微信小程序模式下的游乐设施超速保护功能检测仪上位机*

陈英红 陈建勋 梁敏健



微信小程序模式下的游乐设施超速保护功能检测仪上位机*

陈英红 陈建勋 梁敏健

（广东省特种设备检测研究院珠海检测院）

超速保护是大型观览类游乐设施安全运行的必要功能，对该功能的检测是游乐设施出厂和在役过程中必不可少的环节。设计一种微信小程序模式下的游乐设施超速保护功能检测仪上位机。用小程序代替传统上位机软件，通过手机蓝牙与下位机连接实现检测参数控制、检测结果显示；通过互联网与服务器连接可实现检测数据溯源、检测报告自动生成等功能。

超速保护；微信小程序；数据溯源

0 引言

部分观览类游乐设施的传动系统采用直流电机，存在超速引发事故造成重大人身伤害和巨额财产损失的风险[1]。因此，游乐设施座舱中各种安全保险装置、吊挂轴、吊挂件的保险装置、防超速和碰撞装置、限位装置、防逆行、制动及缓冲装置等是重点检查部件[2]。GB 28265—2012游乐设施安全防护装置通用技术条件中明确规定：超速限制装置在紧急情况下应能迅速动作，阻止游乐设施向不安全方向运动[3]。

超速保护功能试验通过对游乐设施的电机输入外部侵入式控制信号，控制速度上限与加速度，监测电机主轴转速变化，从而判断超速保护功能是否正常运作[4]。该检测过程多为人工手动操作限速器电器开关，存在数据丢失、测试数据溯源难的问题[5]。戚政武（2014）等提出一种采用工况模拟手段检测自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置的方法，解决了自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置的检测难题[6]。

传统仪器生产制造行业正面临向新型化、高精度化、微型化、集成化、智能化和数字化方向转型的迫切需求。张向北（2018）等将互联网与小程序结合，增强了混凝土生产管理的时效性和精细程度[7]。王志玉（2018）等提出一种基于微信小程序控制的中央空调控制器，通过点击小程序界面按钮即可实现设定中央空调温度、开关机等功能[8]。吴薇（2018）等设计了基于NB-IoT和微信小程序的远程移动实时温度监控系统，通过小程序控制终端模糊PID实现对电热管与风机的控制[9]。梁波（2018）等将天文望远镜控制系统移植到微信小程序中，使天文技术研究人员能够方便快捷地利用移动终端，在微信平台上远程控制天文望远镜和实时监控天文望远镜自主控制系统的状态[10]。

本文设计微信小程序模式下的游乐设施超速保护功能检测仪上位机，以智能终端代替传统上位机硬件，微信小程序代替上位机软件。

1 检测仪硬件框架与测试机理

依据文献[3]超速限制装置试验规定模拟超速工况，通过试验机或游乐设施整机进行现场试验，超速限制装置应能及时实现安全保护功能。重复试验1000次，试验完毕后，限位装置无失效，则判定为合格[3]。

超速保护功能检测仪硬件图如图1所示，由智能终端、主控制器、游乐设施电机控制模块、外接变频器、反射式光电开关、游乐设施数据采集模块和显示屏7部分构成。

智能终端为上位机，测试过程中通过蓝牙信号给下位机主控制器发送测试参数与命令，同时接收主控制器反馈的测试数据。主控制器上装有LCD显示屏，用于测试过程中动态显示游乐设施电机控制模块和游乐设施数据采集模块反馈的变频器控制变量、电动机主轴转速和制动响应时间等参数。主控制器通过2.4 G无线通讯方式与2个分布式控制模块通讯。

图1 超速保护功能检测仪硬件图

反射式光电开关用于测试与游乐设施电动机连接的飞轮转速，其输出的脉冲信号被游乐设施电机控制模块采集。外接变频器用于控制游乐设施电动机转速和方向，并向游乐设施电机控制模块连续发送电压、电流和频率等变频器参数，其控制参数由游乐设施电机控制模块通过RS485通讯发送。游乐设施数据采集模块用于采集检测过程中游乐设施给检测系统发送的信号，包括超速保护开关的动作信号（开关量）以及超速后游乐设施自带变频器发出的信号（切断电源后发出的报警信号）。

检验测试流程：1）通过小程序控制主控器来控制游乐设施直流电机的速度上限和加速度使大型游乐设施加速至超速情况；2）超速保护功能模块介入，使大型游乐设施减速至阈值内，如图2所示。

图2 检测流程游乐设施速度示意图

游乐设施超速保护功能检测仪微信小程序用于整个测试流程中，控制直流电机的速度上限和加速度，测量测试过程中大型游乐设施速度，并通过速度的变化情况计算出游乐设施超速保护模块介入后制动响应时间、制动时间和制动减速度，作为最终游乐设施超速保护功能是否符合标准评定的依据。

2 关键参数无线测控技术

游乐设施超速保护功能检测仪微信小程序面向嵌入式游乐设施超速保护功能检测仪开发，用手机替代检测仪的上位机，微信小程序替代上位机软件，通过蓝牙通信进行数据传输，可实现非接触式测量，简化检测工作、减少设备成本。

本文选择蓝牙4.0模块作为下位机通信模块。小程序蓝牙通信测试如图3所示。智能手机作为上位机，蓝牙4.0通过串口PL2303连接至PC模拟下位机，即可对蓝牙通信进行测试。

图3 微信小程序通信测试

基于Javascript语言，微信小程序通过wx.open-BluetoothAdapter功能初始化，搜索后选中对应蓝牙模块，并建立蓝牙与手机的通信连接；使用wx.write-BLECharacteristicValue功能赋给蓝牙对应功能的UUID后，将输入框中获得的数据传输给蓝牙模块所在的下位机系统，提供下位机的控制参数，并不停询问数据；下位机将检测完的数据通过蓝牙传输回小程序端，使用wx.notifyBLECharacteristic Valuechange读出数据，将检测出的参数显示在微信小程序检验参数显示框的相应参数位置；canvas组件将获得的数据按轴为时间轴，轴为电机速度在速度时间图像框的画布上制图。

3 基于移动互联的检测报告智能一键生成

因微信小程序自身功能限制，选择把检测数据上传服务器，服务器将数据填入空白检测报告模板，并以邮件形式发出的方式实现检测报告智能一键生成功能。小程序自动生成检测报告流程如图4所示。

图4 小程序自动生成检测报告流程

3.1 小程序端从下位机接收数据传递给服务器端

使用小程序wx.request接口，建立与服务器的连接，post组件将获得的数据发出。服务器端通过Python Flask获取小程序post提交的数据。

3.2 服务器调用模板填写检验数据

服务器端Python Document调用检测报告空白模板，选中对应表格的对应单元格，填入Flask获取的对应数据，居中处理后生成名为“游乐设施检验报告”的word文件。

3.3 服务器将检测报告发出

使用Python email，Python smtplib构建邮件并发送，流程分为4步：

1）授权发件邮箱功能，申请发送邮箱的POP3/ SMTP功能授权码并开通相应功能；

2）建立连接，SMTP客户端（发送方的邮件服务器）定时对邮件缓存扫描，若有邮件，则与接收方的SMTP服务器建立TCP连接；连接建立后，客户端发送询问命令，附上主机名；接收端判断发送过程是否进行；

3）自动生成与发送邮件，表1中代码顺序即为邮件传输的完整过程；

表1 邮件生成传输代码功能对照表

4）连接释放，邮件发送完毕后，SMTP客户端发送QUIT命令，SMTP服务器释放TCP连接。

4 检测微信小程序设计

设计游乐设施超速保护功能检测微信小程序旨在控制电机模拟超速，并检测电机轴速度、制动时间和制动反应时间等来对超速保护装置进行检验。采用开发者工具wxml，wxss语言搭建交互界面；使用JavaScript对人机交互功能进行编写。微信小程序使用流程图如图5所示。

进入小程序后点击蓝牙按钮，弹出开始搜索蓝牙设备询问框；在弹出的蓝牙列表中选择名称为HC-08的设备进行连接；蓝牙连接成功后，在速度上限和加速度2个输入框内填入检验控制参数；点击开始测试按钮，此时参数显示框会不停地显示嵌入式游乐设施超速保护功能检测仪传回的电机转速、输出轴速度、功率，待检测完成后计算出响应时间t、制动时间t和制动速度v等参数；点击检测数据标签跳转至检验报告自动生成界面，界面中将检测时间、检测人员、检测参数和检测结果显示出来；点击生成报告按钮，提示框显示报告生成成功，并将测试结果以邮件形式发出；点击历史数据标签跳转至历史检验数据溯源界面。

图5 微信小程序使用流程图

检验参数控制与显示界面如图6所示，主要负责控制、监测检测过程，可实现测试加载设置与测试过程参数实时显示。检测完毕后，下位机传回数据将全部上传至Ubuntu系统服务器端，利用Navicat for MySQL对数据进行储存管理。

图6 检验参数控制与显示界面

历史检验数据溯源界面如图7所示，主要负责历史数据展示与检索，检索框中输入固定格式的标签可对数据库中已有数据进行检索，并跳转至检验报告自动生成界面展示对应数据。历史数据标签格式为：检测时间-检测地点-检测人员，其中检测时间通过wx.getFullYear，wx.getMonth和wx.getDate自动获取组合后生成；检测地点通过wx.getLocation获得具体经纬度信息，采用腾讯地图API将获取的经纬度上传至腾讯地图进行逆向解码得到该坐标点的名称信息并返回；检测人员名称ID由小程序自带接口wx.getUserInfo调用获得。下拉标签展示框可对历史数据进行判断，若有新数据则刷新历史数据标签。

检验报告自动生成界面如图8所示，主要负责检测数据的完整显示与检测报告的自动生成。生成报告按钮控制将检测数据上传至Ubuntu系统的服务器，按照检测院检验报告模板自动填入，并生成word版检验报告，如图9所示。

图7 历史检验数据溯源界面

图8 检验报告自动生成界面

图9 检验报告自动生成结果

5 结语

本文研发微信小程序模式下的游乐设施超速保护功能检测仪上位机，使用智能手机代替传统上位机硬件系统，小程序代替上位机软件，实现超速保护功能检测仪器集成化、便携化。应用互联网+将检测数据上传至服务器端，实现游乐设施超速保护功能测试数据溯源、检测报告自动生成。

[1] 林晓明.一种观览车超速保护功能检测方法的研究[J].工程技术(引文版),2017(2):310,312.

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 20050—2006游乐设施检验验收[S]. 北京:中国标准出版社, 2006.

[3] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T 28265—2012 游乐设施安全防护装置通用技术条件[S].北京:中国标准出版社, 2012.

[4] Nikola Hure, Mario Vašak, Mate Jelavić, et al. Wind turbine overspeed protection based on polytopic robustly invariant sets[J]. Wind Energy, 2016,19(9).

[5] 许照凰.浅谈电梯上行超速保护装置检验及存在的问题[J].中国新技术新产品,2017(4):47-48.

[6] 戚政武,梁敏健,林晓明.自动扶梯超速和非操纵逆转保护装置检测技术及仪器研制[J].中国特种设备安全,2014,30(12): 1-5,13.

[7] 张向北,张涛,陈超峰,等.基于物联网和微信小程序的混凝土生产管控系统[J].公路,2018,63(10):18-21.

[8] 王志玉,杨鹏,张仔龙,等.基于微信小程序控制的中央空调控制器[J].电子世界,2018(17):148-149.

[9] 吴薇,王宜怀,黄鑫,等.基于NB-IoT和微信小程序的远程移动实时温湿度监控系统的设计[J].吉林师范大学学报(自然科学版),2018,39(4):68-74.

[10] 梁波,田智雁,王锋,等.一种基于微信小程序在RTS2的控制框架扩展[J].天文研究与技术,2018,15(2):202-207.

The Host Computer of Overspeed Protection Function Detector for Amusement Facilities Based on WeChat Applet

Chen YinghongChen Jianxun Liang Minjian

(Guangdong Special Equipment Testing and Research Institute Zhuhai Testing Institute)

The overspeed protection function is a necessary function for the safe operation of large-scale viewing facilities. The detection of overspeed protection function is an indispensable part of the amusement facility leaving the factory and in service. This paper proposes a design method based on WeChat applet for the overspeed protection function detector of the amusement facility. The method replaces the traditional host computer software with a applet, and realizes the detection parameter control and the detection result display through the connection of the mobile phone Bluetooth and the Lower machine, and realizes the functions of detecting the data traceability and automatically generating the detection report through the connection with the server via the Internet.

Overspeed Protection; WeChat Applet; Data Traceability

陈英红，女，1974年生，高级工程师，主要研究方向：特种设备检验检测研发。E-mail: 924192172@qq.com

基金项目：广东省质量技术监督局科技项目（2017CT26）