基于射频技术的随船器材收发和消耗采集终端的研究

2010-02-13吕志彤皮湛恩宁兆宇

中国修船 2010年4期

吕志彤,皮湛恩,宁兆宇

(1.海军装备技术研究所,北京 102442;2.海军装备部舰技部,北京 100841)

器材保障要实现保障有力,必须以 “精确化保障”为目标,也就是必须及时了解随船各类器材消耗数据。这些数据是器材采购和器材收发工作的数据基础,直接关系到器材经费的使用效率和器材保障工作的质量。

为了实现这一目标,必须开发一种可随船使用的,并能够准确记录各器材消耗数据的设备,该设备还可对随船器材的申领、存储、使用、消耗等环节进行全过程监管,并可将精确的消耗数据传送到仓库,仓库通过远程数据上传系统将这些数据发送到基地机关,达到辅助机关器材精确化采购的目的。

随船器材信息化管理是器材保障信息化建设的薄弱环节,随船器材管理目前仍处于手工开单记账,难以采集到准确的消耗数据,各级器材管理部门因此也无法收集到快速、准确的器材消耗数据,所以该项目是器材保障信息化领域的关键点,也是未来实现器材保障全过程可视化,建立精确型器材保障系统,实现器材保障决策的科学化和快速反应的基础。

1 研究思路

该系统的研究思路是将随船器材库存作为仓库的一个库房看待,形成仓库与随船器材存储一本帐。为此决定为仓库器材管理系统开发随船移动终端,利用该终端船员可进行器材申领、随船器材库存管理、器材消耗采集等工作,而对随船器材申领的批复、收发、消耗登记等工作由仓库器材管理系统进行。系统决定采取射频卡作为电子单据的手段,将这两个单位的库存数据库及工作环节联结起来,达到随船器材信息化管理的目的。考虑到舰船实际环境,该终端拟采用移动设备。

该系统的研究重点是研制仓库器材管理系统的随船级移动终端。在船上配备可固定的工控机作为数据库服务器,该服务器存储该船的器材库存数据和器材消耗数据,与移动终端通过 802.11G网络通讯协议连接,并可在服务器上输出纸质单据;该移动终端集成读卡器,可将船向仓库要申领的器材数据和船向仓库要报告的消耗数据写入射频卡,即电子单据;该电子单据与仓库器材管理系统所使用的读卡器系统的射频卡为同一制式,可作为随船器材申领单和器材消耗单提交到仓库;仓库器材管理系统可对随船器材的申领单进行批复,并登记消耗,并根据仓库库存情况进行收发等操作,这些操作也是通过电子单据作为媒介,并可同纸质单据一同返回船上,根据这些电子单据可更新随船库存数据库,实现仓库数据库中该船数据与随船数据保持一致。

2 研究内容

该系统由软件系统和硬件系统组成。软件系统包括桌面应用系统软件部分:仓库器材数据库管理系统和随船器材数据库管理系统,以及移动终端的嵌入式系统软件部分:移动随船器材数据库管理系统。硬件系统由移动终端、电子单据、读卡器和PC组成。

1)仓库器材数据库管理系统安装在仓库器材业务网络,该业务网络各终端配置固定式读卡器。组成如下。

(1)随船器材电子单据管理。随船器材的电子单据是由仓库统一管理并下发的。包括建卡、卡维护、卡数据更新、卡挂失、卡补办、卡密钥管理等功能。随船器材电子单据不仅存放随船器材的申领、收发、消耗采集等数据,还存放有船号、器材管理员等相关信息,用于完成身份验证、读写控制和数据加密等。

(2)随船器材收发业务管理。随船器材的申领批复、收发、消耗登记等操作是在用电子单据登录后的仓库端读写电子单据而进行的,随船移动终端完成的是根据读写电子单据的内容实现随船器材申领、消耗采集、仓库收发单的导入等。该模块还完成随船器材的收发上账核销、日志记录、单据打印和随船器材库存与消耗信息查询等功能。

(3)随船器材数据传输。利用基地 -仓库 -船三级专用网络,完成随船器材库存数据与消耗数据的采集,数据格式转换、数据传输、数据更新等。

(4)随船器材信息的远程查询与信息统计。可进行随船器材库存数据和消耗数据的组合模糊查询、树状组织结构筛选浏览等。面向随船器材可以制定月份、季度、年度或自定义时间段来统计各基地、各仓库及各型船的器材的实际消耗情况。并可实现远程终端查询。

2)随船器材数据库管理系统安装在船上的服务器中。考虑到船上的环境,该服务器采用研华工控机,并需进行设计和定制,决定选取 1u的研华工控机,组成如下。

(1)随船移动终端管理。随船服务器配置遵循 802.11G网络通讯协议的无线网络连接设备,实现与移动终端无线连接,有效作用距离方圆 100 m。该模块实现系统对移动终端的位置监测、定位等,以及移动终端登记、专人负责管理等功能。

(2)随船器材收发业务管理。包括随船器材申领、收发、消耗采集、仓库随船收发单据的导入等。随船服务器集成有读卡器,并联有打印机,可将这些申领、收发、登记等的单据信息写入电子单据,并打印出纸质单据。

(3)随船器材数据查询与统计。包括库存查询、出入库单据查询、出入库帐查询、消耗查询、器材以旧换新查询与统计等。

3)移动随船器材数据库管理系统安装在船上的移动终端中。该移动终端集成了读卡器,可完成随船器材数据库管理系统的收发管理和查询功能。

硬件系统的开发由以下两类设备的制作组成。

(1)电子单据的制作。选择舰船器材管理适用的电子单据的制式、容量,并进行卡封面打印,数据加密等。系统软件编制电子单据读写与管理模块。

(2)移动终端的集成与制作。选择舰船器材管理适用的手持电脑与移动读卡器,并集成。该移动终端可作为器材管理中的申领、出入库、库存管理、消耗登记、库存查询、上帐、盘点、读写电子单据的机具。移动终端的硬件设计包括触摸屏、主机、触控笔、读卡器集成等 4个部分,并配置 USB接口,以供数据导出。除电源开关外,可直接在触摸屏上用触控笔操作。移动终端与读卡器集成的关键是做好移动终端各硬件电路模块与读卡器模块的兼容性测试,既要达到未集成时各个模块的最优化使用,而且在集成后也不影响这种使用,并达到读取数据和操作数据存储共享。

3 开发环境

系统开发和应用需要相应的操作系统环境和数据库环境。仓库器材数据库管理系统和随船器材数据库管理系统决定采取开放式架构提升系统软硬件整合度。操作系统选用Windows 2003,数据库系统选用 SQLServer2000,开发工具选用.NET 2003,语言选择 C#。移动随船器材数据库管理系统中,操作系统选用 Windows Mobile 2003SE,数据库系统选用 SQLCE2000,开发工具选用.NET2003,语言选择 C#。

移动终端编程就是应用了基于 Windows CE的嵌入式系统数据库访问技术。Microsoft.NET扩展了通过任何设备随时随地操作数据和进行通信的能力。.NET使用分布式计算模型并基于开放标准将PC与其他智能设备连接在一起。该系统的开发工具是.NET框架下的 VS.NET 2003中的 Visual C#,并应用 Microsoft SQL Server CE和 Microsoft SQL Server在智能设备进行数据管理。系统开发后用同步软件导入智能终端设备。

4 技术途径

射频电子标签 (RFID)技术,是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。它利用无线电射频信号,通过读写器、天线和 RFID标签,实现对载体的非接触识别和数据信息交换。它存储信息量大,存储内容可动态改变、读取目标距离更远,尤其适合对人员、车辆和军械、物资进出的物流管理要求。目前新一代 RFID系统具有体积小、寿命长、高可靠、全天候、大容量、高速读取、抗干扰和低成本等特点。RFID技术已经被广泛应用于物流保障领域,如特定物品查寻系统、途中物资可视化管理系统、物资出入库管理等,极大的改革了传统物流跟踪方式。通过采用 RFID技术,可使随船平均后勤补给时间大大缩短。

目前嵌入式数据库技术发展迅速,成为一种潮流。嵌入式系统的数据管理和与后台数据库的交互在智能设备应用方面有着广泛的应用。嵌入式系统(Embedded System)是指根据特定的应用及其要求,采用特定的开发板和特定的操作系统运行应用程序的系统,是具有特定功能或用途的计算机硬、软件系统的集合体。一般来说这种系统的应用软件具有实时性、占用内存少、需要的存储容量小的特点。可在市面上购买或定制各种类型的满足需要的移动终端。而且,自 2002年.NET框架精简版出现后,智能设备的开发技术不再像以前遥不可及。

5 技术指标

1)移动终端。

屏幕尽量大 (4英寸以上);RAM 64 M以上,ROM 256 M以上;可拆卸的锂聚合物电池,10～12 h的工作时间;配置触摸屏和触控笔;有指纹验证登录。

2)电子单据。

可擦写 10万次;16 K容量。

3)读卡器。

数据反应时间 5 s以内;读写距离5 cm内;读写时间 3 s内。

6 研究计划

进行调研,了解技术发展现状和基地 -仓库 -船随船器材管理实际需求;进行项目定义和可行性分析,制定系统总体方案和系统详细实施方案;选择试点仓库和船,按照客户适用原则对电子单据和读卡器等设备进行研制并试用。并撰写设备选型/定制方案和部署方案;编写随船器材收发和消耗管理程序。进行系统软硬件测试,并对测试的各项指标进行分析;在试点仓库与船上部署设备、安装系统软件,并按照随船器材管理业务流程进行系统各项性能测试;根据测试情况,撰写设备与系统的测试报告,提交具体的准确性、可靠性和平均速率等结果数据。根据测试结果与系统要求的指标数据进行对比,完善设备性能或完善系统程序;确认试点设备与系统运行可靠稳定,能够正常试用。所传递或存储的数据完整、准确。则将规定数量的设备移交试用单位,并培训相关操作人员,进行系统试运行。