基于物聯網技術新型燈浮標鏈系管理系統設計研討

蔡勝男，吳雅璇

（1．北海航海保障中心營口航標處，遼寧 營口 115000；2．北海航海保障中心航標導航處，天津 300220）

1 概述

浮標是標示航道、淺灘、障礙物或表示專門用途的水面助航標志，其指一種金屬制之器，一端系于水底，其本身浮于水面，用來指示航道的界限，航行的障礙物和危險地區。在航標管理中，浮標錨鏈是航道安全的重要保障，鏈系外觀相似，數量多、重量大，沒有穩固的身份標識，且傳統的視覺標識在航標鏈應用和作業期間腐蝕磨損,難以分類。現實中由于場地限制，航標鏈大多采取堆放方式，一直存在統計難、跟蹤難、易混亂等問題，進而導致航標鏈管理難度大，使用不便的問題。本文針對這一問題進行探討，應用物聯網技術，設計研發具備身份標識的新型鏈系全生命周期的管理系統，解決燈浮標標鏈系統計難、跟蹤難、易混亂的管理難題，保障燈浮標效能的穩定發揮。

應用該系統，在錨鏈上采用JY-K9522 抗金屬標簽（無源標簽），使用JY-U7920 超高頻手持機進行掃描識別，在2-4 米的范圍內可以搜索到產品信息源（包括產品型號、長度、規格）。

2 系統設計

系統包括APP 超高頻智能手持終端、后臺管理系統。

APP 超高頻智能手持終端基于Android 6.0 操作系統，后臺管理系統則是基于Web 瀏覽器。

管理員：擁有系統資源的最高管理權限，通過當前系統，管理員可以對所有資源進行管理操作，即包括對燈浮標、鏈系和系統維護進行管理維護。

完成主要功能模塊：

2.1 入庫管理

管理人員可根據入庫申請內容，即入庫燈浮標鏈系是否已經完成電子身份標識，若未完成標識，則管理人員可將電子標簽粘貼于燈浮標鏈系，并將兩者的關聯信息記錄于系統數據庫中，完成入庫；若該燈浮標鏈系已經完成身份標識，則管理人員可根據燈浮標鏈系相關信息于管理系統中作記錄，并完成入庫。

入庫后，系統可根據此次真實入庫情況對庫存信息進行自動更新。

2.2 出庫管理

管理人員可根據燈浮標鏈系出庫內容，生成當前燈浮標鏈系的相關信息，管理系統根據該信息驗證燈浮標鏈系的關聯信息等是否正確，若驗證通過，則管理系統可記錄當前燈浮標鏈系的出庫信息，并完成出庫；若驗證未通過，則管理人員可根據燈浮標鏈系的電子身份標識，于管理系統中修正當前燈浮標鏈系的關聯匹配信息，并重新申請出庫，直至完成出庫。

出庫后，系統可根據此次真實出庫情況對庫存信息進行自動更新。

2.3 盤點管理

燈浮標鏈系盤點的目的是掌握真實的燈浮標鏈系的關聯信息，以修正燈浮標鏈系之間的匹配關系。盤點傳統上是個難點，因其涉及到逐個檢查，手工清點，耗費大量人力和時間。采用RFID 超高頻智能手持終端盤點可以提高盤點效率，大大降低工作強度。

根據盤點作業內容，管理人員持手持終端可進行燈浮標鏈系標簽識別，并能獲得燈浮標鏈系的相關信息，管理系統可根據該信息自判斷當前的燈浮標與當前的鏈系是否匹配關聯，若匹配則完成本次盤點，否則管理員根據燈浮標鏈系電子身份對兩者的信息進行再維護。

2.4 報表打印

管理員可于管理系統應用中選擇相關燈浮標鏈系信息導出打印報表。

2.5 用戶管理

管理員可于管理系統應用中對有權使用該系統的用戶的基本情況數據進行更新、查詢等操作，實現用戶管理功能。分級管理，分別具有不同的權限；具有分組管理用戶的功能。可以針對用戶分配軟件模塊使用權限。

3 系統用例分析

3.1 APP 超高頻智能手持終端數據管理模塊

在該功能模塊中（如圖1），管理員可利用智能手持終端完成對燈浮標鏈系的電子身份標識以及掃描識別。

圖1 智能手持終端數據管理模塊用戶用例圖

3.2 后臺信息管理模塊

在后臺信息管理系統中，管理員用例（圖2）可以實現燈浮標鏈系入庫管理、出庫管理、盤點、報表打印以及用戶管理。

圖2 后臺信息管理系統管理員用例圖

4 系統總體設計

系統框架模型（如下圖3）從下到上劃分為四個層次，分別是標簽部署層、采集及交互層、RFID 數據服務層、系統應用層：

圖3 系統框架模型圖

標簽部署層：針對在管燈浮標鏈系實行“標至于錨”的1：1 綁定管理模式，對燈浮標以及鏈系進行標簽部署工作，并寫入對應信息，后臺數據庫予以記錄。

數據采集層：含各種現場數據采集和用戶交互設備，包括 RFID 手持終端等。主要提供用戶操作指引，現場數據采集、數據錄入等。為系統提供實時的現場數據采集和交互操作指引。

RFID 中間件：對系統中的 RFID 設備及相關設備進行管理，采集數據的收集、緩存、過濾，控制指令及相關數據的收集、分發等，提供應用互交窗口。數據服務層以系統軟件服務的方式運行在系統服務器，提供對用戶應用層及數據采集交互層的 RFID 數據及相關控制指令的數據服務。

系統應用層：提供給燈浮標鏈系的用戶管理交互界面，同時提供報表和數據查詢等服務。管理中心對出庫任務單、入庫任務單以及數據監控等均通過系統應用層提供。

總體系統由業務管理軟件、RFID 標簽發行子系統和RFID 標簽識別采集子系統等組成，這幾個子系統互相聯系，共同完成該系統的各個流程。

后臺管理系統由中心數據服務器和管理終端組成，是系統的數據中心，負責與手持機通訊，將手持機上傳的數據轉換并插入到后臺燈浮標鏈系管理系統的數據庫中，對標簽管理信息、發行標簽和采集的標簽信息集中進行儲存和處理。

4.1 燈浮標鏈系入庫管理模塊

管理人員提交燈浮標鏈系入庫申請后，若管理系統未記錄燈浮標鏈系相關信息，則管理人員將燈浮標鏈系標簽寫入信息、完成粘貼，并將兩者關聯信息記錄于管理系統數據庫中，并完成入庫。若管理系統中已存在該燈浮標鏈系的相關信息，則將該燈浮標鏈系的當前生命周期信息記錄于管理系統數據庫中，并完成入庫。

圖4 燈浮標鏈系入庫業務流程圖

圖5 燈浮標鏈系出庫業務流程圖

4.2 燈浮標鏈系出庫管理模塊

管理人員根據出庫任務生成出庫申請，系統根據申請出庫燈浮標鏈系關聯信息進行匹對驗證，如驗證通過，則完成出庫，如驗證不通過，管理人員重新校正燈浮標鏈系關聯信息，重新驗證。

4.3 燈浮標鏈系盤點管理模塊

圖6 燈浮標鏈系盤點業務流程圖

5 結語

近年來，隨著物聯網技術不斷發展成熟，為航標鏈現代化管理提供了技術基礎。基于物聯網技術新型燈浮標鏈系管理系統的設計使用，將改善錨鏈管理困難的現狀，極大減少錨鏈管理的人力、物力成本，有較強的實用性和較高的經濟效益。以此類推，物聯網技術可以在航標器材管理中得到更多的應用，提高航標器材管理水平，保障燈浮標效能的穩定發揮，不斷提升助航服務效能。