基于射頻技術的隨船器材收發和消耗采集終端的研究

呂志彤,皮湛恩,寧兆宇

(1.海軍裝備技術研究所,北京 102442;2.海軍裝備部艦技部,北京 100841)

器材保障要實現保障有力,必須以 “精確化保障”為目標,也就是必須及時了解隨船各類器材消耗數據。這些數據是器材采購和器材收發工作的數據基礎,直接關系到器材經費的使用效率和器材保障工作的質量。

為了實現這一目標,必須開發一種可隨船使用的,并能夠準確記錄各器材消耗數據的設備,該設備還可對隨船器材的申領、存儲、使用、消耗等環節進行全過程監管,并可將精確的消耗數據傳送到倉庫,倉庫通過遠程數據上傳系統將這些數據發送到基地機關,達到輔助機關器材精確化采購的目的。

隨船器材信息化管理是器材保障信息化建設的薄弱環節,隨船器材管理目前仍處于手工開單記賬,難以采集到準確的消耗數據,各級器材管理部門因此也無法收集到快速、準確的器材消耗數據,所以該項目是器材保障信息化領域的關鍵點,也是未來實現器材保障全過程可視化,建立精確型器材保障系統,實現器材保障決策的科學化和快速反應的基礎。

1 研究思路

該系統的研究思路是將隨船器材庫存作為倉庫的一個庫房看待,形成倉庫與隨船器材存儲一本帳。為此決定為倉庫器材管理系統開發隨船移動終端,利用該終端船員可進行器材申領、隨船器材庫存管理、器材消耗采集等工作,而對隨船器材申領的批復、收發、消耗登記等工作由倉庫器材管理系統進行。系統決定采取射頻卡作為電子單據的手段,將這兩個單位的庫存數據庫及工作環節聯結起來,達到隨船器材信息化管理的目的。考慮到艦船實際環境,該終端擬采用移動設備。

該系統的研究重點是研制倉庫器材管理系統的隨船級移動終端。在船上配備可固定的工控機作為數據庫服務器,該服務器存儲該船的器材庫存數據和器材消耗數據,與移動終端通過 802.11G網絡通訊協議連接,并可在服務器上輸出紙質單據;該移動終端集成讀卡器,可將船向倉庫要申領的器材數據和船向倉庫要報告的消耗數據寫入射頻卡,即電子單據;該電子單據與倉庫器材管理系統所使用的讀卡器系統的射頻卡為同一制式,可作為隨船器材申領單和器材消耗單提交到倉庫;倉庫器材管理系統可對隨船器材的申領單進行批復,并登記消耗,并根據倉庫庫存情況進行收發等操作,這些操作也是通過電子單據作為媒介,并可同紙質單據一同返回船上,根據這些電子單據可更新隨船庫存數據庫,實現倉庫數據庫中該船數據與隨船數據保持一致。

2 研究內容

該系統由軟件系統和硬件系統組成。軟件系統包括桌面應用系統軟件部分:倉庫器材數據庫管理系統和隨船器材數據庫管理系統,以及移動終端的嵌入式系統軟件部分:移動隨船器材數據庫管理系統。硬件系統由移動終端、電子單據、讀卡器和PC組成。

1)倉庫器材數據庫管理系統安裝在倉庫器材業務網絡,該業務網絡各終端配置固定式讀卡器。組成如下。

(1)隨船器材電子單據管理。隨船器材的電子單據是由倉庫統一管理并下發的。包括建卡、卡維護、卡數據更新、卡掛失、卡補辦、卡密鑰管理等功能。隨船器材電子單據不僅存放隨船器材的申領、收發、消耗采集等數據,還存放有船號、器材管理員等相關信息,用于完成身份驗證、讀寫控制和數據加密等。

(2)隨船器材收發業務管理。隨船器材的申領批復、收發、消耗登記等操作是在用電子單據登錄后的倉庫端讀寫電子單據而進行的,隨船移動終端完成的是根據讀寫電子單據的內容實現隨船器材申領、消耗采集、倉庫收發單的導入等。該模塊還完成隨船器材的收發上賬核銷、日志記錄、單據打印和隨船器材庫存與消耗信息查詢等功能。

(3)隨船器材數據傳輸。利用基地 -倉庫 -船三級專用網絡,完成隨船器材庫存數據與消耗數據的采集,數據格式轉換、數據傳輸、數據更新等。

(4)隨船器材信息的遠程查詢與信息統計。可進行隨船器材庫存數據和消耗數據的組合模糊查詢、樹狀組織結構篩選瀏覽等。面向隨船器材可以制定月份、季度、年度或自定義時間段來統計各基地、各倉庫及各型船的器材的實際消耗情況。并可實現遠程終端查詢。

2)隨船器材數據庫管理系統安裝在船上的服務器中。考慮到船上的環境,該服務器采用研華工控機,并需進行設計和定制,決定選取 1u的研華工控機,組成如下。

(1)隨船移動終端管理。隨船服務器配置遵循 802.11G網絡通訊協議的無線網絡連接設備,實現與移動終端無線連接,有效作用距離方圓 100 m。該模塊實現系統對移動終端的位置監測、定位等,以及移動終端登記、專人負責管理等功能。

(2)隨船器材收發業務管理。包括隨船器材申領、收發、消耗采集、倉庫隨船收發單據的導入等。隨船服務器集成有讀卡器,并聯有打印機,可將這些申領、收發、登記等的單據信息寫入電子單據,并打印出紙質單據。

(3)隨船器材數據查詢與統計。包括庫存查詢、出入庫單據查詢、出入庫帳查詢、消耗查詢、器材以舊換新查詢與統計等。

3)移動隨船器材數據庫管理系統安裝在船上的移動終端中。該移動終端集成了讀卡器,可完成隨船器材數據庫管理系統的收發管理和查詢功能。

硬件系統的開發由以下兩類設備的制作組成。

(1)電子單據的制作。選擇艦船器材管理適用的電子單據的制式、容量,并進行卡封面打印,數據加密等。系統軟件編制電子單據讀寫與管理模塊。

(2)移動終端的集成與制作。選擇艦船器材管理適用的手持電腦與移動讀卡器,并集成。該移動終端可作為器材管理中的申領、出入庫、庫存管理、消耗登記、庫存查詢、上帳、盤點、讀寫電子單據的機具。移動終端的硬件設計包括觸摸屏、主機、觸控筆、讀卡器集成等 4個部分,并配置 USB接口,以供數據導出。除電源開關外,可直接在觸摸屏上用觸控筆操作。移動終端與讀卡器集成的關鍵是做好移動終端各硬件電路模塊與讀卡器模塊的兼容性測試,既要達到未集成時各個模塊的最優化使用,而且在集成后也不影響這種使用,并達到讀取數據和操作數據存儲共享。

3 開發環境

系統開發和應用需要相應的操作系統環境和數據庫環境。倉庫器材數據庫管理系統和隨船器材數據庫管理系統決定采取開放式架構提升系統軟硬件整合度。操作系統選用Windows 2003,數據庫系統選用 SQLServer2000,開發工具選用.NET 2003,語言選擇 C#。移動隨船器材數據庫管理系統中,操作系統選用 Windows Mobile 2003SE,數據庫系統選用 SQLCE2000,開發工具選用.NET2003,語言選擇 C#。

移動終端編程就是應用了基于 Windows CE的嵌入式系統數據庫訪問技術。Microsoft.NET擴展了通過任何設備隨時隨地操作數據和進行通信的能力。.NET使用分布式計算模型并基于開放標準將PC與其他智能設備連接在一起。該系統的開發工具是.NET框架下的 VS.NET 2003中的 Visual C#,并應用 Microsoft SQL Server CE和 Microsoft SQL Server在智能設備進行數據管理。系統開發后用同步軟件導入智能終端設備。

4 技術途徑

射頻電子標簽 (RFID)技術,是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術。它利用無線電射頻信號,通過讀寫器、天線和 RFID標簽,實現對載體的非接觸識別和數據信息交換。它存儲信息量大,存儲內容可動態改變、讀取目標距離更遠,尤其適合對人員、車輛和軍械、物資進出的物流管理要求。目前新一代 RFID系統具有體積小、壽命長、高可靠、全天候、大容量、高速讀取、抗干擾和低成本等特點。RFID技術已經被廣泛應用于物流保障領域,如特定物品查尋系統、途中物資可視化管理系統、物資出入庫管理等,極大的改革了傳統物流跟蹤方式。通過采用 RFID技術,可使隨船平均后勤補給時間大大縮短。

目前嵌入式數據庫技術發展迅速,成為一種潮流。嵌入式系統的數據管理和與后臺數據庫的交互在智能設備應用方面有著廣泛的應用。嵌入式系統(Embedded System)是指根據特定的應用及其要求,采用特定的開發板和特定的操作系統運行應用程序的系統,是具有特定功能或用途的計算機硬、軟件系統的集合體。一般來說這種系統的應用軟件具有實時性、占用內存少、需要的存儲容量小的特點。可在市面上購買或定制各種類型的滿足需要的移動終端。而且,自 2002年.NET框架精簡版出現后,智能設備的開發技術不再像以前遙不可及。

5 技術指標

1)移動終端。

屏幕盡量大 (4英寸以上);RAM 64 M以上,ROM 256 M以上;可拆卸的鋰聚合物電池,10～12 h的工作時間;配置觸摸屏和觸控筆;有指紋驗證登錄。

2)電子單據。

可擦寫 10萬次;16 K容量。

3)讀卡器。

數據反應時間 5 s以內;讀寫距離5 cm內;讀寫時間 3 s內。

6 研究計劃

進行調研,了解技術發展現狀和基地 -倉庫 -船隨船器材管理實際需求;進行項目定義和可行性分析,制定系統總體方案和系統詳細實施方案;選擇試點倉庫和船,按照客戶適用原則對電子單據和讀卡器等設備進行研制并試用。并撰寫設備選型/定制方案和部署方案;編寫隨船器材收發和消耗管理程序。進行系統軟硬件測試,并對測試的各項指標進行分析;在試點倉庫與船上部署設備、安裝系統軟件,并按照隨船器材管理業務流程進行系統各項性能測試;根據測試情況,撰寫設備與系統的測試報告,提交具體的準確性、可靠性和平均速率等結果數據。根據測試結果與系統要求的指標數據進行對比,完善設備性能或完善系統程序;確認試點設備與系統運行可靠穩定,能夠正常試用。所傳遞或存儲的數據完整、準確。則將規定數量的設備移交試用單位,并培訓相關操作人員,進行系統試運行。

7 結束語

該系統研制成功,如果能夠在各倉庫和船上推廣應用,必能實現基地 -倉庫-船器材一本帳的統一管理,以及庫存數據和消耗數據的及時、準確的上報,達到輔助機關器材采購和器材收發工作,降低冗余庫存,提高器材經費的使用效率,以及大大提高隨船器材保障的信息化水平的目的。