基于Android平臺的折彎機遠程監控系統

周國華，商俊燕

（常州輕工職業技術學院 信息系，江蘇 常州 213164）

基于Android平臺的折彎機遠程監控系統

周國華，商俊燕

（常州輕工職業技術學院 信息系，江蘇 常州 213164）

為了促進數控系統發展，方便系統維護與監測，開發了一種基于Android平臺的折彎機遠程監控系統，實現了對折彎機系統運行數據的遠程采集和數據存儲功能。該系統不受地點時間限制，用戶可在任何具備網絡覆蓋的地方從手機上瀏覽并獲取數據，并根據數據自動生成系統運行報告、故障診斷報告及圖形分析報告，系統運行可靠，且具有較高的性價比。

折彎機；安卓；集成控制系統；遠程監控

目前國外，在數控折彎機領域，荷蘭、瑞典等一些發達國家主要綜合運用高科技手段構建先進折彎機運行狀態遠程監測系統，通過先進的傳感器感知技術、數據融合傳輸技術以及互聯網技術建立覆蓋整個產品的數控技術信息化平臺，實現了對數控折彎機運行狀態的自動監測，大幅提高了折彎系統運行的可靠性、可維護性、可持續性發展［1］。在國內，目前都是人工測試系統、采集數據，然后手工導出數據再進行分析，操作耗時費力、實時性不佳，甚至很多專業數據采集必須攜帶和使用專門測試儀表，帶來了更大的維護困難等問題。本監控系統基于Android平臺，系統實時性強，采用手機無線通訊的方式對折彎機運行進行實時監控，系統操作簡單、數據輸出快而精確。

1　系統方案設計

系統主要分為底層模塊（伺服控制模塊監控、流量閥模塊監控、壓力閥模塊監控），數據采集模塊，服務器，遠程監控以及Android手機客戶端等模塊。系統架構圖如圖1所示。

折彎機集成控制系統是整個數控折彎機的核心，監控著整個板料折彎全過程。集成控制系統包括控制部分、驅動部分及監控部分，實現的功能主要包括控制參數的設定、狀態的讀取控制、數據信號采集、對折彎機的控制。運動控制系統要對伺服、流量閥、壓力閥、電磁閥、液壓泵在內的多種控制對象進行控制，負責的控制任務如下：板料的輸送、工作滑塊的位移及后擋料板的位置控制等。驅動部分則由控制系統根據采集到的數據和相關參數設置發送控制指令運作。監控部分包括實時接受控制反饋信息、實時數據采集、狀態信息匯集及處理、控制參數和狀態顯示等。各個部分必須實時通訊、協調工作。

圖1　系統整體框架結構圖

服務器模塊主要用于接收數據并通過GPRS與Android手機客戶端進行網絡通信；Android手機客戶端主要完成同服務器的數據交互，端口狀態顯示以及自身的數據庫管理、網絡通信等功能。

2　Android客戶端設計

2.1Android客戶端架構

Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統，主要使用于移動設備，如智能手機和平板電腦，由Google公司和開放手機聯盟領導及開發?？蛻舳瞬糠植捎肁ndroid Java開發，利用自身數據庫SQLite實現數據存儲，結合Socket完成網絡通信，最終編譯之后打包生成App，在Android手機上可直接安裝，相比傳統的折彎機監控系統，本設計不受時間、地域、環境、距離等因數限制，在用戶手機上設計監控界面，操作方便靈活，具體架構如圖2所示。

圖2　Android客戶端架構

2.2客戶端界面設計

Android系統采用XML語言完成界面設計，本系統主要包含登錄界面、主功能界面、參數設置、運行狀態監控、故障診斷及數據分析界面，在主功能界面中可點擊進入各級主控制界面，端口監測界面如圖3所示。在該控制界面實時接收由服務器端發送的數據并直觀的顯示出來。

圖3　端口監測界面

端口通過其狀態0-1的變化判定外部信號或者輸入端口的好壞。I_00到I_13為輸入端口，O_14到O_18為伺服軸的模擬量輸出端口。 O_19和O_20為伺服軸模擬量輸出端口的零位調整，可用以校正伺服電機的零飄。D1～D4分別對應Y1、Y2光柵尺，X軸，R軸的編碼器的反饋信號，通過這些反饋信號可判定計數方向的正確性，防止發生飛車。

左偏置，右偏置可控制左右兩側比例伺服閥的雙向開啟關閉，左右閥補償可校正閥零位，壓力閥偏置可以通過DA1 到DA6值的改變輸出相應電流到主壓力閥，通過壓力表可直接觀察到主壓力的變化，通過這種方法可方便的進行壓力標定。通過左右閥偏置，壓力閥偏置及相關開關閥的動作能操縱滑塊上下動作。

本系統包含多個Activity，這些Activity切換與傳遞數據通過Intent來實現。在一個Activity設置可觸發的控件，添加一個觸發器，設置Intent，讓Intent能將Activity和需要跳轉的Activity進行綁定，通過 putExtra方法將要傳輸的值放到Intent對象中存儲，在跳轉的Activity中使用 getIntent來獲取上下文切換中，使得自己啟動Intent對象實例，最后使用getStringExtra來獲取數據。

2.3數據存取模塊設計

在本系統設計中2處用到數據庫，即在參數設置以及采集數據存取模塊中。在參數設置模塊中，為了提高系統的操作人性化，用戶可手動設置通信地址和端口，添加到數據庫中，一次設置可永久保存，在下次通信時系統自動搜索數據庫，取出通信參數和遠程服務器進行通信，若服務器地址發生變化，只需修改客戶端的通信數據庫中的通信參數即可。在數據存取模塊中，實現了對遠程服務器傳送來的采集數據進行數據存儲，更新以及實時的查詢記錄功能，為了防止數據的覆蓋，每次實時讀取系統當前的時間，提煉出關鍵信息作為保存文件的文件名，在數據分析時通過ListView將指定目錄下存儲的XML文檔全部列出，用戶選擇某一XML文檔后，可刪除此文檔或者根據此文檔的數據生成圖形分析，同時考慮到手機自帶的SQLite數據庫容量有限，系統能將數據庫中全部信息以XML文檔的方式保存到用戶的SD卡上。

SQLite數據庫是D.Richard Hipp用C語言編寫的開源嵌入式數據庫，支持的數據庫大小為2TB。SQLite是輕量級數據庫，其與C/S模式的數據庫軟件不同，是進程內的數據引擎，因此不存在數據庫的客戶端和服務器。使用SQLite一般只需要帶上其的一個動態庫，便可享受其全部功能。且那個動態庫的尺寸也相當小。SQLite數據庫具有很強的獨立性，其的核心引擎本身不依賴第三方軟件，使用其也無需“安裝”。所以在部署的時候能省去不少麻煩。SQLite數據庫支持跨平臺，支持大部分操作系統，除了在電腦上使用的操作系統外，諸多手機系統同樣可運行，比如 Android、Windows Mobile、Sysbin、Palm等。SQLite數據庫支持多語言接口，比如C/C++、java、Python、dotNet、Ruby、Perl等，因此本系統采用SQLite數據庫。

在android中使用SQLite，一般需要重新寫一個類，而該類繼承一個 android提供訪問該數據庫的助手類SQLiteOpenHelper。SQLiteOpenHelper是SQLiteDatabase的一個幫助類，用來管理數據庫的創建和版本的更新。SQLite數據庫同樣可通過SQL語句來完成數據的新增、插入、修改等操作，Android提供了一個名為SQLiteDatabase的類，該類封裝了一些操作數據庫的API，使用該類可完成對數據進行添加（Create）、查詢（Retrieve）、更新（Update）和刪除（Delete）操作。

2.4通信模塊設計

通信模塊主要基于Socket接口來實現的，Socket是兩個程序之間進行雙向數據傳輸的網絡通訊端點，有一個地址和一個端口號來標識。每個服務程序在提供服務時均要在一個端口進行，而想使用該服務的客戶機也必須連接該端口。Socket因是基于傳輸層，所以其是較為原始的通訊協議機制。通過Socket的數據表現形式為字節流信息，因此通訊雙方要想完成某項具體的應用則必須按雙方約定的方式進行數據的格式化和解釋。本系統選用基于TCP/IP協議的Socket通信方式。為了提高系統的通信效率，將Socket通信的接收部分在獨立的線程Thread中執行，以保證系統的快速反應性能。

首先利用服務器的域名 （IP地址）以及端口創建新的Socket連接，通過該端口號向服務器發送連接請求，如果連接不成功，拋出異常。成功連接后客戶端啟動偵聽，準備接收來自服務器指定端口發送的IO端口參數信息，具體實現如下：

try｛

//客戶端

socketSocket socket=new Socket（服務器固定IP地址, 54321）；

//取得輸出流

PrintWriter out=new PrintWriter（

new BufferedWriter（new OutputStreamWriter（socket. getOutputStream（））,true）；

//取得輸入流

BufferedReaderin=newBufferedReader（new InputStreamReader（socket.getInputStream（））；

…

//讀取信息關閉流

out.close（）；

in.close（）；

｝catch（IOException e）｛…｝

3　折彎機控制系統服務器設計

折彎機控制系統服務器由數據編程模塊、折彎控制模塊以及狀態監控3大模塊組成，系統采用C#與C++混合編程，C#設計界面，C++實現底層通訊，實現在不影響系統性能下提高了系統開發效率。

與手機通訊采用GPRS模塊，GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業務的簡稱，是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸方式。與原有的GSM比較，GPRS在數據業務的承載和支持上具有明顯的優勢：通過多個GSM時隙的復用，支持的數據傳輸速率更高；GPRS采用TCP協議進行數據通信，其內嵌TCP/IP協議棧，實現用戶數據透明傳輸；支持固定IP和域名解析方式連接；采用信道復用技術，每個GPRS用戶均能實現永遠在線；相對于短消息等其他無線數據通信業務，GPRS的價格優勢比較明顯；內置EEPROM，可保存用戶設定參數；獨立的數據端口和命令端口，可接受遠程AT命令；抗干擾設計，適合電磁環境惡劣的應用需求。

圖4　折彎機控制系統服務器功能模塊

圖5　系統監控流程圖

通過系統狀態監控模塊來查看折彎機IO端口及運行參數、狀態的變化，方便對系統進行故障診斷。當折彎系統發生故障時，折彎控制模塊能自動識別故障代碼，通過串口發送到折彎機控制系統服務器端，服務器端能準確將相關IO端口狀態發送到Android手機，同時本監控系統支持數據采集、保存及發送，當整個折彎步驟完成后，監控自動采集數據，為了防止數據丟失，保存在機器的數據庫中，通過GPRS傳送數據，同時窗口能正確顯示接收到的指令，可對監控信息進行查詢。

4　試驗與結果分析

利用本系統在蘇州愛克機械有限公司折彎機生產基地進行試驗，實時獲取折彎機的IO端口變化及采集數據生成分析報告，在本系統監控下，測試結果如圖6所示。

圖6　圖形數據分析示例

通過該采樣分析界面，可看到整個折彎動作運行的實時狀態曲線，分析該曲線，可得到比例伺服閥的動作狀態；比例壓力閥的動作狀態；Y1，Y2滑塊運行速度，位置；機床狀態（停止，快下，工進，保壓，卸荷，回程）；滑塊運行 參考曲線，實際誤差；數字輸入輸出端口狀態；伺服軸的運行狀態及參考曲線；模擬量反饋信號狀態（壓力傳感器，補償電位器等）等。

5　結束語

本文開發的基于物聯網Android平臺的折彎機遠程監控系統，在Android手機上實現了遠程無線監控，方便了折彎機生產廠家監控和調試折彎機，系統運行可靠，性價比高，具有良好的推廣前景。

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Remote monitoring system of bending machine based on android platform

ZHOU Guo-hua,SHANG Jun-yan
（Department of Information，Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213164,China）

In order to promote the development of NC system,and is convenient for system maintenance and monitoring,the development of a bending machine remote monitoring system based on the Android platform,the realization of the bending machine system operation data acquisition and remote data storage function.The system is not affected by the time and place restrictions on,the user can in any with network coverage of the place from the phone browsing and access to data,and according to the data automatic generation system operation report,fault diagnosis reports and graphical analysis report,and reliable operation of the system and has a high price.

bending machine；Android；integrated control system；remote monitoring

TN99

A

1674－6236（2016）13-0098-03

2015-07-14稿件編號：201507102

常州輕工職業技術學院青年創新基金項目（2014）；江蘇省大學生創新項目（201513101015Y）

周國華（1977—），男，江蘇常州人，碩士，講師。研究方向：軟件技術。