基于SignalR的物料預警系統設計

趙澤俊

摘要：物料管理是工廠管理中重要的環節之一。實時獲取與處理物料的信息能有效提高工廠的生產效率和管理水平。因此，為了提高工廠對物料的管理水平，解決對工廠庫存物料信息的實時跟蹤等問題，根據工廠的物料出庫入庫的流程，設計并實現了一個在ASP.NET平臺下、基于SignalR框架和MVC模式對物料數據進行實時監控預警的系統。該系統通過實時通訊將物料相關數據通過服務器傳遞，實現物料相關數據的實時更新與顯示，達到監控以及預警物料數據的效果，并在工廠的管理中得到很好的應用。

關鍵詞：物料管理;物料預警;SignalR;ASP.NET;MVC

中圖分類號：TP311.52? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）22-0107-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Design of Material Warning System Based on SignalR

ZHAO Ze-jun

（Shanghai Open University， Shanghai 200433， China）

Abstract： Material management is one of the important links in factory management. Real-time obtaining and processing of the information of the materials can effectively improve the production efficiency and management level of the factory. Therefore， in order to improve the management level of the materials in the factory， and solve the problem of real-time tracking of material information of the factory inventory， this paper designs and implements a system for real-time monitoring and early warning of materials data based on SignalR framework and MVC mode under ASP.NET platform according to the process of the outgoing and inputting of factory materials. The system transfers the related data of material through the servers by real-time communication， realizes the real-time updating and display of the related data of material， achieves the effect of monitoring and early warning of material data， and is well applied in the management of factories.

Key words： Material management; Warning of material data; SignalR; ASP.NET; MVC

1 背景

在工廠的物料管理中，物料庫存數量會隨著入庫和出庫流程發生變動;對于管理人員而言，物料的庫存數量一方面可以反映庫存的情況，一方面也可以反映出物料在生產線上的使用情況，因此需設計一個可以實時監控物料信息的系統來滿足工廠對物料管理的需求。在以往的系統設計技術中，通過定時向服務器請求數據的方式不僅增加了服務器的運行壓力，在實際運用中為了滿足性能的要求，數據請求的時間設置過長，無法達到實時預警的效果[1-2]。為了解決在物料管理中的實時對物料當前庫存信息的預警問題，本文設計的物料預警系統是利用Asp.Net平臺、基于支持Web通信的SignalR框架[1]決實時預警的問題。SignalR能在通過瀏覽器和服務器之間建立通信通道，用戶可以在瀏覽器和服務端之間快速、便捷地傳遞消息和數據[3]。

2 SignalR概述

SignalR是Asp.Net的一個提供了Web即時通信的服務的類庫，集成了基于瀏覽器的客戶端和Asp.Net服務端的庫，實現客戶端與服務端的雙向對話。SignalR提供了一個簡單的API，用于服務端的.Net代碼遠程過程調用客戶端瀏覽器的JavaScript函數[4]，并且提供了連接斷開事件、分組連接等API實現連接管理。SignalR可以應用需要實時數據的業務場景，如聊天室、儀表盤、監控程序等。

SignalR結構可以抽象為Hub層、持久連接層、傳輸層和Internet協議層[5]。最高一層是Hub層，提供API用于服務端調用客戶端瀏覽器的JavaScript函數，使用Hub的API可以向指定的客戶端發送消息，避免直接向所有的客戶端廣播消息;持久連接層相對較低的一層，其作用是保持客戶端與服務器之間的持久連接，并在連接上發送數據;傳輸層包括WebSockets、Server-SentEvents、ForeverFrame、長輪詢傳輸方式，SignalR在傳輸方式上會優先使用WebSockets、Server-SentEvents兩種傳輸方式，只有在這兩種傳輸方式失敗的情況下才會用ForeverFrame、長輪詢，保證連接的實時性、可靠性和穩定性;具體結構如圖1所示。

3 系統設計與實現

3.1 系統功能設計

根據調研，物料的基本單位為箱子，每個箱子都有條形碼，因此物料預警系統以掃描條形碼來實現物料的入庫和出庫操作，通過入庫出庫操作更新物料的數據，然后向瀏覽器發送更新的物料數據，達到預警的效果。物料預警系統的用戶對象是管理員、組長、組員。管理員負責系統的管理，主要職責是維護人員、權限管理、管理物料所屬的項目信息、查詢所有物料的操作日志以及監控所有小組的物料數量;組長負責查看屬于自己小組的物料預警、物料查詢以及查看自己小組的物料操作日志;小組組員負責處理物料入庫和物料出庫操作。

在系統的功能模塊設計中，最重要的是物料預警模塊的設計，小組組長和管理員對物料預警的范圍不同，小組組長需要的是能預警屬于自己的物料信息，而管理員需要的是能預警所有物料的信息，因此在實現系統的功能時需要將不同的小組組長和管理員的身份區分，向其發送所需的數據。

3.2 系統架構設計

系統采用在設計Web應用系統中被廣泛應用的三層架構設計，分層模式的設計可以有效降低組件之間耦合性，更有利于組件的重用[8]。物料預警系統分為三層：視圖層、服務層和數據層，具體架構如圖3所示。

系統圖架構采用Asp.net的MVC5框架實現業務的管理功能，使用SignalR實現物料的預警功能。在MVC5的框架中，用戶通過瀏覽器發送請求，輸URL以controller/action/id的形式向服務層的控制器Controller請求數據，通過URL路由的解析映射到對應的控制器和action;控制器通過數據層獲取數據后選擇對應的視圖cshtml，解析成靜態頁面展示給用戶。

在整個系統設計中，SignalR是十分重要的，因為該組件是實現實時更新物料數據和預警的基礎，因此結合MVC框架設計添加客戶端和服務端的SignalR組件。在向用戶顯示的視圖層，在顯示物料預警的視圖，通過SignalR客戶端接收組件和SignalR的客戶端支持組件（JavaScript組件）向服務層請求和接收數據。在服務層的SignalR服務中包含Hub類、持久連接類和物料監視器，其中Hub類負責調用客戶端的組件向其發送數據，持久連接類負責和瀏覽器保持連接，物料監視器是使用SqlDependency 監聽數據庫中的物料數據，當物料數據更新時通過SignalR向客戶端發送數據。

為了方便小組組員可以在局域網內進行操作，需要設計WebService，通過手持的PDA與服務器進行數據入庫和出庫的操作。

3.3 詳細設計

設計物料預警系統最主要兩點是設計物料入庫出庫的處理和監視物料信息并傳遞到客戶端（瀏覽器）的流程。

3.3.1 物料出庫入庫流程設計

工廠的操作小組組員在處理物料箱子時，通過手持PDA通過WebService向服務器傳遞箱子編號和操作的類型（入庫和出庫），服務端判斷操作類型然后修改數據庫中箱子表的狀態。當箱子的狀態發送更變時，數據庫的觸發器通過修改的狀態和箱子所屬的物料編號調整物料表中對應的物料的當前數量。具體流程如圖4所示。

3.3.2 物料預警流程設計

物料預警系統采用的是B/S的架構設計，因此對于用戶而言，客戶端也就是瀏覽器。物料預警的程序流程設計如圖5所示。

用戶在登陸后通過SignalR的JavaScript創建connection.chatHub對象，通過這個對象向服務端請求和接收數據。由于物料屬于不同的小組，因此需要為登陸的用戶劃分不同的群組，服務端根據不同的群組加載所需要的物料信息數據。在服務端的Hub類中創建AddGroup函數，用戶訪問瀏覽器通過SignalR連接對象的server.addGroup函數向服務端的AddGroup函數傳遞群組編號，請求加入到對應的群組中。

在服務端將用戶所屬群組編號加入對應的群組后，用戶在通過瀏覽器向服務端Hub類的sendGroupMsg函數請求數據，服務端通過物料監視器采用SqlDependencys組件來監聽數據庫中物料表的數據變動情況，將最新的數據返回sendGroupMsg。最后服務端的Hub類中的sendGroupMsg函數將最新的物料數據以Json格式返回到客戶端瀏覽器。客戶端在接收到物料的Json數據后解析，最終以圖表向用戶展示。在解析的過程中，判斷物料信息中是否包含紅色狀態的物料，如果存在則播放報警音頻，提示組長和管理員物料庫存緊張，需要補充庫存。

3.4 系統實現

本文設計物料預警系統在Asp.Net平臺，使用Microsoft Visual Studio2015工具開發，使用部署在操作系統為Windows Server的服務器上，通過IIS發布物料預警系統站點。

界面采用Html5和JavaScript展示，為用戶提供人性化的操作界面。物料隨著出庫和入庫的操作，實時更新數據庫中的物料數據。預警界面會實時更新數據，并通過直觀的方式方便用戶了解物料庫存的情況。系統為用戶展示信息時，通過物料的狀態顯示不同的顏色，綠色代表庫存充足，黃色代表庫存略微緊張，紅色代表庫存緊張，需要補充。表示物料使用情況的進度條按照當前數量占庫存最大數量的百分百顯示，用戶在查看物料當前庫存數量的同時也能夠直觀地了解目前物料的使用比例。物料庫存信息預警界面如圖6所示。

4 結論

本文提出的物料預警系統是在對SignalR框架的研究的基礎上，利用其Web的通信框架設計的，實現物料信息實時監控的功能。該系統運行穩定，并且在工廠中得到很好的應用，有效解決了管理者對物料庫存的管理、監控和預警的問題。該系統能夠使用戶直觀地觀察到物料的庫存情況，了解在生成過程中物料的使用情況，為管理者做出決策提供數據支持，有利于工廠提高生成效率和產品質量。

參考文獻：

[1] 錢思宇. 基于Web的倉儲監控系統的研究與實現[J]. 化工自動化及儀表， 2011， 38（9）： 1078-1080， 1146.

[2] 仰燕蘭， 金曉雪， 葉樺. ASP.NET AJAX框架研究及其在Web開發中的應用[J]. 計算機應用與軟件， 2011， 38（6）： 195-198.

[3] 李燕. 基于ASP.NET SignalR的實時Web功能的實現[J]. 電腦知識與技術， 2016， 12（24）： 62-63.

[4] 何文學， 羅晟勇， 彭天玲. SignalR技術在光伏監控系統中的研究與應用[J]. 計算技術與自動化， 2016， 35（1）： 14-17.

[5] 張強. 在線醫療系統的設計與實現[D]. 天津： 天津大學， 2016.

[6] JOSE M Aguilar. SignalR Programming in Microsoft ASP.NET[M]. 2014.

[7] Roberto Vespa. SignalR Real-time Application Cookbook[M]. 2014.

[8] 黃志國， 柯敏毅. 基于ASP_NET MVC的設備維護管理系統設計與實現[J]. 軟件導刊，2019（6）： 121-124.

【通聯編輯：謝媛媛】