基于智能移動(dòng)終端的安全檢查系統設計與實(shí)現

隨著(zhù)電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是Android開(kāi)發(fā)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使移動(dòng)終端不再僅僅是通信網(wǎng)絡(luò )終端，而是向著(zhù)多功能、智能化方向發(fā)展，越來(lái)越多的移動(dòng)終端具有了智能操作系統，終端和互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)縫連接有著(zhù)更加廣闊的發(fā)展空間。面對礦山安全檢查工作量大、費用高、檢測復雜且耗時(shí)長(cháng)等現狀，本文提出了基于智能移動(dòng)終端的安全檢查系統，它有效地解決了上述問(wèn)題，同時(shí)提高了礦山安全檢查信息化水平。

目前隨著(zhù)國家對采礦行業(yè)安全生產(chǎn)的重視，采礦行業(yè)把加強企業(yè)安全生產(chǎn)、安全管理作為其日常管理的重點(diǎn)。安全檢查是礦山安全管理中極其重要的組成部分，常用的方法是利用安全檢查表，發(fā)現和查明各種危險和隱患，監督各項安全規章制度的實(shí)施，及時(shí)發(fā)現并制止違章行為。由于這種檢查表可以事先編制并組織實(shí)施，自20世紀30年代開(kāi)始應用以來(lái)已發(fā)展成為預測和預防事故發(fā)生的重要手段。礦業(yè)公司根據多年的經(jīng)驗總結，設計了能全面反映礦山安全狀況的200多張檢查表，并分為以下4大類(lèi)：H1-工種日常安全檢查表;H2-作業(yè)專(zhuān)項安全檢查表;H3-設備設施專(zhuān)項安全檢查表;H4-工藝專(zhuān)項安全檢查表。通過(guò)定期利用檢查表進(jìn)行檢查，并對結果進(jìn)行分析，能定性地對礦山安全進(jìn)行綜合評價(jià)，確定其安全狀態(tài)。

安全檢查表有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如能夠事先編制，可以做到系統化、科學(xué)化，不漏掉任何可能導致事故的因素，為事故樹(shù)的繪制和分析做好準備;安全檢查表也可以與安全生產(chǎn)責任制相結合，按不同的檢查對象使用不同的安全檢查表，易于分清責任，還可以提出改進(jìn)措施，并進(jìn)行檢驗;它建立在原有的安全檢查基礎和安全系統工程之上，簡(jiǎn)單易學(xué)，容易掌握，符合我國現階段的實(shí)際情況，為安全預測和決策提供堅實(shí)的基礎。盡管如此，由于安全檢查表數目繁多，為定性分析帶來(lái)了很多不便。目前使用安全檢查表的方式是攜帶紙質(zhì)版檢查表到現場(chǎng)檢查，然后再將結果輸入到計算機中進(jìn)行統計分析。這樣，一方面會(huì )大大增加檢查人員的負擔，使得安全檢查表的電子化管理難以深入，另一方面，對有問(wèn)題的檢查項目也不能及時(shí)報警。

為此，本項目設計了基于智能移動(dòng)終端的安全檢查系統，它使用手持終端設備，進(jìn)行現場(chǎng)檢查，并及時(shí)將檢查結果上傳服務(wù)器數據庫，安全管理人員通過(guò)對檢查信息進(jìn)行分析，能夠很好地對礦山安全進(jìn)行綜合評估，確定其安全狀況。

1 Android平臺與系統設計思想

1.1 Android平臺架構介紹

Android是Google開(kāi)發(fā)的基于Linux的開(kāi)源手機開(kāi)發(fā)平臺，它包括操作系統、用戶(hù)界面和應用程序，而且不存在任何以往阻礙移動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新的專(zhuān)有權障礙。Android平臺自底向上由以下四層組成：Linux內核層、運行時(shí)庫和其他庫層、應用框架層、應用程序層[1-2]。圖1所示為Android平臺架構圖。

1.2 系統設計思想

本系統運行在A(yíng)ndroid智能移動(dòng)系統之上，采用B/S架構，實(shí)現與“安全信息管理與危險預警系統”(該系統是為某礦業(yè)公司開(kāi)發(fā)的、集安全管理與預警為一體的信息系統)的無(wú)縫對接：

(1)數據存儲方面：在移動(dòng)終端設備上，選用嵌入式數據庫系統SQLite保存一個(gè)移動(dòng)數據副本，以保證系統在移動(dòng)終端上的常態(tài)離線(xiàn)工作，其結構設計與“安全信息管理與危險預警系統”的“安全檢查”模塊中數據庫設計基本相同(在此為區別，稱(chēng)為服務(wù)器數據庫)，從而保證了兩者之間數據共享;

(2)在數據傳輸方面，采用Http Socket實(shí)現本系統與服務(wù)器端“安全信息管理與危險預警系統”的中心數據庫交互與同步。同時(shí)，由于JSON是一個(gè)輕量級的XML數據交換模式，其操作簡(jiǎn)單、性能可靠，因此運用JSON技術(shù)組織數據，實(shí)現與服務(wù)器數據庫的傳輸，完成服務(wù)器端相關(guān)數據的實(shí)時(shí)更新;

(3)在多移動(dòng)終端同時(shí)提交數據時(shí)，服務(wù)器端采用線(xiàn)程池監聽(tīng)各數據傳輸端口，只要有移動(dòng)終端進(jìn)行數據傳輸，服務(wù)器端就能夠從線(xiàn)程池中激活一個(gè)閑置線(xiàn)程進(jìn)行數據接收，從而實(shí)現了多智能移動(dòng)終端并行數據傳輸;

(4)在權限管理方面，采用智能感知不同礦區WiFi的方法，以顯示對應礦區安全檢查表，這有效地保證了檢查人員只有到現場(chǎng)才能有權限進(jìn)行安全檢查，避免了檢查人員直接在辦公室內勾選檢查表內容。

(5)安全檢查人員在進(jìn)行現場(chǎng)檢查時(shí)，如果遇到不合格項，可以對不合格情況進(jìn)行拍照并上傳到服務(wù)器中心數據庫，這樣地面安全管理人員能夠更加準確真實(shí)地了解地下礦井情況并及時(shí)作出反應。

2 系統總體設計

2.1 系統網(wǎng)絡(luò )架構設計

本系統運行于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )基礎之上，其網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖2所示。其中，為了方便，本系統的Web服務(wù)器與“安全信息管理與危險預警系統”服務(wù)器運行于同一臺機器上。

2.2 系統功能設計

“基于智能移動(dòng)終端的安全檢查系統”主要用于完成“安全信息管理與危險預警系統”中安全檢查信息的采集，其功能結構圖如圖3所示，主要實(shí)現檢查人員登錄、安全檢查表錄入、安全檢查表保存、安全檢查表提交、安全檢查表批量提交、安全檢查表刪除、安全檢查表查詢(xún)、異常情況攝像處理、WiFi感知處理等功能。

當用戶(hù)進(jìn)行安全檢查時(shí)，運行本系統進(jìn)入登錄界面，輸入相應的員工編號與密碼。如果登錄，則系統自動(dòng)感應安全信息檢查人員所在區間WiFi信號，以便顯示對應的安全檢查表，這使得安全檢查人員必須在相應的檢查礦區才能填寫(xiě)安全檢查表，同時(shí)，檢查過(guò)程中，如果有異常情況，可以直接攝像，并與檢查信息一起保存并提交中心數據庫。檢查表填寫(xiě)好后，安全檢查人員根據所在網(wǎng)絡(luò )是否正常決定是否提交檢查表。如果網(wǎng)絡(luò )不正常，安全信息采集人員可以將檢查表信息保存在移動(dòng)終端本地，待網(wǎng)絡(luò )正常后提交;如果網(wǎng)絡(luò )正常，則可以直接提交中心數據庫，并自動(dòng)保存一個(gè)副本在移動(dòng)終端本地，另外，只有具備一定權限的管理人員才可以刪除檢查表。運行流程如圖4所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現

3.1 Socket數據通信的實(shí)現

本系統基于A(yíng)ndroid操作系統開(kāi)發(fā)。系統采用SQLite數據庫保存安全檢查信息，SQLiteDatabase和SQLilteOpenHelper對象封裝了操作SQLite數據的各種方法，系統通過(guò)調用其方法來(lái)操作數據庫以實(shí)現數據的保存、顯示等功能。

當用戶(hù)采集完安全檢查信息進(jìn)行數據提交時(shí)，系統創(chuàng )建一個(gè)Socket對象來(lái)建立與服務(wù)器的通信連接，通過(guò)Socket對象獲取輸入、輸出流與服務(wù)器端進(jìn)行數據交互。為了很好地組織傳輸數據格式，系統采用JSON技術(shù)，JSON是一種輕量級的數據交換格式，按照“名稱(chēng)/值對”的形式組織數據。系統通過(guò)創(chuàng )建一個(gè)JSON數組對象來(lái)組織要傳輸的數據，最后通過(guò)Socket對象將JSON數據傳輸到服務(wù)器端?？蛻?hù)端Socket創(chuàng )建核心代碼如下所示：

Socket socket = new Socket(InetAddress,int post);

//創(chuàng )建Socket對象

//獲取輸入輸出流對象

DataInputStream in = new DataInputStream

(socket.getInputStream());

DataOutputStream out = new DataOutputStream

(socket.getOutputStream ());

//創(chuàng )建JSON數組對象來(lái)封裝傳輸數據

JSONArray json = new JSONArray();

//創(chuàng )建ContentValues對象存儲“名稱(chēng)/值對”

ContentValues values = new ContentValues();

服務(wù)器端通過(guò)開(kāi)啟一個(gè)主線(xiàn)程來(lái)監聽(tīng)數據傳輸端口，當服務(wù)器端主線(xiàn)程監聽(tīng)到端口有客戶(hù)端連接請求時(shí)，服務(wù)器端就會(huì )創(chuàng )建一個(gè)線(xiàn)程池對象，并從中提取一個(gè)閑置的線(xiàn)程來(lái)管理用戶(hù)連接請求并與客戶(hù)端數據傳輸交互之間的管理，這很好地實(shí)現了服務(wù)器端支持多用戶(hù)并行傳輸數據的功能[3-5]。服務(wù)器端核心代碼如下：

//創(chuàng )建主線(xiàn)程監聽(tīng)8070數據傳輸端口

new Thread(new Runnable(){

public void run(){

try{/創(chuàng )建一個(gè)數據接收處理對象

new Server(8070);

}catch(Exception e){……}

}

}).start();

//數據接收處理類(lèi)內部核心代碼：

Public Server(int port){

//創(chuàng )建ServerSocket對象監聽(tīng)數據端口

server = new ServerSocket(port);

//通過(guò)ServerSocket對象得到Socket對象

socket = server.accept();

//創(chuàng )建線(xiàn)程池，池中具有(cpu個(gè)數*50)條線(xiàn)程

excutorService=Executors.newFixedThreadPool

(Runtime.getRuntime().availableProcessors()*50);

//為了支持多用戶(hù)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，采用線(xiàn)程池管理每個(gè)用戶(hù)的

連接請求

excutorService.execute(new SocketTask())

/*SocketTask為服務(wù)器端數據接收處理類(lèi)，

根據傳輸數據格式來(lái)解釋JSON字符串數組*/

} //數據處理類(lèi)構造函數

3.2 WiFi感應技術(shù)的實(shí)現

系統為了保證安全檢查人員進(jìn)行現場(chǎng)采集安全檢查信息，采用WiFi感應技術(shù)來(lái)感應不同礦區的WiFi，并通過(guò)不同礦區的WiFi綁定數據中對應礦區的安全檢查表來(lái)顯示對應檢查表。這實(shí)現了WiFi自動(dòng)感應檢查表功能，從而保證了安全檢查信息采集的真實(shí)性、可靠性，為后期定性分析礦山綜合狀況提供重要保障[3-5]。WiFi感應技術(shù)核心代碼：

//通過(guò)WifiAdmin類(lèi)創(chuàng )建一個(gè)WiFi操作對象

public WifiAdmin(Context context){

//通過(guò)調用系統服務(wù)獲取一個(gè)WiFi管理對象wifiManager

wifiManager = (WifiManager)context.getSystemService

(Context.WIFI_SERVICE);

//通過(guò)wifiManager對象獲取一個(gè)WiFi信息對象

wifiInfo = wifiManger.getConnectionInfo();

}

程序通過(guò)wifiManger和wifiInfo兩對象的相關(guān)方法來(lái)操作終端設備WiFi，實(shí)現感應連接礦區附近WiFi。

4 系統運行與特點(diǎn)

安全檢查是安全管理的重要內容，是識別和發(fā)現不安全因素、揭示和消除事故隱患、加強防護措施、預防事故和職業(yè)危害的重要手段。而安全檢查系統是運行在智能移動(dòng)終端的智能安全信息采集系統，圖5是運行在智能移動(dòng)終端的安全檢查系統圖，其中，每條檢查項后面的小圖標表示進(jìn)行攝像處理。

本文介紹了Android智能操作系統和系統總體設計，著(zhù)重分析了HttpSocket通信技術(shù)的實(shí)現。在HttpSocket通信采用JSON技術(shù)進(jìn)行組織通信數據，為了支持多用戶(hù)并行傳輸數據，服務(wù)器端采用線(xiàn)程池來(lái)監聽(tīng)數據傳輸端口，實(shí)現對每個(gè)用戶(hù)連接的請求管理，同時(shí)講解了WiFi感應技術(shù)的實(shí)現。使系統成為一個(gè)智能的礦山信息采集系統。隨著(zhù)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國將會(huì )更加重視安全檢查的信息化、智能化，基于智能移動(dòng)終端的安全檢查系統將會(huì )為采礦行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。