融合Android移動(dòng)應(yīng)用與射頻識(shí)別技術(shù)在高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

邱鵬瑞， 袁希平， 甘淑， 鄧中堅(jiān)， 張薦銘， 向伶(. 昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校， 昆明 650033)

融合Android移動(dòng)應(yīng)用與射頻識(shí)別技術(shù)在高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

邱鵬瑞1,2， 袁希平1， 甘淑1， 鄧中堅(jiān)1， 張薦銘1， 向伶1
(1. 昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校， 昆明 650033)

為了解決高校儀器設(shè)備品種多、數(shù)量大和存放地點(diǎn)分散導(dǎo)致管理難度大、效率不高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)。系統(tǒng)利用RFID非接觸掃描自動(dòng)識(shí)別技術(shù)結(jié)合藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)Android移動(dòng)設(shè)備與RMU900+工程讀寫(xiě)器之間數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并能快速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。同時(shí)利用PHP技術(shù)與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)搭建后臺(tái)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與前端移動(dòng)設(shè)備的高效數(shù)據(jù)交互。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)成本較低、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，能夠在一定程度解決高校儀器設(shè)備管理的短板問(wèn)題。

儀器設(shè)備管理; Android; RFID; 藍(lán)牙; PHP

Abstract： This university instrument equipment management system was designed and implemented to solve the problems of great difficulty and low efficiency in management of university instrument equipment due to its great variety, large quantity and disperse storage places. The system uses the RFID to automatically identify instruments as well as its Bluetooth module to realize the data sending and receiving between Android mobile devices and RMU900+ engineering reader, and quickly parse the data. At the same time, the PHP technology and MySQL database are adopted to build a backend server to implement efficient data interactions with the front-end mobile devices. The test results show that this system features low costs, simple operation, sufficient safety and excellent reliability, can solve the “short-board” problems of the instrument equipment management in colleges and universities to a certain extent.

Keywords： Instrument Equipment management; Android; RFID; Bluetooth; PHP

0 引言

近年來(lái)，高等教育對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的投入力度不斷加大，高校儀器設(shè)備具有價(jià)值貴、品種多、數(shù)量大、存放地點(diǎn)分散等特點(diǎn)，這增加了儀器設(shè)備管理的難度。目前，對(duì)于儀器設(shè)備的管理多采用人工盤(pán)點(diǎn)的方式來(lái)進(jìn)行，這樣的方式耗費(fèi)大量的人力、物力資源，而且實(shí)施起來(lái)有較高的錯(cuò)誤率且操作較繁瑣[1]。本文利用射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)非接觸掃描自動(dòng)識(shí)別的相關(guān)功能結(jié)合Android移動(dòng)開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)，大大降低了儀器設(shè)備管理的難度和成本，提高了儀器設(shè)備的管理效率。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)主要分為三個(gè)部分：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)端、Android移動(dòng)客戶端、RFID與藍(lán)牙模塊數(shù)據(jù)采集端。具體架構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端的App發(fā)送指令給RFID的讀寫(xiě)模塊，RFID讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，之后Android手機(jī)移動(dòng)端的App獲取了標(biāo)簽數(shù)據(jù)并通過(guò)HTTP請(qǐng)求與Apache服務(wù)器進(jìn)行連接，最終實(shí)現(xiàn)Android手機(jī)客戶端與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)交互。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)初衷主要是對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化且高效的盤(pán)點(diǎn)，并能夠?qū)x器設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)和增、刪、查、改等工作。具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)就是服務(wù)器端與Android手機(jī)端進(jìn)行交互通信并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)操作，以及Android手機(jī)端與RFID端連接并實(shí)現(xiàn)RFID的數(shù)據(jù)采集。

2.1 Android移動(dòng)端儀器設(shè)備管理功能實(shí)現(xiàn)

基于Android移動(dòng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，本文的高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)APP主要是對(duì)儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速地自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)儀器設(shè)備的相關(guān)信息能夠進(jìn)行方便的操作。具體功能邏輯如圖2和圖3所示。

圖2 儀器設(shè)備掃描操作功能邏輯

圖3 儀器設(shè)備清點(diǎn)操作功能邏輯

具體的應(yīng)用中，兩個(gè)功能模塊都是首先通過(guò)對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，然后對(duì)儀器設(shè)備的信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)和匹配，從而對(duì)儀器設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“賬、物、卡”對(duì)應(yīng)的相關(guān)操作。

2.2 Android移動(dòng)端與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接

本文采用輕量級(jí)的服務(wù)端動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)語(yǔ)言PHP來(lái)對(duì)服務(wù)端接口進(jìn)行編碼，從而實(shí)現(xiàn)Android移動(dòng)端與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和相關(guān)的操作。通過(guò)對(duì)服務(wù)端接口的編碼獲取HTTP請(qǐng)求的相關(guān)參數(shù)，并封裝為JSON格式的數(shù)據(jù)。JSON(JavaScript Object Notation，JS對(duì)象標(biāo)記)是一種輕便快捷的數(shù)據(jù)交換格式，它是基于ECMAScript的一個(gè)子集，采用與編程語(yǔ)言完全不同的文本格式來(lái)表示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，JSON由于具有清晰簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)層次使得它既易于機(jī)器生成解析也易于人的編碼閱讀[2]。JSON作為數(shù)據(jù)的載體，現(xiàn)已經(jīng)成為最流行的數(shù)據(jù)交換格式之一，從PHP5.2版本開(kāi)始，PHP原生提供了json_encode()函數(shù)用于編碼，該函數(shù)如果執(zhí)行成功返回JSON數(shù)據(jù)，否則返回FALSE，PHP同時(shí)提供了json_decode()函數(shù)用于解碼，并轉(zhuǎn)換為PHP變量[3]。同時(shí)，Android自帶有功能齊全的JSON類(lèi)包，能夠?qū)SON對(duì)象進(jìn)行方便的處理，實(shí)現(xiàn)Android移動(dòng)端與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)間的通信。

2.3 Android移動(dòng)端與RFID模塊間的通信

本文采用便攜RMU900+工程讀寫(xiě)器完成對(duì)儀器設(shè)備標(biāo)簽的讀取操作，RMU900+模塊里集成了發(fā)射、接收、環(huán)行器以及MCU等部件，在進(jìn)行儀器設(shè)備掃描操作后，進(jìn)行儀器設(shè)備的查詢、修改、刪除以及新建工作，該過(guò)程讀取的是單個(gè)標(biāo)簽并對(duì)單標(biāo)簽進(jìn)行循環(huán)識(shí)別，而對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)時(shí)使用防碰撞識(shí)別來(lái)讀取多個(gè)標(biāo)簽[4][5]。RMU900+使用UART接口來(lái)與Android移動(dòng)設(shè)備通信，本系統(tǒng)采用藍(lán)牙串口模塊實(shí)現(xiàn)Android移動(dòng)設(shè)備與RMU900+工程讀寫(xiě)器讀寫(xiě)命令的發(fā)送與接收。RMU900+封裝的操作命令主要有讀寫(xiě)標(biāo)簽數(shù)據(jù)、刪除標(biāo)簽數(shù)據(jù)、對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別、設(shè)置頻率、中斷操作、狀態(tài)詢問(wèn)等[6]。本文使用的命令主要有對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別和中斷操作，并采用單標(biāo)簽循環(huán)識(shí)別模式與多標(biāo)簽循環(huán)識(shí)別模式。具體識(shí)別命令方式如表1所示。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果

本系統(tǒng)采用Android Studio 2.3.1開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行移動(dòng)端開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了儀器設(shè)備標(biāo)簽讀取、儀器設(shè)備品目參數(shù)信息、儀器設(shè)備清點(diǎn)列表及清點(diǎn)數(shù)據(jù)報(bào)告圖等界面。同時(shí)借助Android Studio豐富的SDK開(kāi)發(fā)工具包中藍(lán)牙模塊的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)與RFID的通信。系統(tǒng)后臺(tái)采用PHP進(jìn)行開(kāi)發(fā)，搭建數(shù)據(jù)庫(kù)并與移動(dòng)前端APP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞[7]。具體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果,如圖4所示。

表1 識(shí)別命令示例

(a) 儀器設(shè)備標(biāo)簽識(shí)別界面

圖4 系統(tǒng)測(cè)試相關(guān)活動(dòng)界面

4 總結(jié)

隨著Android系統(tǒng)更新?lián)Q代和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)開(kāi)發(fā)的高效應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文對(duì)現(xiàn)有儀器設(shè)備管理的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并結(jié)合高校儀器設(shè)備管理的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了基于Android系統(tǒng)與RFID的儀器設(shè)備管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Android Studio開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)移動(dòng)端進(jìn)行開(kāi)發(fā)，涉及藍(lán)牙通信模塊、網(wǎng)絡(luò)串口、RFID連接等通信知識(shí)。RFID作為目前物聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)，其自動(dòng)識(shí)別條碼技術(shù)能夠快速逐一讀取識(shí)別有效信息。系統(tǒng)后臺(tái)采用PHP進(jìn)行開(kāi)發(fā)，與傳統(tǒng)的服務(wù)器架設(shè)技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，能夠較方便的實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)、高效和高性能的后臺(tái)處理功能。系統(tǒng)功能完善、成本較低、安全可靠，系統(tǒng)的應(yīng)用能夠在一定程度解決高校儀器設(shè)備管理的短板問(wèn)題。

[1] 郭洪役．基于RFID技術(shù)的裝備管理信息系統(tǒng)研究[D]．長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009.

[2] 郭宏志.Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

[3] 朱桂英.Android網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)戰(zhàn)詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社，2012.

[4] 李軍懷，張果謀，于蕾,等.基于虛擬信號(hào)強(qiáng)度的RFID 定位方法研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)， 2012，39(4)：67-70.

[5] 鄧方源，景小平.基于物聯(lián)網(wǎng)的低成本食品跟蹤技術(shù)的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2011， 38(10A): 26-29.

[6] Bluetooth Special Interest Group. RFCOMM with TS07. 10[Z].2003.

[7] 彭艷,楊歐.Android 平臺(tái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2012,21(5):192-194.

UniversityInstrumentEquipmentManagementSystemDesignbyIntegratingAndroidMobileandRadioFrequencyIdentificationTechnology

Qiu Pengrui1,2，Yuan Xiping1，Gan Shu1，Deng Zhongjian1，Zhang Jianming1，Xiang Ling1
(1. Faulty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology, Kunming Yunnan 650093, China; 2. Training Department, Kunming Metallurgy College, Kunming 650033，China)

TP311

A

2017.05.10)

邱鵬瑞(1980-)，男，云南大姚人，副教授，博士研究生，主要從事圖像處理與移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等方面的研究。 袁希平(1965-),男,教授,博士,研究方向:環(huán)境地質(zhì)遙感與GIS技術(shù)應(yīng)用。 甘淑(1964-),女,教授,博士,研究方向:資源遙感方面的研究。 鄧忠堅(jiān)(1979-),男,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,博士研究生,研究方向:3S技術(shù)與應(yīng)用、基于GIS技術(shù)的軟件開(kāi)發(fā)與集成的研究。 張薦銘(1990-),男,博士研究生,研究方向:遙感及GIS方面的研究。 向伶(1987-),女,博士研究生,研究方向:遙感及土地資源管理方面的研究。

1007-757X(2017)09-0054-02