基于Android平台的折弯机远程监控系统

周国华，商俊燕

（常州轻工职业技术学院 信息系，江苏 常州 213164）

基于Android平台的折弯机远程监控系统

周国华，商俊燕

（常州轻工职业技术学院 信息系，江苏 常州 213164）

为了促进数控系统发展，方便系统维护与监测，开发了一种基于Android平台的折弯机远程监控系统，实现了对折弯机系统运行数据的远程采集和数据存储功能。该系统不受地点时间限制，用户可在任何具备网络覆盖的地方从手机上浏览并获取数据，并根据数据自动生成系统运行报告、故障诊断报告及图形分析报告，系统运行可靠，且具有较高的性价比。

折弯机；安卓；集成控制系统；远程监控

目前国外，在数控折弯机领域，荷兰、瑞典等一些发达国家主要综合运用高科技手段构建先进折弯机运行状态远程监测系统，通过先进的传感器感知技术、数据融合传输技术以及互联网技术建立覆盖整个产品的数控技术信息化平台，实现了对数控折弯机运行状态的自动监测，大幅提高了折弯系统运行的可靠性、可维护性、可持续性发展［1］。在国内，目前都是人工测试系统、采集数据，然后手工导出数据再进行分析，操作耗时费力、实时性不佳，甚至很多专业数据采集必须携带和使用专门测试仪表，带来了更大的维护困难等问题。本监控系统基于Android平台，系统实时性强，采用手机无线通讯的方式对折弯机运行进行实时监控，系统操作简单、数据输出快而精确。

1　系统方案设计

系统主要分为底层模块（伺服控制模块监控、流量阀模块监控、压力阀模块监控），数据采集模块，服务器，远程监控以及Android手机客户端等模块。系统架构图如图1所示。

折弯机集成控制系统是整个数控折弯机的核心，监控着整个板料折弯全过程。集成控制系统包括控制部分、驱动部分及监控部分，实现的功能主要包括控制参数的设定、状态的读取控制、数据信号采集、对折弯机的控制。运动控制系统要对伺服、流量阀、压力阀、电磁阀、液压泵在内的多种控制对象进行控制，负责的控制任务如下：板料的输送、工作滑块的位移及后挡料板的位置控制等。驱动部分则由控制系统根据采集到的数据和相关参数设置发送控制指令运作。监控部分包括实时接受控制反馈信息、实时数据采集、状态信息汇集及处理、控制参数和状态显示等。各个部分必须实时通讯、协调工作。

图1　系统整体框架结构图

服务器模块主要用于接收数据并通过GPRS与Android手机客户端进行网络通信；Android手机客户端主要完成同服务器的数据交互，端口状态显示以及自身的数据库管理、网络通信等功能。

2　Android客户端设计

2.1Android客户端架构

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。客户端部分采用Android Java开发，利用自身数据库SQLite实现数据存储，结合Socket完成网络通信，最终编译之后打包生成App，在Android手机上可直接安装，相比传统的折弯机监控系统，本设计不受时间、地域、环境、距离等因数限制，在用户手机上设计监控界面，操作方便灵活，具体架构如图2所示。

图2　Android客户端架构

2.2客户端界面设计

Android系统采用XML语言完成界面设计，本系统主要包含登录界面、主功能界面、参数设置、运行状态监控、故障诊断及数据分析界面，在主功能界面中可点击进入各级主控制界面，端口监测界面如图3所示。在该控制界面实时接收由服务器端发送的数据并直观的显示出来。

图3　端口监测界面

端口通过其状态0-1的变化判定外部信号或者输入端口的好坏。I_00到I_13为输入端口，O_14到O_18为伺服轴的模拟量输出端口。 O_19和O_20为伺服轴模拟量输出端口的零位调整，可用以校正伺服电机的零飘。D1～D4分别对应Y1、Y2光栅尺，X轴，R轴的编码器的反馈信号，通过这些反馈信号可判定计数方向的正确性，防止发生飞车。

左偏置，右偏置可控制左右两侧比例伺服阀的双向开启关闭，左右阀补偿可校正阀零位，压力阀偏置可以通过DA1 到DA6值的改变输出相应电流到主压力阀，通过压力表可直接观察到主压力的变化，通过这种方法可方便的进行压力标定。通过左右阀偏置，压力阀偏置及相关开关阀的动作能操纵滑块上下动作。

本系统包含多个Activity，这些Activity切换与传递数据通过Intent来实现。在一个Activity设置可触发的控件，添加一个触发器，设置Intent，让Intent能将Activity和需要跳转的Activity进行绑定，通过 putExtra方法将要传输的值放到Intent对象中存储，在跳转的Activity中使用 getIntent来获取上下文切换中，使得自己启动Intent对象实例，最后使用getStringExtra来获取数据。

2.3数据存取模块设计

在本系统设计中2处用到数据库，即在参数设置以及采集数据存取模块中。在参数设置模块中，为了提高系统的操作人性化，用户可手动设置通信地址和端口，添加到数据库中，一次设置可永久保存，在下次通信时系统自动搜索数据库，取出通信参数和远程服务器进行通信，若服务器地址发生变化，只需修改客户端的通信数据库中的通信参数即可。在数据存取模块中，实现了对远程服务器传送来的采集数据进行数据存储，更新以及实时的查询记录功能，为了防止数据的覆盖，每次实时读取系统当前的时间，提炼出关键信息作为保存文件的文件名，在数据分析时通过ListView将指定目录下存储的XML文档全部列出，用户选择某一XML文档后，可删除此文档或者根据此文档的数据生成图形分析，同时考虑到手机自带的SQLite数据库容量有限，系统能将数据库中全部信息以XML文档的方式保存到用户的SD卡上。

SQLite数据库是D.Richard Hipp用C语言编写的开源嵌入式数据库，支持的数据库大小为2TB。SQLite是轻量级数据库，其与C/S模式的数据库软件不同，是进程内的数据引擎，因此不存在数据库的客户端和服务器。使用SQLite一般只需要带上其的一个动态库，便可享受其全部功能。且那个动态库的尺寸也相当小。SQLite数据库具有很强的独立性，其的核心引擎本身不依赖第三方软件，使用其也无需“安装”。所以在部署的时候能省去不少麻烦。SQLite数据库支持跨平台，支持大部分操作系统，除了在电脑上使用的操作系统外，诸多手机系统同样可运行，比如 Android、Windows Mobile、Sysbin、Palm等。SQLite数据库支持多语言接口，比如C/C++、java、Python、dotNet、Ruby、Perl等，因此本系统采用SQLite数据库。

在android中使用SQLite，一般需要重新写一个类，而该类继承一个 android提供访问该数据库的助手类SQLiteOpenHelper。SQLiteOpenHelper是SQLiteDatabase的一个帮助类，用来管理数据库的创建和版本的更新。SQLite数据库同样可通过SQL语句来完成数据的新增、插入、修改等操作，Android提供了一个名为SQLiteDatabase的类，该类封装了一些操作数据库的API，使用该类可完成对数据进行添加（Create）、查询（Retrieve）、更新（Update）和删除（Delete）操作。

2.4通信模块设计

通信模块主要基于Socket接口来实现的，Socket是两个程序之间进行双向数据传输的网络通讯端点，有一个地址和一个端口号来标识。每个服务程序在提供服务时均要在一个端口进行，而想使用该服务的客户机也必须连接该端口。Socket因是基于传输层，所以其是较为原始的通讯协议机制。通过Socket的数据表现形式为字节流信息，因此通讯双方要想完成某项具体的应用则必须按双方约定的方式进行数据的格式化和解释。本系统选用基于TCP/IP协议的Socket通信方式。为了提高系统的通信效率，将Socket通信的接收部分在独立的线程Thread中执行，以保证系统的快速反应性能。

首先利用服务器的域名 （IP地址）以及端口创建新的Socket连接，通过该端口号向服务器发送连接请求，如果连接不成功，抛出异常。成功连接后客户端启动侦听，准备接收来自服务器指定端口发送的IO端口参数信息，具体实现如下：

try｛

//客户端

socketSocket socket=new Socket（服务器固定IP地址, 54321）；

//取得输出流

PrintWriter out=new PrintWriter（

new BufferedWriter（new OutputStreamWriter（socket. getOutputStream（））,true）；

//取得输入流

BufferedReaderin=newBufferedReader（new InputStreamReader（socket.getInputStream（））；

…

//读取信息关闭流

out.close（）；

in.close（）；

｝catch（IOException e）｛…｝

3　折弯机控制系统服务器设计

折弯机控制系统服务器由数据编程模块、折弯控制模块以及状态监控3大模块组成，系统采用C#与C++混合编程，C#设计界面，C++实现底层通讯，实现在不影响系统性能下提高了系统开发效率。

与手机通讯采用GPRS模块，GPRS（General Packet Radio Service）是通用分组无线业务的简称，是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式。与原有的GSM比较，GPRS在数据业务的承载和支持上具有明显的优势：通过多个GSM时隙的复用，支持的数据传输速率更高；GPRS采用TCP协议进行数据通信，其内嵌TCP/IP协议栈，实现用户数据透明传输；支持固定IP和域名解析方式连接；采用信道复用技术，每个GPRS用户均能实现永远在线；相对于短消息等其他无线数据通信业务，GPRS的价格优势比较明显；内置EEPROM，可保存用户设定参数；独立的数据端口和命令端口，可接受远程AT命令；抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求。

图4　折弯机控制系统服务器功能模块

图5　系统监控流程图

通过系统状态监控模块来查看折弯机IO端口及运行参数、状态的变化，方便对系统进行故障诊断。当折弯系统发生故障时，折弯控制模块能自动识别故障代码，通过串口发送到折弯机控制系统服务器端，服务器端能准确将相关IO端口状态发送到Android手机，同时本监控系统支持数据采集、保存及发送，当整个折弯步骤完成后，监控自动采集数据，为了防止数据丢失，保存在机器的数据库中，通过GPRS传送数据，同时窗口能正确显示接收到的指令，可对监控信息进行查询。

4　试验与结果分析

利用本系统在苏州爱克机械有限公司折弯机生产基地进行试验，实时获取折弯机的IO端口变化及采集数据生成分析报告，在本系统监控下，测试结果如图6所示。

图6　图形数据分析示例

通过该采样分析界面，可看到整个折弯动作运行的实时状态曲线，分析该曲线，可得到比例伺服阀的动作状态；比例压力阀的动作状态；Y1，Y2滑块运行速度，位置；机床状态（停止，快下，工进，保压，卸荷，回程）；滑块运行 参考曲线，实际误差；数字输入输出端口状态；伺服轴的运行状态及参考曲线；模拟量反馈信号状态（压力传感器，补偿电位器等）等。

5　结束语

本文开发的基于物联网Android平台的折弯机远程监控系统，在Android手机上实现了远程无线监控，方便了折弯机生产厂家监控和调试折弯机，系统运行可靠，性价比高，具有良好的推广前景。

［1］孙斌,杨汝清.基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势［J］.机床与液压,2001（4）:3-5.

［2］余宏兵,李宝安,申功勋.基于ARM的WINCE系统定制［J］.现代电子技术,2008（10）:73-75.

［3］王四林.一种通用型折弯机数控系统［J］.中国水运,2008（10）: 144-145.

［4］黎小巨,吴百海,王卫平.电伺服折弯机同步控制及仿真研究［J］.机床与液压,2009,37（8）203-205.

［5］叶俊华,许雪妹,黄帅,等.基于ARM和WINCE的数据采集系统设计［J］.计算机工程与科学,2009,31（6）:136-138.

［6］代杰,樊瑾瑜,孙洪德.基于单片机和PLC的母线折弯机控制系统设计［J］.机床与液压,2011,39（12）:71-73.

［7］魏雪梅,王志明,曹光荣,等.数控板料折弯机远程诊断技术研究［J］.锻压装备与制造技术,2012（2）:29-31.

［8］李东旭,岳向泉.基于WinCE的折弯机远程无线监控系统开发［J］.机电产品开发与创新,2013,26（3）:131-133.

［9］白瑞林,卢长龙,胡军山.具有远程无线监控功能的铝隔条折弯机控制系统设计［J］.机床与液压,2014,42（5）:91-93.

Remote monitoring system of bending machine based on android platform

ZHOU Guo-hua,SHANG Jun-yan
（Department of Information，Changzhou Institute of Light Industry Technology，Changzhou 213164,China）

In order to promote the development of NC system,and is convenient for system maintenance and monitoring,the development of a bending machine remote monitoring system based on the Android platform,the realization of the bending machine system operation data acquisition and remote data storage function.The system is not affected by the time and place restrictions on,the user can in any with network coverage of the place from the phone browsing and access to data,and according to the data automatic generation system operation report,fault diagnosis reports and graphical analysis report,and reliable operation of the system and has a high price.

bending machine；Android；integrated control system；remote monitoring

TN99

A

1674－6236（2016）13-0098-03

2015-07-14稿件编号：201507102

常州轻工职业技术学院青年创新基金项目（2014）；江苏省大学生创新项目（201513101015Y）

周国华（1977—），男，江苏常州人，硕士，讲师。研究方向：软件技术。