打印,同時(shí)將檢驗(yàn)原始記錄和檢驗(yàn)報(bào)告提交后臺(tái)服務(wù)器存檔。2.2硬件及設(shè)備電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)便攜式監(jiān)檢移動(dòng)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(jī)、藍(lán)牙射頻卡讀卡器、便攜式打印機(jī)、人員電子標(biāo)簽、設(shè)備電子標(biāo)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(shè)計(jì)便攜式電梯監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端的手持機(jī)應(yīng)具備電子標(biāo)簽讀寫模塊、3G模塊、攝像頭、GPS模塊、藍(lán)牙模塊、WIFI、大尺寸液晶屏,同時(shí)應(yīng)開發(fā)方便、操作簡(jiǎn)便、便于攜帶,具有較好的用戶體驗(yàn),在本系統(tǒng)中采用基于Android系統(tǒng)的平板電腦。電子標(biāo)簽讀寫模塊采用外置式,手持機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與外置的高頻電子標(biāo)簽讀寫器通訊。3G模塊用于檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)和管理系統(tǒng)后臺(tái)的實(shí)時(shí)通信。攝像頭用于在現(xiàn)場(chǎng)拍攝監(jiān)察和檢驗(yàn)過(guò)程中的圖像和影像等見證資料。GPS模塊用于在電梯現(xiàn)場(chǎng)采集電梯的經(jīng)緯度坐標(biāo)。藍(lán)牙和WIFI模塊用于驅(qū)動(dòng)便攜式打印機(jī),在檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)即可實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)報(bào)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(lán)牙通信電路、復(fù)位電路、LED狀態(tài)顯示和喇叭驅(qū)動(dòng)電路等組成。對(duì)射頻卡進(jìn)行讀寫時(shí),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(gè)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(lì)下,LC諧振電路產(chǎn)生共振,從而使卡片內(nèi)具有電荷,當(dāng)所積累的電荷達(dá)到2V時(shí),卡片中芯片將卡內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)射出去或接收基站對(duì)卡片的操作。RFID讀寫器還具有與智能手持機(jī)的藍(lán)牙無(wú)線通信能力,可根據(jù)命令完成對(duì)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(biāo)簽內(nèi)物理存儲(chǔ)考慮到電梯的轎廂和機(jī)房是金屬環(huán)境,本系統(tǒng)采用ISO/IECISO15693標(biāo)準(zhǔn)的抗金屬標(biāo)簽標(biāo)識(shí)特種設(shè)備。ISO15693標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽為無(wú)源標(biāo)簽,通過(guò)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(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC15693標(biāo)簽內(nèi)有256個(gè)Block的可尋址物理存儲(chǔ)空間,每個(gè)Block有4個(gè)字節(jié)。根據(jù)GB2312編碼規(guī)范,一個(gè)漢字(全角字符)占兩個(gè)Byte;一個(gè)英文字母、數(shù)字(單腳字符)占一個(gè)Byte。對(duì)所有信息都按照分類碼和字符串結(jié)合的方式進(jìn)行編碼,標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)讀寫按照Block為最小單位,對(duì)于不足整數(shù)個(gè)Block的字段補(bǔ)齊到整數(shù)個(gè)Block。桌面讀寫器和藍(lán)牙讀寫器均采用Block方式讀寫電子標(biāo)簽存儲(chǔ)器,讀寫信息的編碼和解碼相當(dāng)方便,讀寫速度快、準(zhǔn)確率高。2.2.3軟件開發(fā)(1)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)為了便于前期開發(fā)及后期的維護(hù)和擴(kuò)展,WEB服務(wù)器端的后臺(tái)軟件采用JAVAEE規(guī)范的SSH框架(即Struts+Spring+Hibernate)來(lái)實(shí)現(xiàn)視圖、控制器與模型的分離、業(yè)務(wù)邏輯層與持久層的分離。系統(tǒng)從職責(zé)上分為四層:表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和域模塊層。系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)流程是:在表示層中,首先通過(guò)JSP頁(yè)面實(shí)現(xiàn)交互界面,負(fù)責(zé)傳送請(qǐng)求(Request)和接收響應(yīng)(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(yīng)的Action處理。在業(yè)務(wù)層中,管理服務(wù)組件的SpringIoC容器負(fù)責(zé)向Action提供業(yè)務(wù)模型(Model)組件和該組件的協(xié)作對(duì)象數(shù)據(jù)處理(DAO)組件完成業(yè)務(wù)邏輯,并提供事務(wù)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(duì)象化映射和數(shù)據(jù)庫(kù)交互,處理DAO組件請(qǐng)求的數(shù)據(jù),并返回處理結(jié)果。這樣,無(wú)論前端如何變化,模型層只需很少的改動(dòng),并且數(shù)據(jù)庫(kù)的變化也不會(huì)對(duì)前端有所影響,大大提高了系統(tǒng)的可復(fù)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(shí),需要采用Applet來(lái)實(shí)現(xiàn),即將Applet程序嵌入到JSP頁(yè)面中,用戶在瀏覽器打開程序時(shí),自動(dòng)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(dòng)的DLL文件,控制讀卡器工作。由于瀏覽器運(yùn)行Applet程序的安全策略限制,Applet只能與它們最初駐留的服務(wù)器通信,Applet不能讀寫本地文件系統(tǒng),可以通過(guò)JDK中的Keytool工具對(duì)Applet的jar包進(jìn)行數(shù)字簽名,進(jìn)行生成沒有經(jīng)過(guò)認(rèn)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(dòng)辦公終端軟件基于Android2.2開發(fā)。Android是Google公司的基于Linux平臺(tái)的開源移動(dòng)操作系統(tǒng),該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。它的底層以Linux內(nèi)核為基礎(chǔ),由C語(yǔ)言開發(fā),只提供基本功能;中間層包括函數(shù)庫(kù)Library和虛擬機(jī)VirtualMachine,由C++開發(fā)。最上層是各種應(yīng)用軟件,以Java語(yǔ)言開發(fā),便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端軟件開發(fā)是位于最上層的應(yīng)用軟件開發(fā)。便攜式監(jiān)檢移動(dòng)辦公終端軟件開發(fā),主要包括應(yīng)用的Activity、Service、BroadcastReceiver、ContentProvider、Intent五大組件設(shè)計(jì),并在應(yīng)用的AndroidManifest.xml文件中配置組件之間關(guān)系以及應(yīng)用權(quán)限。應(yīng)用與用戶的交互圖形界面通過(guò)繼承Activity來(lái)實(shí)現(xiàn),各個(gè)Activity之間通過(guò)Intent進(jìn)行切換的。對(duì)于沒有界面的后臺(tái)服務(wù)通過(guò)繼承Service類來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ContentProvider用于將本應(yīng)用數(shù)據(jù)保存或與其它的應(yīng)用共享。