基于ASP.NET的RFID刷卡系統設計

摘要：本文針對熱處理行業生產流程的復雜性和貨物的多樣性，設計一種以ASP.NET C#為基礎，采取B/S模式[1]架構，利用終端讀卡器讀取數據，通過CAN總線傳輸，結合服務器和SQL Server 2005數據庫相連的智能刷卡管理系統。整個智能刷卡管理系統簡化了生產流程中信息輸入的過程，而且客戶端只需要瀏覽器支持，通過IP地址綁定，就可以刷卡記錄信息了。該系統不但有良好的頁面用戶體驗，讓工作人員可以更好地管理及跟蹤貨物，而且還適合用于智能移動設備。本文網絡版地址： http：//www.eepw. com.cn/article/266057.htm

關鍵詞：RFID ；ASP.NET C# ；CAN總線

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2014.11.014

引言

目前，中國熱處理行業存在一些有很明顯的特點：生產流程的復雜度高，貨物的零散度大，而且最重要的是貨物在生產流程的入爐、出爐的過程記錄必須由工作人員來完成。在很多熱處理行業的管理系統中，基于RFID射頻技術的刷卡管理系統[2]已經在使用了，但它們存在一些弊端：讀卡機直接與客戶端相連，加大了客戶端的硬件需求；沒有和客戶端相連的讀卡機在讀取信息時不能在任意的客戶端顯示信息，刷卡記錄信息不精確。針對這種比較固定的刷卡系統，隨著移動終端設備的快速普及，必須引入能夠融合不同移動設備的RFID刷卡系統。

RFID電子標簽技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據[3]，識別工作不需要人工干預，作為條形碼的無線版本，RFID技術因為具有條形碼所不具備的防磁、防水、耐高溫、使用壽命長、標簽上數據可以加密、讀取距離大、存儲信息更改自如、存儲數據容量更大等優點，其應用將給物流、零售等產業帶來巨大的變化。

ASP.NET 是微軟公司的一項技術，是一種使嵌入網頁中的腳本可由因特網服務器執行的服務器端腳本技術。 指 Active Server Pages（動態服務器頁面） ，運行于 IIS 之中。ASP.NET C#擁有自己的后臺代碼，具有比一般的PHP更為強大的后臺管理能力，適合熱處理生產流程中復雜的操作輸入，同時可以嵌入應用程序到IIS管理器中。因為ASP .NET的實現完全依賴于虛擬機，是基于通用語言編譯運行的程序，所以它具有很好的跨平臺性，ASP .NET構建的應用程序幾乎可以運行在所有的平臺上。

CAN是ISO國際標準化的串行通信協議，CAN總線具有傳輸距離遠、傳輸速度快、類似局域網的沖突處理、實時性強、可靠性高、后期工程維護工作量少等優點[2]，由于采用短幀結構使得該總線具有較高的可靠性和實時性，是本系統設計中替代485總線的最佳選擇。

本系統利用RFID讀卡器終端讀取數據簡化生產流程中的信息輸入過程，通過CAN總線傳輸，以ASP.NET C#技術開發前后臺程序，可以方便地在支持瀏覽器的終端上查看生產流程信息。

1 RFID刷卡管理系統設計與實現

1.1 系統架構

本文所設計的原型系統基于ASP. NET C#，通過CAN總線與讀卡器相連，配合服務器與移動客戶端進行生產管理，系統組成圖如圖1所示。

刷卡系統流程如2所示。

1.2 信息刷卡讀取與保存流程與實現

為了減少客戶端對讀卡器的依賴性，采用CAN總線的聯接方式實現大量讀卡器相連。當客戶端是移動設備的時候，可以將設備的IP地址與臨近的讀卡機綁定，此時就可以刷卡讀取信息，再登入管理系統進行信息的寫入。流程圖如圖3所示。

RFID刷卡信息是16進制的數據流，通過CAN總線傳輸到服務器。然后調用智能刷卡管理系統的RFID數據轉換模塊轉換成RFID卡唯一的標識號。

RFID數據轉換模塊[4]中，先通過判斷serialport端口有沒有收到數據，如果收到數據把儲存到buff緩沖區中，然后再分析buff緩沖區中每條數據是從哪個地址、用哪種協議發送，接著將得出的RFID卡唯一的標識號放到相對應的新緩沖區中。此時新緩沖區保存的數據并不是我們需要的數據，它們僅僅是RFID卡唯一的標識號。最后要連接SQL Server 2005數據庫，通過查找數據表記錄，找出對應綁定的貨物批號輸出。整個流程如圖4所示。

當數據保存后，客戶端就可以獲取數據顯示了。客戶端獨立于讀卡器，客戶端可以綁定任何的讀卡器。通過查找SQL Server數據庫中IP綁定讀卡器地址的記錄，就能將數據發送到客戶端顯示，假如是智能移動設備，設置綁定IP地址，就可以臨近的讀卡器刷卡讀取信息了。

考慮到整個刷卡系統的可擴展性，可以對顯示信息進行選擇，滿足不同用戶的顯示需求。

1.3 服務器端三層結構

該系統服務器端實現結構圖如圖5所示，參照SOA架構[5]完成各個功能模塊的實現，接口層通過monitor監聽不斷檢測讀卡器發到服務器的數據，同時將處理完的數據通過http協議格式返回給對應IP地址的請求客戶端。業務層將接口的數據根據CAN傳輸協議的格式解析出RFID卡唯一的標識號，并調用程序把數據放到相對應的緩沖區中。數據層負責將業務層的數據通過SQL數據庫轉化成客戶想要的數據。

1.4 服務器端關鍵技術實現

該刷卡系統是通過B/C模式與服務器端進行數據交換的。工作人員瀏覽完數據并關掉網頁后，服務器端就會相應地把對應客戶端的頁面文件從內存清除，刪除所有頁面的變量內存空間，并且不再運行后臺文件cs的代碼。因此為了能夠一直運行監聽讀卡信息的模塊，必須在Global.asax[6]啟動監聽模塊的線程。

Global.asax是ASP.NET的一個全局文件，一直保存在內存中，能夠一直運行代碼。因此把監聽模塊的開始線程放到Global.asax下。

<%@ Application Language=\"C#\"%>

<%@ Import Namespace = \"System. IO.Ports\" %>

Monitor是監聽模塊的開始線程。這個線程在服務器開始運行的時候就開始執行，一直保存在InProc的運行進程中。這樣就可以保證系統能夠一直監聽刷卡數據的輸入并進行處理。Monitor線程與頁面代碼相互獨立，不受各自影響，也就是就算用戶不瀏覽網頁，也可以刷卡通過讀卡器查看數據。

Application是全局變量，也就是保存數據緩沖區。如果直接采用客戶讀取端口數據的方法，那么同時只能一個用戶讀取，而且這位用戶讀取完之后，數據就消掉，因此要放在全局變量中，這樣就能夠同時讓多終端查看數據。

當線程發現有數據輸入的時候，馬上讀取每個字節的數據，并且通過判斷協議判斷讀卡器地址取出唯一的RFID標志號。過程如圖6。

1.5 RFID綁卡識別貨物過程

熱處理設備的處理溫度能夠達到1000攝氏度以上，正常情況下至少也有幾百攝氏度，而RFID芯片的工作溫度一般在-2攝氏度到85攝氏度之間，在這種極端溫度下RFID卡是不能跟隨貨物進入設備進行作業的。這種情況下，在貨物完成作業后，工人們如何將RFID卡與對應的貨物進行配對成為貨物跟蹤的最大問題。本文RFID刷卡系統采取的方法是通過拍照識別貨物。每批貨物在剛開始與RFID卡綁定的時候，都要拍該貨物的照片，并且上存到服務器，如圖7。

在貨物與RFID卡綁定成功后，在貨物進入設備作業時，車間大屏幕會顯示所有進行生產的貨物的圖片和對應的卡號。在貨物作業完后，工人們通過觀看大屏幕上的貨物與RFID卡的對應關系，再把RFID卡與貨物放在一起，這樣就能解決前面提到的貨物與RFID卡對應的問題了。同時，工人們也可以通過刷卡在電腦或者其他移動終端查看RFID卡綁定貨物的圖片，這樣也能夠識別貨物。

2 實驗結果

系統的服務器端使用IIS服務器，客戶端瀏覽網頁刷卡獲取數據，讀卡器通過CAN總線與服務器相連。只要將設備IP與讀卡器綁定，客戶端就可以通過任意的讀卡器刷卡，特別適合大量移動智能設備，而且用戶可以選擇哪些設備終端顯示信息。在某些場合下，工作人員在車間刷卡操作的同時，辦公室的管理人員也可以查看刷卡的信息，方便管理人員管理貨物。在無線網絡的環境下，工作人員的工作可以更靈活，移動設備配合讀卡器可以讓工作人員隨時隨地工作和記錄信息，提供效率。該系統目前已在深圳市先力得熱處理有限公司穩定運行。

3 結束語

隨著移動互聯網的發展與RFID技術的成熟，提高熱處理行業的生產效率和掌握貨物生產的實時性和準確性是很重要的工作。通過刷卡登記信息可以大大提高工作人員的工作效率，隨時隨地都可以記錄貨物的現場信息，而且貨物信息的準確度大大提高，能夠更好地跟蹤貨物。只有充分掌握貨物整個生產流程的走向，才能作出對應的生產調度。節能減排和提高差能比是熱處理行業的趨勢，只有掌握精確的貨物信息生產流程走向，才能作出更好的能源調整。

參考文獻 ：

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