基于嵌入式技術的智能電子看板系統設計與實現

陳 健 曹建峰

基于嵌入式技術的智能電子看板系統設計與實現

陳 健 曹建峰

看板起初是用于工業生產，后來國外也在醫院和政府部門使用,用于顯示醫生或單位人員的在崗情況。現在發展起來的電子看板，可以查詢相關人員的去向，提高了服務水平，體現了為人民服務的意識。

1 研究現狀

目前，國內外公司也有和本文研究相似的產品，但主要是基于單機版，數據利用和傳輸效率低，智能程度不夠，便利性不高，工作效率較低，且功能比較單一，只能定時從數據庫中讀取數據，無法實現實時跟蹤信息的功能，已無法很好地滿足人們對信息化程度越來越高的要求。因此，有必要設計一種基于網絡和移動手持終端的智能虛擬電子看板，實現在一定權限內遠程實時查詢與設置相關人員到崗情況，切實體現了服務無止境的理念。

2 系統架構

系統架構設計過程中綜合考慮了項目的需求、硬件條件，系統研究了需實現的功能指標，結合實際使用，確定工作狀態等主要參數，以確保有效快速地實現系統目標任務。本文進行了相關的系統架構設計如圖1所示，系統由服務器端(包含數據庫)、客戶端、管理員端三部分組成。

圖1 系統架構

2.1 服務器端功能

服務器需要實現接收、處理、反饋數據的功能，給APP端發來的操作反饋相應的信息。同時，服務器端與數據庫相連接，實現服務器與數據庫綁定，用戶端和服務器端相連。

2.2 管理員端功能

管理員端發送相應操作指令到服務器，服務器解析指令，將對應的數據信息反饋給管理員端，實現管理員端數據的增刪查改。同樣，客戶端在登錄時直接將信息傳達給服務器端，然后服務器端將所有數據信息都傳遞給客戶端，以實現客戶端用戶查詢功能。

2.3 客戶端的設計

根據需求，客戶端需要實現對各部門工作人員關于姓名、部門、職位、工作狀態等信息的直接顯示，從而實現用戶對工作人員狀態的查詢。為了保證數據的可靠性，我們將客戶端和管理員端分開設計，這樣就減少了對服務器的負擔，降低了導致服務器出錯的可能性。

3 系統實現

3.1 硬件實現

服務器端主要功能是利用SQL數據庫服務器，用于接收和記錄人員信息，通過創建一個數據庫，將所需信息都存在這臺服務器上。同時，管理員端所有的操作也將通過網絡傳送至服務器上，再將對應的信息發送回來。

根據系統需求，服務器建立在普通個人電腦上，利用IIS發布服務器，就可以滿足系統需求。在管理員端和客戶端，由于智能手機普及率非常高，直接采用智能手機作為管理員端和客戶端的軟硬件平臺，有效地降低了系統成本。

3.2 軟件實現

根據系統架構，軟件分為服務器端程序和移動端程序。

服務器端程序和數據庫相連接，完成數據的交互，并且服務器端可以處理從移動端傳來的信息，并進行處理和反饋。移動端又分為客戶端程序和管理員端程序：客戶端程序主界面只能顯示查詢工作人員的狀態，但并不能進行增刪查改操作。客戶端要完成連接服務器，并將內容顯示出來的功能，同時要實現實時更新功能；管理員程序主界面分為登錄界面、顯示界面、更新與刪除界面和添加界面，管理員端實現對信息的增刪改，并實時更新自身的相應表中信息。在數據通信過程中，充分考慮了安全性，對傳輸的數據進行了加密，確保數據安全可靠地傳輸。

3.2.1 數據庫設計

在進行服務器程序設計之前，首先要進行數據庫設計。根據該應用的功能和系統流程的分析，該應用主要涉及的實體有：工作人員姓名、工作部門、工作職位及工作人員的在崗狀態，并且在這些主要實體之間建立如下關系：一個工作人員可以在多種工作狀態中選擇，而一個工作人員同一時間只能是一個工作狀態。SQL Server可以完全支持Web，同時提供了對XML語言的核心支持以及在Internet上和防火墻外進行查詢的能力，這些功能可以滿足本項目的需求，因此數據庫采用SQL Server。

數據庫ER圖如圖2所示：

圖2 數據庫ER

數據庫記錄的名稱和格式如表1所示：

表1 工作人員信息

采用名詞作為字段名，增加了數據表的可讀性，在引用兩個字段形成的主鍵下，避免了可能出現的重名現象。這些操作，都大大加強了數據庫的結構，在運用時可以使得編程更為輕松、方便，同時也降低了后期BUG出現的可能性。

3.2.2 服務器端程序設計

根據服務器端的功能需求，采用ASP.NET網站編程，實現服務器與數據庫綁定，用戶端和服務器端相連。

本設計所有功能的實現都是基于C/S模式的，所以必須依靠網絡使客戶端、管理員端與服務器端相連。本設計采用Httphelper類，完成數據的收發功能，通過網絡的實時交互，將操作信息發送到服務器端，服務器端再通過對應的操作將對應信息反饋回去。客戶端和管理員端所用Httphelper類基本相似，其中客戶端是利用了Httphelper類中的Get方法獲取數據，管理員端是通過Httphelper類的Post方法傳遞數據、Get方法接收數據的。

本設計的服務器端數據收發功能利用的是在VS中自定義的getData類通過全部選取數據庫中內容，然后將數據反饋回客戶端或管理員端。添加功能利用的是自定義的AddEmployee類，更新功能是通過利用自定義的UpdateEmployee類來實現，刪除功能也是類似，只不過在查詢功能實現后，直接就刪除整個記錄，然后再保存。

服務器端流程如圖3所示。

圖3 服務器端流程

3.2.3 管理員端程序設計

由管理員通過管理員端將公司內的各個工作人員的信息上傳到服務器的數據庫中，包括姓名、部門、職位、工作狀態。管理員可以通過各個部門實時反饋的人員工作狀態，進行實時修改。服務器端通過接受管理員和用戶端不同的指令，反饋相對應的數據庫信息到各自的應用程序上，實現信息的實時網絡交互。

管理員端流程如圖4所示。

考慮到要實時根據情況添加工作人員信息，修改工作人員的工作狀態，刪除離職人員的信息，管理員端需要實現對應增刪查改功能。各類顯示均采用Listview控件，為了實現更新功能，本設計采用了Listview控件的每個Item的Click事件，只要管理員單擊想要修改的員工信息，即可進入修改界面修改員工的工作狀態，其中修改員工狀態只需要在RadioButton中選擇對應的員工狀態，然后點擊保存，就可以實現員工信息的更新。對于刪除員工信息的情況，本設計采用長按Item，也就是長按觸發事件，對于長按觸發事件，系統需要給Listview注冊一個OnItemLongClickListener事件，并實現Listener中定義的方法，然后對需要刪除的條目長按2S左右，系統就會彈出對話框，詢問管理員是否確認刪除。

圖4 管理員端流程

在添加人員界面中，為了實現員工信息添加的功能，本系統采用了三個EditText控件，分別用來填寫姓名、部門、職位信息。如果已經連入網絡中并且成功與服務器相連，服務器就會通過addEmployee類現數據庫新記錄的添加，在添加完信息后，客戶端應當立即更新出對應的內容。

管理員端信息添加界面如圖5所示。

圖5 管理員端信息添加界面

3.2.4 客戶端程序設計

客戶端應用界面選擇了清新亮麗的風格，呈現給用戶相關工作人員的在崗狀態，采用了Listview控件和Listitem對象的列表條目組織。

客戶端流程如圖6所示。

圖6 客戶端流程

3.2.5 通信協議及數據安全

項目中，數據傳輸時發送和接收的數據幀格式相同，共90位，數據幀格式如下：

幀頭8位：用**##**##表示。

命令類型2位：用“G/C”表示，G-管理員端C-客戶端。

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

員工ID5位：員工ID用5位編碼。

數據內容64位：對發送的數據進行封裝在64位中。

幀尾8位：用@@%%@@%%表示。

數據安全方面采用了DESR加密算法，同時具有流加密和分組加密的優點。在服務器中存放的也是加密后的數據，僅在管理員端/客戶端發來顯示數據請求時，服務器端將信息從數據庫中調出，并直接反饋回管理員端/客戶端，管理員端/客戶端在接收數據的同時進行解密然后再將數據顯示出來。這樣的做法即使是數據庫被攻破了，攻擊者也無法獲得有用的信息，大大加強了數據安全性。

4 結論及展望

隨著大數據時代的到來，必然改變人們的工作方式及工作理念，采用基于嵌入式技術的智能電子看板在信息技術發展的一定階段會提高工作效率和服務水平。

利用物聯網技術，智能電子看板必然會向更智能、更快捷的方向發展，如采用GIS等人員定位技術，可自動進行人員狀態的設定等。

[1] 孫更新. Android從入門到精通[M].北京：電子工業出版社,2011.

[2] 曹建峰，張萌，胡晨.一種混合加密算法DESR的探討[J].電子器件，2001：301-306.

[3] 薩師煊，王珊.數據庫系統概論[M].北京：高等教育出版社,2006.

[4] 福思特.XML入門經典[M].北京：清華大學出版社,2009.

責任編輯 閔海英

(無錫職業技術學院 物聯網技術學院，江蘇 無錫 214121)

本文利用嵌入式硬件和Android系統，通過INTERNET實現了對辦公人員在崗狀態的實時查詢，使辦事人員減少了等待時間，提高了工作效率，提高了服務水平。

嵌入式系統； 實時； 查詢

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

江蘇省科技廳產學研前瞻項目“天然水體多參數水質在線監測與大數據分析系統”(BY2016023-01)

曹建峰(1979— )，男，江蘇無錫人，副教授，研究方向：嵌入軟、硬件，計算機通信和大數據分析。

G 710

A

1671-7880(2017)01-0061-04