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關鍵詞:泵組;狀態監測;故障診斷
引言
目前,國外針對泵組的監測及診斷多以主泵為研究對象,而國內在此領域的研究則相對較少。為了能夠更好地研究核電廠內的各類泵組設備,本文以具有典型代表性的核電廠臥式離心式設冷水泵為研究對象,開展泵組故障模式分析、設備狀態監測參數確定及故障診斷算法研究,并開發泵組狀態監測及故障診斷軟硬件平臺,最后通過泵組設備故障模擬來驗證理論研究及軟硬件平臺的可用性。
1泵組主要故障模式
核電站設冷水泵有多種故障模式,其中以不平衡和不對中居多。因此,本文主要針對不平衡和不對中故障模式進行研究。
1.1泵組不平衡故障
離心泵轉子不平衡故障是常見泵故障,主要是由于轉子部件出現缺損或質量偏心造成的。泵組監測及故障診斷中,不平衡故障可通過位移傳感器信號監測的軸心軌跡判斷,也可以通過其他振動監測參數信號的階次譜判斷。
1.2不對中故障
由于機器基礎的不均勻沉降、安裝誤差及承載后變形等原因,泵組各轉子軸線會產生不對中故障,不對中可能會造成泵組振動過大及部件壽命縮短。
2泵組狀態監測參數
本文參考標準ASMEOM-S/G—2003第14章4.2節中推薦的泵組狀態監測傳感器類型及安裝位置,并考慮泵組的故障模式后,給出的核電廠臥式離心式設冷水泵的監測傳感器位置如圖1和表1所示。
3泵組故障診斷算法
本文采用反向傳播遞歸神經網絡作為診斷算法。
3.1反向傳播遞歸神經網絡算法
泵組故障診斷具有故障診斷實時性、高可靠性及信息多源性特點。反向傳播遞歸神經網絡是一種面向模式識別的智能算法,具有較強的多源信息處理能力,能夠滿足泵組故障診斷需求。
3.2泵組故障智能診斷算法實現
當泵組發生不平衡或不對中故障時,所產生的轉軸振動特征通過軸承傳遞到軸承座,因此,可以通過在軸承座位置處布置XY測點的振動信息,進行轉軸動不平衡等故障的監測診斷。采用反向傳播遞歸神經網絡模型進行泵組的不平衡和不對中故障診斷,所需要的輸入特征量包括軸承1和軸承2測點XY方向加速度信號、基座測點加速度信號、轉速測點轉速信號及上述測點時域/頻域的統計特征。其中,未被用于泵組故障診斷算法的監測變量,主要通過設置合適的報警閾值來監測泵組狀態,故障診斷算法的主要流程見圖2。
4軟硬件平臺建立
4.1硬件平臺建立
硬件平臺主要包括泵組轉子試驗臺和試驗機柜兩個部分。4.1.1泵組轉子試驗臺泵組轉子試驗臺采用三相鼠籠電機驅動的機械轉子對泵組的工作狀態進行物理仿真,可以模擬泵組的工作狀態與典型故障類型。轉子試驗臺由三相鼠籠交流感應電機、變頻器、支撐轉軸、軸承和基座組成,并根據圖1和表1進行了傳感器布置,試驗臺實物如圖3所示。4.1.2試驗機柜試驗機柜內的部件包括多功能采集卡、信號處理模塊、控制器、PXI機箱、工控機、液晶顯示器等。不同類型的采集卡與對應的傳感器配合可實現泵組狀態監測參數的測量。基于PXI的泵組狀態監測及故障診斷平臺主機用于安裝數據采集卡等數據采集設備,可實現多組被監測泵組的在線監測。
4.2軟件平臺建立軟件平臺的數據處理流程
見圖4。泵組的狀態數據,經過傳感器采集和軟件診斷算法處理,輸出泵組的狀態信息。運行在PXI上的程序負責數據采集和高速信號處理,并對分析結果進行判斷預警。工控機上的程序負責把數據通過網絡接口發送到LabVIEW人機接口界面。人機接口界面如圖5和圖6所示。
5泵組故障診斷驗證試驗
在線采集軸承1X、軸承1Y、軸承2X、軸承2Y測點位置的實時振動加速度信息,作為訓練樣本和測試樣本。通過在轉子臺的轉盤配備質量塊和在軸承座底部加墊片的方式,可以分別模擬泵組不平衡和不對中的狀態。診斷驗證試驗總共模擬了泵組的6種狀態,每種狀態分別有50組訓練樣本數據和50組驗證樣本數據,測試樣本的診斷準確率如表2所示。測試樣本的診斷準確率均在90%以上,因此,模擬試驗驗證了目前泵組狀態監測及故障診斷平臺可以在線監測泵組的相關狀態信號,判斷泵組的不平衡和不對中故障模式。
6結束語
Abstract: How to construct sugar quality monitoring service platform, and conducting consulting service, such as online real-time monitoring, training inspection personnel, providing online transaction of inspection business, QS market access and construction of quality system by using this platform were discussed. The multiple application system, such as content management, quality management, online customer service, BBS, training examination, are integrated with single sign-on technology to construct the solutions of unified service platform, which is also put forwards in this thesis.
關鍵詞:單點登錄;質檢;服務平臺;質量監測;檢驗
Key words: single sign-on;quality inspection;service platform;quality monitoring; inspection
中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)18-0289-02
0背景
廣西是全國主要的食糖產區,食糖產量一直名列全國前列。國家質量監督檢驗檢疫總局在廣西產品質量監督檢驗院設立的國家食糖及加工食品質量監督檢驗中心(以下簡稱“質檢中心”或 “中心”)利用技術優勢和區位優勢,通過主動為制糖及各類食品生產企業服務,培訓檢驗人員,組織能力驗證,開展標準宣貫、QS市場準入咨詢、質量體系建設等工作,為廣西乃至全國制糖業、加工食品行業的技術開發、生產加工、銷售等方面提供強大的技術支撐,在提高食品產業的產品質量及技術含量,提高產品附加值,提高產業競爭力方面起了很大的促進作用。
隨著經濟的發展和社會的進步,人們對食品安全日益重視。如何加強對制糖企業食糖產品的質量檢驗與監督,提高檢驗的服務水平和服務效率,幫助制糖企業提高產品質量成為了質檢中心目前需要面對的新課題。為適應新的形勢需要,中心積極探索新的路子,確定了以信息技術為支撐,建設信息化監測服務平臺,促進服務模式轉變。
1系統概述
食糖質量監測服務平臺是一個面向公眾和各大制糖企業,整合了檢測服務、咨詢服務、信息服務、培訓服務四大模塊的一站式信息化平臺。該平臺以服務制糖企業客戶為目標,為客戶提供在線業務辦理、檢驗進度跟蹤、檢驗報告查詢、制糖用原輔材料和包裝材料檢驗信息、政策法規和質量管理等各類信息、在線咨詢、實時交流互動、在線培訓和考試等多種服務,同時該平臺還與制糖企業產品檢測數據庫互聯,實時采集制糖企業的產品檢測數據,實現食糖質量的動態監測。
2平臺框架
食糖質量監測服務平臺提供的四大服務功能,除檢測服務是集成了中心自主研發的質檢管理系統網站服務模塊外,其他三大服務中的技術論壇、在線客服、信息、在線培訓與考試等功能目前在市場上都有很多成熟的產品,因此平臺可以采用這些現成的產品來實現相應功能,無需再重新進行代碼開發。整合這些產品的解決方法就是構建一個單點登錄系統,通過對登錄用戶的統一管理和統一認證,實現各產品的信息整合。用戶只需登錄一次,即可訪問平臺中集成的由多個產品分別構建的應用系統。
3系統實現的技術架構
在技術實現上,平臺采用B/S結構,三層/多層架構體系架構。平臺以內容管理系統為核心,基于單點登錄技術,無縫整合多個應用系統,實現平臺與后端應用的統一身份管理和統一登錄功能。
系統整體可劃分為五部分:①訪問層。用戶通過IE瀏覽器、移動終端等方式訪問平臺。②門戶層。整合后端各類的應用服務,面向用戶提供一個統一的訪問入口。③管理層。即平臺的管理后臺,用于信息的與維護、用戶(會員)管理、交互應用管理等。④支撐層。為管理后臺提供應用支撐和底層服務,包括內容引擎、全文檢索服務、內容聚合服務、工作流引擎、交互應用定制引擎、權限控制服務。⑤數據層。為平臺提供數據存儲服務。
3.1 內容管理系統內容管理系統,也稱為CMS(Content Management System)系統。目前CMS有三種主流的技術架構:J2EE、.NET、LAMP。從各種綜合因素考慮,系統采用了LAMP架構作為平臺的主體技術架構。
LAMP(Linux-Apache-MySQL-PHP)網站架構是目前國際流行的Web框架,該框架包括:Linux操作系統,Apache網絡服務器,MySQL數據庫,Perl、PHP或者Python編程語言,所有組成產品均是開源軟件,是國際上成熟的架構框架,很多流行的商業應用都是采取這個架構。和Java/J2EE架構相比,LAMP具有Web資源豐富、輕量、快速開發等特點;微軟的.NET架構相比,LAMP具有通用、跨平臺、高性能、低價格的優勢,因此LAMP無論是性能、質量還是價格都是企業搭建網站的首選。
3.2 單點登錄系統目前有很多單點登錄的實現方案,其中常見的單點登錄認證機制有:Kerberos、PKI、KryptoKnight、Sesame,常用的技術有:Web Service、Cookie等。
食糖質量監測服務平臺采用基于統一注冊用戶身份和用戶映射機制來實現系統的單點登錄。
3.2.1 系統結構單點登錄系統的核心為注冊模塊和認證模塊。
注冊模塊提供系統的注冊服務。新用戶一旦注冊為會員,所有多個應用系統的會員管理模塊將被寫入相同的用戶名和密碼。
認證模塊提供系統的認證服務,其主要支持的業務有:向所有應用系統提供統一認證服務,同時提供用戶調用接口。
單點登錄負責判斷登錄用戶是否經過認證,是否能進入某個應用。而這用戶對資源的訪問權限由應用系統獨立控制。
3.2.2 統一用戶身份注冊平臺采用會員制度,用戶注冊成為平臺會員后,才能被授權訪問相關的應用系統。對于會員信息的修改、刪除等維護管理由平臺的會員管理模塊統一進行。
3.2.3 基于用戶映射的單點登錄機制認證模塊提供了一個集中的認證服務,而用戶管理提供了一個集中的用戶管理,但并不包括集中授權和會話的管理,授權和會話的管理依賴于應用系統本身。對應于不同的情況,基于用戶映射的認證機制有應用系統模擬登錄和對原應用系統的認證模塊進行改造兩種方式。
4平臺的功能實現
食糖質量監測服務平臺在系統設計上整合了檢測服務、咨詢服務、信息服務、培訓服務四大功能模塊,并在互聯網上以網站的形式為制糖企業客戶提供服務,同時部分信息可提供給公眾進行瀏覽查詢。
4.1 檢測服務檢測服務整合了后端的質檢管理系統,將檢測申請、檢驗進度查詢、檢驗結果查詢、檢驗結果等功能放置在網站平臺上,讓客戶無需上門即可辦理檢驗業務。客戶只要能上網,就能隨時隨地了解檢驗業務的進程和結果。
客戶可在網站平臺上填寫委托檢驗協議,協議經質檢中心在線客服審核通過后,客戶即以物流方式將樣品寄送至中心業務部門進行合同評審后發檢。
在檢驗過程中,客戶可隨時登錄網站平臺查看檢驗進度和檢驗結果。客戶還可在網站平臺上自助檢驗報告供公眾進行瀏覽查詢。
此外,制糖企業還定期向質檢中心報送食糖產品的檢驗數據,中心通過分析檢驗數據,對制糖企業的產品質量進行實時跟蹤監測。食糖質量監測分為監測數據采集與監測數據分析兩部分:
監測數據采集:提供在線填報與數據導入兩種方式給企業報送監測數據。
監測數據分析:中心對企業報送的監測數據進行匯總分析,相關分析結果以圖表的方式反饋給企業,幫助企業了解與跟蹤產品質量。
4.2 咨詢服務咨詢服務模塊通過整合在線客服、論壇、即時通訊(QQ)、電子郵件,提供實時在線與離線兩種方式的技術支持與咨詢服務。企業技術人員在工作時間,可以通過在線客服或即時通訊(QQ),與中心客服人員和技術人員進行實時咨詢與交流;在任何時間,企業技術人員可以通過論壇、電子郵件方式、食糖質量監測服務平臺QQ群進行技術咨詢交流。
4.3 信息服務信息服務模塊提供信息和資料下載服務,包括政策法規、生產技術、質量管理、行業市場、制糖行業相關人才等信息;提供標準資料和科技文獻索引的查詢與下載服務。
4.4 培訓服務質檢中心有為企業培訓檢驗人員和檢驗職業資格認證的服務內容,因此網站平臺通過整合在線培訓系統,提供在線培訓和在線考試功能。
在線培訓提供崗位培訓信息、培訓教材下載、網上視頻教育的功能,企業學員可在網上瀏覽培訓課件,進行遠程視頻培訓。同時,在線培訓有嚴格的教學計劃、課程管理,能夠在網上實現認證培訓。培訓課程與在線考試捆綁,經過培訓并通過在線考試后,才能最終獲得相應的資格認證。
在線考試是在線培訓系統很重要的一個輔助子系統,該子系統實現試卷的設計與在線考試功能。在線考試分為題庫管理、試卷管理、考試管理、在線考試4大模塊。
題庫管理:實現單選、多選、判斷、填空、問答、綜合論述多種題型的錄入,試題批量錄入。
試卷管理:分為添加試卷、分類管理、更新全部、批量刪除和搜索。可以設置考試種類、題庫、難度、題型等條件和滿足條件的題目數量,靈活定義出卷策略。
考試管理:安排考試,對創建好的試卷進行考試控制,包括考試時間、考試人員、考試內容等設置和人工評卷、成績查詢等功能。
在線考試:考生可以在線選擇考試分類下的試卷進行考試。
5結束語
食糖質量監測服務平臺的建立與運行,一方面為制糖企業在辦理檢驗業務、收集信息資源、培訓技術人員、加強技術交流等方面提供了便利,另一方面拓寬了質檢中心的服務渠道,提高了中心的檢驗技術服務水平與服務效率,為食糖質量安全提供了多方位的有效保障。同時,該平臺的構建對質檢機構探索如何更好地為企業服務、提高企業的產品質量水平起到拋磚引玉的作用。
參考文獻:
[1]胡毅時等.基于Web服務的單點登錄系統的研究與實現[J].北京航空航天大學學報,2004,30(3):236-239.
1.在線監測網絡系統結構
在線系統監測的方法:在設備軸承位置安裝加速度傳感器,通過網線與現場服務器和動設備遠程檢測與智能診斷中心的服務器相連接,實施數據傳輸和存儲備份,數據轉換成視頻頻譜圖形。現場管理人員可以直接登陸到現場服務器,觀察設備各檢測點的振動總值和振動趨勢,并根據設備狀態采取相應的措施,避免設備出現嚴重故障;狀態監測工程師負責對設備進行遠程故障診斷,其他被授權用戶也可以登陸到狀態監測服務器,通過IE瀏覽所有作業區的設備運行數據。信息網絡化為實時狀態監測診斷系統將振動、溫度、沖擊監測和診斷集合為一體化的信息網絡化系統。此系統采用了多種先進技術,可以針對不同用戶、不同設備、不同網絡特點,形成了一套基于Internet的設備實時在線監測診斷系統。系統中將監測、診斷、報警、預防維修集合于一體,為用戶快速、準確診斷設備故障提供了有效的手段。中海油檢測中心局域網示意圖如圖2所示。
2.在線系統常規圖譜
機組狀態總貌圖如圖3所示,趨勢圖如圖4所示。在線監測診斷系統可以與其他控制系統對接,即將其他系統的數據引入到該系統或者將該系統的數據引入到其他系統,尤其是可以將控制系統中的工藝量參數引入到監測系統,實現對機組的綜合分析診斷。目前狀態監測故障診斷中心使用的在線監測系統有上海容知RH2000在線系統與北京化工大學BH5000系統。
3.系統功能及技術特點
【關鍵詞】食品安全;監測預警;可用性
0 引言
互聯網的迅速發展在各行各業發揮著越來越重要的作用。信息化是許多行業部門的必然趨勢,通過網絡平臺,可以實現資源的共享,并利于信息管理,充分發揮信息資源的作用。食品安全是一個系統的工程,涉及到從農業多個部門,從農產品生產開始到最終消費的各個環節,具有比較強烈的關聯性。根據世界衛生組織的定義,食品安全是“食物中有毒、有害物質對人體健康影響的公共衛生問題”。食品安全也是一門專門探討在食品加工、存儲、銷售等過程中確保食品衛生及食用安全,降低疾病隱患,防范食物中毒的一個跨學科領域。食品安全預警體系是通過對食品安全問題的檢測、監測、追蹤、量化分析、信息通報、預報等,建立起一整套針對食品安全問題的功能系統[1]。一個完整的安全預警通常包括主觀預警與客觀預警兩個方面。本系統旨在結合主管預警和客觀預警兩種方法進行預警分析。主觀預警方法通常依靠相關領域內專家的知識經驗進行分析判斷以獲得所需要的信息;具有決斷比較快,所需資源相對較少,評價機動性好,評價結果綜合等優點。客觀預警方法主要通過搜集包括歷史的數據在內的所有相關數據,借助一定的數學模型或人工智能模型來進行判別得出結論;這種預警方法具有評判對象特點量化,可以得到定量的指標分析。系統將二者結合,一方面能夠發揮主觀預警方法的定性特點,同時也利于發揮客觀預警定量的優點。
1 需求分析與用戶分析
1.1 系統的目標
系統的目標是為相關的企業用戶、管理機關以及第三方(檢測機構)提供一個相對開放的、易于使用的、信息集成的平臺。通過平臺,各方用戶找到所需要的資源與信息。在此基礎上可了解到企業的歷史信息,當前信息,并通過數據分析,可對未來作一定程度的預測,即當有異于以往的數據出現時,可引起相關部門人員的注意,對事件的發生做好預警。
食品安全預警網絡平臺系統的目標借助發達的、已有的計算機網絡,實現從食品種植養殖開始,到生產加工,從進入市場流通到餐飲消費等環節全程動態監測,以實現食品預警信息的在線管理和動態監管,實現的方法強調以用戶為中心,注重用戶體驗,強調可用性。系統從各階段對信息的登記開始,可實現對信息的簡單查詢,條件查詢,信息的分類統計,更重要的是通過對相關數據的分析,及時給出預警信息,實現信息處理的自動化與智能化,為決策層提供有利的數據支持。實現信息的在線管理,并在指標超越臨界值時,能夠結合歷史信息,給出提示預警,選定響應方案和處理方式,利于控制食品安全。
1.2 用戶分析
食品安全監測預警體系需要多方的共同參與,比如有農產品安全檢測中心,疾病預防控制中心,產品質量監督檢驗所,出入境檢驗綜合技術中心以及其他第三方檢測機構等多個相關部門均是預警工作的重要參與者。從以用戶為中心的設計原則來講,要把用戶的需求放在首要位置,在設計初期,系統設計的策略應當以滿足用戶的須求作為主要的目標。用戶作為目標系統的使用者,其關心的是產品或服務的質量是否能夠帶來足夠的滿意度,是否能夠順暢的完成工作。因此系統應考慮用戶的特點。本系統用戶有:食安辦、職能部門、檢測機構三種類型;其中食安辦,職能部門包括衛生、質監、農委、工商、藥監、檢驗檢疫局以及等職能部門,檢測機構包括是農產品質量安全監測中心、疾病防御控制中心、產品質量監督檢驗所、出入境檢驗檢疫綜合技術中心以及其他第三方檢測機構。
2 功能分析
食品安全預警信息系統的主要工作從基本監測信息錄入開始,監測信息錄入要進行信息的審核與上報,繼而對監測結果進行分析,然后對不合格的產品分級預警。顯然,預警信息監測系統最重要的分析工作是對可能會造成食品不安全的風險進行辨別、分類等工作。對獲得的數據進行預處理也是食品安全預警信息系統的重要工作。因此系統主要劃分為以下幾個模塊:檢測信息管理,數據統計分析,預警管理,誠信管理,數據管理和權限管理等模塊。各個模塊的主要功能如下:
2.1 檢測管理
主要是提供用戶報告錄入、報告審核、報告查詢以及本人報告管理的功能。此部分主要實現相關數據的收集工作,可以將相關的檢驗報告數據及時的錄入系統,同時也可實現區縣級食品安全監管單位向社會及時區縣級食品安全委員會的市場及企業的抽檢信息。錄入的信息需要管理員對錄入的數據進行審核完成后上傳并更新,從而實現對平臺的動態的維護。同時也能夠對監管記分評價進行自動累加并存于系統平臺中,做到“留痕”,以備未來查詢統計需要。
2.2 統計分析
主要是對檢測結果按照時間、產地、檢測機構、受檢環節、食品分類、檢測項目、任務來源等進行統計,同時還可自定義統計條件,查詢統計數據。統計分析窗口的設置,為區市兩級政府在食品安全監督提供及時的數據分析統計,為下面工作安排提供必要的數據參考。對食品產地的統計數據可以分為橫向和縱向兩個方面,某類食品的橫向的全國抽樣結果的同類性比較提供參考性數據;對某個特定的企業,它的相關的數據也是重要的參考性數據。在統計分析窗口,設置按受檢環節的統計數據信息功能,同時對比了生產加工環節,市場流通環節,餐飲服務環節,種植養殖環節的對比分析圖及相關數據。
2.3 預警功能
主要分為地圖預警、本地預警、外地預警和預警閥值管理;地圖預警和本地預警可根據任務來源、食品產地等條件進行預警;外地預警主要是一些外地的食品安全預警信息。食品安全預警系統的建立是要依據歷史數據建立知識庫和專家庫,并根據對歷史數據的研究,獲得一定的判別準則,以便在獲得新的數據后,利用已有準則對數據作出判斷。其主要工作是在獲取監測信息后,將這些信息資料進行初步的加工、整理、儲存,以形成有用的數據信息。顯然,預警信息監測最重要的分析工作是對可能會造成食品不安全的風險進行辨別、分類等工作。對獲得的數據進行預處理也是食品安全預警的重要工作。 預警信息系統主要負責對由監測部門獲取的信息的進行存儲、處理、識別等工作。由于實際工作中缺少相應的工作規范、制度,在數據的收集、整理方面存在比較大的欠缺,表現在以月為單位進行的監測在檢測項目、檢測量、上報時間等方面并不完全統一,甚至出現數據缺失現象。對于錄入系統的數據也缺少專業人員進行分析、匯總,無法從數據中得到有用的信息,從而指導質量監管人員快速、有效的識別出可能存在的風險。要提高系統對于質量安全識別的準確性,需要從數據收集、整理、分析、共享等多方面著手不斷完善。
2.4 誠信管理
主要是對企業抽檢情況,檢測結果統計情況,不合格產品跟蹤處理情況進行查詢和管理。通過對企業用戶的誠信監督與監管,引導企業保證或提升產品質量。了解政府采取的措施,問題處理的進展情況,有助于消費者與政府之間信任機制的建立。而與其他相關單位的交流,不僅有利于信息的傳播,更有利于將對有效進行風險管理。
2.5 信息管理
主要是提供用戶信息、審核、渠道管理、通知公告、投訴等級、處理等功能。在信息管理功能中主要設置了投訴受理等功能,便于市民的多途徑舉報。同時,也設置了投訴處理查詢窗口,做到有入口有出口,也是本平臺信息數據支持的一個特點。
2.6 數據管理
主要是對食品分類、檢測項目、檢測標準、食品信息等基礎數據進行管理。在數據管理中,主要設置了檢測項目管理功能,作為公眾查詢的一部分,分類別讓公眾學習檢測的項目指標。
2.7 績效考核
主要包括任務下發、任務上報、任務考核等內容,各部門可以上報下月任務計劃,食安辦可以根據各部門計劃下發調整后的任務,同時在月底還可對各部門進行考核,查詢個月完成情況和報告情況。
2.8 權限管理
主要是系統管理功能,可以實現機構管理、用戶管理、角色管理和操作日志查詢。通過權限系統,把這些權限控制的數據進行保存,在應用系統模塊里面進行整合即可,根據角色擁有的數據權限,授予用戶對其他部門或者機構的數據進行訪問。首先我們需要在用戶登陸的時候,獲取對應用戶的數據權限內容,然后把它轉化為我們需要的信息,構建一個數據過濾腳本,對用戶看到的數據進行一個過濾篩選作用。實現對不同權限的用戶,設置不同的權限,不同登陸界面,分頁顯示。
3 預警平臺的實現與特點分析
3.1 節省資源
本系統將部署在現有網站服務器中,操作系統為Red Hat Linux AS5.5,Java應用服務器為TOMCAT5.5,JDK1.5,數據庫服務器為Oracle 10g。利用現有的網絡環境,實現信息、資源共享協同辦公,打破傳統部門之間的邊界和壁壘,信息的協同使傳統的“信息孤島”、 “應用孤島”和“資源孤島”聯系起來。
3.2 一致性
主要表現在兩個方面:從界面角度,系統基于B/S結構,沿襲了用戶的上網習慣,在界面的安排上常用的命令選項設置成“快速通道”,用戶需要識別而不是去死記,達到減少用戶記憶的目的。
3.3 容錯性
以用戶為中心的設計的原則之一是提供必要的容錯機制,用戶進行操作時不可避免會出錯,因此通過在界面上設置一定的“置灰”,限制某些當前不可進行的操作;通過使用Oracle數據庫的DMLROLLBACK實現。
4 展望
隨著云計算、云存儲和多設備互聯互通技術的迅速發展,順應辦公設備個人化的趨勢,用戶可以在任何地理位置隨時進行和工作相關的辦公和協作。
5 結論
本文主要分析論述了食品安全監測預警體系網絡平臺的設計過程和設計目的。我國實行的是多部門共同監管食品安全,監管活動涉及食品安全辦公室,農產品質量安全監測,疾病預防控制,產品質量監督檢驗,出入境檢驗,第三方檢驗等多個部門,需要各部門不斷加深合作,才能有效的履行監管職責,保證食品質量安全預警系統的順暢運行,維護國家食品安全監管制度的有效性。
【參考文獻】
關鍵詞:Android;傳感器技術;運動監測
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)01-0063-04
1 背景
隨著基于Android平臺的手機的普及和研究者對其在日常生活中功能的拓展挖掘,以及基于Android平臺的手機所配備的硬件(如:光線傳感器、壓力傳感器)日益豐富,Android手機的功能已經不再是單純用于通話,而漸漸滲透到人們日常生活的各個方面,例如:家居控制、運動監測。在運動監測功能中,需要充分利用Android平臺給開發者提供的接口以及手機本身所配備的豐富的硬件,獲取用戶的運動基礎數據,并通過相關算法進行加工和處理,從而實現通過手機對用戶運動進行監測和數據記錄。
本文將簡要介紹Android平臺為開發者所提供的傳感器接口以及簡單的調用方法,并在此基礎上設計一款運動監測應用,實現對用戶計步、俯臥撐計數等運動記錄功能。
2 Android平臺傳感器
在Android2.3 gingerbread系統中,Google公司提供了11種傳感器供應用層使用。分別是:
#define SENSOR_TYPE_ACCELEROMETER 1 //加速度傳感器
#define SENSOR_TYPE_MAGNETIC_FIELD 2 //磁力鞲釁
#define SENSOR_TYPE_ORIENTATION 3 //方向傳感器
#define SENSOR_TYPE_GYROSCOPE 4 //陀螺儀傳感器
#define SENSOR_TYPE_LIGHT 5 //光線感應傳感器
#define SENSOR_TYPE_PRESSURE 6 //壓力傳感器
#define SENSOR_TYPE_TEMPERATURE 7 //溫度傳感器
#define SENSOR_TYPE_PROXIMITY 8 //距離傳感器
#define SENSOR_TYPE_GRAVITY 9 //重力傳感器
#define SENSOR_TYPE_LINEAR_ACCELERATION 10//線性加速度傳感器
#define SENSOR_TYPE_ROTATION_VECTOR 11//旋轉矢量傳感器
2.1 傳感器分類
以上11種傳感器可分為3類:
1)位移傳感器,這些傳感器測量沿三個軸線測量加速度和旋轉。(包含加速度、線性加速度、重力、陀螺儀和旋轉矢量傳感器)
2)環境傳感器 ,這些傳感器測量各種環境參數,例如周圍的空氣溫度和壓力,光線,和濕度。(包含壓力,光線和溫度傳感器)
3)位置傳感器,這些傳感器測量設備的物理位置。(包含距離、方向和磁力傳感器)
2.2 傳感器使用
以上11種傳感器使用方法類似,本文僅以加速度傳感器為例。
1)Android所有的傳感器都歸傳感器管理器 SensorManager 管理,首先獲取傳感器管理器
SensorManager SensorManager = (SensorManager)getSystemService(Context,SENSOR_SERVICE);
2)從傳感器管理器中獲取需要的傳感器
Sensor Speed = SensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
3)實現傳感器監聽方法
private SensorEventListener speedListener = new SensorEventListener(){
@Override
public void onAccuracyChanged(Sensor arg0, int arg1) {}
@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
float x = event.values[SensorManager.DATA_X];
float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];
float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];
};
4)注冊傳感器
SensorManager.registerListener(speedListener,Speed,SensorManager.SENSOR_DELAY_NORMAL);
5)注銷傳感器監聽
SensorManager.unregisterListener(speedListener);
3 運動監測應用設計
應用的整體架構如圖1所示:
3.1 客戶端
采用Fragment+Viewpager作為基本UI框架,通過異步任務和多線程技術來實現訪問服務器;通過Handler、BroadcastReceiver動態更新UI;通過Content Provider來實現不同Activity以及線程中數據的共享;通過Service來定時更新用戶的位置信息。在運動監測的過程中,根據不同運動的特點,運用不同的傳感器接口來實現運動監測。
3.2 服務端
采用Servlet+MySQL的基本框架,使用阿里云服務器作為應用的服務器,來實現與客戶端的交互、數據訪問以及操作處理。數據存儲采用MySQL開源數據庫,通過JDBC來實現Servlet與MySQL數據庫之間的數據傳輸。
服務端和客戶端的數據交互通過JSON來進行封裝,從而便于解析處理。
3.3 運動檢測算法設計
1)計步監測
考慮到用戶在運動過程中運動速度相對規律,本文采用加速度傳感器來實現計步功能。首先通過Android加速度傳感器接口獲取到運動過程中所產生的基礎數據;然后對基礎數據進行其可視化,繪制x-y-z加速度與時間的圖像,如圖2、圖3所示:
由于篇幅限制,上兩張圖展示的是運動過程中較為典型的兩張圖像,其中圖2和圖3的最大差別在于圖2中X軸的曲線特征較為清晰的表現出了跑步的特征,而在圖3中y軸的特征較為清晰的表現了運動的特征。而造成這一差別的原因在于用戶在跑步過程中,手機所放置的位置。
經過一系列不同速度、不同手機放置位置的測試和圖像對比后,發現不管用戶的手機如何放置,在運動過程中,X\Y\Z軸的圖像總有至少一個是表現為近似周期性震蕩曲線,并且曲線的峰值基本和用戶跑步的步數是一致的。但是在用戶以不同速度跑步時,這個峰值的大小是有區別的。
因此,為了實現計步監測功能,筆者需要找到一個閾值,用于過濾出反應運動步數特征的有效值。為此筆者進行了一些測試,選取了展現相對靜止時x-y-z加速度與時間的典型圖像,如圖4、圖5所示:
通過對基礎數據進行對比分析,筆者最終選定閥值如表1所示:
算法實現:
float x = event.values[SensorManager.DATA_X];
float y = event.values[SensorManager.DATA_Y];
float z = event.values[SensorManager.DATA_Z];
if(Math.abs(x)>14.3||Math.abs(x)>14.2
||Math.abs(x)>14.5)
stepCount++;
//一段計錄結束后
stepCount = stepCount/2;
2)俯臥撐監測
通過對俯臥撐運動特點的分析,筆者發現,在做俯臥撐的過程中,胸部位置所對應的地面位置光線強度變化明顯,因此選擇采用光線傳感器來實現俯臥撐計數。示意圖如圖6、7所示:
確定放置位置之后,筆者采集了做俯臥撐過程中光線傳感器的基礎數據值,并繪制了光線強度與時間的圖像,如圖8所示:
通過光線強度與時間的圖像可以看出,俯臥撐運動過程中,光線傳感器的變化是非常規律的并且能夠很清晰的反應光線俯臥撐的個數,即在停止過程中光線強度不變;在俯臥撐下降過程中,光線強度逐漸減小到特定值;在俯臥撐上升過程中逐漸增加到特定值。這種清晰的曲線特點使得俯臥撐計數變得相對簡單。
通過對圖像的分析,發現和計步監測類似的,也需要從數據中找到一個閥值,用于區分是否觸發記錄一個俯臥撐。經過一系列的實驗,綜合考慮了外界光照環境及人體區別,本文最終選定閥值為5。
算法實現:
//整型處理
light= (int) event.values[0];
if(light
pushUpCount++;
}
//記錄結束后,Count除2
pushUpCount = pushUpCount/2;
3.4 界面設計
為了給用戶以更好的體驗,本運動監測應用采用簡潔清晰的界面設計風格,突出主體,簡單易用。圖9、圖10為應用部分效果圖。
4 安裝及測試
本運動監測應用是基于Android 2.1及以上版本平臺的手機應用軟件。本文將該應用安裝在了Nexus5、三星s5等型號的手機上,并進行了測試。經過測試,俯臥撐數量監測誤差在正負兩個以內;步數監測效果穩定性一般,在慢跑狀態下誤差較小,在步行條件下誤差不穩定。
5 結束語
本應用基于Android平臺所提供的傳感器API以及Android手機上常用的加速度傳感器和光線傳感器,通過對傳感器數據進行分析,實現了記步監測以及俯臥撐監測。隨著手機傳感器的日益豐富,可以用于監測用戶行為的傳感器將日益增加,因此傳感器選擇以及算法都可以進一步改進,使得監測結果更加準確。
參考文獻:
[1] 陳曦, 梁曄. 基于Android的“樂動我心”手機應用軟件設計與實現[J]. 科技廣場, 2013(10): 239-243.
[2] 馬小軍, 王滿. 基于Android平臺的手機學吉他軟件的開發[J]. 北京聯合大學學報: 自然科學版, 2012, 26(1): 28-32.