基于移動智能客戶端技術(shù)的設(shè)備檢修信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

［摘 要］為解決傳統(tǒng)C/S和B/S模式的不足，本文基于移動智能客戶端技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個設(shè)備檢修信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)可由移動智能客戶端和后臺服務(wù)器組成，實(shí)現(xiàn)了在車間不穩(wěn)定無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下檢修人員在移動狀態(tài)下隨時隨地完成數(shù)據(jù)采集和處理的功能。

［關(guān)鍵詞］智能客戶端 設(shè)備檢修 信息系統(tǒng)

隨著企業(yè)設(shè)備規(guī)模的日益擴(kuò)大和維修費(fèi)用的增長，制造企業(yè)對設(shè)備的維修管理越來越重視。設(shè)備維修管理系統(tǒng)的應(yīng)用對降低維修成本、提高維修效率、促進(jìn)企業(yè)發(fā)展、提高企業(yè)競爭力有重要作用。本文針對傳統(tǒng)C/S和B/S模式設(shè)備檢修管理系統(tǒng)的不足，以移動智能客戶端技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個設(shè)備檢修信息系統(tǒng)，設(shè)備檢修人員手持移動設(shè)備能在移動狀態(tài)下隨時收集設(shè)備運(yùn)行、檢查、維修信息，并能在在線和離線兩種情況下工作，滿足移動工作的實(shí)際需要。

一、移動智能客戶端技術(shù)

客戶端技術(shù)始于二十世紀(jì)九十年代的C/S(客戶端/服務(wù)器、即胖客戶端)模式，它將應(yīng)用程序?qū)?yīng)用程序處理分成兩部分，一部分由用戶的桌面計(jì)算機(jī)執(zhí)行，另一部分由一個集中的服務(wù)器執(zhí)行。它采用圖形用戶界面，可以充分利用本地硬件資源以及客戶端操作系統(tǒng)平臺的功能，客戶端的數(shù)據(jù)處理能力比較強(qiáng)，界面響應(yīng)快。存在的不足之處是客戶端應(yīng)用程序部署起來困難而且成本較高。九十年代中期，出現(xiàn)的B/S(瀏覽器/服務(wù)器，即瘦客戶端)應(yīng)用程序是基于瀏覽器的應(yīng)用程序，也就是Web應(yīng)用程序。其不足之處在于瀏覽器要與網(wǎng)絡(luò)相連才能訪問應(yīng)用程序，如果網(wǎng)絡(luò)斷開了，需要重新輸入數(shù)據(jù)。故應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯狀態(tài)大部分都在服務(wù)器上，瘦客戶端在進(jìn)行操作時要頻繁地向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請求，等服務(wù)器響應(yīng)并處理完畢后將數(shù)據(jù)返回給客戶端，用戶才能繼續(xù)使用此應(yīng)用程序，其客戶端的數(shù)據(jù)處理能力不如C/S應(yīng)用程序。

智能客戶端(Smart Client)是一個連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，它允許用戶的本地應(yīng)用程序通過Web服務(wù)和服務(wù)器應(yīng)用程序交互，從而將胖客戶端應(yīng)用程序和瘦客戶端應(yīng)用程序的優(yōu)點(diǎn)很好地結(jié)合在一起。它克服了胖客戶端應(yīng)用程序難發(fā)布、難部署問題以及瘦客戶端過分依賴網(wǎng)絡(luò)、用戶體驗(yàn)不佳的問題，結(jié)合了胖客戶端開發(fā)容易、響應(yīng)速度快、用戶體驗(yàn)佳和瘦客戶端易發(fā)布、易管理的優(yōu)點(diǎn)。它支持在線和離線工作，不僅能在連接網(wǎng)絡(luò)的情況下工作，在斷開網(wǎng)絡(luò)時能利用本地緩存進(jìn)行操作和處理；不僅支持桌面解決方案，還支持移動解決方案，支持偶爾連接，提供智能安裝和更新。

本系統(tǒng)要求在線和離線兩種網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下都能完成數(shù)據(jù)的處理工作，經(jīng)過對系統(tǒng)本身需求分析和軟件架構(gòu)的特點(diǎn)分析，決定采用面向服務(wù)智能客戶端的軟件架構(gòu)。

二、系統(tǒng)的總體架構(gòu)與功能設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為建立一個基于移動手持設(shè)備的設(shè)備檢修信息系統(tǒng)，通過手持設(shè)備錄入設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和檢修信息，實(shí)現(xiàn)查詢、數(shù)據(jù)錄入、信息傳遞和管理的電子化。工作人員到現(xiàn)場檢修設(shè)備時可以在移動狀態(tài)下，手持移動設(shè)備，查詢相關(guān)資料、記錄檢查結(jié)果和維修情況、記錄設(shè)備運(yùn)行情況、上傳數(shù)據(jù)、進(jìn)行信息傳遞等工作，并可通過網(wǎng)絡(luò)查看設(shè)備的維修規(guī)程、教程以及設(shè)備相關(guān)技術(shù)檔案等。從而提高工作效率和工作質(zhì)量，減少工作人員的工作量，實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢修管理的信息化。

基于以上分析設(shè)計(jì)的設(shè)備檢修信息系統(tǒng)分為兩大部分：前端信息采集分系統(tǒng)和后臺服務(wù)器管理分系統(tǒng)。前端采集系統(tǒng)和后臺服務(wù)器分系統(tǒng)依托網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，從而有機(jī)地整合為一個整體。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1所示。

圖1中前端信息采集分系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲管理模塊、文檔查閱模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸模塊等。該分系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)存儲，以及通過網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸模塊與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而將設(shè)備檢查與維修要求下載到本地，并將設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況、檢修信息傳送到服務(wù)器。

后臺服務(wù)器管理分系統(tǒng)主要包括設(shè)備檢修基本信息管理模塊、檢修任務(wù)管理模塊、維修信息管理模塊，設(shè)備文檔管理模塊，網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方案，如圖2所示。利用現(xiàn)有的已布局到車間的有線局域網(wǎng)絡(luò)，在車間內(nèi)部使用無線局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。由于車間范圍廣以及移動網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性，無線網(wǎng)絡(luò)不能覆蓋整個車間內(nèi)的空間，在許多情況下不可能無時無刻都依賴或存在著網(wǎng)絡(luò)，要求移動設(shè)備具有一定的離線處理能力以及離線和在線的無縫切換能力。即系統(tǒng)在無法聯(lián)網(wǎng)的情況下仍可以在移動狀態(tài)時收集和整合數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)存儲后移動到無線網(wǎng)絡(luò)信號好的地方后與服務(wù)器連接，完成數(shù)據(jù)的傳輸。

系統(tǒng)的基本工作原理是先把現(xiàn)場環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境布置好，在有網(wǎng)絡(luò)情況下，設(shè)備檢修人員手持移動設(shè)備到車間現(xiàn)場進(jìn)行檢修和維護(hù)工作，利用客戶端系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時便捷提交到后臺服務(wù)器。在無網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)連接不好時，切換到離線工作模式，采集數(shù)據(jù)并緩存到本地，待到有網(wǎng)絡(luò)時將數(shù)據(jù)同步到后臺服務(wù)器中。

三、系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境及關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

服務(wù)器端的設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、Web服務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以及服務(wù)器端應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。因此服務(wù)器端開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具如下：

（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） VS.NET 2005；（3） Microsoft .NET框架1.0或以上；（4） IIS 5.0或以上；（5） SQL Server 2000。

客戶端的目標(biāo)環(huán)境是Pocket PC，先利用.NET中自帶的智能設(shè)備項(xiàng)目來開發(fā)基于Pocket PC設(shè)備模擬器的前端數(shù)據(jù)采集分系統(tǒng)，然后再部署到真正的設(shè)備上。模擬器的同步需要用到Microsoft ActiveSync，脫機(jī)工作時數(shù)據(jù)緩存處理所用的數(shù)據(jù)庫為移動數(shù)據(jù)庫SQL Server CE。因此客戶端的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具如下：

（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） Microsoft .NET壓縮框架2.0或以上；（3） VS.NET 2005；（4） Microsoft SQL Server CE 2.0版本；（5） Microsoft ActiveSync 4.5。

2.系統(tǒng)的安全驗(yàn)證設(shè)計(jì)

用戶登錄系統(tǒng)進(jìn)行身份驗(yàn)證，把用戶名和密碼傳遞給身份驗(yàn)證Web 服務(wù)，身份驗(yàn)證Web 服務(wù)再通過數(shù)據(jù)庫存儲過程訪問數(shù)據(jù)庫中用戶名和密碼記錄來驗(yàn)證身份。用戶名和密碼正確，驗(yàn)證成功。身份驗(yàn)證成功后Web服務(wù)會向客戶端返回一個加密票，該加密票會緩存在服務(wù)器中。

然后，當(dāng)客戶端用戶有數(shù)據(jù)請求時，就將請求數(shù)據(jù)和加密票一起提交給數(shù)據(jù)Web Service，數(shù)據(jù)Web Service先驗(yàn)證加密票是否有效，如有效則通過數(shù)據(jù)庫存儲過程檢索數(shù)據(jù)庫以獲取用戶請求的數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送回客戶端。

在該系統(tǒng)中都是通過Web服務(wù)訪問數(shù)據(jù)庫，為了保證安全性，Web Service又是通過存儲過程訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。使用數(shù)據(jù)Web Service來完成數(shù)據(jù)庫的檢索和更新，可以有效地實(shí)現(xiàn)程序模塊間的松散耦合，保證只有經(jīng)過身份驗(yàn)證的客戶端用戶才能查詢數(shù)據(jù)庫中的敏感數(shù)據(jù)。其體系架構(gòu)如圖3所示。

3.在線與離線工作模式及其切換的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智能客戶端一個顯著的特點(diǎn)就是可以在離線狀態(tài)下工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理操作。系統(tǒng)有在線和離線兩種工作模式，這兩種工作模式間可自動轉(zhuǎn)換或手動轉(zhuǎn)換。自動轉(zhuǎn)換就是當(dāng)應(yīng)用程序處于在線工作狀態(tài)的時候，如果此時檢測到網(wǎng)絡(luò)連接不好或不可用時，應(yīng)用程序自動被切換到離線工作模式，等網(wǎng)絡(luò)連接通暢后再切換回在線狀態(tài)。手動轉(zhuǎn)換就是用戶強(qiáng)制轉(zhuǎn)換工作模式。當(dāng)應(yīng)用程序處于在線工作狀態(tài)時，通過手動轉(zhuǎn)換強(qiáng)制應(yīng)用程序離線工作。而當(dāng)應(yīng)用程序處于離線工作狀態(tài)時，在網(wǎng)絡(luò)連接正常的前提下可手動轉(zhuǎn)換為在線工作模式。客戶端系統(tǒng)啟動時工作模式的確定流程如圖4所示。具體的過程為：

（1） 首先判斷是否有緩存文件，再根據(jù)判斷結(jié)果得知上次運(yùn)行結(jié)束時的工作模式。（2） 用戶登錄的方式。若是以離線模式啟動就通過緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行身份認(rèn)證，如果是以在線模式啟動，則通過數(shù)據(jù)Web服務(wù)進(jìn)行驗(yàn)證。登錄成功后保存用戶信息。（3） 如果不存在緩存文件，應(yīng)用程序就通過服務(wù)器進(jìn)行初始化。

應(yīng)用程序從在線切換到離線時，開始僅僅是系統(tǒng)窗體右下角的工作狀態(tài)變?yōu)殡x線工作模式，系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯沒有變。主界面出現(xiàn)“下載數(shù)據(jù)”和“同步數(shù)據(jù)”按鈕。此時需要指定對哪些項(xiàng)目進(jìn)行離線操作，把這些項(xiàng)目的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)下載到本地?cái)?shù)據(jù)庫中，這時應(yīng)用程序要同時與Web服務(wù)和客戶端本地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。在客戶端本地動態(tài)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表來存儲這些數(shù)據(jù)信息，另外還創(chuàng)建一個用來存儲發(fā)生更改數(shù)據(jù)的信息表。下載完成后，待系統(tǒng)真正處于離線工作狀態(tài)時，在客戶端本地對數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、查詢、更改操作，對數(shù)據(jù)的更改都緩存在本地?cái)?shù)據(jù)庫中。

應(yīng)用程序處于離線狀態(tài)下，不與Web服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器交互，用戶對數(shù)據(jù)的操作都是緩存在本地的。當(dāng)切換到在線模式的時候，客戶端應(yīng)用程序通過調(diào)用Web服務(wù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新和合并。系統(tǒng)由離線模式切換到在線模式的工作流程圖如圖5所示。

當(dāng)應(yīng)用程序由離線切換到在線工作模式時，首先檢查能否連接到網(wǎng)絡(luò)，如果無法聯(lián)機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)仍處于離線狀態(tài)工作；若能連接到網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，客戶端應(yīng)用程序就與Web服務(wù)器交互，將在脫機(jī)狀態(tài)時發(fā)生更改的本地?cái)?shù)據(jù)以數(shù)據(jù)集的形式提交給Web服務(wù)同步到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)同步的過程中檢測是否會引起并發(fā)產(chǎn)生沖突數(shù)據(jù)問題，若檢測到有沖突數(shù)據(jù)，就采用開放式并發(fā)處理方式讓用戶來選擇如何處理沖突數(shù)據(jù)，然后與數(shù)據(jù)庫同步，系統(tǒng)處于在線模式運(yùn)行；如果不需要處理沖突數(shù)據(jù)，則直接轉(zhuǎn)換到在線模式運(yùn)行。

四、小結(jié)

本文基于移動智能客戶端技術(shù)，結(jié)合Web Service和數(shù)據(jù)庫技術(shù)完成了一個設(shè)備檢修信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在車間無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定環(huán)境下不間斷進(jìn)行設(shè)備檢修信息錄入處理，在線離線切換，信息查詢，登錄安全驗(yàn)證等功能，取得了良好的實(shí)用效果。

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