吳阜++王堅++凌衛(wèi)青

摘要：為了加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)信息化管理，并與企業(yè)現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)無縫集成，該文提出了一種集成物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計方案。首先研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的RFID系統(tǒng)，結(jié)合Web Service技術(shù)，然后設(shè)計了Browser/Server模式下的多層總體體系架構(gòu)，最后對集成系統(tǒng)進(jìn)行了實現(xiàn)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在上海某大型裝備制造企業(yè)上線應(yīng)用，系統(tǒng)穩(wěn)定，效果良好。

關(guān)鍵詞：安全生產(chǎn)；物聯(lián)網(wǎng)；Web Service

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）03-0253-03

Design and Implementation of Enterprise Production Safety Management System Based on Integrated Internet of Things

WU Fu， WANG Jian， LING Wei-qing

（CIMS Research Center，Tongji University， Shanghai 201804， China）

Abstract： In order to strengthen the enterprise production safety information management and integrate seamlessly with the existing Internet of things， this paper puts forward a design scheme of the enterprise production safety management system integrated with the Internet of things. Firstly， the RFID system based on Internet of Things technology is studied， Then this paper designed the multi-layer architecture under Browser/Server mode， and finally realized the integrated system combined with Web Service. At present， the system has been stable and well applied in a large-scale equipment manufacturing enterprise in Shanghai.

Key words： Safety production； internet of things； Web Service

隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，企業(yè)安全生產(chǎn)事故將會引起連鎖反應(yīng)，可能對國家、社會、企業(yè)和員工造成嚴(yán)重后果[1]，安全生產(chǎn)問題已成為制約企業(yè)發(fā)展的一個關(guān)鍵因素。然而，傳統(tǒng)安全生產(chǎn)管理，受生產(chǎn)力發(fā)展水平低、員工素質(zhì)低等眾多因素影響，具有監(jiān)督檢查不規(guī)范、流程滯后嚴(yán)重等缺點[2]，因此，越來越多的企業(yè)希望通過加強(qiáng)安全生產(chǎn)信息化建設(shè)來及時掌握企業(yè)安全動態(tài)，達(dá)到規(guī)范安全生產(chǎn)檢查、強(qiáng)化員工安全意識、保障安全生產(chǎn)的效果。

物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息化技術(shù)的重要組成部分，通過傳感器、射頻識別技術(shù)，按約定的協(xié)議，可實現(xiàn)對多目標(biāo)和運動目標(biāo)的自動識別、跟蹤定位和管理。由于這種特性，其在監(jiān)督管理企業(yè)危險物品的安全運輸和使用方面可發(fā)揮巨大作用，能顯著提高企業(yè)事故防范能力。

本文緊密結(jié)合安全生產(chǎn)管理工作信息化的需要，設(shè)計了一種基于ASP.NET MVC的企業(yè)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，并充分利用Web Service技術(shù)，在.NET Framework平臺上實現(xiàn)了基于無線射頻識別（Radio Frequency Identification， 簡稱RFID）的物聯(lián)網(wǎng)和管理系統(tǒng)的集成，建立了統(tǒng)一的安全生產(chǎn)管理平臺，能有效整合異構(gòu)數(shù)據(jù)，優(yōu)化系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換和信息資源共享，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供了更加高效、便利、可靠的管理手段。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 基于Web Service的RFID系統(tǒng)架構(gòu)

Web Service是一個平臺獨立的、自包含的、基于可編程的Web的應(yīng)用程序，具有跨平臺、跨語言、松耦合等優(yōu)良特點[3]，為RFID系統(tǒng)集成提供了便利?；赪eb Service的RFID系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)中電子標(biāo)簽記錄固有和描述信息；讀寫器通過天線可識別和讀寫標(biāo)簽信息；中間件對信息進(jìn)行過濾、整合，應(yīng)用系統(tǒng)支撐各項業(yè)務(wù)操作。Web Service服務(wù)器提供Web服務(wù)接口來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享，方便其他應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，后臺數(shù)據(jù)庫用于存放標(biāo)簽和位置信息。

1.2 RFID系統(tǒng)與管理系統(tǒng)?；纺K集成的方式

為實現(xiàn)企業(yè)危化品RFID系統(tǒng)與管理系統(tǒng)快速無縫集成，同時保持界面統(tǒng)一，在管理系統(tǒng)?；纺K不同部分中使用兩種方式來實現(xiàn)：一種是在RFID系統(tǒng)中?；窐?biāo)簽信息同管理系統(tǒng)中?；啡霂?、領(lǐng)用、處置等流程相關(guān)聯(lián)的部分中，通過Web Service 傳輸XML來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；另一種是危化品實時監(jiān)控和歷史軌跡中，由于不涉及管理系統(tǒng)過多的業(yè)務(wù)流程邏輯，且RFID應(yīng)用系統(tǒng)本身支持B/S模式，則通過響應(yīng)HTML直接展示，如圖2 所示。

1.3 集成物聯(lián)網(wǎng)的安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)架構(gòu)

管理系統(tǒng)架構(gòu)采用Microsoft .NET Framework中的ASP.NET技術(shù)，具有良好的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性[4]，能高效地結(jié)合Web Service，安全穩(wěn)定地集成RFID系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)使用MVC模式，這種模式有效降低了系統(tǒng)分層之間的耦合度，有利于系統(tǒng)擴(kuò)展和分工協(xié)作，具有靈活、開發(fā)周期短、可重用性高等優(yōu)點。按照實際業(yè)務(wù)需求，融合RFID系統(tǒng)，本系統(tǒng)在架構(gòu)上劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層，如圖3所示：

表現(xiàn)層分為UI界面組件和UI邏輯組件。UI界面組件采用React，React是Facebook公司開源的一種前端庫[5]，傳統(tǒng)的UI操作需要涉及DOM（Document Object Model）操作，而頻繁操作DOM操作消耗內(nèi)存較大[6]，影響系統(tǒng)性能，React在Dom之上構(gòu)建了一層虛擬Dom（Virtual Dom），通過比較兩次操作后DOM差異來最小化更新DOM，可達(dá)到優(yōu)化頁面交互的效果，而且React組件化的思想能大大提高組件的重用以及擴(kuò)展性。UI邏輯組件專注于業(yè)務(wù)邏輯層和界面之間的數(shù)據(jù)交互，盡可能減少和UI界面組件的耦合，其對應(yīng)MVC中Controller，對于頁面抵達(dá)Web服務(wù)器的http請求經(jīng)攔截器攔截并映射URL到對應(yīng)Controller的Action中，可調(diào)用Model獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，后返回HTML或者Ajax請求的數(shù)據(jù)到瀏覽器。

業(yè)務(wù)層，作為表現(xiàn)層和數(shù)據(jù)層的紐帶，采用面向?qū)ο笤O(shè)計的領(lǐng)域模型，降低系統(tǒng)耦合，以支撐各大應(yīng)用。業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)幾乎所有業(yè)務(wù)驗證、業(yè)務(wù)規(guī)則和分支以及用戶角色權(quán)限，根據(jù)表現(xiàn)層命令來確定調(diào)用對應(yīng)的數(shù)據(jù)訪問邏輯，只作為數(shù)據(jù)的承載，不包含其他行為，對應(yīng)著MVC中Model里數(shù)據(jù)邏輯部分。

數(shù)據(jù)訪問層，提供數(shù)據(jù)持久化功能，包括數(shù)據(jù)的CURD，以及事務(wù)處理，并發(fā)控制等。管理系統(tǒng)一般業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過ADO.NET訪問SQL SERVER數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，另外采用Web Service調(diào)用企業(yè)內(nèi)部工作流、權(quán)限控制和RFID系統(tǒng)的服務(wù)，支撐同其他應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并實現(xiàn)了單點登錄（Single Sign On）。

2 系統(tǒng)功能模塊與實現(xiàn)

結(jié)合企業(yè)實際需求，考慮到?；钒踩⑷粘ｋ[患檢查和設(shè)備維修檢查、事故檔案的詳細(xì)記錄和歸納以及安全防范重點對安全生產(chǎn)的重要影響，系統(tǒng)從功能上主要劃分為六大模塊，分別為登錄和權(quán)限管理、?；饭芾怼踩[患檢查、設(shè)備維檢管理、事故檔案管理與統(tǒng)計和安全防范重點，如圖4所示。

登錄和權(quán)限管理模塊通過Web Services調(diào)用企業(yè)內(nèi)部權(quán)限管理和認(rèn)證服務(wù)，在權(quán)限系統(tǒng)中為每個角色每個操作設(shè)置權(quán)限后，系統(tǒng)會識別當(dāng)前用戶角色是否具有該項操作的權(quán)限。登錄部分支持SSO單點登錄，將同一用戶在企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用中的登錄狀態(tài)映射到本系統(tǒng)，即用戶可在登錄其他內(nèi)部應(yīng)用后，無需再次登錄的情況下訪問本系統(tǒng)，簡化企業(yè)賬號管理。

?；饭芾砟K分為?；放_賬和?；繁O(jiān)控，臺賬記錄?；啡霂?、領(lǐng)用、現(xiàn)場使用、退庫、處置等流程，同樣通過調(diào)用Web Service服務(wù)，這些過程可關(guān)聯(lián)具體危化品位置和信息。監(jiān)控部分提供危化品實時監(jiān)控和歷史軌跡查詢功能。

安全隱患檢查模塊包含檢查記錄和安全信息單，幫助企業(yè)建立日常和專項安全隱患檢查機(jī)制，及時反映企業(yè)安全生產(chǎn)狀況。

事故檔案管理與統(tǒng)計模塊，記錄員記錄安全事故的信息，統(tǒng)計模塊統(tǒng)計事故一般性規(guī)律和信息，并以圖表形式清晰展示和分析易發(fā)生時間段、發(fā)生原因等。另外，管理模塊中提供OFFICE接口，支持電子文檔導(dǎo)入和導(dǎo)出功能，能有效保持檔案的完整性和真實性。

設(shè)備維檢管理包括設(shè)備信息管理和維檢管理，管理員可查看設(shè)備信息和維檢狀態(tài)，記錄員可根據(jù)設(shè)備磨損規(guī)律和經(jīng)驗動態(tài)設(shè)置設(shè)備維檢周期，維檢到期時系統(tǒng)會自動提醒，維檢需記錄詳細(xì)信息，保證設(shè)備可用度最大，為防范設(shè)備事故和故障排查提供幫助。

安全防范重點模塊，操作者可設(shè)置年度、月度和日常防范重點，系統(tǒng)會從安全隱患檢查不合格項、事故檔案中提取和防范時間相關(guān)的信息，如事故易發(fā)生時間段等，輔助建立防范重點，重點建立后會根據(jù)防范時間出現(xiàn)在通知對象的系統(tǒng)首頁提醒中。

目前本系統(tǒng)已經(jīng)在企業(yè)上線使用，且穩(wěn)定運行。系統(tǒng)后端采用C#語言開發(fā)，前端頁面使用Twitter公司的HTML/CSS開源框架Bootstrap，支持響應(yīng)式布局，圖表交互使用類型豐富的開源庫Highcharts，系統(tǒng)部分截圖如圖5、圖6所示。

圖5 危化品監(jiān)控模塊

3 結(jié)束語

本文針對企業(yè)安全生產(chǎn)信息化問題，設(shè)計并實現(xiàn)了基于ASP.NET MVC的企業(yè)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，為企業(yè)安全生產(chǎn)工作帶來了新的工作模式和管理工具，同時集成了基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享程度，加強(qiáng)了企業(yè)對?；返谋O(jiān)控管理，有效減少了安全事故的發(fā)生。當(dāng)然，本系統(tǒng)目前還有不足之處，如沒有利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測和分析，不過隨著今后的不斷改善，將為企業(yè)安全生產(chǎn)提供更加完整、智能、高效的管理和輔助決策。

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