设备维修与巡检PDA终端研制分析
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作者:郑娟 罗昌俊 王小飞 马永 高虎
[摘 要]风洞动力保障系统为完成风洞试验任务提供所需的水电气等资源。虽然已经初步建立B/S模式的配套信息化系统，但是风洞动力保障系统地理位置分散，工作环境为户外，现场无WiFi网络覆盖，使维修/巡检工作的数据采集仍以手工采集为主，技术资料获取困难，无法享受信息系统建立带来的便利。基于此，本文提出面向设备维修与巡检PDA终端的技术方案，解决网络断续连接情况下的数据安全利用问题，实现现有信息化系统数据的集成运用以及现场数据的实时采集、及时入库等功能。
[关键词]PDA;IETM;信息化保障;移动数据库
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.20.031
[中图分类号]F270.7;TP311.52 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2020）20-00-04
0 引 言
风洞动力保障系统是实行风洞试验任务的重要辅助设备，主要包括供配电系统、纯净水系统、氢气系统、氧气系统等八大类动力资源系统。为了提高风洞动力保障系统的综合效能，相关机构已经建立Web版交互式电子技术手册IETM、状态感知与监测系统、设备健康管理与维修、设备信息管理系统等信息化系统，基本实现了风洞动力保障系统技术资料数字化，系统总体态势和设备关键参数集中监测以及设备统一调度管理。风洞动力保障系统具有种类多、地理位置分散等特点，使巡检/维修人员现场查阅、浏览资料十分困难，而且巡检/维修任务执行情况也只能采用纸质表格记录、手工录入的模式，效率比较低。因此，为便捷高效地开展风洞动力保障系统维修/巡检活动，拟建立便携式任务执行PDA终端，实现保障现场对交互式电子手册IETM的快速查询使用、维修/巡检任务快速获取、设备履历信息的现场查询、故障辅助诊断、设备特征及故障现象录入/上传等功能。
1 PDA终端系统总体设计
PDA终端的主要作用是为现场开展风洞动力保障系统维修保养、巡检等活动提供服务。该终端支持用户及时获取个人的维修/巡检任务，并完成任务执行与反馈工作;通过设备ID自動匹配推送对应设备IETM数据以及状态信息、故障信息等履历信息;同时还提供基于关键字、故障编码、数据编码等多种IETM数据搜索功能;提供基于IETM的交互式动力设备故障辅助诊断等功能;提供文字录入、音视频采集等功能以及工作日志、运行记录、维护记录、故障记录等通用模板，支持现场录入相关维护/巡检数据;提供基于二维码扫描备件出入库管理、人员身份认证以及数据的导入与导出等功能。
此外，PDA终端还通过增配OTG网卡的方式，在不与单位内网计算机直接连接的同时实现其对单位内网的接入和访问，如图1所示。在线运行时，PDA终端完成数据的下载与上传功能，即执行任务前，PDA终端根据执行任务涉及的设备ID、人员，自动从设备健康管理系统、设备信息管理系统、仓库管理系统、IETM发布平台、人员与组织权威数据库中同步设备维修/巡检功能、设备历史履历信息、维修器材库申请单、人员身份等信息，实现信息自动汇总;执行任务后，自动将采集的现场数据以及任务执行情况等设备履历信息同步到服务器中。在执行任务时，PDA终端离线运行，支持IETM数据的浏览与查询、基于IETM的故障识别/隔离、设备拆卸/安装、部件维修、更换等工作，并以文本/图像/视频等形式，实时记录设备特征、故障现象、任务执行过程与结果等数据。PDA终端采用7～9寸电容式触摸屏幕的手持式设备，满足EXib llc T6防爆等级要求，能够有效防震、防水、防尘。
2 PDA终端主要功能设计与实现
2.1 安卓版IETM
“一次生成，多次使用”是IETM的重要设计理念。在Web版风洞动力保障IETM系统研制过程中，设计师以最小故障定位单位为分解粒度，按照任务剖面，将相关技术信息分解为一个个具有高度可重用性的数据模块，并以中性XML文档形式存储在公共源数据库CSDB中。因此，PDA终端IETM模块根据巡检/维修活动的实际业务需要，直接重用现有的Web版IETM系统中的数据模块，利用万禾数字科技有限公司自主研发的IETM创编平台转化和整合现有数据模块，校验相关业务规则，生成支持安卓移动终端版IETM的中性数据包，并结合用户定义的显示样式，最终生成可在PDA终端上离线浏览的IETM产品。
2.2 维修保养
维修保养任务由风洞动力保障设备健康管理系统根据不同的维修需求创建，由维修保养岗位人员完成，主要包括两类任务：一种是状态检测数据/人工故障报告触发的应急维修工单;另一种是根据设备三级维护保养规定创建的计划性保养工单。维修保养人员登录PDA终端后，可以通过“我的任务”模块从服务器上查看同步分配给自己的维修保养任务、查看任务列表、查看任务详情、查看相关辅助信息，并进入任务将任务执行结果提交至服务器，具体维修保养界面如图2所示。
任务列表展示授权用户承担的所有任务，包括新任务、暂停、取消、进行中和已完成等几种状态。其中，新任务按照任务紧急程度和下达时间进行排序，并以不同颜色区分任务的紧急程度等。未完成的紧急任务，PDA终端将定时弹出对话框进行提醒。维修保养人员可以通过工单详情模块查看任务详情，并评估任务风险与预计工时是否准确。针对应急维修任务，维修人员还需现场确定故障是否存在。若为系统误判，则结束该任务，否则与设备运维人员进行设备移交并完成电子签名后，进入维修保养流程。维修保养任务完成后，记录并提交维修保养时间、维修保养项目、处理过程、结论、故障原因、故障控制措施以及试机情况记录等信息，其中，试机情况由设备运维人员填写。
2.3 巡检任务 巡检任务由风洞动力保障设备信息系统根据其运维规范创建，由设备運维人员完成，主要包括3类任务：开机前检查（A类）、设备运行定时巡视（B类）、设备停机检查（C类）。与维修保养任务类似，设备运维人员可以通过“我的任务”模块同步任务、查看所需信息。
每次的巡检任务都涉及多个设备，每个设备有不同的巡检步骤，因此，现场执行巡检任务时，设备运维人员需要按照预制的巡检顺序进行巡检。为避免巡检步骤遗漏，PDA终端分设备并按巡检顺序进行受控显示，如图3所示。针对特定巡检步骤，其前置步骤未完成时，该项巡检任务为灰色，无法操作。前置任务完成后，自动激活。巡检过程中发现问题后，若设备运维人员可以直接解决，则排除故障并填写巡检报告;若需停机维修，则记录故障设备、故障现象等信息，结束巡检任务。联网上传数据时，发起维修申请单。
2.4 辅助信息集成
PDA终端的设备履历信息管理模块将风洞动力保障设备信息管理系统中的设备信息及履历信息同步到PDA终端并进行存储，同时向PDA终端系统中的其他功能模块提供数据查询接口。需要说明的是，数据同步时，服务器只推送授权用户权限范围内的设备履历信息。为了便于用户在现场查看、查阅相关技术信息，PDA终端会根据特定工单中描述的设备信息自动从设备履历信息管理模块中抽取该设备的履历信息;根据工单中涉及的设备信息、故障信息（故障代码、故障描述），自动从IETM模块中抓取设备描述、图解零部件、拆卸安装程序、故障隔离程序等信息，生成辅助信息卡，为各类用户完成任务提供技术支持。其中，辅助信息界面如图4所示。
2.5 备件管理
PDA终端的备品备件管理模块对用户执行维修/巡检任务所需的备件、工具、耗材进行管理，提供离线/在线待申领备件填报、在线备件申领/出库、在线备件归还/入库等功能。用户接受维修任务后，可以根据故障代码自动匹配IETM数据模块中该故障的隔离/维修程序，并参考此故障隔离/维修程序中的“准备信息”填报所需专用备件、工具、耗材等信息，生成备件申领单。在线申领成功后，将自动生成申领单二维码，该二维码包含申领单号和备件识别码与数量。任务执行完成后，用户可以离线填报备件使用信息，生成归还单。在仓库现场执行备品备件申领或归还任务时，PDA系统通过在线扫描二维码信息，同仓库系统进行数据交换。其中，备件管理界面如图5所示。
2.6 数据管理
PDA终端使用环境具有设备终端多、断开/连接网络频繁、使用地域分散等特点，而且PDA终端的存储容量有限。为了确保在网络断续连接的情况下，PDA终端用户能够高效填报、修改、查询、访问数据，PDA终端使用嵌入式移动数据库SQ Lite存储数据，并规定PDA终端与服务器之间的数据操作规则，依此建立基于Web Service的数据同步服务。此外，PDA终端在采用审计控制、基于角色用户访问控制的基础上，还采用基于AES加密算法的数据加密存储/传输和防复制粘贴等方法，确保数据的安全访问。
3 结 语
风洞动力保障系统的设备种类多、地理位置分散、现场无网络覆盖，执行维修/巡检任务过程中获取技术资料困难，数据采集以手工为主，工作量大，效率低。为了解决上述问题，本文引入移动数据库技术、Web Service技术、二维码扫描等技术，研究并提出一个切实可行的便携式任务执行PDA终端解决方案，不仅实现了IETM、设备履历信息、人员与组织等现有信息系统数据的集成利用，还提高了风洞动力保障系统的维修/巡检工作的信息化和自动化程度，能有效提高系统的工作效率和质量。
主要参考文献
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[收稿日期]2020-09-03
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