石化企業(yè)壓力管道監(jiān)管系統(tǒng)APP設(shè)計(jì)

鄭榮部+駱滿輝+葉輝+廖一鵬

摘 要： 文章設(shè)計(jì)了一款基于Android系統(tǒng)的石化企業(yè)壓力管道監(jiān)管系統(tǒng) APP，通過藍(lán)牙/WIFI從RFID讀寫設(shè)備獲取管道標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息，將現(xiàn)場專用設(shè)備檢測的管道相關(guān)參數(shù)進(jìn)行錄入，對故障管道進(jìn)行拍照錄像，最后利用OkHttp網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺。APP主要包括登錄、地圖定位、獲取管道數(shù)據(jù)、檢修記錄、故障申報(bào)、添加管道等功能模塊。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)管部門對壓力管道的追溯和動態(tài)監(jiān)察，能夠簡化現(xiàn)場巡檢人員的操作流程，有效避免手工記錄引起的數(shù)據(jù)誤差，提高工作效率。

關(guān)鍵詞： 壓力管道APP； RFID技術(shù)； WIFI通信； GPS定位； OkHttp

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）01-54-04

Design of APP for petrochemical enterprise pressure piping supervisory system

Zheng Rongbu1， Luo Manhui1， Ye Hui1， Liao Yipeng2

（1. Boiler pressure vessel inspection institute of fujian province， Fuzhou， Fujian 350008， China；

2. College of Physics and Information Engineering， Fuzhou University）

Abstract： This paper designed an APP for petrochemical enterprise pressure piping supervisory system based on Android system. Pipeline label information is collected from RFID read-write equipment by Bluetooth/WIFI， pipeline working parameters are entered form dedicated testing equipment， the fault pipeline videos are photographed， and the network framework OkHttp is used to upload the data to the backend server. The APP includes the function modules of login， map location， pipeline data and maintenance records obtaining， fault declare， add the pipe， and so on. The system has realized the traceability and dynamic monitoring of the pipeline pressure for the supervision department， can simplify the operation process of on-site inspection personnel effectively to avoid data error caused by the manual records， and improve work efficiency.

Key words： pressure piping APP； RFID technology； WIFI communication； GPS positioning； OkHttp

0 引言

壓力管道是運(yùn)輸流體和氣態(tài)物質(zhì)最為經(jīng)濟(jì)合理的方式，在石油、天然氣、化工原料等輸送環(huán)節(jié)都有著廣泛的運(yùn)用，但是受環(huán)境、管材等諸多因素影響，在使用過程中會出現(xiàn)管道破損或是失效等問題，從引發(fā)嚴(yán)重事故。為保證管道的信息完整性，管道系統(tǒng)數(shù)字化是大勢所趨[1]，實(shí)時(shí)獲取管道信息，再根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，依據(jù)評價(jià)結(jié)果和現(xiàn)場分析進(jìn)行管道更換、維修等工作，從而保證管道在安全可靠狀態(tài)下運(yùn)行[2]。目前的壓力管道維護(hù)通常由管道一線的巡檢人員在現(xiàn)場手工記錄管道各種參數(shù)信息，之后再根據(jù)手工記錄整理、錄入資料[3]。需要錄入的信息極為繁雜，海量現(xiàn)場資料的整理工作給錄入人員帶來龐大的工作量，而且難免出現(xiàn)差錯(cuò)和遺忘，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錄入滯后，影響整個(gè)管道安全管理系統(tǒng)的維護(hù)。

近幾年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，對科技、生活、社會等都產(chǎn)生了巨大的影響，將其引入到壓力管道管理領(lǐng)域，必將提高管理的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化[4-5]。本文設(shè)計(jì)一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的壓力管道監(jiān)管終端APP，可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵巡檢位置無遺漏，電子標(biāo)簽作為管道身份惟一身份標(biāo)識，巡檢人員使用標(biāo)簽讀取器對管道上的電子標(biāo)簽掃描，利用設(shè)計(jì)的APP可以很方便地在現(xiàn)場完成各種檢查技術(shù)數(shù)據(jù)的錄入，可以采集管道前后作業(yè)區(qū)域的地理環(huán)境、地質(zhì)地貌特征等圖片資料，方便管理員了解管道現(xiàn)場情況，也可以為以后故障申報(bào)留下數(shù)據(jù)支持。

整個(gè)監(jiān)管系統(tǒng)主要包括具有低功耗藍(lán)牙（BLE）和WIFI通信的RFID讀取器，具有拍照和GPS定位功能的智能手機(jī)、設(shè)計(jì)的Android APP、服務(wù)器（包括Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）等部分組成，各部分間主要通過無線網(wǎng)絡(luò)（3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)，WI-FI網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行通信，如圖1所示。

1 功能需求分析

設(shè)計(jì)的APP主要實(shí)現(xiàn)六大功能：驗(yàn)證登陸，（由服務(wù)器）獲取管道信息，（由讀卡器）獲取管道信息，故障申報(bào)，檢修記錄，添加管道。

⑴ 驗(yàn)證登陸需要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)有：用戶名、密碼。返回參數(shù)為TOKEN，實(shí)現(xiàn)單一用戶的驗(yàn)證機(jī)制。endprint

⑵ 由服務(wù)器獲取管道信息需要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)有：銘牌ID。返回參數(shù)有銘牌ID、單元代碼、管道名稱、管道編號、起始位置、終止位置、檢驗(yàn)員姓名、檢驗(yàn)報(bào)告編號、上次全面檢驗(yàn)日期、下次全面檢驗(yàn)日期、安全狀況等級、驗(yàn)收日期、投用日期、直徑、公稱壁厚、累計(jì)長度、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度、工作壓力、工作溫度、介質(zhì)、管道材質(zhì)、焊口數(shù)量、管道級別、經(jīng)度、緯度等管道詳細(xì)信息。

⑶ 由讀卡器獲取管道信息設(shè)計(jì)了兩種方式：低功耗藍(lán)牙（BLE）和WIFI連接，藍(lán)牙只適用于API 19以上的Android手機(jī)，而WIFI可兼容更多低版本系統(tǒng)。

⑷ 故障申報(bào)需要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)有：故障管道銘牌ID、申報(bào)詳情、現(xiàn)場照片和現(xiàn)場視頻。

⑸ 檢修記錄需要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)有：管道銘牌ID、檢驗(yàn)報(bào)告編號、上次全面檢驗(yàn)日期、下次全面檢驗(yàn)日期、安全狀況等級、直徑、公稱壁厚、工作壓力、工作溫度、詳情。

⑹ 添加管道需要提交給服務(wù)器的數(shù)據(jù)有：管道銘牌ID、單元代碼、管道名稱、管道編號、起始位置、終止位置、驗(yàn)收日期、投用日期、管道直徑、公稱壁厚、最大壓力、最大溫度、管道材質(zhì)、焊口總量、管道級別，以及管道的經(jīng)緯度等管道相關(guān)信息。

2 APP設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 總體架構(gòu)

APP主要功能模塊有：登錄驗(yàn)證模塊，（由服務(wù)器）獲取管道信息模塊，（由讀卡器）獲取管道信息模塊，添加管道模塊，檢修記錄模塊，故障申報(bào)模塊等六大模塊?？傮w框如圖2所示。

2.2 數(shù)據(jù)采集及傳輸

⑴ 地理位置信息采集：本設(shè)計(jì)主要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和GPS定位技術(shù)[6]獲取管道當(dāng)前經(jīng)緯度，采用百度地圖定位SDK作為定位工具，申請密鑰AK并在應(yīng)用程序配置文件中正確配置后，可免費(fèi)使用百度地圖SDK提供的所有服務(wù)。

⑵ 前端數(shù)據(jù)傳輸：通過壓力管道惟一的電子標(biāo)簽來獲取銘牌ID，作為管道惟一的身份標(biāo)識，本設(shè)計(jì)通過低功耗藍(lán)牙BLE或WIFI從標(biāo)簽讀寫器獲得管道銘牌ID。數(shù)據(jù)以十六進(jìn)制字節(jié)形式傳輸，雙方約定發(fā)送數(shù)據(jù)形式如表1所示，其中數(shù)據(jù)信息中“XX XX …XX XX”表示讀取到的一組標(biāo)簽信息，“YY YY … YY YY”表示更改后需要寫入的標(biāo)簽信息，校驗(yàn)位CS為數(shù)據(jù)頭與數(shù)據(jù)信息累加和。

⑶ 后端數(shù)據(jù)傳輸：本設(shè)計(jì)中，APP和服務(wù)器間通信采用OkHttp通信方法，OkHttp是安卓端最火熱的輕量級框架，使用OkHttp作為網(wǎng)絡(luò)傳輸框，架能夠使加載更快，并節(jié)省帶寬[7]。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，OkHttp將嘗試從常見的網(wǎng)絡(luò)問題中恢復(fù)，這對于IPv4+IPv6以及在數(shù)據(jù)中心中托管的服務(wù)是必需的，它既支持同步阻塞調(diào)用又支持異步回調(diào)。

2.3 數(shù)據(jù)庫建立

建立數(shù)據(jù)庫表方便客戶端和后臺管理人員訪問，修改，刪除，如表2為管道信息的數(shù)據(jù)表，用于存儲管道的詳細(xì)信息。

2.4 界面設(shè)計(jì)

Android系統(tǒng)屬于開源性實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，所以所有的使用者都能夠?qū)ndroid實(shí)行個(gè)性化定制，根據(jù)他們的具體需求，修改成他們需求的系統(tǒng)[8]。這樣就導(dǎo)致不一樣的手機(jī)出現(xiàn)不一樣的屏幕和分辨率，所以UI設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮屏幕適配問題。開發(fā)時(shí)，我們需要把大小合適的圖片放在相應(yīng)的文件夾中。比如設(shè)計(jì)圖標(biāo)，對于五種主流的像素密度（MDPI、HDPI、XHDPI、XXHDPI和XXXHDPI）應(yīng)按照2：3：4：6：8的比例進(jìn)行縮放。

3 功能實(shí)現(xiàn)及測試

APP 設(shè)計(jì)完成后，手機(jī)上對系統(tǒng)各部分功能進(jìn)行了測試，主要測試內(nèi)容包括登錄、獲取管道信息（由RFID讀寫設(shè)備）、獲取管道信息（由服務(wù)器數(shù)據(jù)庫）、故障申報(bào)、檢修記錄、添加管道等功能。

RFID讀寫設(shè)備在WIFI通信方式下，對讀卡器掃描信息的處理測試，RFID設(shè)備讀取器的掃描結(jié)果會用ListView以列表形式展現(xiàn)在界面上，用戶點(diǎn)擊需要檢修的管道銘牌ID，在彈出的對話框中選擇“查看詳情”，即可向服務(wù)器發(fā)出POST請求獲取管道信息，如圖3所示。

由于故障申報(bào)需要提交圖片和視頻信息，所以需要調(diào)用手機(jī)自帶的照相機(jī)進(jìn)行拍照和錄像?？商砑尤我鈴垐D片，點(diǎn)擊上傳按鈕可一次上傳多張照片，上傳速度與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有關(guān)。經(jīng)過測試，能夠正確的調(diào)用攝像頭拍照或錄像，得到的視頻圖像保存在手機(jī)系統(tǒng)默認(rèn)的Picture路徑下，點(diǎn)擊上傳按鈕也成功發(fā)送給服務(wù)器。測試故障申報(bào)界面如圖4所示，后臺記錄的信息界面如圖5所示。

APP會自動生成需要填寫的項(xiàng)目顯示在添加管道界面，檢修人員填寫完整后，提交給服務(wù)器，POST請求成功提交后，APP可獲得服務(wù)器響應(yīng)，得到JSON形式的返回參數(shù)errmsg和errcode，對返回參數(shù)進(jìn)行解析，并彈出Toast向用戶通知操作結(jié)果。添加管道成功提交后，管理員可通過訪問指定的網(wǎng)址，查看新增管道信息，如圖6、圖7所示。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的石化企業(yè)壓力管道監(jiān)管系統(tǒng)APP，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場管道數(shù)據(jù)的添加、查看、修改、保存及管道周圍環(huán)境信息的采集等功能，后臺管理員可以使用遠(yuǎn)程管平臺和互聯(lián)網(wǎng)訪問指定的網(wǎng)站，直觀的查看管道的運(yùn)行安全情況、管道周圍地理信息。在應(yīng)用軟件編制完成后，在現(xiàn)場進(jìn)行應(yīng)用測試，經(jīng)過測試均符合設(shè)計(jì)需求，極大地減少了檢修人員的勞動強(qiáng)度，且提高了檢修人員的工作效率，有效避免了紙質(zhì)資料填寫過程中數(shù)據(jù)的丟失和錯(cuò)誤，同時(shí)為以后數(shù)字化管道建設(shè)基礎(chǔ)資料的收集奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 鮑峰，邵云巧，楊建華等.移動智能終端在管道完整性管理中的

應(yīng)用[C]//中國管道完整性管理技術(shù)大會，2014.

[2] PHIL Hopkins.The changing world of pipeline integrity[J].

Pipes & Pipelines International，2002.78（6）：53-56

[3] 曹闖明，許德昌.長輸管道巡檢管理中的多源移動互聯(lián)技術(shù)[J].

油氣儲運(yùn)，2014.33（11）：1240-1243

[4] 周利劍，李振宇，賈韶輝等.信息化在美國國家油氣管道監(jiān)管

體系中的作用[J].油氣儲運(yùn)，2016.35（6）：571-576

[5] 周利劍，賈韶輝.管道完整性管理信息化研究進(jìn)展與發(fā)展方

向[J].油氣儲運(yùn)，2014.33（6）：571-576

[6] 李素杰，胡立麗，金梅.基于GIS的PDA+GPRS+GPS長輸油

氣管道巡線管理系統(tǒng)[J].科技資訊，2013.3：15-15

[7] Choi K， Chang B M. A type and effect system for

activation flow of components in Android programs[J].Information Processing Letters，2014.114（11）：620-627

[8] Kumar S，Qadeer M A，Gupta A.Location based services

using android[C]//IEEE International Conference on Internet Multimedia Services Architecture and Applications. IEEE，2010：335-339endprint