王 维

(南京科远智慧科技集团股份有限公司，江苏 南京 210000)

0 引言

2015年，国务院总理李克强提出“中国制造2025”的计划，其中包括智能制造工程和绿色制造工程。如今绿色、智能已经是这个时代的主流思想，此外还有物联网，各国都投入了巨大的人力、物力、财力来进行研究和开发。物联网通过各种传感器采集设备的数据，然后将采集的数据进行处理，并将数据返回到设备的控制中心。5G技术的普及和不断成熟，可以满足移动数据的高传输率、降低数据传输的延时、节省能源、降低成本和大规模的设备连接。5G技术满足峰值传输速率达到Gbit/s，在没有物理线路的情况下接口延时在1ms左右，可以满足实时监测庞大的网络容量、虚拟现实的大数据数据传输和超多台设备的连接。在物联网与5G技术的结合之下，本文主要设计具有绿色、安全、节能的生产工作环境的车间监测系统。

1 系统的主要功能

绿色车间监测在Android终端上运行的系统目前还处于刚刚开始的阶段。在手机、平板等和可以移动的设备越来越多的前提下，绿色车间监测在Android终端上运行的系统研发显得尤为重要。

本文主要阐述了基于Android系统的绿色工厂监测系统的设计和实现，以空调、风扇、车床等设备作为测试样例，可以实现各种现代化设备的管理，转变了管理方式，顺应当代科技的发展。把现代化的管理方式和设备融合在一起，可充分发挥设备的作用，提高企业收入，实现绿色车间管理。

2 本系统的设计与实现

2.1 逻辑架构设计

绿色车间监测系统逻辑架构采用了3层架构设置，自上而下分别是用户界面层(User Interface Layer)、业务逻辑层(Business Logic Layer)与数据访问层(Data Access Layer)[1]。这种分成架构可以有效地将业务逻辑和数据访问逻辑隔开。

用户界面层主要负责页面展示，和与用户交互。主要包括：用户登录界面、设备数据监测界面、环境设备监控界面、图表分析界面、我的界面。通过这些界面，用户可以很好地了解和使用系统功能。

业务逻辑层主要控制业务逻辑，为界面提供服务，实现与用户交互的逻辑。主要包括：用户登录模块、设备数据监测模块、环境设备监测模块、图表分析模块、我的模块。

数据访问层提供了对数据的增、删、改、查，主要分为客户端数据访问、服务器数据访问。客户端数据访问包括：对生成设备监测因子采集时间的使用、对环境设备因子采集时间的使用等。服务器数据访问包括：用户信息的使用、设备信息的使用、环境设备信息的使用、车间设备信息的使用等。

2.2 功能架构设计

基于Android的绿色车间监测APP的功能性需求分析，该项目在系统设计阶段，将系统划分成5个功能模块，其中包含用户登录模块、环境设备监测模块、设备数据监测模块、图表分析模块、我的模块，如图1所示。

2.3 数据库设计

本项目使用的数据库是MySQL5.1，在数据库设计阶段须分析前端APP的任务需求，是否满足生产设备和环境设备实时监测所产生的数据实时上传和存储，所以数据库结构采用了规范化设计[2]。本系统主要用到用户基本信息表、环境设备控制表等5张表，接口是选用JDBC数据库接口。

3 系统的模块简介

3.1 用户功能

由用户输入工号或者用户名和密码，然后采用Retrofit和RxJava将用户信息上传至服务器，然后返回验证信息。此外，用户还可以修改密码、绑定手机、修改数据刷新时间等操作。绑定手机号码的同时也绑定了手机Max地址，系统首先确认手机使用了聚合数据提供的界面http://v.juhe.cn/sms/send，向手机发送验证码，确认手机号码之后遍历循环所有的网络接口，找到 wlan0接口从而获得手机Max地址，并且将数据上传至服务器数据库。

3.2 设备数据监测功能实现

登录成功之后会显示登录者的信息。采用了ViewPager实现设备列表之间的切换，每一个设备列表都是单独的Fragment，都采用RecyclerView设置成两列，然后自定义每一行的样式。底部导航栏有一个自定义View。点击设备主页面的【空调】进入环境设备页面，在视图上可以看到空调系统用电量、功率等，也可以对风速风向进行调节，并且还可以对空调系统进行开与关操作(点击【开关按钮】),此项操作只有管理员才可以设置，拖动圆环上的圆圈可以调节温度，拖动风速调节的圆圈可以改变速度，点击风向调节的角度可以改变不同的风向。每一个

图1 功能架构

属性都是采用了自定义View实现的，增加每个调节按钮的复用率。风速调节采用了自定义的CustomScaleView，在这个方法里使用动态设定控制，通过画笔(paint)和画布(Canvas)，对不同屏幕宽度进行适配。

3.3 环境数据监测功能实现

当检测的数据高于某值时，系统会发出相应的通知，在SDK28之后需要使用Notification Channel注册通道后才可以发送通知，可以实时查看当前的环境参数和以往的环境参数。Custom Grid Layout是继承Grid Layout自定义的一个控件，可以方便地添加或者删除某个属性。列表展示使用了TabLayout、ViewPager控件，可以左右滑动切换列表，列表使用了RecyclerView。

3.4 图表分析功能实现

本系统可以以多种形式查看数据，可以对图表中的数据进行折线图之间的转化，从而使数据更加直观。属性选择使用了Spinner控件，日期选择自定义View。点击时间可以根据时间，选择不同的图表类型，生成不同的图表。画图工具是第三方开源框架MPAndroid Chart-v3.0.3，这是使用两种图LineChart和BarChart。

3.5 后台管理功能的实现

后台管理系统主要是管理员对前台的数据进行增删改查等操作。在后端生产员登录成功的显示首页中会显示登录人员的名字，以及【空调状态】【风扇状态】【修改密码】【安全退出】等一些查询操作，如果输入的用户名对应只是生产员，那么只能在后台进行查看操作和修改自己账号密码，不支持查看和更改管理员信息。当点击左侧【空调状态】按钮则会在右侧显示空调的状态信息、数页，和当前位置。点击右下角的【下一页】按钮就可以查询下一页的空调状态信息。点击左侧【风扇状态】按钮则会在右侧显示风扇的状态信息。点击右下角的【下一页】按钮就可以查询下一页的风扇状态信息。

4 结语

随着物联网、云计算和人工智能的快速发展，在工厂管理中会更加注重绿色、安全利用、节能的生产环境。手机已经融入了人们的日常生活，利用大数据、5G、物联网等技术，人们可以通过手机办公随时了解车间的数据，提高车间管理效率。