煤矿井下移动应用体系平台研究.pdf

第 4 l 卷 第 8 期 2 0 1 5年 8月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i ne Aut o ma t i o n V0 L 4 1 NO ． 8 Au g．2 0 1 5 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 5 0 8 0 1 0 4 0 4 DOI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 2 6 陈小林． 煤矿井下移动应用体系平台研究[ J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 1 5 ， 4 1 8 1 0 4 1 0 7 ． 煤矿井下移动应用体系平台研究 陈 小 林 天地 常州 自动化股 份有 限公 司 ， 江 苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 现有煤矿井下移动应用的开发方式、 部署方式与体 系结构不统一 ， 与地面服务器传输方式不同， 使 得 同一个移 动终 端上 的 多个 井下专 业应 用无 法共 享数据 ， 无 法统一 登 录 ， 从 而形成 了新 的移 动信 息孤 岛 。针 对 以上 问题 ， 结合 煤矿 井 下应 用场景及 特 殊环境 ， 提 出了煤 矿 井下移 动 应用体 系平 台的构建 思路及 方案 。该 平 台应 用共 用库加 模 块化 的设计 思路 ， 实现 了标 准 的煤矿 井 下移动 应 用的开发 模 式 ， 解 决 了煤 矿 井下移 动 应 用 的数据 共 享 、 自动部 署 、 快 速 开发 的问题 。 关键 词 矿 井移动 应 用 ； 应 用平 台；智 能终端 ；统一数 据通 道 中图分类 号 TD 6 7 文献 标 志码 A 网络 出版 时 问 2 0 1 5 0 7 3 1 1 5 4 4 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ www． e n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 5 0 7 3 1 ． 1 5 4 4 ． 0 2 6 ． h t ml Re s e a r c h o f un d e r gr o un d mo b i l e a pp l i c a t i o n s y s t e m p l a t f o r m CHEN Xi a o l i n Ti a n d i C h a n g z h o u Au t o ma t i o n Co ． ，Lt d ． ，Ch a n g z h o u 2 1 3 0 1 5，Ch i n a Ab s t r a c tThe d e v e l op m e nt wa y， de pl o y m e nt a n d a r c hi t e c t u r e o f c ur r e nt und e r g r ou nd m o bi l e a pp l i c a t i o ns a r e n ot u ni f i e d，a n d t he t r a ns m i s s i o n me t ho d be t we e n gr o un d s e r ve r a n d t h e a pp l i c a t i on s i s v a r i ou s，i t m a ke s mul t i p l e pr o f e s s i o na l a pp l i c a t i o ns o n a m o bi l e t e r mi na l c a nno t s ha r e da t a a nd c a n no t b e 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 6 0 3 ； 修回 日期 2 0 1 5 0 6 2 3 ； 责任编辑 张强。 基金项 目 天地 常州 自动化股份有 限公司基金项 目 1 4 S Y0 0 1 0 7 。 作者简介 陈小林 1 9 7 9 一 ， 男 ， 江苏泰州人 ， _T程师 ， 现主要从事煤矿企业 信息化产 品研发工作 ， E ma i l c y o u l i n 1 6 3 ． c o rn。 图 9 故障诊断和预警过程 P u b l i s h e r 的远 程 监 测 功 能 可 实 现提 升机 尾 绳 运 行 状 态 的远 程访 问 ， 实 现真 正意 义上 的跨 区域 、 多监 控 终 端 的远程 煤矿 安 全监控 。 3 结语 基 于机 器视 觉 的提升 机平 衡尾 绳在 线监 控预 警 系统选 取 了能够 明显 反 映尾绳 运行 状态 的 图像 特 征 作 为提 取对 象 ， 断 绳、 绞 绳 紧急 故 障识 别率 能 达 9 8 以上 ， 且故障识别稳定 ， 解决了尾绳故障依靠人 工 检测 难度 大 、 周 期 长和危 险性 高 的难题 ， 提 高 了提 升系统 故 障诊断 的 自动化 、 智 能化水 平 。 参考文献 王守军． 煤矿立井多绳摩擦式提升机平衡尾绳 选型 、 损 坏原因简析E J ] ． 科技与企业 ， 2 0 1 3 3 2 7 3 2 7 3 ． 张志红 ， 邓雁兵． 摩 擦式 提升竖井圆尾 绳断绳原 因分 析 与预防[ J ] ． 中国资源综合利用 ， 2 0 1 3 ， 3 1 3 6 1 - 6 3 ． 姜文河 ， 董 庆波． 摩 擦式 提 升机 圆尾绳 故 障分 析 [ J ] ． 矿 山机 械 ， 2 0 0 8 1 4 8 0 8 1 ． 徐 宝 根． 摩 擦轮 式 提升 机 尾绳 故 障分 析 与 防 治 [ J ] ． 矿 山机 械 ， 2 0 0 6 5 1 4 9 1 5 0 ． 王保 德． 提升机 群远程监 测与智 能故 障诊断 系统设计 [ J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 3 ， 3 9 1 1 1 0 6 1 0 9 ． 薛金 娟． 基 于 图像识 别 的钢 丝绳 状 态检 测 研究 [ D] ． 石家庄 石家庄铁道大学 ， 2 0 1 3 ． 简丽琼． 基于 Hu矩和 Z e r n i k e 矩 的文字识别 [ J ] ． 科 技 信息 ， 2 0 0 9 1 7 6 2 - 6 3 ． ] ] ] ] ] ] ] l二 2 0 1 5年 第 8期 陈 小林 煤矿 井下移 动应 用体 系平 台研 究 1 0 5 un i f i e d l og i n，a n d f or ms a n e w mo bi l e i nf or ma t i o n i s l a nd．To s o l v e a b o ve p r o bl e ms，a c o ns t r uc t i o n i d e a a nd s ol u t i o n o f un de r g r ou nd mobi l e a pp l i c a t i o n s ys t e m p l a t f o r m wa s p ut f or wa r d c o mbi n i ng wi t h c o a l mi ne a p pl i c a t i o n s c e na r i os a n d s p e c i a l e n vi r o n m e nt ．The s ys t e m pl a t f o r m a d op t s d e s i gn i d e a s o f s ha r e d l i b r a r i e s a n d mod ul a r a pp l i c a t i o n，a nd a c hi e ve s s t a n da r d d e v e l o pme n t m o d e o f u nd e r gr o un d mo bi l e a pp l i c a t i o n，S O a s t O s o l v e t h e pr ob l e ms o f d a t a s ha r i n g，a ut o ma t i c de p l o yme n t a nd r a pi d d e v e l o p m e n t o f t he u nd e r gr o un d mo bi l e a p pl i c a t i o n． Ke y wo r d s u nd e r g r o un d mo bi l e a p pl i c a t i on s；a pp l i c a t i o n pl a t f o r m ；i nt e l l i ge nt t e r mi na l ；un i f i e d d a t a c ha nn e 1 0 引 言 随着智 能终端的普及 ， 地面移动信息化应用 已 经走 人公 众 的 日常 生活 及通 用企业 的 日常业 务处 理 当中， 移动信息化时代已经全面来临口 ] 。煤炭行业 作为一个 以井下为生产工作场所 的特殊行业 ， 经过 近 3 O年 的发 展 ， 虽 然相 比通 用企 业信 息化 的发 展较 为缓慢 ， 但信息化建设意识也发生了巨大转变 ， 经历 了从建 不建设 ， 到如何 建设及 如何 应用 几个 阶段 ， 应 用 平 台也从 注重 数据 和后 端 ， 到 越 来 越 重视 前 端 和 应用体验[ 3 ] ， 信息化对煤矿安全生产能力 的提升也 越显重要 ， 矿井移动应用的引人为安全生产能力 的 进一步提升提供了一个更广阔的空间。借助井下随 身 携带 的智 能终 端 ， 结 合 移动 应 用 体 系 平 台可 打破 井 下各 个业 务之 间 的数据孤 岛 ， 缩小井 上 、 井下 的工 作 隔 阂 ， 让 随时处 理 业 务 、 就 地 控 制 、 随 时 监视 等成 为可能 ， 彻底打破地面／ 井下 的工作壁垒。 在 各 个 企 业 积 极 进 行 井 下 移 动 应 用 开 发 的 同 时 ， 由于企 业及企 业 内部 各 开发 团 队应 用 技术 架构 及 规 范 的不 同 ， 使 得 同一 个 移 动终 端 上 的多个 井下 专 业应 用无 法共 享数 据 ， 无 法 统一登 录 ， 形成 了新 的 移 动 信息孤 岛 ] 。针 对这 些 问题 ， 本 文 结 合煤 矿 井 下应用场景及特殊环境提 出了煤矿井下移动应用体 系平 台的构 建思 路及 方案 。 1 煤 矿 井下移 动应 用场 景 在煤 矿 井 下 ， 信息 化 手 段是 提 高 生产 效 率 和 安 全保障能力 的重要手段 ， 通过移动平 台的应用 ， 力求 使 移 动应用 贴 近安全 生产 一线 。煤 矿井 下移 动应 用 场景 如 图 1 所示 。 总 的来 说 ， 移动 应用 需求 涵盖 了如 下方 面 1 专业 业 务处 理 针对 矿井 采煤 、 掘进 、 机 电 、 运输 、 通 风 、 安 全 等 专 业 的现 场 应 用 研 发 的专 业 功 能 ， 如隐 患 排 查 、 违 章 监 察 、 瓦斯 巡 检 、 采 掘 衔 接 、 质 量 标 准 化检 查 、 领 导跟 班 、 设 备巡 检 、 矿 井 远程 实 时 端 检 现场数据 Wi F i 基站日常办公 就地控制 监视 图 1 煤矿井下移动应用场景 数据展示等。 2 现场设备状态监视管理 工作人员在井下 可 以远程 查看本 地 及井 下其 他地方 的设 备运 行状 态 及关键参数变化情况， 如 电动机运行状态、 分站的实 时数 据 、 温 度 等 。 3 现场就地控制 针对现场设备运行情况进 行实时就地分析 ， 现场就地发送控制命令 ， 如胶带联 控 、 电力监控 、 水泵集控等。 4 图形展 示 工作 人 员 在 井 下 可 以随 时 通 过 图形浏览 的方式直观查看矿井各系统运行状态 ， 如 井 下人员 实 时分 布情况 、 井 下 系统布 置及运 行情 况 、 矿 井 区域 地 点安全 状 态综合 分 析概况 等 。 5 日常资料查询 日常资料包括规程措施 、 法 律法 规 、 操 作 规程 、 应 急处置 措施 、 图纸 等 。 6 矿井 日常办公 矿领导及员工借助于移动 平 台可 以完 成 原 来 通 过 地 面 计 算 机 才 能处 理 的工 作 ， 如文件审批、 日常报销 、 计划审核等。 7 消息处 理 消息包 括 瓦斯 报 警 、 设 备 故 障报 警 、 人员 下井 超 时报警 、 风量 异 常报警 等 。 所有这些应用需求 ， 如果还是通过传统方式 ， 即 采 用一 个 个 独 立 的 AP P Ap p l i c a t i o n 来 分 别 开 发 及 部署 ， 那 么必然 无 法 实 现 移 动终 端 内应 用数 据融 合 ， 并且极大增大了应用部署及维护难度 。构建统 一 的井下 移 动应用 体 系平 台就成 为 了有效 的手 段 。 1 O 6 工矿 自动化 2 0 1 5年 第 4 1 卷 2 并 下移动 应用 体 系平 台构 建 的关键 问题 地 面移 动 应 用 目前 已经 非常 成 熟 ， 而 煤矿 井 下 是一 个 封闭 的场所 ， 由于有着 巷道 复杂 、 电磁 波干 扰 大 、 煤尘 比较 多等 问题 ， 所 以 ， 煤 矿 井 下 移 动应 用 平 台的构 建必须 解决 如下 关键 问题 1 服务器与移动终端之间统一的可靠传输方 式制 定及 程序 研发 。 2 研发摄像头拍照 、 二维码识别、 蓝牙通信 、 近场 通信 Ne a r F i e l d C o mmu n i c a t i o n ， NF C 、 无 线 射频 识别 R a d i o F r e q u e n c y I d e n t i f i c a t i o n， RF I D 、 语音 通话 这 些 通 用 功 能 模 块 的 可 靠 应 用 程 序 界 面 Ap p l i c a t i o n Pr o g r a m I n t e r f a c e ， AP I l 6 J 。 3 研究 井 下 移 动 应 用 平 台 AP P版本 管 理 及 专 业应 用模 块 的版本 控制 策略 。 4 不连续 网络覆盖下的数据缓存及同步冲突 机 制 的研究 l 7 ] 。 5 根据无线网络信号强弱及覆盖范围决定是 否 自动传 输 数据 判断 策略 。 6 研 究制 定 一套可 以指导 新 的业 务模 块 快 速 开 发 和集成 的框 架规 范l 8 ] 。 3 煤 矿井 下移 动应 用体 系平 台构建 3 ． 1 总体 体 系平 台构建 综 合 考虑 煤 矿 井下 移 动 应用 场 景 的特殊 性 ， 整 个 移 动应 用 体 系 平 台 主要 由 3大 模 块 组 成 ， 如 图 2 所 示 。 1 地 面移 动 应 用 支 撑 平 台 主要 为 井 下 移 动 应用 的正常运行提供必要的数据支持及配置管理 。 2 移 动通 信 模 块 主要 针 对 井 下 无 线 信 号 不 连续 及不 稳定 等 多种 区别 于 地 面 的 网络 状 况 ， 执 行 相应 的可 靠传 输策 略 。 3 井下 移动 应用 平 台 由移 动平 台配置 模 块 、 移动主平台模块、 移动平 台业务模块 3个部分组成。 ① 移动 平 台配置 模块 在移 动终 端 生 产 时 即进 行 预 装 ， 煤矿 用户 在使 用时 ， 移动 平 台配置模 块 自动从 服 务 器上下 载数 据进 行 初 次 使 用 环境 的配 置 ， 另 外 还 包 含 设 备 基 本 功 能 测 试 NF C读 写 、 摄 像 头 调 用 等 、 AP P下 载 管 理 、 AP P版 本 管 理 等 。② 移 动 主 平 台模块 提供 经 过 测 试 的 通 用 应 用 硬 件 模 块 驱 动 ， 可 以根 据 配置 ， 管 理 不 同的业 务 模 块 和 子 程 序 ， 同 时 ， 具有 统 一 的程 序 登 录入 口、 消 息 机 制 ， 公 共 的 数据访问接口、 网络通信接 口、 N F C接 口、 拍照管理 等 通 用 模 块 。 该 模 块 在 提 高 了 应 用 AP P 可 靠 性 的 地面移动应用支撑平台 人 员 权 限 管 理 l 统 一 数 据 传 输 接 口l 井 下 模 块 版 本 管 理 l 移动通信模块 w ㈣传 输 策 略 模 块 l 3 G ／ 4 G 传 输 策 略 模 块 } } _● 统一数据传输接 口 。 终端 AP P版本管理 。 系统运行设置 移动平台配置模块 数 据 存 储 模 块 l I蓝 牙 访 问 模 块 ll 二 维 码 、 条 形 码 识 别 模 块l 权 限 管 理 模 块 l l N F c ／ R F ID 模 块 ll 摄 像 头 模 块 I 移动 主平 台模块 隐 患 排 查 l l 违 章 管 理 l J 设 备 管 理 物 流 系 统 l I 综 合自 动 化 l I 质 量 标 准 化 I 文 档 查 询 I I 新 闻 公 告 l I 扩 展 业 务 模 块 。 移动平台业务模块 人机 界面 图 2煤 矿 井 F移 动应 用 体 系 平 台 组 成 同 时使得 不 同专业 移动 应用 开发 者仅需 要关 注专 业 业务功能本身的开发 。③ 移动平台业务模块 提供 一 系列的开发规约 ， 由不 同专业移动应用开发公司 或者 开 发 者 开 发 的 井 下 专 业 应 用 AP P模 块 ， 如 A公 司开 发 了瓦斯 巡 检 和 设 备 点 检 模 块 ， B公 司 开 发 了远 程视 频监 视 AP P。这些 子 模 块在 业 务 上 、 数 据 库及 数据 交互 上 相 对 独立 ， 但应 遵 循 统 一 的 平 台 开发 规约 。 3 ． 2 体 系平 台关键 模块 设计 1 人机 界 面 人 机 界 面 的 设 计 遵 循模 型 视 图 控 制器 Mo d e l Vi e w C o n t r o l l e r ， MVC 和分 层 设 计 模 式 ， 设 计 内容 主要 包括 3个 部分 ① 逻辑 业 务层 将 所有 业务 模 型操 作 包装 成 应 用 服 务 ， 并 向上 提供 给 相关 UI 层 调 用 。② UI 层 设 计 统 一 采用 XML 文件进行界面的描述 ， 以便于构建通用的 An d r o i d 、 I oS 、 Wi n d o ws P h o n e三 个 操 作 系 统 平 台共 用 的 表 现 界 面 ， 负 责 应 用 程 序 UI 显 示 ， 负 责进 行 跳 转 、 数 据 展示 与管 理 、 用 户交 互 等 。③ 数 据 服务 层 该 层 负 责 与底层 系统 进行 通信 、 监控 系统 行 为 、 与业 务层 进 行 消息通 信 、 缓 存 和配置 文件 、 数据 库 操作 等 ] 。 2 摄 像头 模块 提供 统 一 的调 用接 口， 包 括 前 置 摄像 头调 用 、 后 置 摄 像 头 调 用 、 闪 光 灯 的控 制 、 统 一 的照 片存 储关 联 规则 依 据业 务 模 块 进 行 编 码 ， 对 已拍摄的照片支持索引调用 ， 自动与地面平 台进 2 0 1 5年 第 8期 陈小林 煤矿 井 下移动 应 用体 系平 台研 究 1 0 7 行同步传输 。 3 二 维码 、 条形 码识 别 模 块 基 于 Z x i n g库 进 行封装以支持统一调用及跨平台 ， 包括识别 界面的 打开 、 二 维码 和条 形 码 的识别 、 识 别 结果 的返 回 、 闪 光 灯控 制等 。 4 蓝牙访 问模块 蓝牙是体系平 台对外进行 近距离数据交互的关键 ， 基于蓝牙实现设备现场就 地数据采集 、 就地控制等。蓝牙访 问模块封装了统 一 的调用接 口， 包括蓝牙的开启关闭、 蓝牙设备 的查 询、 蓝牙设备的连接 、 蓝牙数据的接收和发送。 5 数据存 储 模 块 数 据 存 储 是 整个 移 动 应 用 的数据 中心 。通 过 对 比， 数据 存 储 可 以采 用 2种 方 式文 件 存 储 t x t ，x ml 等 和 数 据 库 S QL i t e Da t a b a s e 存储 。文件存储 方式适 合业务模 块内部的运行配置及临时缓存应用 ， 数据库存储方 式适合连续的关系数据存储。该模块设计了封装通 用 的文件存 储 AP I ， 并 且 针 对 不 同 的移 动 操 作 系 统 分 别 选 择 对 应 于 An d r o i d 、 l O S 、 W i n d o ws P h o n e 三个 操作 系 统 平 台 的数 据 库 驱 动 。例 如 An d r o i d 提供 了 s QL i t e Op e n He l p e r帮助创建一 个数据 库， 只要 继 承 S QL i t e O p e n He l p e r类 ， 就 可 以创 建 数 据 库 。S QL i t e O p e n He l p e r 类 根 据 开 发 应 用 程 序 的需 要 ， 封装 了创建 和更 新数 据库 使用 的逻 辑 。 6 统一 数 据传 输接 口统一 数 据 传 输接 口是 井下智能终端与地面平 台传输的共用通道 ， 在对 比 了 We b S e r v i c e 、 We b Ht t p等多个传输方式 ， 综合传 输效 率 及 可 靠 性 要求 后 选 择 基 于 S o c k e t 进 行 定 制 开 发 ， 实 现低 速 率 下 数 据 可 靠 传 输 、 多线 程 并 发 传 输 、 传输状态监测等应用需求。所有移动应用平 台 中对 地 面 系 统 的 传 输 要 求 直 接 调 用 该 接 口 即 可 实 现 。 7 人 员权 限管 理 模 块 整 个 煤 矿 井 下 移 动应 用 平 台使 用 统一且 唯 一 的人 员 权 限 管 理模 块 ， 移动 终端用户的业务操作权限取决 于其所 处的 岗位 角 色 。每个移动终端的使用人员都具有唯一的系统登 录账号 ， 系 统登 录后 自动从 地 面应 用 系 统 下 载 其移 动 应用 权 限 ， 移 动主 平 台模块 根 据 权 限 自动 给 用 户 呈 现相 应 的应用 模块 及 功能 ， 并 且 自动 给 该 用 户 推 送 相应 的业 务 系统 消 息 。该 模 块 开 放 人员 列 表 、 人 员 权 限获取 、 消 息推送 等接 口 ， 可供相 应 专业业 务模 块直接 调 用 。 4 结语 通过分析煤矿井下移动应用场景及关键问题 ， 提出了煤矿井下移动应用体系平台的构建思路及方 案 。基于 该体 系平 台 ， 构 建 了统 一 的稳 定 可 靠 的 数 据处 理通 道 ， 开发 了可靠 的基 本硬 件访 问软件 接 口， 形成 了软 件共 用库 ， 制 订 了煤 矿 井 下 移动 应 用 开 发 模式 。 该体系平 台已在多个煤矿井下移动应用项 目中 得 到应用 ， 基 于该 体 系平 台开发 了隐 患排查 、 违章 监 察 、 质量 标准 化检 查 、 设 备巡 检 、 远 程 数据监 视 、 日常 资料查询 、 日常办公、 消息推送等专业应用 。开发人 员 仅仅需 要 专注 于 相应 专 业 业 务 功 能 的开 发 ， 而 与 移动设备 的硬件交 互、 与地面服务器之间的数据传 输 、 与其 他应 用模 块 之 间 的数 据 共 享 等共 用 程 序 需 求 ， 直接 通过 该体 系平 台 即可完 成 ， 大 大 降低 了开发 人 员 的开发 难度 ， 缩短 了开 发周 期 ， 提 高 了移动 应用 程序可靠性 ， 简化 了移动终端应用软件的部署及维 护 。 参 考 文 献 E l i 马友忠 ， 孟小 峰 ， 姜 大听． 移动 应用集 成 框架 、 技术 与 挑战[ J ] ． 计算机学报 ， 2 0 1 3 ， 3 9 7 7 - 1 0 ． [ 2 ] 赵樊． 移 动应 用为企业 信息化 发展 锦上添 花I- J ] ． 中 国 建设信息 ， 2 0 1 3 2 3 5 3 6 ． [ 3 ] 工信部通信行 业职业技 能鉴定 指导 中心 ， 中国移动 互 联 网基地． 移动应 用开发 技术 I- M- I ． 北京 机械 工业 出 版社 ， 2 0 1 2 ． [ 4 ] 梁达． 移动应用集成 管理 系统 的设 计与 实现 I- J ] ． 大众 科技 ， 2 O 1 5 3 2 1 2 3 ． [ 5 ] 王 家 林． 大话 企 业 级 A n d r o i d应 用 开 发 实 战 [ M] ． 北京 电子工业出版社 ， 2 0 1 1 ． [ 6 ] 杨金环． 移 动应用 系统 的设计 与实 现 [ D] ． 南 京 南 京 邮电大学 ， 2 0 1 1 ． [ 7 ] 帖军． 移动数据库系统 中的数 据一致 性维护 策略[ D ] ． 武汉 华中科技大学 ， 2 0 1 3 ． [ 8 ] 孟凡新 ， 刘光远 ， 张京军 ． 基于 AO P和 We b S e r v i c e s的 S OA应用研究 I- J ] ． 计算 机应 用 与 软件 ， 2 0 1 0 ， 2 8 2 46 49 ． [ 9 ] 田超 ． 以 An d r o i d平 台为基础 的企业 移动 应用 开发框 架开发 [ J ] ． 信 息技 术与信息化 ， 2 0 1 5 ， 4 3 3 3 8 3 9 ．