基于手持PDA的仓储管理系统开发与应用

2016-08-16华中科技大学材料科学与工程学院黄俊强陈柏金

物流技术与应用 2016年6期

华中科技大学材料科学与工程学院 / 黄俊强陈柏金

基于手持PDA的仓储管理系统开发与应用

华中科技大学材料科学与工程学院 / 黄俊强陈柏金

本文分析了某仓库现有立体仓库监控管理系统，结合用户实际需求，新增开发基于工业级手持PDA的仓储管理系统。该系统采用C#开发工具，实现了指纹识别、库存管理、查询操作、出入库业务操作等功能，通过Web Service的方式完成系统远程数据访问。同时，该系统在业务上采用物料人工操作存取的管理，对现有立体仓库系统的监控管理进行补充，实现库房业务信息化的全覆盖，提高了整个库房的仓储管理水平。

仓储管理系统、PDA、通信网络、Web Service

随着硬件终端水平的不断提高，工业级手持PDA（Personal Digital Assisant）凭借其智能化、便携性、移动化和集成化等特点得到广泛应用。物联网技术与仓储物流技术的深度交融，将工业级手持PDA引入到企业仓储物流环节中，充分利用手持PDA终端的优势，简化仓储操作流程，提高仓储管理水平。

某企业库房现有一套自动化立体仓库监控管理系统。该系统运行在固定操作PC终端上，控制下位物流设备实现物料在立体仓库中的存取自动化。库房中有些物料由于重量、尺寸、存储条件等原因无法使用现有系统完成物料存取，需要另行通过人工操作的方式完成存取。因此，新增开发了手持PDA端仓储管理系统，完成物料人工存取的管理，实现覆盖所有物料的全方位仓储管理。

本文中手持PDA端仓储管理系统是基于嵌入式WINCE操作系统，配备无线网卡模块、条形码扫描/识别模块和指纹采集模块，通过Web Service的方式与仓储管理系统数据库服务器进行数据交互，完成日常仓储管理业务。

一、通信网络的设计

该企业现有的自动化立体仓库监控管理系统采用C/S结构模式，仓库库区中的监控管理计算机终端、下位物流设备的控制器PLC和库房数据库服务器通过局域网实现数据的交互。在立体仓库监控管理系统通信网络的基础上，新增布局手持PDA端仓储管理系统的通信网络，实现整个库房仓储系统通信网络的有机融合。

1.仓储管理系统通信网络的架构分析

该企业的所有仓储物流库区作为一个整体，由集团ERP系统统一进行出入库及其他业务管理。整个库区共享一台库房数据库服务器。作为集团ERP系统的客户端，该数据库服务器通过接入企业网完成ERP任务的接收和反馈。

手持PDA端仓储管理系统采用B/S结构模式，在库房局域网中新增无线访问接入点（AP， Access Point），手持PDA终端通过AP实现与数据库服务器的数据交互。AP提供有线网和无线网之间的桥接，使PDA能够与库房有线局域网进行连接，实现信息的接收和采集等。仓储管理系统的通信网络架构如图1。

>> 图1 仓储管理系统通信网络架构图

整个仓储管理系统采用C/S模式为主，B/S模式为辅的体系结构。其中C/S结构具有较强的事务处理能力，比较适合内部快速的信息处理，B/S结构具有较好的兼容性和网络扩展性，比较适合Web信息处理。C/S和B/S的混合结构能集成两者优点，满足整个库房的数据通信需求。

2.PDA仓储管理系统数据访问方式

工业级手持PDA属于嵌入式系统，目前许多主流数据库均有对应版本的嵌入式数据库。但PDA仓储管理系统和立体仓库监控管理系统存在业务上的往来，均在集团ERP系统的规划下开展业务；且库区中存在多台手持PDA设备。在手持PDA上运行嵌入式数据库会从业务上割裂库房仓储管理系统的有机统一，同时还要考虑多台PDA设备的数据同步问题。因此，本文中手持PDA不使用嵌入式数据库，而是直接与库房数据库服务器完成数据交互。库房数据库服务器运行My SQL数据库，手持PDA通过Web Service的方式远程访问My SQL数据库。

Web Service也称作XML Web Service，是一种可以从Interent或Interent上其他系统中接收请求的通讯技术。WebService是面向服务（SOA）的体系结构，包括服务提供者（Service Provider）、服务注册中心（Service Registry）、服务请求者（Service Requestor）以及上述角色间发布、查找和绑定的三个动作。Web Service的使用步骤一般是：服务提供者向注册中心发布所提供的服务，发布的内容是使用WSDL （Web Service Description Language，web，服务描述语言）进行描述的服务接口；服务请求者通过SOAP （Simple Object Access Protocal，简单对象访问协议）到服务注册中心查找服务提供者提供的服务，注册中心将服务提供者提供的WSDL通过SOAP消息传递给服务请求者；服务请求者按照接收到的WSDL中定义的接口调用方式将服务绑定到服务提供者上。

本文中库房数据库服务器为服务提供者，其将库房数据库的数据服务发布到数据库服务器的IIS （Internet Information Services，互联网信息服务）中。手持PDA仓储管理系统为服务请求者，通过无线Wif与发布到库房局域网中的数据服务进行通讯，通过绑定调用相应数据接口函数，完成与数据库服务器的数据交互。

二、PDA仓储管理系统的实现

1.手持PDA的硬件组成

本文中的手持PDA采用嵌入式WindowsCE6.0系统。WindowsCE系统是Microsoft公司专门为嵌入式设备开发的系统环境，其发展非常成熟，凭借系统稳定性和Windows平台应用的可移植性在工业领域得到广泛使用。结合项目的实际需求手持PDA配备了无线网卡模块、条码扫描模块和指纹识别模块。

无线网卡模块基于IEEE802.11协议，手持PDA通过专门的驱动程序调用系统无线网卡，获取无线路由器创建的无线网信息，将解析到的无线SSID（Service SetIdentifier，服务集标识）和输入的访问密码进行匹配，系统将自动连接库房内部的无线局域网。

条码技术早已在仓储物流行业中得到使用，本仓库的所有物料在ERP系统中拥有唯一物料条码，在日常业务开展中用物料条码来追踪物料信息。PDA采用一维条码扫描模块，通过驱动函数启动条码扫描模块，模块扫描物料标签上的一维条形码，通过内置解码器向系统传输相应的物料条码。

指纹识别技术作为一种新兴的生物识别技术，在智能硬件中得到一定应用。本系统配备指纹识别模块，主要用于系统登录和业务经手人员（质检员、入库人员、领料人员等）签名。指纹模块会录入库房业务相关人员的信息，系统操作人员通过扫描指纹完成仓储系统登录；业务经手人员通过扫描指纹完成业务经手确认。使用指纹录入模块，可以保证系统的安全性和业务的可追溯性。指纹识别模块使用光学识别技术，通过发射到手指上再反射回采集模块的光线来提取数据。指纹录入时，采集指纹图像，然后对图像进行降噪、滤波、细化和二值化处理，提取图像中的指纹特征点，通过与模板中的特征指纹点集进行匹配，完成指纹与人员信息的映射。

2.PDA仓储管理系统的主要功能

手持PDA仓储管理系统主要用于物料人工存取的管理，作为整个库房管理系统的辅助部分，功能只限于在人工存取业务层面上的展开。至于库房管理人员信息管理、条码打印和数据库维护等方面的功能，在现有立体仓库监控管理系统上运行。整体来看，手持PDA仓储管理系统主要功能有：指纹录入、库存管理、查询操作和业务操作。如图2。

①指纹录入

指纹录入功能负责PDA仓储管理系统的指纹管理，完成库管人员和相关业务经手人员的指纹录入、修改、删除、匹配等操作。

②查询操作

查询操作包含物料查询、入库查询、出库查询和移库查询。物料查询可以对整个库房中的所有物料信息进行查询。入库查询、出库查询和移库查询既可以对人力库区已完成的入库、出库和移库记录进行查询，也可以对包括立体库区在内的整个库房进行入库、出库和移库记录查询。

>> 图2 PDA仓储管理系统功能图

③库存管理

库存管理对整个库房的库存信息进行管理，详细追踪库存物料的所有信息，给库管人员提供决策信息支持。

④业务操作

业务操作是PDA仓储管理系统的核心功能，由入库操作、出库操作和移库操作共同组成。集团ERP下发的操作任务会通过库房数据库服务器转发，进入相应的操作界面读取ERP任务，选择填入相关信息后执行业务操作任务。

3.PDA仓储管理系统软件的实现

本文中PDA仓储管理系统软件开发基于VisualStudio2008平台，采用C#语言实现。

>> 图3 系统登录界面和系统主界面

①系统界面的设计

在VS2008中建立PDA仓储管理系统的智能设备解决方案，通过WinForm界面编程完成系统所有界面的设计。这里以系统登录界面和主界面为例，如图3。

系统登录界面有指纹登录和用户名密码登录两种方式，操作人员可自由选择登录方式。系统主界面采用扁平化设计，直接将系统全部功能以位图的形式罗列，操作人员通过触发完成相应功能的选择。

②系统数据访问的实现

本文通过分析手持PDA仓储管理系统对库房数据库的访问需求，以是否返回数据集为判断依据，将数据库提供的服务分成数据库查询服务（提供select服务）和数据库操作服务（提供insert、update、delete服务）。在数据库服务器上创建ASP.NETWeb应用程序，连接MySQL数据库，按照上述两种分类将数据库的数据服务封装成相应接口发布到IIS上。相关代码如下：