一種基于云計算和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控系統及方法與流程

本發明設計涉及工作間式拋光粉塵監控云節點、云計算管理平臺、無線網絡通信、移動客戶端App，尤其涉及一種基于云計算管理平臺和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控系統及方法，屬于安全生產領域。

背景技術：

近年來，隨著國民經濟的快速發展，建材需求也越來越大，大量的鋁鎂金屬加工業也迅速發展起來。但在金屬品拋光生產過程中，會產生大量的鋁鎂粉塵，長期吸入可導致塵肺病的發生，直接影響操作工的身心健康，且當拋光粉塵濃度超標時，會引發劇烈的粉塵爆炸事故。因此，為了保障操作工的身體健康與企業的安全生產，必須對鋁鎂拋光作業空間的拋光粉塵進行實時監測，并依據監測環境參數，采取相應的應急措施。

專利“一種適用于工廠車間的粉塵監控系統”[專利申請號：201520762662.2，公開號：CN 205049450U]，公開了一種適用于工廠車間的粉塵監控系統。該系統利用監控主機連接置于車間各檢測位置的粉塵檢測探頭，采用有線數據通信，不僅通信范圍受限，且不利于項目實施，增加系統的投資成本。

專利“星型網絡煤塵粉塵監控系統”[專利申請號：201420408107.5，公開號：CN204002934U]，公開了一種星形網絡煤塵粉塵監控系統，盡管該系統實現網絡化的監測，但由于采用C/S架構，無云計算的管理平臺，不利于數據管理，特別是對于大型生產車間(含有大量的拋光設備)的粉塵監測，且無控制單元與聲光報警裝置，無法自動切斷供電電源。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決背景技術中的問題，開發一款基于云計算和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控系統，包括工作間式拋光粉塵監控云節點，云計算管理平臺，以及客戶端。

所述工作間式拋光粉塵監控云節點由N個云節點構成(每個云節點監控一臺拋光設備)，每個云節點中包括罩在工作臺上的工作間罩殼、環境參數檢測傳感器、2.4G模塊、MCU、聲光報警單元、繼電器控制單元、GPRS模塊。環境參數檢測傳感器集成一起，分別放置在工作間罩殼頂部的進風口、出風口以及工作區，用于檢測工作間的環境參數，所述環境參數包括：拋光粉塵濃度PM2.5，PM10，溫度、濕度。環境參數檢測傳感器將采集的數據通過2.4G模塊無線發送至MCU中。當工作間的粉塵濃度超標，MCU控制聲光報警單元啟動，提示操作工撤離工作現場；與此同時，繼電器動作，自動切斷拋光設備電源，拋光機停止工作，確保生產安全與操作人員的身心健康。

所述云計算管理平臺包括接收單元、判斷單元、數據處理單元、數據存儲單元、控制調整單元，各單元的功能如下：

接收單元，用于接收N個監控云節點傳送的工作間環境參數(粉塵濃度PM2.5、PM10、溫度、濕度)，也接收來自移動客戶端App的控制指令；

判斷單元，用于判斷所述監控云節點采集的粉塵濃度與設定閾值的大小，以及有沒有接收到移動客戶端App的控制指令；

數據處理單元，用于將所述N個監控云節點采集的PM2.5濃度值、PM10濃度值、溫度和濕度的數據進行處理與數據融合，即在接收到數據之后，分辨出采集到的是PM2.5還是PM10、還是溫濕度，將眾多數據篩選出來分類，融合是指根據數據進行預估，以防止濃度超標的情況發生。

數據存儲單元，用于將所述數據處理單元的數據保存在云平臺數據庫中；

控制調整單元，用于當移動客戶端App發送指令至云計算管理平臺、或當粉塵濃度大于設定閾值時，所述控制調整單元將控制指令通過GPRS網絡，發送給監控云節點的MCU，MCU控制繼電器控制單元動作，切斷拋光設備電源，并啟動聲光報警器。

所述客戶端包括移動客戶端App和Web瀏覽器。移動客戶端App通過Web service訪問基于云計算管理平臺，讀取數據存儲單元中的環境參數，并以曲線形式顯示在移動客戶端App上，在移動客戶端App的操作界面上，能夠查看不同時間段，不同作業車間，不同傳感器所采集的環境參數；與此同時，客戶也可以通過客戶端App強制啟動/消除聲光報警，強制拋光設備停止工作。從而使拋光粉塵監控不受時間、地點的約束，操作更加便捷化。Web瀏覽器使得管理人員只需要輸入正確的IP地址，就能在自己的服務器上查詢所述數據存儲單元中的環境參數。

基于上述系統，本發明提出了一種基于云計算和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控方法，包括如下步驟：

步驟1：啟動工作間的拋光機，當移動客戶端App發出停止指令時，執行步驟5，否則執行2；

步驟2：點擊移動客戶端App相應的按鈕，讀取工作間拋光粉塵濃度信息并顯示，執行步驟3；

步驟3：若粉塵濃度不大于閾值，執行步驟4，否則執行步驟7；

步驟4：關閉聲光報警器，并繼續執行步驟1；

步驟5：在上述過程中若節點收到停止指令，拋光機停止工作，并執行步驟6

步驟6：開啟聲光報警器，提醒工作間的工人采取相應的應急措施，并執行步驟2；

步驟7：此時粉塵濃度大于閾值，移動客戶端點擊按鈕，開啟聲光報警器，并執行步驟8；

步驟8：關閉拋光機，確保工人工作安全，并執行步驟1。

本發明具有的有益效果：

1)運用云計算技術，構建工作間式拋光粉塵云管理平臺，安檢人員可以隨時隨地的了解各個工作間的生產情況，實現作業車間的實時監控，大大降低企業的管理成本；

2)采用三個粉塵監測傳感器的模式，構建工作間的立體式拋光粉塵監控云節點，使得拋光粉塵監測無死角，節點同時具備聲光報警與控制單元，可以自動保障企業的安全生產；

3)采用數據存儲單元存儲數據，可以再現整個拋光過程的粉塵變化規律，為生產決策提供數據支撐；

4)運用移動客戶端App對車間各個工作間的拋光機實現遠程監控，可以支持用戶在任意時間、任意地點獲取數據并控制車間的作業狀態。

附圖說明

圖1是本發明原理結構示意圖；

圖2是移動客戶端APP界面示意圖；

圖3是拋光粉塵監控系統流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖1、圖2、圖3對本發明作進一步的說明：

如圖1所示，本發明為一種基于云計算和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控系統。

所述基于云計算和移動客戶端App的工作間式拋光粉塵監控系統包括拋光粉塵監控云節點、云計算管理平臺、移動客戶端App和Web瀏覽器。

所述拋光粉塵監控云節點由N個工作間罩殼組成，每一個工作間的云節點都包括3個傳感器模塊(每個傳感器模塊包括1個激光PM2.5傳感器SDS011、1個DHT11數字溫濕度傳感器)，所述3個傳感器模塊分別放置在工作間罩殼的進風口、出風口、以及工作區；傳感器將檢測到的粉塵濃度值和工作間的溫濕度通過2.4G無線通信模塊發送至MCU(本發明采用Arduino UNO控制器)中，避免了有線數據傳輸的局限性。當粉塵濃度大于閾值時，MCU觸發聲光報警器，提醒工人，并同時通過繼電器控制單元切斷電源，使得拋光機停止作業，避免粉塵爆炸事故的出現。N個工作間傳感器所測得的參數信息都將通過GPRS模塊，無線傳輸至云計算管理平臺，云計算管理平臺對數據進行集中分析。

所述云計算管理平臺包括接收單元、判斷單元、數據處理單元、數據存儲單元、控制調整單元。接收單元一方面接收監控云節點采集到的環境參數，通過判斷單元比較環境參數是否大于閾值，若粉塵濃度未超標，將數據經過數據處理單元進行分類并存入數據存儲單元，為工作人員的實時查看和歷史查詢實現數據支持；若粉塵濃度超標，控制調整單元發出信號至監控云節點，啟動聲光報警單元并關閉多功能砂帶拋光機；另一方面接收單元也接收來自移動客戶端App的指令，通過判斷單元辨別移動客戶端發出的操作指令，實現對多功能砂帶拋光機和聲光報警器的監控。云計算管理平臺無需單獨配置獨立的管理平臺，僅需一臺服務器即可，大大降低企業的管理成本，同時也實現了網絡化的通訊和管理，快速處理大量的歷史數據，提高工作效率。

所述移動客戶端App的使用過程包括打開移動客戶端App，進入顯示界面，如圖2。可以選擇查看PM2.5按鈕、PM10按鈕，以及圖形呈現方式：曲線圖、折線圖、餅狀圖。當車間工作產生的拋光粉塵濃度超標時，App提示打開凈化開關，啟動車間的凈化裝置，降低車間粉塵濃度；當管理人員想要查看過去一個時間段的任意一個工作間環境工作狀況時，在移動客戶端App上選擇查詢按鈕，可以查看用戶需要監測的時間段和工作間；當車間粉塵濃度嚴重超標時，選擇停止，則相應的工作間的操作機臺立刻停止工作，同時選擇求助功能，采取相應的措施。這樣多功能，一體化，便捷的操作方式可以將N個云節點的工作情況實時反饋給用戶，既精準又有效，同時也保障了工人的生命安全。

所述Web瀏覽器的過程包括用戶輸入IP地址直接訪問云計算管理平臺中的數據存儲單元，查詢環境參數信息，使得監控工作間拋光粉塵的渠道更加多樣化，人性化。

整個監控系統的實現步驟如圖3所示：

步驟27：工人啟動工作間的拋光機，當移動客戶端App發出停止指令時，執行步驟31，否則執行28；

步驟28：讀取工作間拋光粉塵濃度信息，并執行步驟29；

步驟29：若粉塵濃度不大于閾值，執行步驟30，否則執行步驟33；

步驟30：關閉聲光報警器，并繼續執行步驟27；

步驟31：此時收到停止指令，拋光機停止工作，并執行步驟32

步驟32：開啟聲光報警器，提醒工作間的工人采取相應的應急措施，并執行步驟28；

步驟33：此時粉塵濃度大于閾值，開啟聲光報警器，并執行步驟34；

步驟34：關閉拋光機，確保工人工作安全，并執行步驟27。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來，在不脫離本發明原理的前提下可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。