智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

黃俊之?鄭蘋蘋

摘? 要：文章針對在車間生產(chǎn)完成的智能開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)化質(zhì)量檢測的裝置，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于該檢測設(shè)備的軟件系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)基于Windows10系統(tǒng)運(yùn)行，部署在基于Linux操作系統(tǒng)的服務(wù)器上，使用Eclipse的IDE開發(fā)工具，釆用Java語言的Spring boot框架進(jìn)行開發(fā)。主要設(shè)計(jì)了設(shè)備信息采集、設(shè)備檢測、檢測結(jié)果展示、數(shù)據(jù)分析和人機(jī)交互等模塊。用戶通過對出廠智能開關(guān)檢測信息的采集，有效確保出廠的智能開關(guān)設(shè)備性能質(zhì)量合格，同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)分析，有效指導(dǎo)車間生產(chǎn)工作，助力企業(yè)提能增效。

關(guān)鍵詞：智能開關(guān);質(zhì)量檢測;檢測軟件;結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP311? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2022）02-0164-06

Abstract： Aiming at the device making automatic quality detection of intelligent switch produced in the workshop， this paper designs a software system applied to the detection equipment. The software system's operation is based on Windows 10 system， deployed on the server based on Linux operating system， developed by using Eclipse IDE development tool and Spring boot framework in Java language. The modules of equipment information collection， equipment testing， testing results display， data analysis and man-machine interaction are mainly designed.Through the collection of the intelligent switch detection information of leaving the factory， users can effectively ensure that the qualified performance and quality of the intelligent switch equipment of leaving the factory， and combined with data analysis， effectively guide the workshop production work， and help enterprises to improve energy and efficiency.

Keywords： intelligent switch; quality inspection; inspection software; structural system design

0? 引? 言

我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對電力資源的需求越來越大，使得中國電力發(fā)展速度世界矚目，但是我國已建立起來的電力網(wǎng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年來用電量的不斷增長，使得許多地區(qū)電量不夠用造成停電現(xiàn)象[1]。為了更加有效地利用電能、節(jié)省電能，當(dāng)前在許多家庭日常用電過程中安裝了智能開關(guān)，從老百姓日常生活層面，推動(dòng)節(jié)約用電。

智能開關(guān)是指利用控制板和電子元器件的組合及編程，以實(shí)現(xiàn)電路智能開關(guān)控制的單元。由于這種控制方式簡單且易于實(shí)現(xiàn)，在許多家用電器和照明燈具的控制中被采用。智能開關(guān)的重點(diǎn)是穩(wěn)定性好、傳輸速度快、抗干擾能力強(qiáng)。智能開關(guān)單獨(dú)使用專門的信號線，不受其他如電力線、無線電等輻射雜波干擾，產(chǎn)品操作穩(wěn)定性非常強(qiáng)。性能方面的穩(wěn)定將決定傳輸信號的速度和抗干擾能力[2]。智能開關(guān)使用環(huán)境廣泛，主要應(yīng)用于家居智能化改造、辦公室智能化改造、工廠智能化改造、農(nóng)林漁牧智能化改造等項(xiàng)目[3]。

隨著智能開關(guān)的普及，開關(guān)質(zhì)量成為智能家居產(chǎn)品行業(yè)普遍關(guān)注的問題，產(chǎn)品易損耗、壽命短、穩(wěn)定性差等問題屢見不鮮，為了確保出廠產(chǎn)品的質(zhì)量合格、性能穩(wěn)定，許多廠家在生產(chǎn)線引入了開關(guān)質(zhì)量檢測設(shè)備，通過對出廠開關(guān)產(chǎn)品工作指標(biāo)和性能進(jìn)行自動(dòng)化檢測，以確保產(chǎn)品質(zhì)量合格。

智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)（以下簡稱“本系統(tǒng)”）主要針對智能開關(guān)的質(zhì)量檢測設(shè)備，設(shè)計(jì)了一款基于B/S結(jié)構(gòu)的信息化軟件系統(tǒng)，幫助生產(chǎn)廠家對即將出廠的智能開關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，并將所有檢測的數(shù)據(jù)記錄在系統(tǒng)中。通過對記錄數(shù)據(jù)的分析，一方面幫助廠家實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化篩選合格產(chǎn)品，剔除質(zhì)量不合格產(chǎn)品，并且有效指導(dǎo)生產(chǎn)，提升產(chǎn)品合格率;另一方面，依托系統(tǒng)中記錄的設(shè)備編碼數(shù)據(jù)，方便追溯，保護(hù)品牌。

1? 系統(tǒng)功能分析

智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)主要是通過與質(zhì)量檢測設(shè)備的控制接口對接，實(shí)現(xiàn)在線、可視化、便捷性地對生產(chǎn)線上即將出廠的智能開關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，并將檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行在線記錄，最終生成檢測報(bào)告和產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析報(bào)表。因此，軟件在功能設(shè)計(jì)層面主要分為三部分，一是對檢測的智能開關(guān)進(jìn)行信息識別，并將設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄;二是在軟件中設(shè)置全流程自動(dòng)檢測程序，并根據(jù)流程控制程序通過檢測設(shè)備對開關(guān)相關(guān)的性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，同時(shí)記錄檢測報(bào)告;三是根據(jù)檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成檢測報(bào)告以及數(shù)據(jù)分析報(bào)表。具體需求分析如下：

智能開關(guān)檢測設(shè)備是根據(jù)智能開關(guān)性能指標(biāo)項(xiàng)對開關(guān)面板進(jìn)行智能檢測的測試儀器，智能開關(guān)檢測設(shè)備能夠掃描設(shè)備面板上的編號條碼識別開關(guān)的出廠編號，同時(shí)，通過設(shè)備的檢測接口與智能開關(guān)的接口連接，模擬智能開關(guān)運(yùn)行場景的各類環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對智能開關(guān)質(zhì)量的檢測。智能開關(guān)檢測設(shè)備是對即將出廠的智能開關(guān)產(chǎn)品性能指標(biāo)檢測的最終重要介質(zhì)，也是實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)核心功能的重要基礎(chǔ)。

結(jié)合實(shí)際需要，智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)主要由質(zhì)量檢測設(shè)備和軟件系統(tǒng)組成，如圖1所示。

其中，質(zhì)量檢測設(shè)備是整個(gè)系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的通斷性能檢測、過載保護(hù)檢測、遠(yuǎn)程控制檢測、信號指示燈檢測;智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)軟件部分由設(shè)備列表、檢測管理、檢測報(bào)告、數(shù)據(jù)報(bào)表、系統(tǒng)管理等模塊組成。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)使用MySQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行永久性存儲(chǔ)，用戶范圍限定在質(zhì)檢部門工作人員以及領(lǐng)導(dǎo)。

2? 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

針對智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)中檢測設(shè)備能力的分析，同時(shí)根據(jù)軟件功能需求、數(shù)據(jù)需求、使用范圍需求的綜合分析，結(jié)合在實(shí)際質(zhì)量檢測流程中操作環(huán)境的諸多影響因素的考慮，提出了智能開關(guān)質(zhì)量檢測系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程邏輯的設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。

整個(gè)系統(tǒng)中，智能開關(guān)產(chǎn)品的性能質(zhì)量檢測工作主要依靠前端的檢測設(shè)備完成，檢測的流程邏輯通過系統(tǒng)的軟件部分進(jìn)行配置，性能質(zhì)量是否判定合格同樣通過系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行設(shè)置。所有即將出廠的智能開關(guān)產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)記錄在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。綜上，系統(tǒng)軟件部分具體由能組成如圖3所示。

由于軟件系統(tǒng)主要作用是通過對接智能開關(guān)質(zhì)量檢測設(shè)備的控制接口，在線自動(dòng)獲取檢測設(shè)備對智能開關(guān)產(chǎn)品的檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的產(chǎn)品質(zhì)量檢測控制，通過可交互式控制軟件的方式，幫助質(zhì)檢人員快速、精準(zhǔn)地把控產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果的參照，指導(dǎo)生產(chǎn)車間提升生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量合格率。由于本系統(tǒng)要面向不同的用戶、不同批次的產(chǎn)品以及大量數(shù)據(jù)內(nèi)容，在開發(fā)語言上的選擇，并且需要充分考慮使用環(huán)境、性能、交互等方面的要求。基于此，開發(fā)語言選擇使用Java進(jìn)行開發(fā)，并采用B/S架構(gòu)。Java是一門面向?qū)ο缶幊陶Z言，其作為靜態(tài)面向?qū)ο缶幊陶Z言的代表，極好地實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο罄碚?，允許程序員以優(yōu)雅的思維方式進(jìn)行復(fù)雜的編程[4]。Java具有簡單性、面向?qū)ο蟆⒎植际?、健壯性、安全性、平臺(tái)獨(dú)立與可移植性、多線程、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)[5]。Java可以編寫桌面應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序等[6]，同時(shí)，Java語言的蓬勃發(fā)展，誕生了諸多的開發(fā)框架，極大的提升了基于Java語言開發(fā)應(yīng)用程序的效率。本系統(tǒng)于采用B/S架構(gòu)，不管從性能、穩(wěn)定性，還是從跨平臺(tái)特性和安全需求上來講，Java相比較于其他語言，更適合本系統(tǒng)。

3? 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1? 設(shè)計(jì)說明

本系統(tǒng)使用B/S結(jié)構(gòu)，用戶通過瀏覽器輸入系統(tǒng)訪問地址，打開如圖4所示的登錄頁面，用戶在登錄頁面輸入正確的用戶名、編號（系統(tǒng)特有的編號，與個(gè)人信息綁定）、密碼后，成功登錄后臺(tái)界面，使用對應(yīng)功能。

本系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊詳情如下文所述：

（1）系統(tǒng)首頁：用戶登錄系統(tǒng)后展示的第一個(gè)頁面，能夠充分展示當(dāng)前正在進(jìn)行產(chǎn)品檢測的設(shè)備情況、檢測計(jì)劃及進(jìn)度情況。其主要包括列表頁和動(dòng)態(tài)大屏顯示頁面：

1）列表頁主要是當(dāng)前正在進(jìn)行檢測的綜合數(shù)據(jù)展示。

2）動(dòng)態(tài)大屏頁面主要是基于數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將整個(gè)系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析后，實(shí)時(shí)展示在滾動(dòng)大屏上，方便質(zhì)管部及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)直觀的了解企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)及質(zhì)量控制情況。

（2）設(shè)備管理：質(zhì)檢部門下轄的所有質(zhì)量檢測設(shè)備上所有的檢測產(chǎn)品都會(huì)逐一產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，存放在數(shù)據(jù)庫中，設(shè)備管理模塊主要是對檢測的產(chǎn)品信息進(jìn)行統(tǒng)一管理。此模塊是實(shí)現(xiàn)智能開關(guān)自動(dòng)化質(zhì)檢的啟動(dòng)步驟。所有需要進(jìn)行出廠質(zhì)檢的設(shè)備，首先會(huì)通過檢測設(shè)備的掃碼自動(dòng)識別，將設(shè)備的編號、識別時(shí)間、操作標(biāo)記進(jìn)行記錄，存入數(shù)據(jù)庫，后續(xù)所有的檢測過程中，每個(gè)智能開關(guān)都對應(yīng)這里識別的唯一編號，所有的產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)按照編號一一進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（3）檢測管理：所有智能開關(guān)的具體檢測過程及結(jié)果性數(shù)據(jù)管理。主要包括三部分功能：

1）檢測配置：實(shí)現(xiàn)對所有檢測指標(biāo)項(xiàng)、檢測流程、檢測規(guī)則的參數(shù)配置，比如單項(xiàng)檢測重復(fù)的次數(shù)，延遲預(yù)警的閾值，產(chǎn)品合格需要滿足的條件等。

2）檢測記錄：將所有通過檢測設(shè)備進(jìn)行檢測的智能開關(guān)產(chǎn)品檢測過程的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，通過列表展示。

3）檢測詳情：每條檢測記錄對應(yīng)的詳細(xì)檢測數(shù)據(jù)，用戶可以直接調(diào)閱。

（4）檢測報(bào)告：系統(tǒng)針對每個(gè)受到檢測的智能開關(guān)產(chǎn)品都會(huì)記錄其檢測數(shù)據(jù)，這些檢測數(shù)據(jù)可以生產(chǎn)單個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量檢測報(bào)告。此模塊包括報(bào)告列表和報(bào)告狀態(tài)兩個(gè)功能。

（5）數(shù)據(jù)報(bào)表：根據(jù)質(zhì)檢部門的需要和企業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量管控的需求，系統(tǒng)將檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整理和分析，形成數(shù)據(jù)分析報(bào)告及統(tǒng)計(jì)圖表展示功能。

（6）系統(tǒng)管理：系統(tǒng)管理系本系統(tǒng)基礎(chǔ)管理與運(yùn)維的必要功能。主要包括：

1）用戶管理：面向本系統(tǒng)的管理員提供，管理員在用戶管理中可以增加、刪除、修改用戶信息。

2）角色權(quán)限：針對不同的數(shù)據(jù)權(quán)限，可以賦予不同角色的用戶，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的權(quán)限控制。

3）系統(tǒng)日志：每個(gè)登錄系統(tǒng)的用戶在系統(tǒng)中做了哪些操作、用戶在什么地方登錄都會(huì)進(jìn)行記錄。

4）數(shù)據(jù)字典：常規(guī)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典管理，主要解決一些枚舉值動(dòng)態(tài)配置的問題。

3.2? 系統(tǒng)首頁設(shè)計(jì)

如圖5所示，首頁會(huì)將當(dāng)前企業(yè)的質(zhì)檢任務(wù)、使用的之間設(shè)備、計(jì)劃檢測產(chǎn)品的數(shù)量、檢測情況、檢測負(fù)責(zé)人等數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，用戶可以點(diǎn)擊具體的之間批次，了解該批次下具體質(zhì)檢產(chǎn)品的執(zhí)行情況;同時(shí)，用戶還可以通過首頁的動(dòng)態(tài)大屏按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化大屏頁面。

3.3? 設(shè)備管理模塊

所有的智能開關(guān)產(chǎn)品通過流水線經(jīng)過檢測設(shè)備時(shí)，檢測設(shè)備首先會(huì)通過掃描識別印制在開關(guān)面板上的條碼，讀取該設(shè)備的唯一編碼，如果讀取不到該編碼，則暫時(shí)判定為不合格產(chǎn)品，并轉(zhuǎn)由人工進(jìn)行檢測;讀取到編碼的產(chǎn)品，檢測設(shè)備會(huì)通過機(jī)械臂抓取設(shè)備，將檢測通信線插入智能開關(guān)的檢測接口，進(jìn)行后續(xù)的質(zhì)量檢測程序，設(shè)備管理模塊也會(huì)將每個(gè)進(jìn)行檢測設(shè)備的檢測過程狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示在頁面上，便于質(zhì)檢人員實(shí)時(shí)了解當(dāng)前檢測進(jìn)度。用戶也可以批量導(dǎo)出質(zhì)檢設(shè)備的數(shù)據(jù)報(bào)表，對于有異常的記錄，用戶可進(jìn)入詳解界面查看具體的數(shù)據(jù)情況。如圖6所示。

3.4? 檢測管理模塊

檢測管理模塊界面如圖7所示，該模塊主要實(shí)現(xiàn)功能包括檢測配置設(shè)置、檢測記錄列表、檢測詳情。每一個(gè)在系統(tǒng)中進(jìn)行檢測的智能開關(guān)，系統(tǒng)會(huì)把每個(gè)指標(biāo)項(xiàng)、每一步檢測的詳細(xì)數(shù)據(jù)、檢測結(jié)果進(jìn)行記錄，最終產(chǎn)品是否合格是根據(jù)在檢測配置中設(shè)置的規(guī)則進(jìn)行判斷，當(dāng)滿足檢測配置規(guī)則時(shí)，才判定產(chǎn)品檢測合格。用戶可以在該模塊通過狀態(tài)或者編號范圍篩選一定范圍的檢測數(shù)據(jù)情況。

3.5? 檢測報(bào)告模塊

針對每個(gè)受檢測的產(chǎn)品，產(chǎn)品檢測合格后，系統(tǒng)會(huì)將所有的檢測結(jié)果進(jìn)行匯總，用戶可以自主選擇生成檢測報(bào)告，該報(bào)告可以支持產(chǎn)品出廠的合格證制作以及產(chǎn)品說明書的編制生成。

3.6? 數(shù)據(jù)報(bào)表模塊

將系統(tǒng)中的設(shè)備信息、檢測信息進(jìn)行綜合，能夠計(jì)算出產(chǎn)品的合格率、不合格產(chǎn)品分布情況、檢測效率分布、車間生產(chǎn)效率趨勢等方面的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，為企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)資源配置決策提供較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參照。

3.7? 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理界面如圖10所示。

4? 結(jié)? 論

傳統(tǒng)的質(zhì)檢過程，需要安排更多的質(zhì)檢人員輪番排班，將檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)每次導(dǎo)出后都要進(jìn)行重新加工和整理，這樣的方式效率低的同時(shí)容易出錯(cuò)，并且人力成本、時(shí)間成本都偏高。本系統(tǒng)通過信息化的手段、方法和技巧，實(shí)現(xiàn)了智能開關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量檢測過程中數(shù)據(jù)化與智能化，有效地提升效率、節(jié)省成本，并且依托數(shù)據(jù)的力量，促進(jìn)企業(yè)提能增效，提升企業(yè)的品牌質(zhì)量，這也是對“工業(yè)4.0”“中國智造”“數(shù)字經(jīng)濟(jì)”等新潮流、新理念的有效踐行。

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作者簡介：黃俊之（1990—），男，漢族，浙江杭州人，本科，研究方向：智能制造。