基于光機電一體化技術的文件智能交換方法研究

摘 要：【目的】改變黨政機關中采用手工文件登記本進行紙質公文交換與跟蹤的落后手段，減少公文交換錯漏現象，保障公文交換安全、準確、高效，實現紙質公文交換智能化。【方法】本文通過對光機電一體化技術、公文二維條碼生成與自動識別定位等多種技術研究和集成創新，設計基于光機電一體化技術的文件智能交換關鍵裝置和系統，包括文件交換箱系統、文件交換控制系統、公文二維條碼識讀裝置、紅外感應器件、條碼掃描槍等，研究出一種文件智能交換方法、流程。【結果】實現了文件自動登記、交換、簽收、流轉跟蹤、智能提醒等管理過程，打造文件交換“無人值守，背靠背”管理新模式。【結論】該研究成果技術先進，在紙質公文交換跟蹤領域應用前景廣闊。

關鍵詞：光機電一體化；文件智能交換；公文二維條碼

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A

Abstract：To change the backward methods in the exchanging and tracking of official documents by handwritten paper registration in the government，to reduce the phenomenon of missing and mistaking，to safeguard the safety，correctness and efficiency，and to realize the intelligent exchange of official documents，a file intelligent exchange method and process has been proposed after studying and integrating various technologies such as Optic-Mechanical Integration，QR code generation and automatic identification，etc.as well as designing a file intelligent exchange equipment and system based on Optic-Mechanical Integration technology，including file exchange box system，file exchange control system，QR code reader，infrared sensor，QR code scanner.As a result，we realize the management process of automatic file registration，exchanging，signing，tracking and automatic prompting，and create a new mode of file exchange，"unattended，back to back".It can be concluded that the research is advanced in technology and has a wide application in the field of paper document exchange and tracking.

Keywords：Optic-mechanical integration；file intelligent exchange；QR code for official documents

1 引言（Introduction）

目前，黨政機關紙質公文交換與跟蹤主要是采用手工方式，采用文件登記本，以“面對面 ”方式進行，手段落后，易發生錯漏，無法跟蹤。

本文通過對光機電一體化技術、公文二維條碼生成與自動識別定位等多種技術研究和集成創新，提出一種基于光機電一體化技術的文件智能交換方法，完成系統仿真，并成功應用到文件交換跟蹤過程中，實現文件自動登記、交換、簽收、流轉與跟蹤管理，即文件智能交換。在文件交換過程中，自動記錄每一個環節的準確時間和經辦人，留下不可篡改、不可抵賴的證據，保證文件在交換流轉傳遞過程中始終得到監管，打造文電運轉跟蹤管理一站式服務平臺，真正實現“無人值守，背靠背”文電交換與跟綜管理，確保公文交換安全、準確和高效，提高行政效能。

2 文件智能交換方法原理（The principle of file intelligent exchange method）

2.1 光機電一體化技術

光機電一體化技術是一門跨學科的邊緣科學，是激光技術、微電子技術、計算機技術、信息技術和機械技術交叉與融合構成的綜合性高新技術。其各個組成部分如機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感技術、電力電子技術、接口技術、模擬量與數字量交換技術，以及軟件技術等在綜合成一個完整的系統中相互配合。它包括產品和技術兩方面：光機電一體化產品是集光學、機械、微電子、自動控制和通信技術于一體的高科技產品，具有豐富的功能和很高附加值；光機電一體化技術是指其技術原理和使光機電一體化產品得以實現、使用和發展的技術[1]。

本文所研究的文件智能交換方法的技術原理核心是綜合應用光機電一體化技術研發了文件智能交換箱系統、交換箱控制柜系統和文件智能交換跟蹤管理信息系統，并利用這些設備和系統進行文件智能交換與跟蹤。

2.2 公文二維條碼自動識別解析技術

公文二維條碼技術應用是實現文件智能交換的基礎，所有參與交換的公文都帶有二維條碼，條碼遵循PDF417（GB/T17172—1997）國家標準和中辦國辦制定的《機關公文二維條碼使用規范（GB0626-2005）》，容錯級別3。條碼自動識別解析技術是集條碼技術、光電技術、計算機技術和通信技術為一體的技術，是將計算機中的數據信息按照條碼編碼標準與規范轉換成黑白相間的線條組成的特殊圖形打印在紙張或其他介質上，當需要解讀這些數據時，用條碼掃裝置掃描這些條碼，就可以立即將這些數據信息還原成為數據重新輸入計算機[2，3]。

2.3 關鍵設備設計

2.3.1 交換箱設計

采用聲、光、電、機一體技術設計文件智能交換箱，交換箱由一個主控單元和若干個分控單元組成[3]，如圖1所示。

主控單元：主控單元主要由控制板（ARM9）、二維條碼識別裝置、液晶觸摸屏組成，基于WinCE操作系統，內嵌控制軟件，完成公文二維條碼識別、投箱交換等操作[5，6]。識讀后的數據通過主控單片機上傳到上位工控機，上位工控機向主控單元、分控單元單片機發送控制指令控制分控單元開箱、投件等操作。

分控單元：分控單元由控制面板、登記件投口、非登記件投口、電動和機械雙控保險鎖、檢測部件、箱格幾個部分組成。控制面板上安裝有指示燈、操作按鈕、單位名稱顯示屏、計數器等部件，控制面板后面裝有分控板。單元箱格外安裝有箱門，箱格內可分層，由擋板隔為兩層：上層與控制部分的登記件投口連通，接收從登記件投口投入箱格的文件；下層存放非登記件，箱門設有非登記件投口。如圖2所示：

2.3.2 控制柜設計

控制柜由五部分組成，包括供配電系統、觸摸屏系統及攝像監控系統、IC卡身份識別裝置及系統操作鍵盤、打印機和系統控制主機。該系統是文件智能交換的控制中心，核心部件是工控機，交換箱的所有控制及數據處理都是通過工控機完成，如圖3所示。

2.3.3 網絡系統設計

主控制系統、交換箱系統和文件交換后臺管理系統等構建成一個內部局域網，完成文件智能交換過程。網絡拓撲圖如圖4所示。

3 方法過程（The process of the method）

3.1 文件投箱過程

文件投箱過程如圖5所示。

（1）制作二維條碼

凡是參與交換的文件必須帶公文二維條碼，對于未帶條碼的文件，通過后臺管理系統登記文件基本要素，包括來文單位、文號、標題、緊急程度等，以及條碼制作單位、文件交換范圍等信息后自動生成公文二維條碼。

（2）條碼識讀

交換箱主控單元安裝有條碼識讀裝置，條碼識讀裝置集成紅外感應、激光掃描及485數據傳輸等模塊[7]。文件在放入條碼掃描口時，紅外感應器件檢測到文件時，自動打開激光掃描器對文件條碼進行拍照，上傳至主控機單片機進行解碼，完成公文二維條碼的識讀、采集數據后，通過串口485芯片上傳至上位控制機，上位控制機經過指令和數據解碼，分析出條碼的公文要素信息，通過后臺管理系統數據庫，獲取此文件應投入的交換箱分控單元信息，通過485串口芯片將指令下發到主控單片機上，主控單片機對應投分控單元進行投件狀態設置，使應投分控單元處于待投件狀態。

（3）投箱

文件放入分控單元投口時，投口紅外感應器件檢測到應投文件時，通過電信號轉動門禁擋板電機，自動將投口門禁檔板打開；在文件投入時，投口紅外感應電路在檢測到文件完全投入后，轉動門禁擋板電機，自動將投口門禁檔板關閉，同時將文件投入指令下發到主控單片機，主控單片機再上傳到上位工控機，工控機與后臺數據庫連接，將投件信息，包括文件標題、緊急程度等要素和投件人、時間等信息寫入后臺數據庫，完成整個投件操作。

（4）短信提醒

完成投箱后，后臺管理系統通過短信機AT指令向所投目標單位文件交換員手機發送簽收取件提醒短信。

3.2 文件簽收過程

交換箱控制系統配置有自助取件平臺，平臺集身份認證系統、圖像采集系統、觸摸應用系統和清單打印系統，協同完成取件操作。流程如圖6所示。

（1）身份認證

用戶通過身份認證系統進行取件人員的身份識別，支持IC卡、指紋等方式采集取件人員標識，控制系統將取件人員標識與后臺數據庫進行身份和權限驗證。

（2）簽收取件

點擊觸摸屏系統取件按鈕，工控機向分控單元單片機下發開門控制指令，自動打開箱門，取件人一次性取完所有文件，并關閉箱門。

（3）寫入取件信息

關閉箱門后，將取件人、取件時間等信息自動寫入后臺數據庫，完成簽收取件過程。

4 結論（Conclusion）

本文研究設計了一種基于光機電一體化技術的文件智能交換方法，完成仿真實驗，并正式投入到黨政機關公文交換與跟蹤中，實現了文件自動登記、交換、簽收、流轉跟蹤和智能提醒等全程跟蹤管理，從根本上改變了文件交換方法和流程，確保公文交換高效、安全、保密、準確，提高了工作效率和質量，創新文件交換跟蹤管理模式。該研究成果技術先進，應用前景廣闊。

參考文獻（References）

[1] 百度百科.光機電一體化技術[EB/OL].https：//baike.baidu.com/item/光機電一體化技術.

[2] 劉鑫.基于嵌入式平臺的PDF417二維條碼的識別設計與研究[D].湖南師范大學，2012.

[3] 馬嶺.二維條碼識別中關鍵技術的研究[D].北方工業大學，2012.

[4] 航天開元科技有限公司.交換站機要文件交換系統_航天開元科技有限公司[EB/OL].http：//www.hangtiankaiyuan.com/Detail/index？id=898&aid;=413.

[5] 徐章鎖.基于虛擬原型的機電一體化建模與仿真技術研究[D].西安電子科技大學，2013.

[6] 吳錦浩，張華，葉艷輝，等.基于ARM WinCE平臺CAN同步異步驅動電機的設計與實現[J].計算機測量與控制，2015（2）：526-528.

[7] 張旭，張浩鵬.基于紅外傳感器的測距報警系統研究與設計[D].太原理工大學電氣與動力工程學院，2015.

作者簡介：

李承林（1963-），男，本科，高級工程師.研究領域：軟件架構，信息安全.