马悦，周雪，段迎娟
(中国矿业大学（北京） 机电与信息工程学院，北京 100083）
摘要：基于Android设计了一种移动式井下安全生产综合数据管理系统，使得井下工作人员通过移动终端，能够与地面数据中心实时联系，及时了解安监情况。解决了井下和地面信息不对等的问题。给出了系统总体设计，详细介绍了客户端部分功能的实现。该系统对移动技术在煤矿安全管理工作中的应用，对于提高煤矿信息化程度、降低管理成本、减少煤矿事故的发生都有重要意义。
关键词：安全监控系统；移动终端；Android；煤矿信息化
0引言
中国是世界上仅次于美国的第二大能源消费国，其中煤炭在能源结构中占有不可替代的地位［1］。我国煤矿开采条件复杂，自然灾害严重，煤炭企业生产力水平整体偏低，安全生产基础比较薄弱［23］。煤矿生产安全一直是社会关注的焦点。现有煤矿安全监测监控系统在数据共享和传输实时性方面还存在着问题，安全监测信息传输给地面数据中心后，不能及时反馈给井下工作人员，造成地面、井下获得的信息不均衡，井下工作人员不能及时了解到周围的环境情况，形成信息孤岛。在矿难发生前，不能根据安监数据采取应急措施和做出快速反应，直接威胁到生命和财产安全。近年来，无线通信技术飞速发展，智能手持终端广泛应用，这些新技术为解决煤矿安监系统现有问题提供了新的思路，也成为煤矿科技发展的新方向，因此研究井下智能手持终端对煤矿安全生产具有很重要的意义。
本系统将智能移动终端技术和网络通信技术引入煤矿安全生产管理过程中，将井下防爆手机或平板电脑作为客户端载体，搭载开放源代码的Android操作系统，移动终端通过井下WiFi向井上服务器请求数据，并在客户端上简单直观地将煤矿井下安全生产相关数据呈现给用户，最终实现煤矿井上井下安全生产数据的共享，提高安全监控预警效率，保障煤矿企业安全生产。
1系统总体设计
Android是Google开发的基于Linux的开源移动终端开发平台［4］。基于Android的移动式井下安全生产综合数据管理系统采用C/S架构，其网络架构分为井上服务层、数据感知层、应用层，如图1所示。煤矿井下传感器负责采集数据和检测设备运行状况，将信息汇总上传到井上服务器。井上服务器接收煤矿端传来的实时数据，存入煤矿数据库中，根据客户端提交的不同需求对数据进行处理计算，并将处理筛选的数据返回到井下智能终端。
2系统客户端设计
客户端体系结构共分为4层，由上到下分别是：UI显示层、逻辑控制层、XML处理层和数据传输层。根据客户端应用需求分析，客户端设计分为登录模块、安监数据模块、安全隐患模块、预警信息模块、安全规程模块、生产日报模块、重点工程模块、系统设置模块、系统展示模块和使用说明模块，如图2所示。
用户登录系统，通过身份验证后，以3×3选项的格式展示系统首页，如图3。安监数据模块负责给井下工作人员呈现煤矿井下安全生产相关环境安全数据；安全隐患模块主要作用是安全隐患查询和安全隐患上传；预警信息模块将采集层测量的数据与阈值相比较，分析筛查事故地点，并向井下工作人员发布报警通知；安全规程模块方便井下管理人员进行安全巡视检查和井下工作人员学习安全规程；生产日报模块主要用于查询煤矿企业生产运作情况；重点工程模块用于煤矿企业相关人员对重点工程单位每天制定详细的工程计划；系统展示模块用于展示和宣传井下安全生产数据管理系统；系统功能设置模块主要用于密码修改和服务器地址设置；使用说明模块的作用是向用户提供系统客户端的操作说明。本文只对登录模块、安监数据模块、安全隐患模块进行详细说明。
3系统子模块设计
3.1登录认证模块
井下工作人员在登录安全生产综合数据管理系统时，继承Activity类的denglu_dl类将展示登录界面并进行登录验证，接着调用重写OnCreate()，初始化布局方式、标题、用户名、密码。系统要核对工作人员用户名和密码是否相同，还需获取使用者身份权限。用户在登录界面输入用户名和密码后点击“登录”按钮，客户端将身份信息提交给井上服务器验证，若登录成功，则验证用户身份是基层工作者还是安全生产管理人员，验证用户身份后载入页面调用重写onCreate(),初始化标题和代表各个模块的9个ImageButton，即安监数据、安全隐患、预警信息、安全规程、生产日报、重点工程、展示模块、系统设置和使用说明。如果井下工作人员身份信息输入错误，则提示登录失败。本模块还提供匿名登录功能和设置功能，如图4所示。
3.2安监数据模块
安监数据模块负责给井下工作人员呈现与煤矿井下安全生产相关的环境数据。井下工作人员可以根据需求查看井下各个监测点提供的各项检测指标的实时值，也可以查询一天内该监测点的历史数据变化。井下工作人员可以选择模拟量查询和数字量查询，模拟量查询监测数据包括甲烷浓度、井下温度、一氧化碳浓度和通风量等数据，如图5所示。查询实时值时，用户需要选择所需的查询条件，查询结果以表格形式呈现给用户；数字量查询类型包括电机开停状态、开关柜闭合和风机开停等，查询结果同样以列表状态呈现给用户。系统用继承Activity类的anjian_mss类展示模拟量实时查询页面，界面提供瓦斯、一氧化碳、温度、风速、水位、烟雾和粉尘浓度7个模拟量查询接口，而anjian_mls类则展示模拟量历史查询页面。系统用继承Activity类的anjian_sss类展示数字量实时查询页面，界面可供查询开关柜闭合、风机开闭等内容，而anjian_sls类展示数字量历史查询页面。
3.3安全隐患模块
安全隐患管理模块分为两个部分，安全隐患查询和安全隐患上传，如图6、图7所示。用户进入安全隐患查询部分，可查询隐患历史记录以及处理结果。系统用继承Activity类的yinhuan_cx类展示隐患查询界面，页面载入时调用重写onCreate()进行页面初始化，用listview列表方式显示采煤、掘进、机电、运输、通防等其他6个方面。安全隐患上传模块的作用是管理人员在井下巡检过程中，如发现工作人员的违规操作或设备的不正常使用情况，可拍照取证、标记上传。系统用继承Activity类的yinhuan_sc类获取隐患现场证据，并上传至井上数据库，页面提供隐患内容、隐患单位、隐患责任人、时间和现场证据。
4系统方法及测试结果
客户端测试方法主要以UI测试为主，即在测试过程中针对井下工作人员在使用过程中可能出现的错误操作状况，例如输入格式不正确、日期选择不正确等进行测试。客户端的容错能力是客户端稳定运行的根本保证。经测试客户端对用户非法输入反映良好，能给出错误提示，并没有出现系统崩溃现象，具体测试结果如表1所示。
5结束语
本文提出的基于Android的移动式井下安全生产综合数据管理系统，解决了现有煤矿安全监控系统存在的布线复杂、后期维护成本高、数据实时传输性差的问题，但该系统还不能完全满足煤矿企业对安全监控系统的需求，还需将人员定位系统、视频监控系统引入煤矿安全监控系统中。
参考文献
［1］ 乔实,胡梦滢,刘岩，等.基于安卓的井下智能终端系统的设计与实现［J］.微型机与应用,2014, 33 (15):3-6.
［2］ 刘富强,钱建生,曹国清.多媒体图像技术及应用［M］.北京:人民邮电出版社,2000.
［3］ 程德强,李世银,李鹏,等.矿井安全监测监控系统［J］.电视技术,2006(2):78-81.
［4］ 矫正国,陈硕.基于Android的LED路灯监控系统设计［J］.微型机与应用,2013,32(16):5-7.