基于嵌入式技术的智能电子看板系统设计与实现

陈 健 曹建峰

基于嵌入式技术的智能电子看板系统设计与实现

陈 健 曹建峰

看板起初是用于工业生产，后来国外也在医院和政府部门使用,用于显示医生或单位人员的在岗情况。现在发展起来的电子看板，可以查询相关人员的去向，提高了服务水平，体现了为人民服务的意识。

1 研究现状

目前，国内外公司也有和本文研究相似的产品，但主要是基于单机版，数据利用和传输效率低，智能程度不够，便利性不高，工作效率较低，且功能比较单一，只能定时从数据库中读取数据，无法实现实时跟踪信息的功能，已无法很好地满足人们对信息化程度越来越高的要求。因此，有必要设计一种基于网络和移动手持终端的智能虚拟电子看板，实现在一定权限内远程实时查询与设置相关人员到岗情况，切实体现了服务无止境的理念。

2 系统架构

系统架构设计过程中综合考虑了项目的需求、硬件条件，系统研究了需实现的功能指标，结合实际使用，确定工作状态等主要参数，以确保有效快速地实现系统目标任务。本文进行了相关的系统架构设计如图1所示，系统由服务器端(包含数据库)、客户端、管理员端三部分组成。

图1 系统架构

2.1 服务器端功能

服务器需要实现接收、处理、反馈数据的功能，给APP端发来的操作反馈相应的信息。同时，服务器端与数据库相连接，实现服务器与数据库绑定，用户端和服务器端相连。

2.2 管理员端功能

管理员端发送相应操作指令到服务器，服务器解析指令，将对应的数据信息反馈给管理员端，实现管理员端数据的增删查改。同样，客户端在登录时直接将信息传达给服务器端，然后服务器端将所有数据信息都传递给客户端，以实现客户端用户查询功能。

2.3 客户端的设计

根据需求，客户端需要实现对各部门工作人员关于姓名、部门、职位、工作状态等信息的直接显示，从而实现用户对工作人员状态的查询。为了保证数据的可靠性，我们将客户端和管理员端分开设计，这样就减少了对服务器的负担，降低了导致服务器出错的可能性。

3 系统实现

3.1 硬件实现

服务器端主要功能是利用SQL数据库服务器，用于接收和记录人员信息，通过创建一个数据库，将所需信息都存在这台服务器上。同时，管理员端所有的操作也将通过网络传送至服务器上，再将对应的信息发送回来。

根据系统需求，服务器建立在普通个人电脑上，利用IIS发布服务器，就可以满足系统需求。在管理员端和客户端，由于智能手机普及率非常高，直接采用智能手机作为管理员端和客户端的软硬件平台，有效地降低了系统成本。

3.2 软件实现

根据系统架构，软件分为服务器端程序和移动端程序。

服务器端程序和数据库相连接，完成数据的交互，并且服务器端可以处理从移动端传来的信息，并进行处理和反馈。移动端又分为客户端程序和管理员端程序：客户端程序主界面只能显示查询工作人员的状态，但并不能进行增删查改操作。客户端要完成连接服务器，并将内容显示出来的功能，同时要实现实时更新功能；管理员程序主界面分为登录界面、显示界面、更新与删除界面和添加界面，管理员端实现对信息的增删改，并实时更新自身的相应表中信息。在数据通信过程中，充分考虑了安全性，对传输的数据进行了加密，确保数据安全可靠地传输。

3.2.1 数据库设计

在进行服务器程序设计之前，首先要进行数据库设计。根据该应用的功能和系统流程的分析，该应用主要涉及的实体有：工作人员姓名、工作部门、工作职位及工作人员的在岗状态，并且在这些主要实体之间建立如下关系：一个工作人员可以在多种工作状态中选择，而一个工作人员同一时间只能是一个工作状态。SQL Server可以完全支持Web，同时提供了对XML语言的核心支持以及在Internet上和防火墙外进行查询的能力，这些功能可以满足本项目的需求，因此数据库采用SQL Server。

数据库ER图如图2所示：

图2 数据库ER

数据库记录的名称和格式如表1所示：

表1 工作人员信息

采用名词作为字段名，增加了数据表的可读性，在引用两个字段形成的主键下，避免了可能出现的重名现象。这些操作，都大大加强了数据库的结构，在运用时可以使得编程更为轻松、方便，同时也降低了后期BUG出现的可能性。

3.2.2 服务器端程序设计

根据服务器端的功能需求，采用ASP.NET网站编程，实现服务器与数据库绑定，用户端和服务器端相连。

本设计所有功能的实现都是基于C/S模式的，所以必须依靠网络使客户端、管理员端与服务器端相连。本设计采用Httphelper类，完成数据的收发功能，通过网络的实时交互，将操作信息发送到服务器端，服务器端再通过对应的操作将对应信息反馈回去。客户端和管理员端所用Httphelper类基本相似，其中客户端是利用了Httphelper类中的Get方法获取数据，管理员端是通过Httphelper类的Post方法传递数据、Get方法接收数据的。

本设计的服务器端数据收发功能利用的是在VS中自定义的getData类通过全部选取数据库中内容，然后将数据反馈回客户端或管理员端。添加功能利用的是自定义的AddEmployee类，更新功能是通过利用自定义的UpdateEmployee类来实现，删除功能也是类似，只不过在查询功能实现后，直接就删除整个记录，然后再保存。

服务器端流程如图3所示。

图3 服务器端流程

3.2.3 管理员端程序设计

由管理员通过管理员端将公司内的各个工作人员的信息上传到服务器的数据库中，包括姓名、部门、职位、工作状态。管理员可以通过各个部门实时反馈的人员工作状态，进行实时修改。服务器端通过接受管理员和用户端不同的指令，反馈相对应的数据库信息到各自的应用程序上，实现信息的实时网络交互。

管理员端流程如图4所示。

考虑到要实时根据情况添加工作人员信息，修改工作人员的工作状态，删除离职人员的信息，管理员端需要实现对应增删查改功能。各类显示均采用Listview控件，为了实现更新功能，本设计采用了Listview控件的每个Item的Click事件，只要管理员单击想要修改的员工信息，即可进入修改界面修改员工的工作状态，其中修改员工状态只需要在RadioButton中选择对应的员工状态，然后点击保存，就可以实现员工信息的更新。对于删除员工信息的情况，本设计采用长按Item，也就是长按触发事件，对于长按触发事件，系统需要给Listview注册一个OnItemLongClickListener事件，并实现Listener中定义的方法，然后对需要删除的条目长按2S左右，系统就会弹出对话框，询问管理员是否确认删除。

图4 管理员端流程

在添加人员界面中，为了实现员工信息添加的功能，本系统采用了三个EditText控件，分别用来填写姓名、部门、职位信息。如果已经连入网络中并且成功与服务器相连，服务器就会通过addEmployee类现数据库新记录的添加，在添加完信息后，客户端应当立即更新出对应的内容。

管理员端信息添加界面如图5所示。

图5 管理员端信息添加界面

3.2.4 客户端程序设计

客户端应用界面选择了清新亮丽的风格，呈现给用户相关工作人员的在岗状态，采用了Listview控件和Listitem对象的列表条目组织。

客户端流程如图6所示。

图6 客户端流程

3.2.5 通信协议及数据安全

项目中，数据传输时发送和接收的数据帧格式相同，共90位，数据帧格式如下：

帧头8位：用**##**##表示。

命令类型2位：用“G/C”表示，G-管理员端C-客户端。

命令ID3位：用“R/S/U”+“XX”表示，R-读取、 S-发送、U-更新。

员工ID5位：员工ID用5位编码。

数据内容64位：对发送的数据进行封装在64位中。

帧尾8位：用@@%%@@%%表示。

数据安全方面采用了DESR加密算法，同时具有流加密和分组加密的优点。在服务器中存放的也是加密后的数据，仅在管理员端/客户端发来显示数据请求时，服务器端将信息从数据库中调出，并直接反馈回管理员端/客户端，管理员端/客户端在接收数据的同时进行解密然后再将数据显示出来。这样的做法即使是数据库被攻破了，攻击者也无法获得有用的信息，大大加强了数据安全性。

4 结论及展望

随着大数据时代的到来，必然改变人们的工作方式及工作理念，采用基于嵌入式技术的智能电子看板在信息技术发展的一定阶段会提高工作效率和服务水平。

利用物联网技术，智能电子看板必然会向更智能、更快捷的方向发展，如采用GIS等人员定位技术，可自动进行人员状态的设定等。

[1] 孙更新. Android从入门到精通[M].北京：电子工业出版社,2011.

[2] 曹建峰，张萌，胡晨.一种混合加密算法DESR的探讨[J].电子器件，2001：301-306.

[3] 萨师煊，王珊.数据库系统概论[M].北京：高等教育出版社,2006.

[4] 福思特.XML入门经典[M].北京：清华大学出版社,2009.

责任编辑 闵海英

(无锡职业技术学院 物联网技术学院，江苏 无锡 214121)

本文利用嵌入式硬件和Android系统，通过INTERNET实现了对办公人员在岗状态的实时查询，使办事人员减少了等待时间，提高了工作效率，提高了服务水平。

嵌入式系统； 实时； 查询

Design and Implement the Smart Electronic Board System Based on Embedded Technology

CHENJian，CAOJianfeng

(Department of IOT, Wuxi Institute of Technology, Wuxi 214121, China)

It can real-time query the position of office staff through Internet by embedded hardware and the Android operating system. It can reduce the staffs’ waiting time, improve work efficiency and improve the service.

Embedded System; real-time; query

10.13750/j.cnki.issn.1671-7880.2017.01.017

2016-10-26

江苏省科技厅产学研前瞻项目“天然水体多参数水质在线监测与大数据分析系统”(BY2016023-01)

曹建峰(1979— )，男，江苏无锡人，副教授，研究方向：嵌入软、硬件，计算机通信和大数据分析。

G 710

A

1671-7880(2017)01-0061-04