馬悅，周雪，段迎娟
(中國礦業大學（北京） 機電與信息工程學院，北京 100083）
摘要：基于Android設計了一種移動式井下安全生產綜合數據管理系統，使得井下工作人員通過移動終端，能夠與地面數據中心實時聯系，及時了解安監情況。解決了井下和地面信息不對等的問題。給出了系統總體設計，詳細介紹了客戶端部分功能的實現。該系統對移動技術在煤礦安全管理工作中的應用，對于提高煤礦信息化程度、降低管理成本、減少煤礦事故的發生都有重要意義。
關鍵詞：安全監控系統；移動終端；Android；煤礦信息化
0引言
中國是世界上僅次于美國的第二大能源消費國，其中煤炭在能源結構中占有不可替代的地位［1］。我國煤礦開采條件復雜，自然災害嚴重，煤炭企業生產力水平整體偏低，安全生產基礎比較薄弱［23］。煤礦生產安全一直是社會關注的焦點。現有煤礦安全監測監控系統在數據共享和傳輸實時性方面還存在著問題，安全監測信息傳輸給地面數據中心后，不能及時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了解到周圍的環境情況，形成信息孤島。在礦難發生前，不能根據安監數據采取應急措施和做出快速反應，直接威脅到生命和財產安全。近年來，無線通信技術飛速發展，智能手持終端廣泛應用，這些新技術為解決煤礦安監系統現有問題提供了新的思路，也成為煤礦科技發展的新方向，因此研究井下智能手持終端對煤礦安全生產具有很重要的意義。
本系統將智能移動終端技術和網絡通信技術引入煤礦安全生產管理過程中，將井下防爆手機或平板電腦作為客戶端載體，搭載開放源代碼的Android操作系統，移動終端通過井下WiFi向井上服務器請求數據，并在客戶端上簡單直觀地將煤礦井下安全生產相關數據呈現給用戶，最終實現煤礦井上井下安全生產數據的共享，提高安全監控預警效率，保障煤礦企業安全生產。
1系統總體設計
Android是Google開發的基于Linux的開源移動終端開發平臺［4］。基于Android的移動式井下安全生產綜合數據管理系統采用C/S架構，其網絡架構分為井上服務層、數據感知層、應用層，如圖1所示。煤礦井下傳感器負責采集數據和檢測設備運行狀況，將信息匯總上傳到井上服務器。井上服務器接收煤礦端傳來的實時數據，存入煤礦數據庫中，根據客戶端提交的不同需求對數據進行處理計算，并將處理篩選的數據返回到井下智能終端。
2系統客戶端設計
客戶端體系結構共分為4層，由上到下分別是：UI顯示層、邏輯控制層、XML處理層和數據傳輸層。根據客戶端應用需求分析，客戶端設計分為登錄模塊、安監數據模塊、安全隱患模塊、預警信息模塊、安全規程模塊、生產日報模塊、重點工程模塊、系統設置模塊、系統展示模塊和使用說明模塊，如圖2所示。
用戶登錄系統，通過身份驗證后，以3×3選項的格式展示系統首頁，如圖3。安監數據模塊負責給井下工作人員呈現煤礦井下安全生產相關環境安全數據；安全隱患模塊主要作用是安全隱患查詢和安全隱患上傳；預警信息模塊將采集層測量的數據與閾值相比較，分析篩查事故地點，并向井下工作人員發布報警通知；安全規程模塊方便井下管理人員進行安全巡視檢查和井下工作人員學習安全規程；生產日報模塊主要用于查詢煤礦企業生產運作情況；重點工程模塊用于煤礦企業相關人員對重點工程單位每天制定詳細的工程計劃；系統展示模塊用于展示和宣傳井下安全生產數據管理系統；系統功能設置模塊主要用于密碼修改和服務器地址設置；使用說明模塊的作用是向用戶提供系統客戶端的操作說明。本文只對登錄模塊、安監數據模塊、安全隱患模塊進行詳細說明。
3系統子模塊設計
3.1登錄認證模塊
井下工作人員在登錄安全生產綜合數據管理系統時，繼承Activity類的denglu_dl類將展示登錄界面并進行登錄驗證，接著調用重寫OnCreate()，初始化布局方式、標題、用戶名、密碼。系統要核對工作人員用戶名和密碼是否相同，還需獲取使用者身份權限。用戶在登錄界面輸入用戶名和密碼后點擊“登錄”按鈕，客戶端將身份信息提交給井上服務器驗證，若登錄成功，則驗證用戶身份是基層工作者還是安全生產管理人員，驗證用戶身份后載入頁面調用重寫onCreate(),初始化標題和代表各個模塊的9個ImageButton，即安監數據、安全隱患、預警信息、安全規程、生產日報、重點工程、展示模塊、系統設置和使用說明。如果井下工作人員身份信息輸入錯誤，則提示登錄失敗。本模塊還提供匿名登錄功能和設置功能，如圖4所示。
3.2安監數據模塊
安監數據模塊負責給井下工作人員呈現與煤礦井下安全生產相關的環境數據。井下工作人員可以根據需求查看井下各個監測點提供的各項檢測指標的實時值，也可以查詢一天內該監測點的歷史數據變化。井下工作人員可以選擇模擬量查詢和數字量查詢，模擬量查詢監測數據包括甲烷濃度、井下溫度、一氧化碳濃度和通風量等數據，如圖5所示。查詢實時值時，用戶需要選擇所需的查詢條件，查詢結果以表格形式呈現給用戶；數字量查詢類型包括電機開停狀態、開關柜閉合和風機開停等，查詢結果同樣以列表狀態呈現給用戶。系統用繼承Activity類的anjian_mss類展示模擬量實時查詢頁面，界面提供瓦斯、一氧化碳、溫度、風速、水位、煙霧和粉塵濃度7個模擬量查詢接口，而anjian_mls類則展示模擬量歷史查詢頁面。系統用繼承Activity類的anjian_sss類展示數字量實時查詢頁面，界面可供查詢開關柜閉合、風機開閉等內容，而anjian_sls類展示數字量歷史查詢頁面。
3.3安全隱患模塊
安全隱患管理模塊分為兩個部分，安全隱患查詢和安全隱患上傳，如圖6、圖7所示。用戶進入安全隱患查詢部分，可查詢隱患歷史記錄以及處理結果。系統用繼承Activity類的yinhuan_cx類展示隱患查詢界面，頁面載入時調用重寫onCreate()進行頁面初始化，用listview列表方式顯示采煤、掘進、機電、運輸、通防等其他6個方面。安全隱患上傳模塊的作用是管理人員在井下巡檢過程中，如發現工作人員的違規操作或設備的不正常使用情況，可拍照取證、標記上傳。系統用繼承Activity類的yinhuan_sc類獲取隱患現場證據，并上傳至井上數據庫，頁面提供隱患內容、隱患單位、隱患責任人、時間和現場證據。
4系統方法及測試結果
客戶端測試方法主要以UI測試為主，即在測試過程中針對井下工作人員在使用過程中可能出現的錯誤操作狀況，例如輸入格式不正確、日期選擇不正確等進行測試。客戶端的容錯能力是客戶端穩定運行的根本保證。經測試客戶端對用戶非法輸入反映良好，能給出錯誤提示，并沒有出現系統崩潰現象，具體測試結果如表1所示。
5結束語
本文提出的基于Android的移動式井下安全生產綜合數據管理系統，解決了現有煤礦安全監控系統存在的布線復雜、后期維護成本高、數據實時傳輸性差的問題，但該系統還不能完全滿足煤礦企業對安全監控系統的需求，還需將人員定位系統、視頻監控系統引入煤礦安全監控系統中。
參考文獻
［1］ 喬實,胡夢瀅,劉巖，等.基于安卓的井下智能終端系統的設計與實現［J］.微型機與應用,2014, 33 (15):3-6.
［2］ 劉富強,錢建生,曹國清.多媒體圖像技術及應用［M］.北京:人民郵電出版社,2000.
［3］ 程德強,李世銀,李鵬,等.礦井安全監測監控系統［J］.電視技術,2006(2):78-81.
［4］ 矯正國,陳碩.基于Android的LED路燈監控系統設計［J］.微型機與應用,2013,32(16):5-7.