基于Android技術的油田物資條形碼跟蹤管理系統

康朝海 李鵬娜 步賢業 李大光 姜淑環

(1.東北石油大學電氣信息工程學院,黑龍江 大慶 163318;2.大慶油田有限責任公司a.第一采油廠,黑龍江 大慶 163001;b.第二采油廠,黑龍江 大慶 163414)

基于Android技術的油田物資條形碼跟蹤管理系統

康朝海1李鵬娜1步賢業1李大光2a姜淑環2b

(1.東北石油大學電氣信息工程學院,黑龍江 大慶 163318;2.大慶油田有限責任公司a.第一采油廠,黑龍江 大慶 163001;b.第二采油廠,黑龍江 大慶 163414)

利用Android平臺，結合ASP.NET技術設計一套以物資條形碼為數據基礎的油田物資條形碼跟蹤管理系統。給出系統總體結構和模塊設計。采用條形碼識別技術對井下工具實現信息采集和智能化辨識；利用無線數據傳輸技術與現有管理系統進行數據對接；應用JSON技術完成數據傳輸的優化和提速；通過GPS技術和GIS手段實現物資流轉全過程的追蹤和抽檢。實踐表明：該系統減少了設備的損耗和管理成本，提高了采油廠物資的科學、規范管理水平，提高了工作效率。

物資管理 條形碼 追蹤 Android Arc GIS

物資管理是油田生產運行的重要組成部分，是采油廠的安全生產指揮中心，通過信息化技術建設移動物資管理平臺，是保證油田物資管理部門安全生產、高效管理的有效途徑[1]。因此開發一套便于管理與跟蹤的物資管理系統對油田有著重要的意義。針對目前油田物資管理仍依靠人工記錄而導致可靠性差、數據傳遞存在時滯等問題，將移動平臺應用到油田物資管理中，有利于提高物資信息上報的高效性，使采油廠基層用戶擺脫時空上的限制和繁瑣的操作。Android技術可謂是順應時代需要而誕生的移動軟件開發技術，具有強大的開放性和兼容性[2]。而數據庫的使用可以使系統數據實現共享[3]。因此筆者利用Android平臺設計開發了一套油田物資條形碼追蹤管理系統。

1 系統總體設計①

1.1 需求分析

根據現場調研，結合目前采油廠物資管理工作的實際需求，油田物資條形碼跟蹤管理系統應具備以下4項功能：

a. 條形碼數據采集。按固定碼制設計的條形碼應包含油田廠屬工具名稱、編號、屬性、廠家及批次信息，將其粘貼到物資設備上進行流通時，系統能夠對條形碼內的信息進行快速、有效、準確地獲取與處理，并利用智能化識別和自動數據采集技術完成數據的交互式顯示。

b. 物資管理流程移動化。油田物資條形碼追蹤管理系統應涵蓋油田物資管理中工具需求計劃、生產信息、設備信息、到貨驗收及發放核算等所有業務環節，采油廠操作員利用移動終端，按流程操作即可完成油田物資工具的入庫、出庫、盤點及退庫等作業流程。

c. 數據實時傳輸和無縫對接。目前，油田廠屬信息中心已經具備存儲物資信息的大型數據庫，而移動終端由于自身特點又無法支持量級如此大的數據庫。因此系統設計的關鍵是如何選擇有效的方式使廠屬移動終端和現有數據庫無縫對接，實現移動終端和采油廠信息中心數據庫間接通信，同時保證遠程操作員高速、安全地訪問數據庫資源。

d. 物資位置信息定位追蹤和監控。由于油田采油廠物資種類多、生產工具數量多、管理難度大，因此對于物資的定位和計劃下發后工具的追蹤十分必要。以井下工具為例，工具按當日出庫計劃下發后，應被調撥至計劃井位，但實際操作中可能存在施工不到位、錯拿及漏拿等情況。此時，追蹤管理系統應能及時體現工具實際位置和計劃位置信息，為管理人員及時決策提供依據，實現對油田物資的全方位實時監控。

1.2系統總體結構設計

通過對油田采油廠物資供應站現階段的需求分析，系統設計由智能手持設備端、系統服務器和上位機信息追蹤管理三大部分構成。其中手持設備端包括用戶登錄模塊、條形碼數據采集模塊、入庫管理模塊、出庫管理模塊、退庫管理模塊和盤點管理模塊。上位機信息追蹤管理包括油井工具查詢模塊、物資編碼查詢模塊和系統管理模塊。系統總體結構設計如圖1所示。

圖1 油田物資條形碼跟蹤管理系統總體結構框圖

2 系統實現

油田物資條形碼跟蹤管理系統的開發核心包括手持器軟件平臺開發、系統服務器設計和物資信息追蹤管理中心設計三大部分。

2.1手持器軟件平臺開發

手持器軟件平臺架構是基于Android SDK平臺、Eclipse集成開發環境和ADT(Android Development Tools)的Android開發插件完成的。UI界面圖像處理采用Photoshop CS6。手持器軟件平臺開發架構如圖2所示。

圖2 手持器軟件平臺開發架構

2.1.1條形碼數據采集模塊設計

掃描條形碼，油田倉庫管理員即可提取工具物資出庫、入庫及退庫等過程中的所有數據。系統通過手持器移動終端采集條形碼數據，利用無線網絡連接工作站，采集到的條形碼通過軟件匹配自動與檢測設備對應。采用Google ZXing開源庫，完成移動終端條形碼功能開發。Google ZXing開源庫提供二維碼和條形碼掃描接口，可通過Java實現多種格式的一維、二維條碼圖像處理，并且包含聯系到其他語言的端口，支持多種平臺下的客戶端，包括J2ME、J2SE和Android[4]。Google ZXing支持手持移動端內置攝像頭掃描條碼和識別，通過對Google ZXing庫的二次開發，系統可以利用移動設備自帶的相機去掃描和解碼各個場合的各類條碼，并且不用與服務器通信即可完成這一過程。條形碼數據采集模塊工作流程如圖3所示。用戶將手持設備攝像頭對準條形碼，程序得到圖像信息后進行二值化處理，按照不同碼制算法解碼，得到條形碼信息顯示至UI界面。

圖3 條形碼數據采集模塊工作流程

2.1.2入庫、出庫、退庫、盤點管理模塊設計

本系統的主要功能是實現采油廠工具物資入庫、出庫、盤點和退庫業務流程。操作設計方案如圖4所示。

圖4 入庫、出庫、盤點和退庫操作設計方案

入庫管理模塊采集條碼信息按流程完成入庫，盤點管理模塊能夠顯示該物資在庫中的相關信息，退庫(出庫)管理模塊提供貨物退庫(出庫)管理功能、自動生成退庫(出庫)操作日志等功能。

2.1.3數據實時傳輸和無縫對接

針對Android移動終端與采油廠信息中心服務器數據通信問題，系統選擇JSON作為數據交互方法，與XML相比，JSON方法能夠有效提高移動終端與Web Server數據傳輸效率，減少移動終端的請求響應時間和數據流量[5,6]。JSON數據封裝形式如圖5所示。

圖5 JSON封裝形式

移動終端通過調用Android提供的API接口遠程訪問Web服務器。移動端首先定義訪問參數，即URL地址鏈接，主程序繼承Activity類并創建HTTP Post對象，將要傳送給Web服務器的JSON數據封裝到ArrayList對象中。由于目標數據不同，采取不同的發送口令與Web服務器進行應答。

Web服務器通過口令，調用底層數據庫數據，封裝成JSON數據，回傳給移動終端。Android終端與Web服務器數據傳輸過程如圖6所示。通過JSON數據傳輸模式和油田無線網絡支持，構建了一條廠屬工具庫站到信息中心數據庫的安全高效的雙向傳輸通道。

2.2系統服務器設計

服務器通信方式如圖7所示。系統服務器以.NET為開發平臺，開發環境為Microsoft Visual Studio 2012，數據庫服務器選擇Oracle 11g，Web服務器選擇Win 7、IIS6.0。數據服務器管理后臺數據，Web服務器包含與移動終端相關用戶驗證、權限管理及數據傳輸等功能。

圖7 服務器的通信方式

2.3物資信息追蹤管理中心設計

利用GPS衛星定位技術，將移動工具的經緯度坐標信息通過油田無線網絡傳送至信息管理中心數據庫，油井地圖上直觀顯示物資位置和調度信息。移動端追蹤設計思路如圖8所示。

圖8 移動端追蹤設計思路

實現追蹤功能的關鍵點是利用Arc GIS技術制圖并在圖中定位物資和相關信息。設計步驟如下：

a. Arc Catalog底圖連接。通過Arc Catalog來組織、管理和創建GIS數據。系統底圖選用采油廠提供的油井分布地圖。

b. Arc map地圖編輯。首先，對各個油井進行經緯度的測量，確定他們準確的位置坐標，建立Excel表格。根據建立的Excel表格，確定x、y坐標；其次，建立圖層，目的是讓坐標以文字的形式顯示。運用Arc Catalog 10.1連接文件，將Excel表格所在文件夾連接到Arc GIS環境，再將Excel中的點數據(Lat,Lon)轉換為Shape文件(point)，實現數據功能。

c. Arc GIS Server發布井位分布地圖。完成地圖模塊構建后，在.NET環境中完成管理中心框架和界面設計。完成的追蹤管理平臺設計有油井工具查詢、物資編碼查詢和系統管理三大模塊，分別可以實現對物資地理位置查詢、詳細信息查詢、工具查詢、物資編碼信息查詢及用戶權限查詢等功能。另外，為了方便用戶，系統增設井位定點搜索功能、工具信息查詢功能，能使上層管理人員直觀、有效地掌握物資使用和調配情況，做到對物資的全面跟蹤。信息查詢均支持模糊查詢，便于用戶使用。

3 結束語

針對目前采油廠物資管理難度大、成本高及自動化程低等問題研發了一套結合Android技術、GIS技術和.NET技術的油田物資條形碼跟蹤管理系統。系統利用條形碼識別技術，實現對工具信息的精確識別和采集；通過無線數據傳輸技術完成對工具信息的遠程上傳與反饋；針對智能終端與遠程Web service通信問題，采用JSON數據解析技術提高了數據傳輸效率；最后以Arc GIS結合.NET技術開發了物資追蹤管理中心完成對物資的全面追蹤。所設計的系統現已投放采油某廠使用，實踐經驗表明，該系統提升了采油某廠井下工具的科學管理水平，減少了管理成本，提高了工作效率。同時計劃將該管理模式覆蓋到采油某廠物資倉儲管理的各專業庫，全面實現采油某廠物資系統的一體化、智能化管理。

[1] 李迎九.基于Android移動平臺的物流信息管理系統設計[J].吉首大學學報(自然科學版),2015,36(1):35～39.

[2] 張仕成.基于Google Android平臺的應用程序開發與研究[J].電腦知識與技術,2009,5(28):7959～7962.

[3] 李亞軍，尤文卿，藺亞軍，等.基于實時數據庫的換熱器實時監測管理系統[J].化工機械，2011,38(4):475～476,494.

[4] 陳苗榮.基于Android系統的農產品個體溯源之QR條碼識別方法研究[D].杭州：浙江大學,2013.

[5] 龔成瑩,邢敬宏,胡銀保.基于JSON的Android移動終端與PHP及MySQL數據通信[J].工業儀表與自動化裝置,2013,(1):63～65.

[6] 高靜,段會川.JSON數據傳輸效率研究[J].計算機工程與設計,2011,32(7):2267～2270.

OilFieldMaterialsBarcodeTrackingManagementSystemBasedonAndroidTechnology

KANG Chao-hai1,LI Peng-na1,BU Xian-ye1,LI Da-guang2a,JIANG Shu-huan2b

(1.SchoolofElectricalEngineeringandInformation,NortheastPetroleumUniversity,Daqing163318,China;2a.No.1OilProduction,Daqing163001; 2b.No.2OilProduction,DaqingOilFieldCo.,Ltd.,Daqing163414,China)

Basing on Android platform and ASP.NET technology, the barcode tracking management system for oil field materials was designed, including the system’s overall structure and module design. In which, applying barcode recognition technology to collect and intelligently identify the information of mines tools; and adopting wireless data transmission technology to dock data with existing management system; and employing JSON technology to optimize data transmission and increase speed as well as making use GPS and GIS technology to track and sample materials circulation in the whole process. Application results show that this system can reduce wastage and cost of the equipment management together with an improved management level and a promoted efficiency.

materials management, barcode, tracking, Android, Arc GIS

2016-05-16(修改稿)

國家自然科學基金優秀青年科學基金項目(61422301)；國家自然科學基金項目(51404073)；中國博士后科學基金項目(2014M550180)；東北石油大學青年基金項目(2013NQ105)；黑龍江省教育廳科學技術研究項目(12541090)

TH865

A

1000-3932(2016)07-0754-05