集成物聯網的企業(yè)安全生產管理系統(tǒng)設計與實現

吳阜++王堅++凌衛(wèi)青

摘要：為了加強企業(yè)安全生產信息化管理，并與企業(yè)現有物聯網系統(tǒng)無縫集成，該文提出了一種集成物聯網的企業(yè)安全生產管理系統(tǒng)設計方案。首先研究了基于物聯網技術的RFID系統(tǒng)，結合Web Service技術，然后設計了Browser/Server模式下的多層總體體系架構，最后對集成系統(tǒng)進行了實現。目前該系統(tǒng)已經在上海某大型裝備制造企業(yè)上線應用，系統(tǒng)穩(wěn)定，效果良好。

關鍵詞：安全生產；物聯網；Web Service

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）03-0253-03

Design and Implementation of Enterprise Production Safety Management System Based on Integrated Internet of Things

WU Fu， WANG Jian， LING Wei-qing

（CIMS Research Center，Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： In order to strengthen the enterprise production safety information management and integrate seamlessly with the existing Internet of things， this paper puts forward a design scheme of the enterprise production safety management system integrated with the Internet of things. Firstly， the RFID system based on Internet of Things technology is studied， Then this paper designed the multi-layer architecture under Browser/Server mode， and finally realized the integrated system combined with Web Service. At present， the system has been stable and well applied in a large-scale equipment manufacturing enterprise in Shanghai.

Key words： Safety production； internet of things； Web Service

隨著現代制造業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)安全生產事故將會引起連鎖反應，可能對國家、社會、企業(yè)和員工造成嚴重后果[1]，安全生產問題已成為制約企業(yè)發(fā)展的一個關鍵因素。然而，傳統(tǒng)安全生產管理，受生產力發(fā)展水平低、員工素質低等眾多因素影響，具有監(jiān)督檢查不規(guī)范、流程滯后嚴重等缺點[2]，因此，越來越多的企業(yè)希望通過加強安全生產信息化建設來及時掌握企業(yè)安全動態(tài)，達到規(guī)范安全生產檢查、強化員工安全意識、保障安全生產的效果。

物聯網作為新一代信息化技術的重要組成部分，通過傳感器、射頻識別技術，按約定的協議，可實現對多目標和運動目標的自動識別、跟蹤定位和管理。由于這種特性，其在監(jiān)督管理企業(yè)危險物品的安全運輸和使用方面可發(fā)揮巨大作用，能顯著提高企業(yè)事故防范能力。

本文緊密結合安全生產管理工作信息化的需要，設計了一種基于ASP.NET MVC的企業(yè)安全生產管理系統(tǒng)，并充分利用Web Service技術，在.NET Framework平臺上實現了基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification， 簡稱RFID）的物聯網和管理系統(tǒng)的集成，建立了統(tǒng)一的安全生產管理平臺，能有效整合異構數據，優(yōu)化系統(tǒng)間數據交換和信息資源共享，為企業(yè)安全生產提供了更加高效、便利、可靠的管理手段。

1 系統(tǒng)架構

1.1 基于Web Service的RFID系統(tǒng)架構

Web Service是一個平臺獨立的、自包含的、基于可編程的Web的應用程序，具有跨平臺、跨語言、松耦合等優(yōu)良特點[3]，為RFID系統(tǒng)集成提供了便利?；赪eb Service的RFID系統(tǒng)應用架構如圖1所示。

系統(tǒng)中電子標簽記錄固有和描述信息；讀寫器通過天線可識別和讀寫標簽信息；中間件對信息進行過濾、整合，應用系統(tǒng)支撐各項業(yè)務操作。Web Service服務器提供Web服務接口來實現數據信息的共享，方便其他應用系統(tǒng)調用，后臺數據庫用于存放標簽和位置信息。

1.2 RFID系統(tǒng)與管理系統(tǒng)?；纺K集成的方式

為實現企業(yè)?；稲FID系統(tǒng)與管理系統(tǒng)快速無縫集成，同時保持界面統(tǒng)一，在管理系統(tǒng)?；纺K不同部分中使用兩種方式來實現：一種是在RFID系統(tǒng)中危化品標簽信息同管理系統(tǒng)中?；啡霂?、領用、處置等流程相關聯的部分中，通過Web Service 傳輸XML來進行數據交互；另一種是?；穼崟r監(jiān)控和歷史軌跡中，由于不涉及管理系統(tǒng)過多的業(yè)務流程邏輯，且RFID應用系統(tǒng)本身支持B/S模式，則通過響應HTML直接展示，如圖2 所示。

1.3 集成物聯網的安全生產管理系統(tǒng)架構

管理系統(tǒng)架構采用Microsoft .NET Framework中的ASP.NET技術，具有良好的可擴展性和可維護性[4]，能高效地結合Web Service，安全穩(wěn)定地集成RFID系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)使用MVC模式，這種模式有效降低了系統(tǒng)分層之間的耦合度，有利于系統(tǒng)擴展和分工協作，具有靈活、開發(fā)周期短、可重用性高等優(yōu)點。按照實際業(yè)務需求，融合RFID系統(tǒng)，本系統(tǒng)在架構上劃分為表現層、業(yè)務層、數據訪問層，如圖3所示：

表現層分為UI界面組件和UI邏輯組件。UI界面組件采用React，React是Facebook公司開源的一種前端庫[5]，傳統(tǒng)的UI操作需要涉及DOM（Document Object Model）操作，而頻繁操作DOM操作消耗內存較大[6]，影響系統(tǒng)性能，React在Dom之上構建了一層虛擬Dom（Virtual Dom），通過比較兩次操作后DOM差異來最小化更新DOM，可達到優(yōu)化頁面交互的效果，而且React組件化的思想能大大提高組件的重用以及擴展性。UI邏輯組件專注于業(yè)務邏輯層和界面之間的數據交互，盡可能減少和UI界面組件的耦合，其對應MVC中Controller，對于頁面抵達Web服務器的http請求經攔截器攔截并映射URL到對應Controller的Action中，可調用Model獲取相應的數據，后返回HTML或者Ajax請求的數據到瀏覽器。

業(yè)務層，作為表現層和數據層的紐帶，采用面向對象設計的領域模型，降低系統(tǒng)耦合，以支撐各大應用。業(yè)務層負責幾乎所有業(yè)務驗證、業(yè)務規(guī)則和分支以及用戶角色權限，根據表現層命令來確定調用對應的數據訪問邏輯，只作為數據的承載，不包含其他行為，對應著MVC中Model里數據邏輯部分。

數據訪問層，提供數據持久化功能，包括數據的CURD，以及事務處理，并發(fā)控制等。管理系統(tǒng)一般業(yè)務數據通過ADO.NET訪問SQL SERVER數據庫進行存儲，另外采用Web Service調用企業(yè)內部工作流、權限控制和RFID系統(tǒng)的服務，支撐同其他應用系統(tǒng)進行數據通信，并實現了單點登錄（Single Sign On）。

2 系統(tǒng)功能模塊與實現

結合企業(yè)實際需求，考慮到?；钒踩?、日常隱患檢查和設備維修檢查、事故檔案的詳細記錄和歸納以及安全防范重點對安全生產的重要影響，系統(tǒng)從功能上主要劃分為六大模塊，分別為登錄和權限管理、危化品管理、安全隱患檢查、設備維檢管理、事故檔案管理與統(tǒng)計和安全防范重點，如圖4所示。

登錄和權限管理模塊通過Web Services調用企業(yè)內部權限管理和認證服務，在權限系統(tǒng)中為每個角色每個操作設置權限后，系統(tǒng)會識別當前用戶角色是否具有該項操作的權限。登錄部分支持SSO單點登錄，將同一用戶在企業(yè)內部應用中的登錄狀態(tài)映射到本系統(tǒng)，即用戶可在登錄其他內部應用后，無需再次登錄的情況下訪問本系統(tǒng)，簡化企業(yè)賬號管理。

?；饭芾砟K分為?；放_賬和?；繁O(jiān)控，臺賬記錄?；啡霂?、領用、現場使用、退庫、處置等流程，同樣通過調用Web Service服務，這些過程可關聯具體危化品位置和信息。監(jiān)控部分提供危化品實時監(jiān)控和歷史軌跡查詢功能。

安全隱患檢查模塊包含檢查記錄和安全信息單，幫助企業(yè)建立日常和專項安全隱患檢查機制，及時反映企業(yè)安全生產狀況。

事故檔案管理與統(tǒng)計模塊，記錄員記錄安全事故的信息，統(tǒng)計模塊統(tǒng)計事故一般性規(guī)律和信息，并以圖表形式清晰展示和分析易發(fā)生時間段、發(fā)生原因等。另外，管理模塊中提供OFFICE接口，支持電子文檔導入和導出功能，能有效保持檔案的完整性和真實性。

設備維檢管理包括設備信息管理和維檢管理，管理員可查看設備信息和維檢狀態(tài)，記錄員可根據設備磨損規(guī)律和經驗動態(tài)設置設備維檢周期，維檢到期時系統(tǒng)會自動提醒，維檢需記錄詳細信息，保證設備可用度最大，為防范設備事故和故障排查提供幫助。

安全防范重點模塊，操作者可設置年度、月度和日常防范重點，系統(tǒng)會從安全隱患檢查不合格項、事故檔案中提取和防范時間相關的信息，如事故易發(fā)生時間段等，輔助建立防范重點，重點建立后會根據防范時間出現在通知對象的系統(tǒng)首頁提醒中。

目前本系統(tǒng)已經在企業(yè)上線使用，且穩(wěn)定運行。系統(tǒng)后端采用C#語言開發(fā)，前端頁面使用Twitter公司的HTML/CSS開源框架Bootstrap，支持響應式布局，圖表交互使用類型豐富的開源庫Highcharts，系統(tǒng)部分截圖如圖5、圖6所示。

圖5 ?；繁O(jiān)控模塊

3 結束語

本文針對企業(yè)安全生產信息化問題，設計并實現了基于ASP.NET MVC的企業(yè)安全生產管理系統(tǒng)，為企業(yè)安全生產工作帶來了新的工作模式和管理工具，同時集成了基于RFID的物聯網系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)間數據共享程度，加強了企業(yè)對?；返谋O(jiān)控管理，有效減少了安全事故的發(fā)生。當然，本系統(tǒng)目前還有不足之處，如沒有利用大數據技術來準確預測和分析，不過隨著今后的不斷改善，將為企業(yè)安全生產提供更加完整、智能、高效的管理和輔助決策。

參考文獻：

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