基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

樊 新，高 曙

（武漢理工大學 計算機科學與技術(shù)學院，湖北 武漢430000）

隨著電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是Android開發(fā)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使移動終端不再僅僅是通信網(wǎng)絡(luò)終端，而是向著多功能、智能化方向發(fā)展，越來越多的移動終端具有了智能操作系統(tǒng)，終端和互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接有著更加廣闊的發(fā)展空間。面對礦山安全檢查工作量大、費用高、檢測復雜且耗時長等現(xiàn)狀，本文提出了基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)，它有效地解決了上述問題，同時提高了礦山安全檢查信息化水平。

目前隨著國家對采礦行業(yè)安全生產(chǎn)的重視，采礦行業(yè)把加強企業(yè)安全生產(chǎn)、安全管理作為其日常管理的重點。安全檢查是礦山安全管理中極其重要的組成部分，常用的方法是利用安全檢查表，發(fā)現(xiàn)和查明各種危險和隱患，監(jiān)督各項安全規(guī)章制度的實施，及時發(fā)現(xiàn)并制止違章行為。由于這種檢查表可以事先編制并組織實施，自20世紀30年代開始應(yīng)用以來已發(fā)展成為預測和預防事故發(fā)生的重要手段。礦業(yè)公司根據(jù)多年的經(jīng)驗總結(jié)，設(shè)計了能全面反映礦山安全狀況的200多張檢查表，并分為以下4大類：H1-工種日常安全檢查表；H2-作業(yè)專項安全檢查表；H3-設(shè)備設(shè)施專項安全檢查表；H4-工藝專項安全檢查表。通過定期利用檢查表進行檢查，并對結(jié)果進行分析，能定性地對礦山安全進行綜合評價，確定其安全狀態(tài)。

安全檢查表有諸多優(yōu)點，例如能夠事先編制，可以做到系統(tǒng)化、科學化，不漏掉任何可能導致事故的因素，為事故樹的繪制和分析做好準備；安全檢查表也可以與安全生產(chǎn)責任制相結(jié)合，按不同的檢查對象使用不同的安全檢查表，易于分清責任，還可以提出改進措施，并進行檢驗；它建立在原有的安全檢查基礎(chǔ)和安全系統(tǒng)工程之上，簡單易學，容易掌握，符合我國現(xiàn)階段的實際情況，為安全預測和決策提供堅實的基礎(chǔ)。盡管如此，由于安全檢查表數(shù)目繁多，為定性分析帶來了很多不便。目前使用安全檢查表的方式是攜帶紙質(zhì)版檢查表到現(xiàn)場檢查，然后再將結(jié)果輸入到計算機中進行統(tǒng)計分析。這樣，一方面會大大增加檢查人員的負擔，使得安全檢查表的電子化管理難以深入，另一方面，對有問題的檢查項目也不能及時報警。

為此，本項目設(shè)計了基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)，它使用手持終端設(shè)備，進行現(xiàn)場檢查，并及時將檢查結(jié)果上傳服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，安全管理人員通過對檢查信息進行分析，能夠很好地對礦山安全進行綜合評估，確定其安全狀況。

1 Android平臺與系統(tǒng)設(shè)計思想

1.1 Android平臺架構(gòu)介紹

Android是Google開發(fā)的基于Linux的開源手機開發(fā)平臺，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序，而且不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙。Android平臺自底向上由以下四層組成：Linux內(nèi)核層、運行時庫和其他庫層、應(yīng)用框架層、應(yīng)用程序?qū)覽1-2]。圖1所示為Android平臺架構(gòu)圖。

圖1 Android平臺架構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)設(shè)計思想

本系統(tǒng)運行在Android智能移動系統(tǒng)之上，采用B/S架構(gòu)，實現(xiàn)與“安全信息管理與危險預警系統(tǒng)”（該系統(tǒng)是為某礦業(yè)公司開發(fā)的、集安全管理與預警為一體的信息系統(tǒng)）的無縫對接：

(1)數(shù)據(jù)存儲方面：在移動終端設(shè)備上，選用嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQLite保存一個移動數(shù)據(jù)副本，以保證系統(tǒng)在移動終端上的常態(tài)離線工作，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與“安全信息管理與危險預警系統(tǒng)”的“安全檢查”模塊中數(shù)據(jù)庫設(shè)計基本相同(在此為區(qū)別，稱為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫)，從而保證了兩者之間數(shù)據(jù)共享；

(2)在數(shù)據(jù)傳輸方面，采用Http Socket實現(xiàn)本系統(tǒng)與服務(wù)器端“安全信息管理與危險預警系統(tǒng)”的中心數(shù)據(jù)庫交互與同步。同時，由于JSON是一個輕量級的XML數(shù)據(jù)交換模式，其操作簡單、性能可靠，因此運用JSON技術(shù)組織數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的傳輸，完成服務(wù)器端相關(guān)數(shù)據(jù)的實時更新；

(3)在多移動終端同時提交數(shù)據(jù)時，服務(wù)器端采用線程池監(jiān)聽各數(shù)據(jù)傳輸端口，只要有移動終端進行數(shù)據(jù)傳輸，服務(wù)器端就能夠從線程池中激活一個閑置線程進行數(shù)據(jù)接收，從而實現(xiàn)了多智能移動終端并行數(shù)據(jù)傳輸；

(4)在權(quán)限管理方面，采用智能感知不同礦區(qū)WiFi的方法，以顯示對應(yīng)礦區(qū)安全檢查表，這有效地保證了檢查人員只有到現(xiàn)場才能有權(quán)限進行安全檢查，避免了檢查人員直接在辦公室內(nèi)勾選檢查表內(nèi)容。

(5)安全檢查人員在進行現(xiàn)場檢查時，如果遇到不合格項，可以對不合格情況進行拍照并上傳到服務(wù)器中心數(shù)據(jù)庫，這樣地面安全管理人員能夠更加準確真實地了解地下礦井情況并及時作出反應(yīng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)運行于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，其網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，為了方便，本系統(tǒng)的Web服務(wù)器與“安全信息管理與危險預警系統(tǒng)”服務(wù)器運行于同一臺機器上。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

“基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)”主要用于完成“安全信息管理與危險預警系統(tǒng)”中安全檢查信息的采集，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，主要實現(xiàn)檢查人員登錄、安全檢查表錄入、安全檢查表保存、安全檢查表提交、安全檢查表批量提交、安全檢查表刪除、安全檢查表查詢、異常情況攝像處理、WiFi感知處理等功能。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖

當用戶進行安全檢查時，運行本系統(tǒng)進入登錄界面，輸入相應(yīng)的員工編號與密碼。如果登錄，則系統(tǒng)自動感應(yīng)安全信息檢查人員所在區(qū)間WiFi信號，以便顯示對應(yīng)的安全檢查表，這使得安全檢查人員必須在相應(yīng)的檢查礦區(qū)才能填寫安全檢查表，同時，檢查過程中，如果有異常情況，可以直接攝像，并與檢查信息一起保存并提交中心數(shù)據(jù)庫。檢查表填寫好后，安全檢查人員根據(jù)所在網(wǎng)絡(luò)是否正常決定是否提交檢查表。如果網(wǎng)絡(luò)不正常，安全信息采集人員可以將檢查表信息保存在移動終端本地，待網(wǎng)絡(luò)正常后提交；如果網(wǎng)絡(luò)正常，則可以直接提交中心數(shù)據(jù)庫，并自動保存一個副本在移動終端本地，另外，只有具備一定權(quán)限的管理人員才可以刪除檢查表。運行流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)運行流程圖

3 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

3.1 Socket數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)

本系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)采用SQLite數(shù)據(jù)庫保存安全檢查信息，SQLiteDatabase和SQLilteOpenHelper對象封裝了操作SQLite數(shù)據(jù)的各種方法，系統(tǒng)通過調(diào)用其方法來操作數(shù)據(jù)庫以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存、顯示等功能。

當用戶采集完安全檢查信息進行數(shù)據(jù)提交時，系統(tǒng)創(chuàng)建一個Socket對象來建立與服務(wù)器的通信連接，通過Socket對象獲取輸入、輸出流與服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)交互。為了很好地組織傳輸數(shù)據(jù)格式，系統(tǒng)采用JSON技術(shù)，JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，按照“名稱/值對”的形式組織數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過創(chuàng)建一個JSON數(shù)組對象來組織要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，最后通過Socket對象將JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端?？蛻舳薙ocket創(chuàng)建核心代碼如下所示：

服務(wù)器端通過開啟一個主線程來監(jiān)聽數(shù)據(jù)傳輸端口，當服務(wù)器端主線程監(jiān)聽到端口有客戶端連接請求時，服務(wù)器端就會創(chuàng)建一個線程池對象，并從中提取一個閑置的線程來管理用戶連接請求并與客戶端數(shù)據(jù)傳輸交互之間的管理，這很好地實現(xiàn)了服務(wù)器端支持多用戶并行傳輸數(shù)據(jù)的功能[3-5]。服務(wù)器端核心代碼如下：

3.2 WiFi感應(yīng)技術(shù)的實現(xiàn)

系統(tǒng)為了保證安全檢查人員進行現(xiàn)場采集安全檢查信息，采用WiFi感應(yīng)技術(shù)來感應(yīng)不同礦區(qū)的 WiFi，并通過不同礦區(qū)的WiFi綁定數(shù)據(jù)中對應(yīng)礦區(qū)的安全檢查表來顯示對應(yīng)檢查表。這實現(xiàn)了WiFi自動感應(yīng)檢查表功能，從而保證了安全檢查信息采集的真實性、可靠性，為后期定性分析礦山綜合狀況提供重要保障[3-5]。WiFi感應(yīng)技術(shù)核心代碼：

程序通過wifiManger和wifiInfo兩對象的相關(guān)方法來操作終端設(shè)備WiFi，實現(xiàn)感應(yīng)連接礦區(qū)附近WiFi。

4 系統(tǒng)運行與特點

安全檢查是安全管理的重要內(nèi)容，是識別和發(fā)現(xiàn)不安全因素、揭示和消除事故隱患、加強防護措施、預防事故和職業(yè)危害的重要手段。而安全檢查系統(tǒng)是運行在智能移動終端的智能安全信息采集系統(tǒng)，圖5是運行在智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)圖，其中，每條檢查項后面的小圖標表示進行攝像處理。

圖5 智能移動終端安全檢查系統(tǒng)運行圖

本文介紹了Android智能操作系統(tǒng)和系統(tǒng)總體設(shè)計，著重分析了HttpSocket通信技術(shù)的實現(xiàn)。在HttpSocket通信采用JSON技術(shù)進行組織通信數(shù)據(jù)，為了支持多用戶并行傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器端采用線程池來監(jiān)聽數(shù)據(jù)傳輸端口，實現(xiàn)對每個用戶連接的請求管理，同時講解了WiFi感應(yīng)技術(shù)的實現(xiàn)。使系統(tǒng)成為一個智能的礦山信息采集系統(tǒng)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國將會更加重視安全檢查的信息化、智能化，基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)將會為采礦行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

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