基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是Android開發(fā)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使移動終端不再僅僅是通信網(wǎng)絡(luò)終端，而是向著多功能、智能化方向發(fā)展，越來越多的移動終端具有了智能操作系統(tǒng)，終端和互聯(lián)網(wǎng)的無縫連接有著更加廣闊的發(fā)展空間。面對礦山安全檢查工作量大、費(fèi)用高、檢測復(fù)雜且耗時長等現(xiàn)狀，本文提出了基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)，它有效地解決了上述問題，同時提高了礦山安全檢查信息化水平。

目前隨著國家對采礦行業(yè)安全生產(chǎn)的重視，采礦行業(yè)把加強(qiáng)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(xiàn)和查明各種危險(xiǎn)和隱患，監(jiān)督各項(xiàng)安全規(guī)章制度的實(shí)施，及時發(fā)現(xiàn)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(jì)30年代開始應(yīng)用以來已發(fā)展成為預(yù)測和預(yù)防事故發(fā)生的重要手段。礦業(yè)公司根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，設(shè)計(jì)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：H1-工種日常安全檢查表;H2-作業(yè)專項(xiàng)安全檢查表;H3-設(shè)備設(shè)施專項(xiàng)安全檢查表;H4-工藝專項(xiàng)安全檢查表。通過定期利用檢查表進(jìn)行檢查，并對結(jié)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(tǒng)化、科學(xué)化，不漏掉任何可能導(dǎo)致事故的因素，為事故樹的繪制和分析做好準(zhǔn)備;安全檢查表也可以與安全生產(chǎn)責(zé)任制相結(jié)合，按不同的檢查對象使用不同的安全檢查表，易于分清責(zé)任，還可以提出改進(jìn)措施，并進(jìn)行檢驗(yàn);它建立在原有的安全檢查基礎(chǔ)和安全系統(tǒng)工程之上，簡單易學(xué)，容易掌握，符合我國現(xiàn)階段的實(shí)際情況，為安全預(yù)測和決策提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。盡管如此，由于安全檢查表數(shù)目繁多，為定性分析帶來了很多不便。目前使用安全檢查表的方式是攜帶紙質(zhì)版檢查表到現(xiàn)場檢查，然后再將結(jié)果輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這樣，一方面會大大增加檢查人員的負(fù)擔(dān)，使得安全檢查表的電子化管理難以深入，另一方面，對有問題的檢查項(xiàng)目也不能及時報(bào)警。

為此，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)，它使用手持終端設(shè)備，進(jìn)行現(xiàn)場檢查，并及時將檢查結(jié)果上傳服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，安全管理人員通過對檢查信息進(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(tǒng)設(shè)計(jì)思想

1.1 Android平臺架構(gòu)介紹

Android是Google開發(fā)的基于Linux的開源手機(jī)開發(fā)平臺，它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序，而且不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙。Android平臺自底向上由以下四層組成：Linux內(nèi)核層、運(yùn)行時庫和其他庫層、應(yīng)用框架層、應(yīng)用程序?qū)覽1-2]。圖1所示為Android平臺架構(gòu)圖。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

本系統(tǒng)運(yùn)行在Android智能移動系統(tǒng)之上，采用B/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與“安全信息管理與危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)”(該系統(tǒng)是為某礦業(yè)公司開發(fā)的、集安全管理與預(yù)警為一體的信息系統(tǒng))的無縫對接：

(1)數(shù)據(jù)存儲方面：在移動終端設(shè)備上，選用嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)SQLite保存一個移動數(shù)據(jù)副本，以保證系統(tǒng)在移動終端上的常態(tài)離線工作，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與“安全信息管理與危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)”的“安全檢查”模塊中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)基本相同(在此為區(qū)別，稱為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫)，從而保證了兩者之間數(shù)據(jù)共享;

(2)在數(shù)據(jù)傳輸方面，采用Http Socket實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與服務(wù)器端“安全信息管理與危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)”的中心數(shù)據(jù)庫交互與同步。同時，由于JSON是一個輕量級的XML數(shù)據(jù)交換模式，其操作簡單、性能可靠，因此運(yùn)用JSON技術(shù)組織數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的傳輸，完成服務(wù)器端相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時更新;

(3)在多移動終端同時提交數(shù)據(jù)時，服務(wù)器端采用線程池監(jiān)聽各數(shù)據(jù)傳輸端口，只要有移動終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，服務(wù)器端就能夠從線程池中激活一個閑置線程進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，從而實(shí)現(xiàn)了多智能移動終端并行數(shù)據(jù)傳輸;

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

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

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)運(yùn)行于無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，為了方便，本系統(tǒng)的Web服務(wù)器與“安全信息管理與危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)”服務(wù)器運(yùn)行于同一臺機(jī)器上。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

“基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)”主要用于完成“安全信息管理與危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)”中安全檢查信息的采集，其功能結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，主要實(shí)現(xiàn)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、異常情況攝像處理、WiFi感知處理等功能。

當(dāng)用戶進(jìn)行安全檢查時，運(yùn)行本系統(tǒng)進(jìn)入登錄界面，輸入相應(yīng)的員工編號與密碼。如果登錄，則系統(tǒng)自動感應(yīng)安全信息檢查人員所在區(qū)間WiFi信號，以便顯示對應(yīng)的安全檢查表，這使得安全檢查人員必須在相應(yīng)的檢查礦區(qū)才能填寫安全檢查表，同時，檢查過程中，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(shù)據(jù)庫。檢查表填寫好后，安全檢查人員根據(jù)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(shù)據(jù)庫，并自動保存一個副本在移動終端本地，另外，只有具備一定權(quán)限的管理人員才可以刪除檢查表。運(yùn)行流程如圖4所示。

3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 Socket數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)采用SQLite數(shù)據(jù)庫保存安全檢查信息，SQLiteDatabase和SQLilteOpenHelper對象封裝了操作SQLite數(shù)據(jù)的各種方法，系統(tǒng)通過調(diào)用其方法來操作數(shù)據(jù)庫以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存、顯示等功能。

當(dāng)用戶采集完安全檢查信息進(jìn)行數(shù)據(jù)提交時，系統(tǒng)創(chuàng)建一個Socket對象來建立與服務(wù)器的通信連接，通過Socket對象獲取輸入、輸出流與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。為了很好地組織傳輸數(shù)據(jù)格式，系統(tǒng)采用JSON技術(shù)，JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，按照“名稱/值對”的形式組織數(shù)據(jù)。系統(tǒng)通過創(chuàng)建一個JSON數(shù)組對象來組織要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，最后通過Socket對象將JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端?？蛻舳薙ocket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(shù)組對象來封裝傳輸數(shù)據(jù)

JSONArray json = new JSONArray();

//創(chuàng)建ContentValues對象存儲“名稱/值對”

ContentValues values = new ContentValues();

服務(wù)器端通過開啟一個主線程來監(jiān)聽數(shù)據(jù)傳輸端口，當(dāng)服務(wù)器端主線程監(jiān)聽到端口有客戶端連接請求時，服務(wù)器端就會創(chuàng)建一個線程池對象，并從中提取一個閑置的線程來管理用戶連接請求并與客戶端數(shù)據(jù)傳輸交互之間的管理，這很好地實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器端支持多用戶并行傳輸數(shù)據(jù)的功能[3-5]。服務(wù)器端核心代碼如下：

//創(chuàng)建主線程監(jiān)聽8070數(shù)據(jù)傳輸端口

new Thread(new Runnable(){

public void run(){

try{/創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)接收處理對象

new Server(8070);

}catch(Exception e){……}

}

}).start();

//數(shù)據(jù)接收處理類內(nèi)部核心代碼：

Public Server(int port){

//創(chuàng)建ServerSocket對象監(jiān)聽數(shù)據(jù)端口

server = new ServerSocket(port);

//通過ServerSocket對象得到Socket對象

socket = server.accept();

//創(chuàng)建線程池，池中具有(cpu個數(shù)*50)條線程

excutorService=Executors.newFixedThreadPool

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

//為了支持多用戶并發(fā)訪問，采用線程池管理每個用戶的

連接請求

excutorService.execute(new SocketTask())

/*SocketTask為服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收處理類，

根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)格式來解釋JSON字符串?dāng)?shù)組*/

} //數(shù)據(jù)處理類構(gòu)造函數(shù)

3.2 WiFi感應(yīng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)為了保證安全檢查人員進(jìn)行現(xiàn)場采集安全檢查信息，采用WiFi感應(yīng)技術(shù)來感應(yīng)不同礦區(qū)的WiFi，并通過不同礦區(qū)的WiFi綁定數(shù)據(jù)中對應(yīng)礦區(qū)的安全檢查表來顯示對應(yīng)檢查表。這實(shí)現(xiàn)了WiFi自動感應(yīng)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(yīng)技術(shù)核心代碼：

//通過WifiAdmin類創(chuàng)建一個WiFi操作對象

public WifiAdmin(Context context){

//通過調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)獲取一個WiFi管理對象wifiManager

wifiManager = (WifiManager)context.getSystemService

(Context.WIFI_SERVICE);

//通過wifiManager對象獲取一個WiFi信息對象

wifiInfo = wifiManger.getConnectionInfo();

}

程序通過wifiManger和wifiInfo兩對象的相關(guān)方法來操作終端設(shè)備WiFi，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)連接礦區(qū)附近WiFi。

4 系統(tǒng)運(yùn)行與特點(diǎn)

安全檢查是安全管理的重要內(nèi)容，是識別和發(fā)現(xiàn)不安全因素、揭示和消除事故隱患、加強(qiáng)防護(hù)措施、預(yù)防事故和職業(yè)危害的重要手段。而安全檢查系統(tǒng)是運(yùn)行在智能移動終端的智能安全信息采集系統(tǒng)，圖5是運(yùn)行在智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)圖，其中，每條檢查項(xiàng)后面的小圖標(biāo)表示進(jìn)行攝像處理。

本文介紹了Android智能操作系統(tǒng)和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，著重分析了HttpSocket通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。在HttpSocket通信采用JSON技術(shù)進(jìn)行組織通信數(shù)據(jù)，為了支持多用戶并行傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器端采用線程池來監(jiān)聽數(shù)據(jù)傳輸端口，實(shí)現(xiàn)對每個用戶連接的請求管理，同時講解了WiFi感應(yīng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。使系統(tǒng)成為一個智能的礦山信息采集系統(tǒng)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國將會更加重視安全檢查的信息化、智能化，基于智能移動終端的安全檢查系統(tǒng)將會為采礦行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。