基于IC卡的棉花收購系統設計與實現

摘要：為保證棉花檢驗公正與公開，解決棉花收購中預檢測、票據查找及報表等方面的問題，開發了基于IC卡的棉花收購系統。系統基于IC卡改進了子棉回潮率檢測儀，并在IC卡中增加密碼檢驗機制，使用IC卡連接棉花收購過程中的各個環節。該系統在新疆新湖農場投入使用，縮短了收購周期，提高了企業的公信力，改善了棉花收購環境。

關鍵詞：IC卡；棉花收購系統；密碼檢驗；回潮率

中圖分類號：S126；TP399 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0198-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.052

棉花收購是棉花加工的基礎[1]，其過程包括預檢測、檢驗、過磅、結算等[2，3]多個環節。當前中國大多數棉花收購企業采用手工操作，導致棉花檢驗信息缺乏透明度；過磅讀數、計算、結算過程復雜；票據整理、查找和統計困難；收購過程受人為因素干預，客觀公正性難以保證。這些問題[4]造成收購企業公信力低，收購秩序混亂，嚴重影響了棉花正常的收購環境。新疆作為中國棉花的主產區，收購環境的好壞一定程度上也影響到該地區的和諧。

黃燕云[1]提出了棉花過磅和檢驗過程的自動化實現方案；吳曉儉[2]實現了過磅時重量自動讀取和LED屏顯示功能，保證了過磅過程的公平、公正。但在如何保證預檢驗、檢驗階段中信息的公正性、透明性，實現過磅順暢、票據查找快捷，以及報表統計方便等方面仍存在不足。IC卡（Integrated Circuit Card，集成電路卡）以其存儲量大、安全保密性好、數據處理能力強等優點在全球得到廣泛的應用。為此，本研究將IC卡存儲功能應用到棉花收購過程中，開發了一套基于IC卡的棉花收購信息管理系統。該系統在新疆新湖農場一、二、三分場軋花廠投入應用，收到了良好的效果。

1 傳統人工棉花收購流程

傳統棉花收購過程包括預檢測、檢驗、過磅、結算等環節[1，5，6]，具體如下。

1）預檢測。首先利用子棉回潮率檢測儀檢測子棉回潮率，計算回潮率平均值；然后判斷平均值是否大于12%，大于則不予收購；最后將回潮率、姓名等信息記錄在紙條上與棉樣一同送往檢驗室。

2）檢驗。棉花檢驗包括品質檢驗和重量檢驗[6]。檢驗過程如下：取出紙條與棉樣，將棉樣試軋后進行皮棉檢驗。品質和重量檢驗分別通過相應檢驗儀器進行，其中品質檢驗包括顏色級、長度、斷裂比強度、長度整齊度指數等；重量檢驗包括回潮率、含雜率、衣分率等。隨后將檢驗信息、子棉回潮率、姓名等信息分別填入檢驗單，送往過磅室。

3）過磅。首先銷售方決定是否同意檢驗結果，同意則過磅，否則停止收購。過磅包括過毛重和過皮重。過毛重：對車輛與棉花進行稱重，并將結果填入過磅單，然后卸載棉花。過皮重：卸載棉花后，對車輛與剩余物品進行稱重，將結果填入過磅單。

2 基于IC卡的棉花收購流程設計

引入IC卡將其存儲功能應用在收購過程中，預檢測階段設計具有讀寫IC卡功能的無線手持回潮率檢測儀，將回潮率值寫入IC卡，避免人為修改；檢驗前讀取IC卡并生成密碼，進行密碼檢驗保證檢驗數據公平、公正，檢驗后通過LED屏實時發布，檢驗信息公開，便于監督。

基于IC卡棉花收購系統設計，收購流程包括預檢測、密碼生成、檢驗、過磅和結算等操作環節，具體如下。

1）預檢測階段。無線手持回潮率檢測儀首先讀取IC卡信息（姓名、車號等）并顯示，判斷IC卡信息是否正確，隨機選擇若干檢測點進行子棉回潮率檢測并自動計算平均值[5]，判斷平均值是否小于12%，否則不予收購；是則將其寫入IC卡，并將基本信息、平均值通過無線網絡發送至無線接收裝置，密碼室電腦將無線接收裝置接收到的數據發送到LED屏顯示。最后抽取棉樣與IC卡放入棉樣袋中，送往密碼室。

2）生成密碼。密碼室外，取出IC卡，將棉樣袋放入棉樣通道進入密碼室；密碼室電腦讀取IC卡基本信息及子棉回潮率值，生成密碼號并將其與讀取信息一并發送到服務器數據庫存儲；最后打印密碼號條形碼，并將其與棉樣袋放入棉樣通道進入檢驗室。

3）檢驗。取出密碼單，并將棉樣試軋后進行皮棉檢驗；檢驗結束后，掃描條形碼單調出密碼號檢驗界面，輸入檢驗結果后，檢驗室電腦將檢驗數據發送到服務器數據庫保存。

4）過磅。過磅室電腦實時查詢數據庫，獲取新的檢驗信息并發送到LED屏顯示；打印檢驗單，同意檢驗結果后進行棉花交接，否則停止收購；

過毛重：刷IC卡，過磅室電腦讀取IC卡信息，調出過磅界面，界面包括IC卡基本信息（姓名、車號等）和檢驗等信息；過磅室電腦讀取稱重儀表數據獲得電子磅數據即稱重數據，并將毛重數據分別發送到數據庫服務器保存和LED屏顯示；最后卸載棉花。

過皮重：棉花卸載完后，與過毛重類似，刷IC卡，調出基本信息、檢驗信息和毛重信息，過磅電腦自動讀取該車皮重（空車和剩余物品）數據，根據公式（1）自動計算凈重并保存到服務器數據庫，打印過磅單。

5）結算。刷IC卡或將密碼號輸入結算電腦，自動調出棉花交接信息，與過磅單、檢驗單對照是否一致，是則根據公式（2）、（3）計算公定重量和該單皮棉價格，并根據公式（3）自動計算應付金額并保存到數據庫服務器，最后打印結算單。

3 系統設計

基于IC卡的棉花收購系統由硬件和軟件兩部分組成。硬件負責數據采集，主要包括子棉回潮率值、密碼號、重量（毛重和皮重）等數據，并通過協議將數據發送給相應電腦。主要硬件有無線手持回潮率檢測儀、掃描槍、稱重儀表、讀卡器、無線接收裝置、LED顯示屏和打印機。軟件負責數據處理，解析從串口接收到的數據，根據公式計算子棉凈重、皮棉公定重量、皮棉對應價格和應付金額。將子棉回潮率、生成的密碼號、子棉檢驗信息、重量，金額等信息發送到數據庫存儲，并在LED屏上實時顯示。通過軟件可對數據庫中的數據進行查詢篩選，查詢結果可打印也可導出到Excel。根據需求可以設計各種報表，提高了系統的實用性。系統硬件設備安裝示意圖如圖1所示。

1）系統管理模塊。該模塊實現對系統用戶的添加、刪除和權限分配，通過對用戶的權限設置，實現密碼模塊、檢驗模塊、過磅模塊、結算模塊，統計模塊和設計報表模塊由不同人員進行操作，各司其職，減少作弊現象。

2）密碼生成模塊。當系統通過讀卡器讀取IC卡數據解析時生成密碼號，其由解析時間和3位隨機數構成，如時間為2014-05-19 09：43：20，則生成密碼號可為20140519094320020。密碼號以條形碼形式打印密碼單，方便系統掃描、準確查找。最后密碼號與解析后信息保存到數據庫服務器。

3）檢驗模塊。系統實時查詢數據庫，新生成密碼號在界面中顯示。密碼號由掃描槍掃描條形碼快速找到并調出密碼號檢驗界面，輸入檢驗信息后通過局域網保存到數據庫服務器。密碼單不僅保證了檢驗結果的公平、公正，而且杜絕了人為查找密碼號引起的不必要的錯誤。其中檢驗模塊包括品質檢驗和重量檢驗等所涉及的數據項[6]。

4）過磅模塊。過磅模塊采用多線程開發：①一條專用線程實時查詢數據庫中新的檢驗信息，將檢驗信息對應密碼號在界面顯示；②一條線程將檢驗信息、重量信息和密碼號對應的棉花交接人基本信息通過串口發送到LED屏實時顯示；③一條線程實時讀取稱重儀表傳來的重量數據，數據穩定時讀取，并保存到服務器數據庫。

5）結算模塊。該模塊根據公式（2）、（3）設計公定重量、皮棉價格和應付金額計算方法，代替人工計算，降低勞動量的同時提高結算準確率，杜絕人為錯誤。

6）統計模塊。系統根據企業的不同需求提供各種報表，如日報表、周報表和月報表等常用報表，幫助企業實時掌握子棉收購進度及其收購質量，并具有打印、導出Excel的功能，為決策提供重要的依據。

7）設計報表模塊。為滿足用戶豐富的報表需求，系統提供了設計、添加、修改和刪除報表的功能。用戶可根據需求設計報表。采用Grid++Report報表組件開發，設計簡單、靈活，并可將設計的報表模板保存到數據庫中，可隨時查詢、修改、刪除，提高了報表開發效率。

4 系統實現

系統與硬件接口緊密連接，采用C/S架構設計[7]，運用串口編程[8]采集刷IC卡、稱重儀表數據。基于.NET平臺進行二次開發，對LED屏廠商提供的SDK進行編程。運用面向對象C#語言[9]，以Microsoft SQL Server 2008作為服務器數據庫，結合Microsoft Visual Studio 2010集成開發工具，開發完成該系統，實現了基于IC卡的收購流程。

4.1 關鍵技術

1）硬件通信技術。由于系統連接多個硬件設備，因此運用.NET Framework提供的SerialPort類，設置串口號、波特率、停止位、數據位等數據，并使用線程以異步方式讀取并解析串口發送的數據；

2）數據庫操作技術。該系統各個功能模塊都只與數據庫進行通信，因此需要運用ADO.NET類及SQL語言進行各種數據庫操作；

3）報表開發技術。報表是系統的重要部分，運用Grid++Report[10]開發組件可以根據不同的組合條件設計添加、修改報表。

4.2 系統功能實現

系統主要包括系統管理、密碼生成、檢驗、過磅、結算、統計和報表設計等功能。系統菜單包括系統管理、密碼生成、檢驗平臺、過磅平臺、結算平臺、統計平臺和報表設計平臺等主菜單，“系統管理”主菜單下包括權限分配、密碼修改和鎖定屏幕子菜單，各菜單對應不同的功能。

1）系統管理。該模塊包括權限分配、密碼修改和鎖定屏幕菜單，其中“權限分配”菜單實現對系統用戶的添加、刪除和用戶權限的分配。在收購過程中管理員、密碼員、檢驗員、過磅員、結算員和統計員要根據各自的職能權限操作相應的菜單或模塊，管理員、檢驗員登錄界面分別如圖2、圖3所示。由圖3可知，以檢驗權限登錄系統，系統主界面只顯示系統管理和檢驗平臺兩個主菜單。

2）統計功能。該模塊的主要功能是顯示統計棉花收購信息，這些信息來自棉花收購過程中所存儲的數據庫，根據選擇的報表、條件從中抽取相應報表和相關收購數據并以統計報表形式顯示，具有導出Excel和打印功能。過磅明細表界面如圖4所示。

3）報表設計。該模塊提供添加、設計、修改等報表的操作功能，報表包括頁眉、頁腳、報表頭、報表尾及明細網格等內容。其中頁眉、頁腳、報表頭、報表尾根據需要進行添加、修改內容，明細網格（即數據顯示的內容）則根據需要先選擇數據庫源（即收購存儲的數據庫），再選擇數據字段進行添加，最后對設計完成的報表以二進制數據流形式儲存到數據庫中，修改時從數據庫中讀取并顯示，然后對其進行設計、修改。

報表設計模塊幫助用戶簡單、快速方便地設計各種報表，滿足了用戶對報表的各種需求，提高了系統對報表的擴展性。

5 小結

本文討論了在棉花收購中引入IC卡，連通棉花收購的各個環節，并在IC卡中使用密碼檢驗機制保證棉樣檢驗結果的公平公正，開發了基于IC卡的棉花收購管理信息系統，并在中國棉花主產區新疆部分地區投入應用。該系統的使用降低了勞動強度，提高了棉花收購效率、縮短了棉花收購周期，更重要的是提升了購銷雙方之間的信任關系，為營造良好的、暢通的收購環境提供了技術支撐。

中國棉花加工行業整體落后，信息化水平較低，該系統具有很大的使用價值，對中國棉花加工行業的信息化建設也將具有一定的推動作用。

參考文獻：

[1] 黃燕云.籽棉收購信息管理系統的研究與開發[D].濟南：山東大學，2007.

[2] 吳曉儉.電子衡籽棉收購微機管理系統[J].電子技術應用，1997（5）：20-21.

[3] 李金偉.淺談籽棉收購與管理[J].中國纖檢，2014（1）：36-37.

[4] 闞瑞玲.淺談棉花收購信息化[J].中國棉花加工，2008（4）：40-41.

[5] 劉從九，徐守東.棉花檢驗學[M].合肥：安徽大學出版社，2008.

[6] GB1103.1—2012，棉花鋸齒加工細絨棉[S].

[7] 汪 洋.NET應用架構設計：原則、模式與實踐[M].北京：機械工業出版社，2012.

[8] 龔建偉，熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信編程實踐[M].北京：電子工業出版社，2007.

[9] NAGEL C，EVJEN B，GLYNN J. C#高級編程[M].北京：清華大學出版社，2008.

[10] 廣州銳浪軟件技術有限公司.Grid++Report報表開發工具[EB/OL].http：//www.rubylong.cn/index.htm.