邱鵬瑞， 袁希平， 甘淑， 鄧中堅， 張薦銘， 向伶(. 昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等?？茖W(xué)校， 昆明 650033)

融合Android移動應(yīng)用與射頻識別技術(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1， 張薦銘1， 向伶1
(1. 昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院， 昆明 650093； 2. 昆明冶金高等?？茖W(xué)校， 昆明 650033)

為了解決高校儀器設(shè)備品種多、數(shù)量大和存放地點分散導(dǎo)致管理難度大、效率不高的問題，設(shè)計并實現(xiàn)了高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)。系統(tǒng)利用RFID非接觸掃描自動識別技術(shù)結(jié)合藍(lán)牙模塊實現(xiàn)Android移動設(shè)備與RMU900+工程讀寫器之間數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，并能快速對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。同時利用PHP技術(shù)與MySQL數(shù)據(jù)庫搭建后臺服務(wù)器實現(xiàn)與前端移動設(shè)備的高效數(shù)據(jù)交互。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)成本較低、操作簡單、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，高等教育對實驗實訓(xùn)教學(xué)資源的投入力度不斷加大，高校儀器設(shè)備具有價值貴、品種多、數(shù)量大、存放地點分散等特點，這增加了儀器設(shè)備管理的難度。目前，對于儀器設(shè)備的管理多采用人工盤點的方式來進(jìn)行，這樣的方式耗費大量的人力、物力資源，而且實施起來有較高的錯誤率且操作較繁瑣[1]。本文利用射頻識別技術(shù)(RFID)非接觸掃描自動識別的相關(guān)功能結(jié)合Android移動開發(fā)技術(shù)設(shè)計實現(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)主要分為三個部分：數(shù)據(jù)庫服務(wù)端、Android移動客戶端、RFID與藍(lán)牙模塊數(shù)據(jù)采集端。具體架構(gòu)如圖1所示。

通過手機(jī)移動端的App發(fā)送指令給RFID的讀寫模塊，RFID讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)，之后Android手機(jī)移動端的App獲取了標(biāo)簽數(shù)據(jù)并通過HTTP請求與Apache服務(wù)器進(jìn)行連接，最終實現(xiàn)Android手機(jī)客戶端與MySQL數(shù)據(jù)庫實時交互。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計初衷主要是對儀器設(shè)備進(jìn)行自動化且高效的盤點，并能夠?qū)x器設(shè)備進(jìn)行分類和增、刪、查、改等工作。具體實現(xiàn)起來就是服務(wù)器端與Android手機(jī)端進(jìn)行交互通信并實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)操作，以及Android手機(jī)端與RFID端連接并實現(xiàn)RFID的數(shù)據(jù)采集。

2.1 Android移動端儀器設(shè)備管理功能實現(xiàn)

基于Android移動開發(fā)平臺，本文的高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)APP主要是對儀器設(shè)備實現(xiàn)快速地自動盤點，同時對儀器設(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)備清點操作功能邏輯

具體的應(yīng)用中，兩個功能模塊都是首先通過對標(biāo)簽進(jìn)行自動檢測，然后對儀器設(shè)備的信息進(jìn)行對應(yīng)和匹配，從而對儀器設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行“賬、物、卡”對應(yīng)的相關(guān)操作。

2.2 Android移動端與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接

本文采用輕量級的服務(wù)端動態(tài)開發(fā)語言PHP來對服務(wù)端接口進(jìn)行編碼，從而實現(xiàn)Android移動端與MySQL數(shù)據(jù)庫的連接和相關(guān)的操作。通過對服務(wù)端接口的編碼獲取HTTP請求的相關(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的一個子集，采用與編程語言完全不同的文本格式來表示和存儲數(shù)據(jù)，JSON由于具有清晰簡潔的結(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同時提供了json_decode()函數(shù)用于解碼，并轉(zhuǎn)換為PHP變量[3]。同時，Android自帶有功能齊全的JSON類包，能夠?qū)SON對象進(jìn)行方便的處理，實現(xiàn)Android移動端與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫間的通信。

2.3 Android移動端與RFID模塊間的通信

本文采用便攜RMU900+工程讀寫器完成對儀器設(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，該過程讀取的是單個標(biāo)簽并對單標(biāo)簽進(jìn)行循環(huán)識別，而對儀器設(shè)備進(jìn)行清點時使用防碰撞識別來讀取多個標(biāo)簽[4][5]。RMU900+使用UART接口來與Android移動設(shè)備通信，本系統(tǒng)采用藍(lán)牙串口模塊實現(xiàn)Android移動設(shè)備與RMU900+工程讀寫器讀寫命令的發(fā)送與接收。RMU900+封裝的操作命令主要有讀寫標(biāo)簽數(shù)據(jù)、刪除標(biāo)簽數(shù)據(jù)、對標(biāo)簽進(jìn)行識別、設(shè)置頻率、中斷操作、狀態(tài)詢問等[6]。本文使用的命令主要有對標(biāo)簽進(jìn)行識別和中斷操作，并采用單標(biāo)簽循環(huán)識別模式與多標(biāo)簽循環(huán)識別模式。具體識別命令方式如表1所示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)測試結(jié)果

本系統(tǒng)采用Android Studio 2.3.1開發(fā)平臺進(jìn)行移動端開發(fā)，設(shè)計并開發(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)備清點列表及清點數(shù)據(jù)報告圖等界面。同時借助Android Studio豐富的SDK開發(fā)工具包中藍(lán)牙模塊的應(yīng)用實現(xiàn)與RFID的通信。系統(tǒng)后臺采用PHP進(jìn)行開發(fā)，搭建數(shù)據(jù)庫并與移動前端APP實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞[7]。具體系統(tǒng)實現(xiàn)測試結(jié)果,如圖4所示。

表1 識別命令示例

(a) 儀器設(shè)備標(biāo)簽識別界面

圖4 系統(tǒng)測試相關(guān)活動界面

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，移動開發(fā)的高效應(yīng)用越來越廣泛。本文對現(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)備管理的實際情況設(shè)計了基于Android系統(tǒng)與RFID的儀器設(shè)備管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Android Studio開發(fā)平臺對移動端進(jìn)行開發(fā)，涉及藍(lán)牙通信模塊、網(wǎng)絡(luò)串口、RFID連接等通信知識。RFID作為目前物聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)，其自動識別條碼技術(shù)能夠快速逐一讀取識別有效信息。系統(tǒng)后臺采用PHP進(jìn)行開發(fā)，與傳統(tǒng)的服務(wù)器架設(shè)技術(shù)和MySQL數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，能夠較方便的實現(xiàn)輕量級、高效和高性能的后臺處理功能。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)備管理的短板問題。

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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應(yīng)用開發(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(1979-),男,高級實驗師,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