基于RCP的尾礦庫監(jiān)測點故障診斷方法研究

鄭重+張敬東+杜建華

摘 要：尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的，用以堆存金屬或非金屬礦山進行礦石選別后排出尾礦或其他工業(yè)廢渣的場所。尾礦庫是一個具有高勢能的人造泥石流重大危險源，尾礦庫的穩(wěn)定性對礦山企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)以及人們的生命財產(chǎn)安全極為重要。針對傳統(tǒng)的人工監(jiān)測分散、不及時、難管理等特點，以湖北省黃麥嶺磷化工有限責任公司滕家沖尾礦庫為例，基于RCP模塊探討尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)故障的智能發(fā)現(xiàn)與預警，從而快速準確地感知故障點及原因，降低尾礦庫安全事故發(fā)生的風險。

關(guān)鍵字：尾礦庫；RCP；智能發(fā)現(xiàn)；光纖網(wǎng)絡(luò)；傳感器

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.36.094

0 引言

尾礦庫安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是安全管理人員的“眼睛”，是保障安全生產(chǎn)的必要前提。但由于種種原因，監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)極易遭到破壞造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓，使尾礦庫安全狀況脫離安全管理人員的掌控，因此設(shè)計尾礦庫監(jiān)測點故障智能診斷系統(tǒng)具有重要的意義。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的工具等被應(yīng)用于解決工程問題，Eclipse RCP便是其中之一。2008年，陳晰分析了現(xiàn)有Web測試工具在模擬呼叫中心坐席應(yīng)用的不足，提出了基于Eclipse RCP的插件架構(gòu)。2011年，C. J. Wang等采用RCP技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計了信息安全電子學習與示范平臺。同年，宋全旺建立了基于RCP的獨立桌面系統(tǒng)，研究了Xforms標準下的可視化智能表單系統(tǒng)原型。2012年，丁毅通過EclipseRCP整合了二維GIS、三維GIS和三維可視化，構(gòu)建了通用地球物理數(shù)據(jù)應(yīng)用集成基礎(chǔ)平臺。2013年，W. W. Kang等基于Eclipse RCP開發(fā)了緊急疏散管理平臺，以支持城市管理人員的撤離規(guī)劃和決策。同年，殷新毅以RCP為基礎(chǔ)，搭建了一套適用于高校的學籍管理活動平臺，有效提高了學籍管理人員的工作效率。趙昱琪結(jié)合了B/S系統(tǒng)架構(gòu)、MVC框架和RCP技術(shù)，設(shè)計了電子工單信息管理系統(tǒng)。2015年，劉震蕓采用了MVC的設(shè)計模式，使用Struts2+Spring+MyBatis為開發(fā)框架，建立了CRH5型動車組列車網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)。

本文針對目前尾礦庫安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)所存在的故障排查困難等問題，設(shè)計了尾礦庫監(jiān)測點故障智能診斷系統(tǒng)，使維護人員有目的性地對監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進行修復，極大地提高了故障排查修復效率，為尾礦庫的安全提供保障。

1 智能診斷系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 Eclipse RCP

本系統(tǒng)使用Eclipse RCP實現(xiàn)，Eclipse RCP提供了網(wǎng)絡(luò)拓撲視圖、網(wǎng)元節(jié)點屬性視圖、故障檢測等功能。

Eclipse RCP具有以下優(yōu)勢：

（1）Eclipse RCP擁有強大的插件熱插拔和管理能力；

（2）擁有B/S的業(yè)務(wù)簡單擴充性，部署簡易性，客戶端瘦小性等特點；

（3）又擁有C/S的用戶界面表現(xiàn)豐富，客戶端單機運行，擁有一定運算能力等特點；

（4）Eclipse RCP使產(chǎn)品天生就支持操作系統(tǒng)的遷移；

（5）Eclipse RCP提供了豐富的界面控制，采用SWT直接調(diào)用操作系統(tǒng)的圖形庫，這樣不再受到Swing以及AWT的約束，能夠讓操作系統(tǒng)的習慣與程序的外觀保持一致；同時，對本地方法的直接調(diào)用使得程序的運行速度大幅度提高。

Eclipse RCP主要由Workspace工作區(qū)、Workbench工作臺、Team團隊支持系統(tǒng)、Platform Runtime運行平臺和Help幫助系統(tǒng)五個部分構(gòu)成。其基本的對象時序圖如圖1所示，體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 MVC框架

MVC是Model（模型）、View（視圖）和Controller（控制）這三個單詞的首字母縮寫，是一種經(jīng)典的框架模式，通過一種業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)顯示相互分離的方法對代碼進行組織，這個方法的假設(shè)前提是如果業(yè)務(wù)邏輯被聚集在一個部件里面的時候，而且界面和用戶圍繞數(shù)據(jù)交互功能被改進以及個性化定制而不用再次對業(yè)務(wù)邏輯進行編寫。MVC獨特的發(fā)展起來圖形化用戶界面（GUI）應(yīng)用程序中。MVC具有耦合性低，生命周期成本低，可維護性高，重用性高，部署快，有利軟件工程化管理的特點，受到越來越多開發(fā)者的歡迎。

MVC組成如下：

（1）Model（模型）。

Model主要是存儲或者是處理數(shù)據(jù)的組件，Model其實是實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層對實體類相應(yīng)數(shù)據(jù)庫操作。通常包括數(shù)據(jù)、驗證規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問和業(yè)務(wù)邏輯等應(yīng)用程序信息。

（2）View（視圖）。

View是用戶接口層組件，主要是將Model中的數(shù)據(jù)展示給用戶。通常視圖創(chuàng)建主要來源于模型數(shù)據(jù)。

（3）Controller（控制器）。

Controller處理用戶交互，從Model中獲取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳給指定的View。通?？刂破髫撠煫@取View傳遞來的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層處理完成的數(shù)據(jù)傳遞給View進行展示。

MVC各部分組成關(guān)系如圖3所示。

2 智能診斷系統(tǒng)設(shè)計

2.1 需求分析

通過對系統(tǒng)使用者的需求進行分析，設(shè)計系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能如下：

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲顯示

網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的顯示主要是為了方便用戶對尾礦庫監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)有直觀地印象，對于監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的互聯(lián)有較為詳細的了解，便于維護和修復工作的進行。

2.1.2 各節(jié)點屬性顯示

各節(jié)點屬性的顯示主要是為了讓用戶在網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的了解基礎(chǔ)上，對各節(jié)點的詳細信息有細致的了解。

2.1.3 監(jiān)測點故障診斷

監(jiān)測點故障診斷作為系統(tǒng)的主要功能，主要是為了節(jié)省人力和時間，快速排查網(wǎng)絡(luò)中的故障點，并給出相應(yīng)的參考信息。endprint

2.1.4 所有監(jiān)測點的各個傳感器信息自動讀取

系統(tǒng)中提供對所有監(jiān)測點的各個傳感器信息自動讀取的功能，只需在指定的外部傳感器信息文檔中寫入所有監(jiān)測點的各個傳感器IP地址，系統(tǒng)即可對其進行自動訪問和讀取檢測，提高系統(tǒng)的靈活性。

2.2 系統(tǒng)流程設(shè)計

尾礦庫故障智能診斷系統(tǒng)設(shè)計流程如下：

2.2.1 用戶登錄

啟動程序后，系統(tǒng)會出現(xiàn)登錄界面彈窗，提示輸入用戶名和密碼（初始用戶名：admin 初始密碼：admin）。系統(tǒng)驗證用戶名和密碼正確后，進入主界面；若用戶名或密碼錯誤，提示重新輸入登錄信息。

2.2.2 各監(jiān)測點屬性讀入

主界面的顯示有網(wǎng)絡(luò)拓撲視圖和各監(jiān)測點屬性視圖，視圖的顯示依賴于各監(jiān)測點的屬性讀入。屬性信息保存在指定的外部傳感器信息文檔中，若文檔為空或找不到指定文檔，提示錯誤，系統(tǒng)提前結(jié)束；若文檔不為空，按指定格式讀入信息，進行視圖顯示。

2.2.3 自動檢測

自動檢測是系統(tǒng)的主要功能，通過在主菜單中的按鈕進行監(jiān)聽。若用戶點擊按鈕，會出現(xiàn)彈出提示開始檢測。系統(tǒng)根據(jù)讀入的各監(jiān)測點屬性，通過訪問各個傳感器的IP地址，對各傳感器的信息進行讀取，并進行檢測。若測試監(jiān)測點無故障，則該測試程序運行狀態(tài)為true，進入下一節(jié)點的測試；若測試監(jiān)測點出現(xiàn)故障，則改變該測試程序運行狀態(tài)為false，并輸出相應(yīng)的故障原因供用戶參考，參考信息顯示在主界面的控制臺中。

系統(tǒng)總體流程如圖4所示。

2.3 系統(tǒng)模塊設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)遵循MVC框架，設(shè)計了三大模塊：

（1）Model。

Model（模型）是用于處理應(yīng)用程序數(shù)據(jù)邏輯的部分。其中包含節(jié)點模型、鏈路模型以及操作節(jié)點和鏈路信息的方法集合。

節(jié)點模型：定義節(jié)點屬性及其各種操作的方法；

鏈路模型：定義鏈路屬性及其各種操作的方法。

（2）View。

View（視圖）是用于處理數(shù)據(jù)顯示的部分，視圖依據(jù)模型數(shù)據(jù)創(chuàng)建。其中包括拓撲視圖、屬性視圖、控制臺。

拓撲視圖：從模型中獲取數(shù)據(jù)顯示黃麥嶺監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)拓撲圖及各對象的名稱，主要對象為節(jié)點和鏈路；

屬性視圖：從模型中獲取數(shù)據(jù)顯示各網(wǎng)元節(jié)點屬性，同時根據(jù)用戶在拓撲視圖中的點擊操作聯(lián)動顯示相應(yīng)屬性；

控制臺：輸出提示信息以及自動檢測的結(jié)果。

（3）Controller。

Controller（控制器）是用于處理人機交互的部分。

尾礦庫網(wǎng)絡(luò)故障排查系統(tǒng)的模塊設(shè)計如圖5所示。

2.4 功能設(shè)計

通過對用戶需求的分析，本著用戶友好原則，系統(tǒng)設(shè)計了登錄、新建窗口、拓撲顯示、屬性視圖、保存、退出、自動檢測、幫助和使用說明九項功能。

其中屬性視圖與拓撲視圖相關(guān)聯(lián)，用于根據(jù)用戶在拓撲視圖中的點擊操作顯示相應(yīng)對象的屬性列表。屬性視圖在系統(tǒng)中設(shè)置為不可關(guān)閉，始終顯示在主界面中，提供最小化、最大化操作。節(jié)點屬性包括：IP地址、節(jié)點名稱、運行狀況。鏈路屬性包括：鏈路名稱、目的節(jié)點、源節(jié)點。

尾礦庫監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)故障排查系統(tǒng)的功能設(shè)計如圖6所示。

3 應(yīng)用實例

本文選取湖北省黃麥嶺磷化工有限責任公司滕家沖尾礦庫為該故障智能診斷系統(tǒng)的應(yīng)用示范區(qū)域，其各界面如下。

3.1 登錄界面

登錄界面是用戶和系統(tǒng)進行交互的第一個界面，用戶通過輸入對應(yīng)的用戶名及密碼進行登錄驗證，當驗證通過時便進入了系統(tǒng)的主界面；若驗證不正確，則提示重新輸入登錄信息。初始的用戶名和密碼均為admin。

登錄界面如圖7所示。

系統(tǒng)登錄失敗提示框信息如圖8所示。

3.2 系統(tǒng)主界面

用戶登錄驗證完成后即可進入主界面。主界面共分為五部分：標題欄、菜單欄、拓撲視圖、屬性視圖和控制臺。

系統(tǒng)主界面如圖9所示。

3.3 拓撲視圖

系統(tǒng)的拓撲視圖中呈現(xiàn)了黃麥嶺尾礦庫的安監(jiān)網(wǎng)絡(luò)拓撲，并顯示了個網(wǎng)元節(jié)點的名稱和各鏈路名稱。

拓撲視圖如圖10所示。

3.4 屬性視圖

系統(tǒng)的屬性視圖主要用于顯示網(wǎng)絡(luò)拓撲中各網(wǎng)元節(jié)點和鏈路的屬性。屬性視圖根據(jù)拓撲視圖中用戶的點擊操作顯示相應(yīng)的對象屬性。

圖11顯示的是出水口網(wǎng)元節(jié)點的屬性以及連接出水口的鏈路屬性。

3.5 使用說明

基于用戶友好原則，系統(tǒng)設(shè)計了使用說明供用戶參考。該說明監(jiān)聽用戶的點擊操作，以提示框的形式出現(xiàn)。

使用說明的提示框如圖12所示。

3.6 檢測結(jié)果

系統(tǒng)檢測完成后，故障檢測結(jié)果將顯示在主界面的控制臺中，并給出可能故障原因作為參考。

點擊開始檢測后，會出現(xiàn)確認提示框，如圖13所示。

以水位計為例，故障檢測結(jié)果如圖14所示。

3.7 系統(tǒng)程序包結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)程序的包結(jié)構(gòu)如圖15所示。

4 結(jié)論

本文針對目前尾礦庫安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)所存在的故障排查困難等問題，設(shè)計了基于Eclipse RCP的尾礦庫監(jiān)測點故障智能診斷系統(tǒng)，達到智能發(fā)現(xiàn)尾礦庫監(jiān)測點故障的目的。通過2年的穩(wěn)定運行證明，該系統(tǒng)能極大地提高了故障排查修復效率，使維護人員的實地修復工作富有針對性，在確保技術(shù)人員的人身安全的前提下短時間內(nèi)修復監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為尾礦庫的安全運行提供保障。

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