秦春林，李林俊

（神华铁路货车运输有限责任公司包头车辆维修分公司，内蒙古 包头 0 1 4 0 6 0）

论集控单车试风系统与无线网络手持设备（P D A）控制的有机结合

秦春林，李林俊

（神华铁路货车运输有限责任公司包头车辆维修分公司，内蒙古 包头 0 1 4 0 6 0）

本文主要介绍了在A n d r o i d、V B.N E T和O r a c l e数据库的开发环境下，P C与P D A借助于工业A P搭建无线网络进行数据通信的试验方法，并把此方法应用于复杂的集控单车试风系统的控制当中。将无线网络引入集控单车的控制中既可提高其控制灵活性又能提供其覆盖范围的有效性，这两种控制方式有机的结合起来发挥出各自的优势，相互弥补，可大大提高集控单车的工作效率。

集控试风系统；单车试验；P D A控制；无线网络；A n d r o i d系统；数据通信

单车试验器作为铁路货车制动检修专用设备是铁路检修工人每天都要使用的检测设备，目前单车试验器的控制方式分为集控和微控两种方式，由于集控方式多见于各个站段检修作业场地，本文在对集控单车的控制和试验进行具体研究后提出了提高其作业效率的有效方法。

通过长时间的分析研究，将无线网络结构引入到集控单车的控制中，这样操作人员既可以使用P D A手持终端通过无线网络来控制试验，也可利用原有服务器的有线网络进行控制，不仅弥补了集控方式的不足，也减轻了设备控制服务器操作员的工作压力。

1 现有集控设备现状分析

1.1 当前集控试风设备控制方式的使用情况

目前的集控试风系统具有以下结构特点：

集控试风系统主控设备配置一般为双机双控双热备式结构，即设备主控服务器为两台计算机并且这两台计算机硬件配置相同，每台控制计算机各自安装有相同的试验控制软件与数据库。

当一台计算机控制试验进行并采集试验数据时，其控制软件将会同步的将数据分别写入两台计算机数据库，实现数据实时、统一保存，确保其中一台设备出现问题时另一台可以立即接续试验使设备正常使用。

由于两台主控系统计算机硬件配置相同，所以通过软件可以对试验控制方式进行设置，将试验终端台位控制权分配给任意一台主控计算机进行试验。

试风系统主控服务器端需配备一名信息录入及试验控制操作人员，该操作人员通过对讲机与现场检修作业人员进行沟通，录入试验信息及控制完成试验动作，现场多名检修作业人员也通过对讲机将检修过程中出现的状况及问题反馈给室内控制操作人员。

1.2 当前集控试风设备控制方式存在不足

采用双机双控双热备结构存在以下不足：

（1）试风系统控制服务器操作人员需要实时与现场沟通，录入试验数据以及控制完成试验动作，容易出现试验参数记录不准确，控制动作的误操作等问题。

（2）服务器操作人员通过对讲设备同时面对所有现场检修作业人员，容易出现数据录入过程中沟通冲突排队，现场操作者等待现象。

（3）试验开始后现场操作人员，需要实时等待服务器控制人员指令，配合试验进行相应辅助操作，影响现场操作人员工作效率。

（4）服务器操作人员需要实时关注各台位试验进展情况，并通知现场人员进行辅助操作，劳动强度大，容易出现台位与现场检修作业人员不对应的问题，误操作试验动作影响试验结果。

（5）目前的集中控制方式无法实现现场试验与检修作业情况的实时动态管理。

1.3 集控试风系统应解决的问题

（1）试验控制权限的下放，现场操作人员不在需要与服务器操作人员沟通，而是通过手持无线P D A直接录入试验数据并控制试验动作开始，不会出现数据错误与误操作现象。

（2）现场检修人员可以实时监控试验进展，并实时检查试验结果，针对试验结果进行动态检修，提高检修效率与检修质量。

（3）由于采用无线网络控制系统P D A方式操作，现场检修人员不必听从服务器操作人员指令，只需通过P D A了解试验进程即可进行其他工作，既省去一名服务器操作员，又提高检修人员工作效率。

（4）手持无线P D A控制系统不但适应现场工人检修使用，同时可以实现现场试验及检修的动态管理，车间管理人员同样可以动态了解现场试验检修进展情况。

2 P D A手持设备在制造业中的应用

2.1 P D A的定义与分类

P D A(P e r s o n a l D i g i t a l A s s i s t a n t为个人数字助理)是可移动的、便携式电子产品。这种手持设备集中了计算、电话、传真和网络等多种功能。尤为重要的是，这些功能都可以通过无线方式实现。可以预见，P D A发展的趋势和潮流就是计算、通信、网络、存储、娱乐、电子商务等多功能的融合。

2.2 P D A的在现场作业的优势

P D A手持设备的操作方便快捷、携带便利正是工业自动化移动作业时需要的最好特点，结合我们单车试验试风现场的环境，P D A手持设备可以由具体负责检修车辆的作业人员随身携带，在检修作业的同时实时监控试验车的状态，随时对试验车辆进行具体试验操作，在生产化作业时还可以同时对试验参数进行录入。

工业级手持终端可以同时支持RF I D读写和条码扫描功能，同时具备了I P 6 4工业等级，这些是消费类手持终端所不具备的。

2.3 P D A手持设备操作系统的选择

P D A现在最为流行的A n d r o i d系统，专为互联网应用而设计。A n d r o i d的开放模式，让应用不断的优化，更利于A n d r o i d系统手持终端二次开发。结合我们现场的作业需要根据操作人员的需求我们该选取一款工业级的P D A进行试验操作，我们这里选取一款基于A n d r o i d系统的P D A进行系统开发，这样选取系统发展成熟的P D A来开发便于日后维护和产品升级。

3 工业无线网络的优势

无线网络是利用无线电波而非线缆来实现与计算机设备位置无关的网络数据传输系统。对于工业自动化系统来说,其关键技术是工业网络,核心技术是信息集成。工业环境下的无线通信技术和各类无线网络的开发和应用,已经成为继P L C、D C S、F C S等系统陆续在过程控制和工业自动化领域占据市场主流之后,一个正在崭露头角的重要领域。

3.1 无线网络在工业控制中的实现

要实现P D A控制的前提就是要构建一个覆盖面积大并且传输稳定的无线网络，例如家庭上网时我门要采用WI F I网络覆盖时一般会配置一台无线路由器，然后我们的手机、电脑通过无线网络接入后进行上网。而在工业生产环境的前提下要根据现场的环境及所要覆盖的面积来合理选取工业级无线网络发射器和管理器。工业环境下我们主要考虑设备的抗干扰、耐高低温、防尘、防水的性能，一般我们都选用华为、H3 C等知名品牌的通信设备。

3.2 无线网络的覆盖范围

为了提高无线网络的覆盖面积及覆盖强度我们一般采用工业级无线接入点（A P），每个A P可以以自身为中心向外扩展覆盖直径为6 0～7 0米的无线网络，多个A P通过管理器（A C）管理后连接到交换机及服务器进行通信就可以形成一个大面积的无线网络，根据现场作业区域的大小合理的增加或者减少A P的数量，根据及现场干扰源的分布情况通过A C管理器调整A P信道及相关设置尽量将整个区域完全覆盖，保证无线网络信号在任意地点的强度都符合要求。

4 无线控制系统具体实现方式

4.1 无线P D A集控试风系统网络结构

无线P D A集控试风系统的结构如图1所示，现场试验终端的控制是通过手持机进行控制，也就是说每部P D A都通过无线网络连接到集控室内的服务器上，实现了P D A独立控制试验终端操作，试验数据通过无线网络传送服务器后实时共享数据的网络结构。

图1

现场操作人员通过手持设备P D A将试验车辆信息录入到设备上进行相关试验，操作人员可以在现场根据P D A的显示信息完成检修作业，并且根据P D A显示的结果进行具体问题的排查和处理。管理人员也可以用P D A实时监管作业进度和试验结果信息，实现数据第一时间的传递，保证现场作业的效果及检修的质量。

4.2 A n d r o i d与V B.N E T实现数据通信

在架构好无线网络后，要解决的就是P C与P D A之间的通信问题，P D A端我们已经确定了使用A n d r o i d系统进行开发，A n d r o i d程序开始使用的j a v a语言，众所周知j a v a语言是一种完全面向对象的语言，具有很好的抽象和封装的能力，这就为以上问题提供了一种契机。对于获取数据，存储于服务器上的数据，需要获取并解析到本地客户端的A n d r o i d程序上，如果我们在保证网络畅通的前期下我们就可以使用套接字（s o c k e t）进行通信。

P C端程序开发我们也使用面向对象的语言V B.NE T进行开发。同样的V B.NE T也使用套接字通信，这样服务器与客户端就能实现网络通信了。

4.3 基于Or a c l e数据库的数据储存

整个系统建立好网络通信后就要考虑数据的共享问题了，Or a c l e是在数据库系统领域一直处于领先地位的产品。原有集控试风系统主控程序采用的是Or a c l e数据库作为存储，我们将A n d r o i d系统引入整个系统后我们需要在两个程序之间进行相应的数据传递和数据共享，所以我们要采用一个适合数据库作为我们两个程序的数据纽带，正因为Or a c l e的强大功能和超强的适应性，我们仍然可以采用Or a c l e数据库进行服务器与客户端之间的数据传递和数据共享。

4.4 通信软件的实现

4.4.1 服务器程序的实现

服务器主控程序由V B.NE T开发实现程序运行后进入主界面如图2。

系统启动后进入主程序界面，上有五个菜单：调试界面、用户设置、试验标准、数据管理和帮助。

程序主界面分为试验台位选择区、试验状态显示区、单车实时状态显示区、单车参数录入区、功能按钮和客户端登陆状态显示。

我们通过选取客户端登陆区的控制方式来自由切换P C与P D A的控制，实现P C与P D A之间控制权的转换，这样现场操作人员即可自己根据作业情况来控制实验作业的进度，并可以实时对检修车辆的信息及试验数据进行查看。

试验台位选择区、试验状态显示区：显示台位分布及当前台位工作状态。

单车实时状态显示区：显示单车实时试验信息，包括当前控制台位号码显示、当前控制台位制动管压力、当前控制台位制动管压力、当前台位制动缸行程录入（可手动录入也可读取传感器示数）、当前台位运行程序执行时间、提示信息等。

图2

参数录入区：用户录入车辆编号，选择车辆型号、制动机型号、闸调器型号、空重阀型号、制动缸型号、制动缸规格和脱轨制动装置等参数。

功能按钮：参数记录按钮记录并保存当前试验选择及参数信息。开始按钮是开始运行当前试验；确认按钮是用来当试验出现提示信息时进行人为确认功能；停止按钮是终止当前运行的试验；打印按钮是打印当前试验数据。

当未点击开始按钮时，系统将不会自动记录参数，如需保存参数点击记录参数按钮，否则切换界面时，数据将清空。点击开始按钮后，系统将自动保存试验参数。更正型号按钮用于更改试验参数，但是不能更改车号，如车号填写错误应停止试验，重新填写试验参数，再次进行试验。

4.4.2 手持设备（P D A）程序的实现

通过对A n d r o i d程序的编写我们开发出适合P D A手持设备的操作程序，进入手持机点击程序图标进入，它具备了服务器端程序上的基础功能，例如：信息录入、信息修改、试验状态、调试界面、工位选择、退出。通过这些基本功能的实现也就是说它具备了服务器端试验用的所用功能，这样现场作业人员手持P D A就拥有了对试验终端的所用控制权和对实时信息及试验结果进行观察的能力，使得现场作业更加灵活快捷，摆脱了集中控制中体现的种种不足。

如图3所示，手持P D A具有的信息录入功能可使现场作业人员直接将试验车辆的信息现场录入后进行核对然后再进行相关试验，避免了过去系统实现时要派一名专职人员将现场所有车辆按照试验的轨道台位进行统一抄写信息，然后再到服务器程序上统一录入，试验时还要通过对讲设备与现场操作人员核实一遍的复杂过程。

5 结语

由于操作者可以直接通过P D A查看试验状态因此现场操作人员不再需要与服务器操作人员沟通减少误操作现象，试验过程控制完成快捷有效，大大降低了作业人员的工作强度，提高整车试验在实际运行中的安全性。

管理人员通过无线终端设备可以实时监控整个生产流程，实现了对生产管理的质量管控，提高了管理效率。

通过该项目的研究、实施及现场投入运用，将极大地改善车辆制动检修在段修、厂修货车检修作业效果，通过无线终端设备控制，减少集控室内部人员的工作量，真正实现减员增效的目的，减低现场作业人员的劳动强度，提高作业效率，确保了试验的安全进行，降低车辆检修维护成本，实现综合经济效益性最大化，具有良好的社会、经济效益。

图3

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