融合Android移动应用与射频识别技术在高校仪器设备管理系统中的应用

邱鹏瑞， 袁希平， 甘淑， 邓中坚， 张荐铭， 向伶(. 昆明理工大学 国土资源工程学院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等专科学校， 昆明 650033)

融合Android移动应用与射频识别技术在高校仪器设备管理系统中的应用

邱鹏瑞1,2， 袁希平1， 甘淑1， 邓中坚1， 张荐铭1， 向伶1
(1. 昆明理工大学 国土资源工程学院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等专科学校， 昆明 650033)

为了解决高校仪器设备品种多、数量大和存放地点分散导致管理难度大、效率不高的问题，设计并实现了高校仪器设备管理系统。系统利用RFID非接触扫描自动识别技术结合蓝牙模块实现Android移动设备与RMU900+工程读写器之间数据的发送与接收，并能快速对数据进行解析。同时利用PHP技术与MySQL数据库搭建后台服务器实现与前端移动设备的高效数据交互。测试结果表明，该系统成本较低、操作简单、安全可靠，能够在一定程度解决高校仪器设备管理的短板问题。

仪器设备管理; Android; RFID; 蓝牙; PHP

Abstract： This university instrument equipment management system was designed and implemented to solve the problems of great difficulty and low efficiency in management of university instrument equipment due to its great variety, large quantity and disperse storage places. The system uses the RFID to automatically identify instruments as well as its Bluetooth module to realize the data sending and receiving between Android mobile devices and RMU900+ engineering reader, and quickly parse the data. At the same time, the PHP technology and MySQL database are adopted to build a backend server to implement efficient data interactions with the front-end mobile devices. The test results show that this system features low costs, simple operation, sufficient safety and excellent reliability, can solve the “short-board” problems of the instrument equipment management in colleges and universities to a certain extent.

Keywords： Instrument Equipment management; Android; RFID; Bluetooth; PHP

0 引言

近年来，高等教育对实验实训教学资源的投入力度不断加大，高校仪器设备具有价值贵、品种多、数量大、存放地点分散等特点，这增加了仪器设备管理的难度。目前，对于仪器设备的管理多采用人工盘点的方式来进行，这样的方式耗费大量的人力、物力资源，而且实施起来有较高的错误率且操作较繁琐[1]。本文利用射频识别技术(RFID)非接触扫描自动识别的相关功能结合Android移动开发技术设计实现了高校仪器设备管理系统，大大降低了仪器设备管理的难度和成本，提高了仪器设备的管理效率。

1 系统架构

系统架构主要分为三个部分：数据库服务端、Android移动客户端、RFID与蓝牙模块数据采集端。具体架构如图1所示。

通过手机移动端的App发送指令给RFID的读写模块，RFID读取标签数据，之后Android手机移动端的App获取了标签数据并通过HTTP请求与Apache服务器进行连接，最终实现Android手机客户端与MySQL数据库实时交互。

图1 系统架构

2 系统设计与实现

系统设计初衷主要是对仪器设备进行自动化且高效的盘点，并能够对仪器设备进行分类和增、删、查、改等工作。具体实现起来就是服务器端与Android手机端进行交互通信并实现数据库的相关操作，以及Android手机端与RFID端连接并实现RFID的数据采集。

2.1 Android移动端仪器设备管理功能实现

基于Android移动开发平台，本文的高校仪器设备管理系统APP主要是对仪器设备实现快速地自动盘点，同时对仪器设备的相关信息能够进行方便的操作。具体功能逻辑如图2和图3所示。

图2 仪器设备扫描操作功能逻辑

图3 仪器设备清点操作功能逻辑

具体的应用中，两个功能模块都是首先通过对标签进行自动检测，然后对仪器设备的信息进行对应和匹配，从而对仪器设备数据信息进行“账、物、卡”对应的相关操作。

2.2 Android移动端与远程数据库服务器连接

本文采用轻量级的服务端动态开发语言PHP来对服务端接口进行编码，从而实现Android移动端与MySQL数据库的连接和相关的操作。通过对服务端接口的编码获取HTTP请求的相关参数，并封装为JSON格式的数据。JSON(JavaScript Object Notation，JS对象标记)是一种轻便快捷的数据交换格式，它是基于ECMAScript的一个子集，采用与编程语言完全不同的文本格式来表示和存储数据，JSON由于具有清晰简洁的结构层次使得它既易于机器生成解析也易于人的编码阅读[2]。JSON作为数据的载体，现已经成为最流行的数据交换格式之一，从PHP5.2版本开始，PHP原生提供了json_encode()函数用于编码，该函数如果执行成功返回JSON数据，否则返回FALSE，PHP同时提供了json_decode()函数用于解码，并转换为PHP变量[3]。同时，Android自带有功能齐全的JSON类包，能够对JSON对象进行方便的处理，实现Android移动端与远程数据库间的通信。

2.3 Android移动端与RFID模块间的通信

本文采用便携RMU900+工程读写器完成对仪器设备标签的读取操作，RMU900+模块里集成了发射、接收、环行器以及MCU等部件，在进行仪器设备扫描操作后，进行仪器设备的查询、修改、删除以及新建工作，该过程读取的是单个标签并对单标签进行循环识别，而对仪器设备进行清点时使用防碰撞识别来读取多个标签[4][5]。RMU900+使用UART接口来与Android移动设备通信，本系统采用蓝牙串口模块实现Android移动设备与RMU900+工程读写器读写命令的发送与接收。RMU900+封装的操作命令主要有读写标签数据、删除标签数据、对标签进行识别、设置频率、中断操作、状态询问等[6]。本文使用的命令主要有对标签进行识别和中断操作，并采用单标签循环识别模式与多标签循环识别模式。具体识别命令方式如表1所示。

3 系统实现测试结果

本系统采用Android Studio 2.3.1开发平台进行移动端开发，设计并开发了仪器设备标签读取、仪器设备品目参数信息、仪器设备清点列表及清点数据报告图等界面。同时借助Android Studio丰富的SDK开发工具包中蓝牙模块的应用实现与RFID的通信。系统后台采用PHP进行开发，搭建数据库并与移动前端APP实现数据传递[7]。具体系统实现测试结果,如图4所示。

表1 识别命令示例

(a) 仪器设备标签识别界面

图4 系统测试相关活动界面

4 总结

随着Android系统更新换代和物联网技术的不断发展，移动开发的高效应用越来越广泛。本文对现有仪器设备管理的现状进行了分析，并结合高校仪器设备管理的实际情况设计了基于Android系统与RFID的仪器设备管理系统。系统采用Android Studio开发平台对移动端进行开发，涉及蓝牙通信模块、网络串口、RFID连接等通信知识。RFID作为目前物联网的重要技术，其自动识别条码技术能够快速逐一读取识别有效信息。系统后台采用PHP进行开发，与传统的服务器架设技术和MySQL数据库相结合，能够较方便的实现轻量级、高效和高性能的后台处理功能。系统功能完善、成本较低、安全可靠，系统的应用能够在一定程度解决高校仪器设备管理的短板问题。

[1] 郭洪役．基于RFID技术的装备管理信息系统研究[D]．长沙:国防科学技术大学，2009.

[2] 郭宏志.Android应用开发详解[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3] 朱桂英.Android网络开发技术实战详解[M].北京:电子工业出版社，2012.

[4] 李军怀，张果谋，于蕾,等.基于虚拟信号强度的RFID 定位方法研究[J].计算机科学， 2012，39(4)：67-70.

[5] 邓方源，景小平.基于物联网的低成本食品跟踪技术的应用研究[J].计算机科学,2011， 38(10A): 26-29.

[6] Bluetooth Special Interest Group. RFCOMM with TS07. 10[Z].2003.

[7] 彭艳,杨欧.Android 平台的数据存储技术[J].计算机系统应用,2012,21(5):192-194.

UniversityInstrumentEquipmentManagementSystemDesignbyIntegratingAndroidMobileandRadioFrequencyIdentificationTechnology

Qiu Pengrui1,2，Yuan Xiping1，Gan Shu1，Deng Zhongjian1，Zhang Jianming1，Xiang Ling1
(1. Faulty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan 650093, China; 2. Training Department, Kunming Metallurgy College, Kunming 650033，China)

TP311

A

2017.05.10)

邱鹏瑞(1980-)，男，云南大姚人，副教授，博士研究生，主要从事图像处理与移动应用开发等方面的研究。 袁希平(1965-),男,教授,博士,研究方向:环境地质遥感与GIS技术应用。 甘淑(1964-),女,教授,博士,研究方向:资源遥感方面的研究。 邓忠坚(1979-),男,高级实验师,博士研究生,研究方向:3S技术与应用、基于GIS技术的软件开发与集成的研究。 张荐铭(1990-),男,博士研究生,研究方向:遥感及GIS方面的研究。 向伶(1987-),女,博士研究生,研究方向:遥感及土地资源管理方面的研究。

1007-757X(2017)09-0054-02