智能开关质量检测系统设计与研究

黄俊之 郑苹苹

摘  要：文章针对在车间生产完成的智能开关进行自动化质量检测的装置，设计了一种应用于该检测设备的软件系统。该软件系统基于Windows10系统运行，部署在基于Linux操作系统的服务器上，使用Eclipse的IDE开发工具，釆用Java语言的Spring boot框架进行开发。主要设计了设备信息采集、设备检测、检测结果展示、数据分析和人机交互等模块。用户通过对出厂智能开关检测信息的采集，有效确保出厂的智能开关设备性能质量合格，同时结合数据分析，有效指导车间生产工作，助力企业提能增效。

关键词：智能开关;质量检测;检测软件;结构系统设计

中圖分类号：TP311            文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）02-0164-06

Abstract： Aiming at the device making automatic quality detection of intelligent switch produced in the workshop， this paper designs a software system applied to the detection equipment. The software system's operation is based on Windows 10 system， deployed on the server based on Linux operating system， developed by using Eclipse IDE development tool and Spring boot framework in Java language. The modules of equipment information collection， equipment testing， testing results display， data analysis and man-machine interaction are mainly designed.Through the collection of the intelligent switch detection information of leaving the factory， users can effectively ensure that the qualified performance and quality of the intelligent switch equipment of leaving the factory， and combined with data analysis， effectively guide the workshop production work， and help enterprises to improve energy and efficiency.

Keywords： intelligent switch; quality inspection; inspection software; structural system design

0  引  言

我国经济的飞速发展，对电力资源的需求越来越大，使得中国电力发展速度世界瞩目，但是我国已建立起来的电力网已经远远不能满足现在经济的发展，近几年来用电量的不断增长，使得许多地区电量不够用造成停电现象[1]。为了更加有效地利用电能、节省电能，当前在许多家庭日常用电过程中安装了智能开关，从老百姓日常生活层面，推动节约用电。

智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元。由于这种控制方式简单且易于实现，在许多家用电器和照明灯具的控制中被采用。智能开关的重点是稳定性好、传输速度快、抗干扰能力强。智能开关单独使用专门的信号线，不受其他如电力线、无线电等辐射杂波干扰，产品操作稳定性非常强。性能方面的稳定将决定传输信号的速度和抗干扰能力[2]。智能开关使用环境广泛，主要应用于家居智能化改造、办公室智能化改造、工厂智能化改造、农林渔牧智能化改造等项目[3]。

随着智能开关的普及，开关质量成为智能家居产品行业普遍关注的问题，产品易损耗、寿命短、稳定性差等问题屡见不鲜，为了确保出厂产品的质量合格、性能稳定，许多厂家在生产线引入了开关质量检测设备，通过对出厂开关产品工作指标和性能进行自动化检测，以确保产品质量合格。

智能开关质量检测系统（以下简称“本系统”）主要针对智能开关的质量检测设备，设计了一款基于B/S结构的信息化软件系统，帮助生产厂家对即将出厂的智能开关产品进行质量检测，并将所有检测的数据记录在系统中。通过对记录数据的分析，一方面帮助厂家实现自动化筛选合格产品，剔除质量不合格产品，并且有效指导生产，提升产品合格率;另一方面，依托系统中记录的设备编码数据，方便追溯，保护品牌。

1  系统功能分析

智能开关质量检测系统主要是通过与质量检测设备的控制接口对接，实现在线、可视化、便捷性地对生产线上即将出厂的智能开关产品进行质量检测，并将检测结果数据进行在线记录，最终生成检测报告和产品数据分析报表。因此，软件在功能设计层面主要分为三部分，一是对检测的智能开关进行信息识别，并将设备数据进行记录;二是在软件中设置全流程自动检测程序，并根据流程控制程序通过检测设备对开关相关的性能指标进行检测，同时记录检测报告;三是根据检测结果数据，自动生成检测报告以及数据分析报表。具体需求分析如下：

智能开关检测设备是根据智能开关性能指标项对开关面板进行智能检测的测试仪器，智能开关检测设备能够扫描设备面板上的编号条码识别开关的出厂编号，同时，通过设备的检测接口与智能开关的接口连接，模拟智能开关运行场景的各类环境，实现对智能开关质量的检测。智能开关检测设备是对即将出厂的智能开关产品性能指标检测的最终重要介质，也是实现智能开关质量检测系统核心功能的重要基础。

结合实际需要，智能开关质量检测系统主要由质量检测设备和软件系统组成，如图1所示。

其中，质量检测设备是整个系统的核心基础，实现开关的通断性能检测、过载保护检测、远程控制检测、信号指示灯检测;智能开关质量检测系统软件部分由设备列表、检测管理、检测报告、数据报表、系统管理等模块组成。系统的数据使用MySQL数据库进行永久性存储，用户范围限定在质检部门工作人员以及领导。

2  系统总体设计

针对智能开关质量检测系统中检测设备能力的分析，同时根据软件功能需求、数据需求、使用范围需求的综合分析，结合在实际质量检测流程中操作环境的诸多影响因素的考虑，提出了智能开关质量检测系统总体业务流程逻辑的设计，具体如图2所示。

整个系统中，智能开关产品的性能质量检测工作主要依靠前端的检测设备完成，检测的流程逻辑通过系统的软件部分进行配置，性能质量是否判定合格同样通过系统软件部分进行设置。所有即将出厂的智能开关产品检测数据记录在系统数据库中。综上，系统软件部分具体由能组成如图3所示。

由于软件系统主要作用是通过对接智能开关质量检测设备的控制接口，在线自动获取检测设备对智能开关产品的检测数据，进而实现自动化的产品质量检测控制，通过可交互式控制软件的方式，帮助质检人员快速、精准地把控产品质量关，并结合数据分析结果的参照，指导生产车间提升生产效率，提升产品质量合格率。由于本系统要面向不同的用户、不同批次的产品以及大量数据内容，在开发语言上的选择，并且需要充分考虑使用环境、性能、交互等方面的要求。基于此，开发语言选择使用Java进行开发，并采用B/S架构。Java是一门面向对象编程语言，其作为静态面向对象编程语言的代表，极好地实现了面向对象理论，允许程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程[4]。Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点[5]。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等[6]，同时，Java语言的蓬勃发展，诞生了诸多的开发框架，极大的提升了基于Java语言开发应用程序的效率。本系统于采用B/S架构，不管从性能、稳定性，还是从跨平台特性和安全需求上来讲，Java相比较于其他语言，更适合本系统。

3  系统详细设计

3.1  设计说明

本系统使用B/S结构，用户通过浏览器输入系统访问地址，打开如图4所示的登录页面，用户在登录页面输入正确的用户名、编号（系统特有的编号，与个人信息绑定）、密码后，成功登录后台界面，使用对应功能。

本系统的各个功能模块详情如下文所述：

（1）系统首页：用户登录系统后展示的第一个页面，能够充分展示当前正在进行产品检测的设备情况、检测计划及进度情况。其主要包括列表頁和动态大屏显示页面：

1）列表页主要是当前正在进行检测的综合数据展示。

2）动态大屏页面主要是基于数据可视化技术，将整个系统中所有的数据进行挖掘分析后，实时展示在滚动大屏上，方便质管部及企业领导直观的了解企业产品生产及质量控制情况。

（2）设备管理：质检部门下辖的所有质量检测设备上所有的检测产品都会逐一产生结构化的数据，存放在数据库中，设备管理模块主要是对检测的产品信息进行统一管理。此模块是实现智能开关自动化质检的启动步骤。所有需要进行出厂质检的设备，首先会通过检测设备的扫码自动识别，将设备的编号、识别时间、操作标记进行记录，存入数据库，后续所有的检测过程中，每个智能开关都对应这里识别的唯一编号，所有的产品检测数据按照编号一一进行关联。

（3）检测管理：所有智能开关的具体检测过程及结果性数据管理。主要包括三部分功能：

1）检测配置：实现对所有检测指标项、检测流程、检测规则的参数配置，比如单项检测重复的次数，延迟预警的阈值，产品合格需要满足的条件等。

2）检测记录：将所有通过检测设备进行检测的智能开关产品检测过程的所有数据进行记录，通过列表展示。

3）检测详情：每条检测记录对应的详细检测数据，用户可以直接调阅。

（4）检测报告：系统针对每个受到检测的智能开关产品都会记录其检测数据，这些检测数据可以生产单个产品质量检测报告。此模块包括报告列表和报告状态两个功能。

（5）数据报表：根据质检部门的需要和企业生产质量管控的需求，系统将检测数据进行统一整理和分析，形成数据分析报告及统计图表展示功能。

（6）系统管理：系统管理系本系统基础管理与运维的必要功能。主要包括：

1）用户管理：面向本系统的管理员提供，管理员在用户管理中可以增加、删除、修改用户信息。

2）角色权限：针对不同的数据权限，可以赋予不同角色的用户，实现系统的权限控制。

3）系统日志：每个登录系统的用户在系统中做了哪些操作、用户在什么地方登录都会进行记录。

4）数据字典：常规的系统数据字典管理，主要解决一些枚举值动态配置的问题。

3.2  系统首页设计

如图5所示，首页会将当前企业的质检任务、使用的之间设备、计划检测产品的数量、检测情况、检测负责人等数据进行展示，用户可以点击具体的之间批次，了解该批次下具体质检产品的执行情况;同时，用户还可以通过首页的动态大屏按钮，进入系统的数据可视化大屏页面。

3.3  设备管理模块

所有的智能开关产品通过流水线经过检测设备时，检测设备首先会通过扫描识别印制在开关面板上的条码，读取该设备的唯一编码，如果读取不到该编码，则暂时判定为不合格产品，并转由人工进行检测;读取到编码的产品，检测设备会通过机械臂抓取设备，将检测通信线插入智能开关的检测接口，进行后续的质量检测程序，设备管理模块也会将每个进行检测设备的检测过程状态数据实时展示在页面上，便于质检人员实时了解当前检测进度。用户也可以批量导出质检设备的数据报表，对于有异常的记录，用户可进入详解界面查看具体的数据情况。如图6所示。

3.4  检测管理模块

检测管理模块界面如图7所示，该模块主要实现功能包括检测配置设置、检测记录列表、检测详情。每一个在系统中进行检测的智能开关，系统会把每个指标项、每一步检测的详细数据、检测结果进行记录，最终产品是否合格是根据在检测配置中设置的规则进行判断，当满足检测配置规则时，才判定产品检测合格。用户可以在该模块通过状态或者编号范围筛选一定范围的检测数据情况。

3.5  检测报告模块

针对每个受检测的产品，产品检测合格后，系统会将所有的检测结果进行汇总，用户可以自主选择生成检测报告，该报告可以支持产品出厂的合格证制作以及产品说明书的编制生成。

3.6  数据报表模块

将系统中的设备信息、检测信息进行综合，能够计算出产品的合格率、不合格产品分布情况、检测效率分布、车间生产效率趋势等方面的统计分析报表，为企业进行生产资源配置决策提供较为精准的数据参照。

3.7  系统管理模块

系统管理界面如图10所示。

4  结  论

传统的质检过程，需要安排更多的質检人员轮番排班，将检测设备的数据每次导出后都要进行重新加工和整理，这样的方式效率低的同时容易出错，并且人力成本、时间成本都偏高。本系统通过信息化的手段、方法和技巧，实现了智能开关产品质量检测过程中数据化与智能化，有效地提升效率、节省成本，并且依托数据的力量，促进企业提能增效，提升企业的品牌质量，这也是对“工业4.0”“中国智造”“数字经济”等新潮流、新理念的有效践行。

参考文献：

[1] 刘强.基于智能开关的电能质量检测技术和负荷控制技术研究 [J].企业技术开发，2016，35（2）：5+7.

[2] 谢锐，褚良银.环境响应型智能开关膜的研究进展 [J].膜科学与技术，2007（4）：1-7.

[3] 荣命哲，王小华，王建华.智能开关电器内涵的新发展探讨 [J].高压电器，2010，46（5）：1-3.

[4] 李刚.疯狂Java讲义：第2版 [M].北京：电子工业出版社，2012.

[5] 赵景晖.Java程序设计 [M].北京：机械工业出版社，2005.

[6] 明日科技.Java从入门到精通：第3版 [M].北京：清华大学出版社，2012.

作者简介：黄俊之（1990—），男，汉族，浙江杭州人，本科，研究方向：智能制造。