石化企业压力管道监管系统APP设计

2018-01-26郑荣部骆满辉叶辉廖一鹏

计算机时代 2018年1期

郑荣部+骆满辉+叶辉+廖一鹏

摘要：文章设计了一款基于Android系统的石化企业压力管道监管系统 APP，通过蓝牙/WIFI从RFID读写设备获取管道标签的数据信息，将现场专用设备检测的管道相關参数进行录入，对故障管道进行拍照录像，最后利用OkHttp网络处理技术将数据上传至网络服务平台。APP主要包括登录、地图定位、获取管道数据、检修记录、故障申报、添加管道等功能模块。该系统实现了监管部门对压力管道的追溯和动态监察，能够简化现场巡检人员的操作流程，有效避免手工记录引起的数据误差，提高工作效率。

关键词：压力管道APP； RFID技术； WIFI通信； GPS定位； OkHttp

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：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

压力管道是运输流体和气态物质最为经济合理的方式，在石油、天然气、化工原料等输送环节都有着广泛的运用，但是受环境、管材等诸多因素影响，在使用过程中会出现管道破损或是失效等问题，从引发严重事故。为保证管道的信息完整性，管道系统数字化是大势所趋[1]，实时获取管道信息，再根据风险预警模式进行风险分析，依据评价结果和现场分析进行管道更换、维修等工作，从而保证管道在安全可靠状态下运行[2]。目前的压力管道维护通常由管道一线的巡检人员在现场手工记录管道各种参数信息，之后再根据手工记录整理、录入资料[3]。需要录入的信息极为繁杂，海量现场资料的整理工作给录入人员带来庞大的工作量，而且难免出现差错和遗忘，导致数据录入滞后，影响整个管道安全管理系统的维护。

近几年物联网技术的快速发展，对科技、生活、社会等都产生了巨大的影响，将其引入到压力管道管理领域，必将提高管理的规范化、标准化、智能化[4-5]。本文设计一款基于物联网技术的压力管道监管终端APP，可实现关键巡检位置无遗漏，电子标签作为管道身份惟一身份标识，巡检人员使用标签读取器对管道上的电子标签扫描，利用设计的APP可以很方便地在现场完成各种检查技术数据的录入，可以采集管道前后作业区域的地理环境、地质地貌特征等图片资料，方便管理员了解管道现场情况，也可以为以后故障申报留下数据支持。

整个监管系统主要包括具有低功耗蓝牙（BLE）和WIFI通信的RFID读取器，具有拍照和GPS定位功能的智能手机、设计的Android APP、服务器（包括Web服务器和数据库服务器）等部分组成，各部分间主要通过无线网络（3G/4G移动网络，WI-FI网络）进行通信，如图1所示。

1 功能需求分析

设计的APP主要实现六大功能：验证登陆，（由服务器）获取管道信息，（由读卡器）获取管道信息，故障申报，检修记录，添加管道。

⑴ 验证登陆需要提交给服务器的数据有：用户名、密码。返回参数为TOKEN，实现单一用户的验证机制。endprint

⑵ 由服务器获取管道信息需要提交给服务器的数据有：铭牌ID。返回参数有铭牌ID、单元代码、管道名称、管道编号、起始位置、终止位置、检验员姓名、检验报告编号、上次全面检验日期、下次全面检验日期、安全状况等级、验收日期、投用日期、直径、公称壁厚、累计长度、设计压力、设计温度、工作压力、工作温度、介质、管道材质、焊口数量、管道级别、经度、纬度等管道详细信息。

⑶ 由读卡器获取管道信息设计了两种方式：低功耗蓝牙（BLE）和WIFI连接，蓝牙只适用于API 19以上的Android手机，而WIFI可兼容更多低版本系统。

⑷ 故障申报需要提交给服务器的数据有：故障管道铭牌ID、申报详情、现场照片和现场视频。

⑸ 检修记录需要提交给服务器的数据有：管道铭牌ID、检验报告编号、上次全面检验日期、下次全面检验日期、安全状况等级、直径、公称壁厚、工作压力、工作温度、详情。

⑹ 添加管道需要提交给服务器的数据有：管道铭牌ID、单元代码、管道名称、管道编号、起始位置、终止位置、验收日期、投用日期、管道直径、公称壁厚、最大压力、最大温度、管道材质、焊口总量、管道级别，以及管道的经纬度等管道相关信息。

2 APP设计与实现

2.1 总体架构

APP主要功能模块有：登录验证模块，（由服务器）获取管道信息模块，（由读卡器）获取管道信息模块，添加管道模块，检修记录模块，故障申报模块等六大模块。总体框如图2所示。

2.2 数据采集及传输

⑴ 地理位置信息采集：本设计主要通过网络传输和GPS定位技术[6]获取管道当前经纬度，采用百度地图定位SDK作为定位工具，申请密钥AK并在应用程序配置文件中正确配置后，可免费使用百度地图SDK提供的所有服务。

⑵ 前端数据传输：通过压力管道惟一的电子标签来获取铭牌ID，作为管道惟一的身份标识，本设计通过低功耗蓝牙BLE或WIFI从标签读写器获得管道铭牌ID。数据以十六进制字节形式传输，双方约定发送数据形式如表1所示，其中数据信息中“XX XX …XX XX”表示读取到的一组标签信息，“YY YY … YY YY”表示更改后需要写入的标签信息，校验位CS为数据头与数据信息累加和。

⑶ 后端数据传输：本设计中，APP和服务器间通信采用OkHttp通信方法，OkHttp是安卓端最火热的轻量级框架，使用OkHttp作为网络传输框，架能够使加载更快，并节省带宽[7]。当网络出现故障时，OkHttp将尝试从常见的网络问题中恢复，这对于IPv4+IPv6以及在数据中心中托管的服务是必需的，它既支持同步阻塞调用又支持异步回调。

2.3 数据库建立

建立数据库表方便客户端和后台管理人员访问，修改，删除，如表2为管道信息的数据表，用于存储管道的详细信息。

2.4 界面设计

Android系统属于开源性实时操作系统，所以所有的使用者都能够对Android实行个性化定制，根据他们的具体需求，修改成他们需求的系统[8]。这样就导致不一样的手机出现不一样的屏幕和分辨率，所以UI设计时，必须考虑屏幕适配问题。开发时，我们需要把大小合适的图片放在相应的文件夹中。比如设计图标，对于五种主流的像素密度（MDPI、HDPI、XHDPI、XXHDPI和XXXHDPI）应按照2：3：4：6：8的比例进行缩放。

3 功能实现及测试

APP 设计完成后，手机上对系统各部分功能进行了测试，主要测试内容包括登录、获取管道信息（由RFID读写设备）、获取管道信息（由服务器数据库）、故障申报、检修记录、添加管道等功能。

RFID读写设备在WIFI通信方式下，对读卡器扫描信息的处理测试，RFID设备读取器的扫描结果会用ListView以列表形式展现在界面上，用户点击需要检修的管道铭牌ID，在弹出的对话框中选择“查看详情”，即可向服务器发出POST请求获取管道信息，如图3所示。

由于故障申报需要提交图片和视频信息，所以需要调用手机自带的照相机进行拍照和录像。可添加任意张图片，点击上传按钮可一次上传多张照片，上传速度与网络状态有关。经过测试，能够正确的调用摄像头拍照或录像，得到的视频图像保存在手机系统默认的Picture路径下，点击上传按钮也成功发送给服务器。测试故障申报界面如图4所示，后台记录的信息界面如图5所示。

APP会自动生成需要填写的项目显示在添加管道界面，检修人员填写完整后，提交给服务器，POST请求成功提交后，APP可获得服务器响应，得到JSON形式的返回参数errmsg和errcode，对返回参数进行解析，并弹出Toast向用户通知操作结果。添加管道成功提交后，管理员可通过访问指定的网址，查看新增管道信息，如图6、图7所示。

4 结论

本文设计的石化企业压力管道监管系统APP，实现了现场管道数据的添加、查看、修改、保存及管道周围环境信息的采集等功能，后台管理员可以使用远程管平台和互联网访问指定的网站，直观的查看管道的运行安全情况、管道周围地理信息。在应用软件编制完成后，在现场进行应用测试，经过测试均符合设计需求，极大地减少了检修人员的劳动强度，且提高了检修人员的工作效率，有效避免了纸质资料填写过程中数据的丢失和错误，同时为以后数字化管道建设基础资料的收集奠定了基础。

参考文献（References）：

[1] 鲍峰，邵云巧，杨建华等.移动智能终端在管道完整性管理中的

应用[C]//中国管道完整性管理技术大会，2014.

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

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

[3] 曹闯明，许德昌.长输管道巡检管理中的多源移动互联技术[J].

油气储运，2014.33（11）：1240-1243

[4] 周利剑，李振宇，贾韶辉等.信息化在美国国家油气管道监管

体系中的作用[J].油气储运，2016.35（6）：571-576

[5] 周利剑，贾韶辉.管道完整性管理信息化研究进展与发展方

向[J].油气储运，2014.33（6）：571-576

[6] 李素杰，胡立丽，金梅.基于GIS的PDA+GPRS+GPS長输油