基于二维码的系统集成技术研究
2015-06-24朱沧张军张超李源
朱沧++张军++张超++李源
摘要：企业生产信息化关键在于解决各种信息孤岛问题，实现信息流的贯通，同时结合各种形式的自动识别技术，实现信息流与实物流的一致性，提高信息的准确性和生产效率。首先分析二维码的特点，然后提出基于二维码的系统集成方案，着重描述条码系统中标准接口管理和标签打印管理的设计，最后给出以条码系统为集成中介的集成模型。对解决生产信息系统的集成问题，有一定的借鉴意义。
关键词：生产信息化 ；二维码；系统集成
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）11-0172-03
1引言
随着自动化和信息技术应用的不断深入，生产业务原来的针对各个局部应用领域建设起来的经典的应用系统，因数据固化在自身系统内，不能实现信息的自动共享和二次使用，需要被整合；信息系统集成问题，尤其是生产业务过程的信息系统集成问题，成为快速提高企业竞争力和管理水平的关键突破点。以航空电子生产企业为例，支撑业务过程和局部领域应用的信息化系统包括：物资采购管理、元器件筛选管理、检验管理、库房管理、制造执行管理、装配管理、调试管理、试验管理等过程管理系统。这些系统多为各个业务部门根据自身业务需求陆续引进的，在业务逻辑、数据结构等方面自有特点，长期积累了大量数据，这些数据不能共享给其他系统使用，形成多个“信息孤岛”。在生产业务量放大的前提下，比起在更高层次的业务模型框架指导下推倒重建，推广使用自动识别技术和进行系统整合、集成是两种向效率求效益的快速简便的方式。
2 二维码技术
二维码是一种自动识别技术。自动识别技术将识别分成了三个阶段：信息封装、信息传输和信息识别[1]。信息封装是指通过对物体的直观信息进行抽象，转化为可编码的文字、图像等形式，然后进行数据编码，最后存储在特定的信息载体中，而这些载体是信息最终的传播形式，之后通过特定的识别设备对信息载体进行读取，通过解码来得到信息。相对模式识别而言，自动识别技术虽然增加了信息封装并需要借助信息载体来进行信息传输，但是却大大提高了识别效率。
二维码编码的主要流程为数据分析、数据编码、生成纠错码、在矩阵中设置各个信息块、添加掩模。增加掩模操作是为了提高可读性；二维码解码过程大体上可以分为五个步骤：图像预处理、定位与校正、读取数据、纠错以及译码。其中图像预处理主要对采集的图像进行灰度化，使图像更清晰；定位与校正负责在图像中找到二维码图形的准确位置，求得图形四个顶点的坐标值，同时得到二维码的尺寸、所覆盖的区域范围、边缘位置等信息，将数据字节转换为二进制位流；读取数据是将位流转换为数据，并解析出数据和纠错信息；数据纠错则使用纠错算法对读出的信息进行计算，得到正确的数据；最后根据约定好的或标准的译码程序进行译码，得到二维码实际代表的数据。
与其他自动识别技术相比，二维码的特点是成本低、可靠性高、采集速度快、识别设备简单，随着标准统一、方便移动设备编码及识别使用的QR码在航空客运、铁路运输、物流、广告、通讯、娱乐等多个领域推广应用，在企业生产领域使用二维码标记实物的条件已经成熟。
3 以二维码为中间介质的集成模型
以二维码为中间介质，直接进行系统集成，目前使用较为广泛[2]。采用二维码作为中间介质的集成方式进行集成，需要两个系统约定好集成的界面，即二维码所代表的业务数据集的数据格式。这样，两个系统之间没有直接关系，只需分别按照约定的数据格式进行编制、打印、解析和存储二维码包含的数据即可。如图1所示。
直接以二维码为中间介质进行集成，其特点是快速、直接，要求两个系统功能修改方便，即开发人员对系统代码熟悉程度高，要求生成二维码的系统的打印功能模块开放性较高，方便将二维码图型附加在标签之上进行打印。限制是只能进行端到端的集成，且每次集成都需要进行大量的系统改造，不适用于封闭性较高的系统，于是引出以条码系统为中间介质的集成方法。
4 以条码系统为中间介质的集成模型
4.1 条码系统
将上述集成模型中的编码规则管理、打印格式定义、二维码标签生成、二维码解析等功能通用化，并合并成条码系统，条码系统将通过定义标准格式的WebService接口与被集成系统进行数据交互[3]。以条码系统为中间介质的集成方式是在以二维码为中间介质的集成方式基础上发展而来，两者在使用方式和标记实物方式等方面几乎相同，具体的区别对用户透明。
条码系统功能包括编码规则管理、条码分类管理、条码定义管理、标准接口管理、标签打印管理、系统管理等功能。其中编码规则、条码分类、条码定义这三个功能负责对条码本身的各个方面进行管理，如码段定义、编码规则、属性定义、条码类型等功能，这些功能以及系统管理功能是标准的条码管理的功能，不需要赘述。条码系统的特殊体现在标准接口管理和标签打印管理上。
条码系统的运行方式图2所示。
图2 条码系统运行模型
4.2 标准接口管理
标准接口管理模块定义了4个标准WebService的传输接口，分别是：
表1 条码系统WebService接口列表
[接口
名称＼&接口说明＼&传入
参数＼&传出参数＼&importData＼&传入数据，系统存储数据＼&XML字符串＼&验证格式，格式正确，存储数据，返回成功代码；反之返回错误代码＼&imageData＼&传入数据，系统存储数据，返回条码图片＼&XML字符串＼&验证格式，格式正确，存储数据，返回条码图片数据流；反之返回错误代码＼&exportData＼&传入条码编码，返回对应数
据项＼&条码编码＼&验证格式，格式正确，返回数据XML字符串；反之返回错误代码＼&findBarcode＼&传入数据，系统查找该数据对应条码并返回＼&XML字符串＼&验证格式并查找信息，格式正确并找到对应数据，返回代表条码值的字符串，反之返回错误码＼&]
上表描述的XML字符串符合约定的标准格式规则，按照该格式规则编制的XML字符串将作为两系统数据传输的信息载体[4]。XML字符串有固定的数据组成格式，包括列表和父子表两种格式的数据，列表形式数据格式简单，此处不赘述；而父子表形式数据的格式如下：
[
<名称>CPU模块
…… //父子表中父表所有数据
//每类子表数据使用一个
…… //子表所有数据
＼&]
其中，
4.3 标签打印管理
条码标签打印样式由第三方软件BarTender来生成，集成实施时在该软件中设计并制作打印样式模板（btw文件），之后将打印样式模板存入条码系统数据库服务器，并与指定条码类型进行关联；当条码系统接收到外围业务系统的WebService接口访问，且访问的是imageData接口时，系统将根据该数据的类型，自动为该实物生成一个条码信息，并找到对应的条码样式模板文件，之后调用BarTender软件的图像生成接口，得到条码标签图像并以流数据形式返回。如图3所示。
图3 条码系统运行模型
4.4 集成模型
以条码系统作为集成中介，可以把统一管理编码及编码规则，集成时对被集成系统的适应性更好，功能更全面，可以有效代替单纯以二维码作为集成中介的集成方法。以条码系统为中间介质的集成模型[5]如图4所示。
图4 以条码系统为中介的集成模型
5 结束语
随着生产自动化的逐步深入，贴合具体业务应用的系统集成越来越被关注。结合生产物流条码化进行业务系统的集成可以解决信息的共享问题，实现生产过程可追溯，是生产自动化发展中的一种选择。本文提出一种以条码系统为集成中介的集成方式，对解决生产业务系统的集成问题有所帮助。
参考文献：
[1] 盛秋康.二维码编解码技术的研究与应用[D].南京：南京理工大学，2007.
[2] 张海建，孙丹.二维码扫描技术在数据传输中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2012（20）：65-66.
[3] 周丽娟，张居武，夏维舟. 制造业信息化中异构数据的集成研究[J].电脑知识与技术，2012（28）： 6659-6661.
[4] 徐俊杰.基于XML的数据交换模型研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2006.
[5] 吴婉莲.基于XML的异构数据库集成技术研究[D].上海：华东师范大学，2005.
