航空機(jī)務(wù)危險(xiǎn)作業(yè)多功能電子讀卡裝置的設(shè)計(jì)

武雪榮，蘇 波

（空軍第一航空學(xué)院 航空軍械工程系，河南 信陽 464000）

0 引言

保障航空軍械專業(yè)作業(yè)安全需要規(guī)范操作內(nèi)容，明確操作風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并對(duì)過程實(shí)時(shí)監(jiān)管。傳統(tǒng)的紙質(zhì)讀卡操作雖可完成操作內(nèi)容的規(guī)范，但無法向操作人員提示潛在的操作風(fēng)險(xiǎn)，更無法實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，因此提升作業(yè)安全的效果有限。同時(shí)，紙質(zhì)讀卡操作還存在文檔數(shù)量龐大，不便于攜帶保存；紙質(zhì)文檔無保密措施，安全性差；不能同設(shè)備的更新實(shí)時(shí)更新操作內(nèi)容等缺點(diǎn)。因此，研制電子讀卡裝置成為規(guī)范和監(jiān)控航空機(jī)務(wù)危險(xiǎn)作業(yè)的迫切需求。

1 總體設(shè)計(jì)

該電子讀卡裝置包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分。其中，硬件系統(tǒng)主要包括電子讀卡器和系統(tǒng)工作站兩個(gè)部分。電子讀卡器采用軍用加固移動(dòng)終端作為平臺(tái)，系統(tǒng)工作站采用PC 機(jī)作為平臺(tái)。

電子讀卡器和系統(tǒng)工作站通過其內(nèi)部的軟件實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，其軟件系統(tǒng)架構(gòu)采用CS 模式，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2005；開發(fā)平臺(tái)選用VC、C++ Builder 6.0、JAVA +ANDROID SDK、通用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。通過繼承商業(yè)化代碼庫(kù)，最大限度提升開發(fā)效能及產(chǎn)品穩(wěn)定性。

軟件系統(tǒng)主要由主管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理接口、電子讀卡器、SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)、Web Server 五個(gè)部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

用戶登錄系統(tǒng)后，經(jīng)由主管理系統(tǒng)讀取SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的全部記錄，通過機(jī)型、專業(yè)、科目等相關(guān)信息的篩選，用戶可從中選取出與本次作業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并經(jīng)由數(shù)據(jù)處理接口轉(zhuǎn)換成Android 系統(tǒng)可以使用的數(shù)控格式，通過USB 接口或網(wǎng)絡(luò)接口便可發(fā)布至各個(gè)電子讀卡器。

用戶直接通過電子讀卡器即可以獲得危險(xiǎn)作業(yè)的相關(guān)操作信息，并可以通過電子讀卡器記錄操作過程各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的操作結(jié)果。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure

當(dāng)操作結(jié)束后，用戶可以將電子讀卡器的記錄經(jīng)由USB 接口或網(wǎng)絡(luò)接口送至數(shù)據(jù)處理接口。數(shù)據(jù)處理接口將接收到的信息自動(dòng)轉(zhuǎn)換成Windows 操作系統(tǒng)能夠識(shí)別數(shù)據(jù)格式，并存儲(chǔ)在SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)中。

用戶通過主管理系統(tǒng)可以查詢電子讀卡器回傳的結(jié)果，并可以將相關(guān)結(jié)果通過Web Server 模塊轉(zhuǎn)換成網(wǎng)頁形式發(fā)布至各用戶終端，供管理人員和使用人員查看、分析。

此外，用戶還可將電子讀卡器的軟件升級(jí)版本存儲(chǔ)在PC 機(jī)內(nèi)，通過主管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理接口對(duì)連接上PC 機(jī)的電子讀卡器進(jìn)行應(yīng)用軟件在線升級(jí)。

2 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

該軟件系統(tǒng)按照功能劃分可以分為系統(tǒng)管理、電子讀卡、數(shù)據(jù)處理服務(wù)、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布和在線升級(jí)5 個(gè)方面。

2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊由角色管理、賬戶管理、校驗(yàn)庫(kù)管理、初始化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)上報(bào)、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復(fù)八個(gè)子模塊組成，實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限配置、輸入數(shù)據(jù)校驗(yàn)、數(shù)據(jù)接收上報(bào)、數(shù)據(jù)庫(kù)備份還原等功能，其功能框圖如下：

角色管理系統(tǒng)用戶權(quán)限管理借鑒Windows 工作組模式，將系統(tǒng)使用用戶分組，通過將相關(guān)人員劃分到每個(gè)工作組即可快速實(shí)現(xiàn)人員權(quán)限配置及更改。賬戶管理可以實(shí)現(xiàn)各類人員賬號(hào)的建立及基本信息的登記。校驗(yàn)庫(kù)管理則通過開發(fā)通用數(shù)據(jù)輸入校驗(yàn)?zāi)K，維護(hù)校驗(yàn)庫(kù)中的數(shù)據(jù)約束條件，統(tǒng)一數(shù)據(jù)輸入標(biāo)準(zhǔn)，從而規(guī)范所有使用人員的數(shù)據(jù)輸入質(zhì)量。

初始化系統(tǒng)是刪除研發(fā)測(cè)試數(shù)據(jù)；首次繼承相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；數(shù)據(jù)接收時(shí)通過對(duì)比本級(jí)系統(tǒng)與上級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，批量導(dǎo)入可繼承數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)上報(bào)是依據(jù)上級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量上報(bào)；數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)還原可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的一鍵備份與還原，保障數(shù)據(jù)庫(kù)安全。

基礎(chǔ)庫(kù)管理模塊由專業(yè)庫(kù)管理、機(jī)型庫(kù)管理、設(shè)備庫(kù)管理、工作時(shí)機(jī)庫(kù)管理、工作項(xiàng)目庫(kù)管理等五個(gè)子模塊組成，通過對(duì)這五個(gè)基礎(chǔ)庫(kù)的維護(hù)管理，可以有效規(guī)范統(tǒng)一各專業(yè)命名及分類標(biāo)準(zhǔn)，提高用戶輸入效率，保障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的科學(xué)準(zhǔn)確。

電子卡片管理屬于交互式電子技術(shù)手冊(cè)（ITEM）的一個(gè)主要形式，該模塊主要由參數(shù)設(shè)置模塊、卡片庫(kù)添加模塊、卡片庫(kù)編輯模塊和卡片庫(kù)導(dǎo)入導(dǎo)出模塊四個(gè)模塊組成。該電子卡片管理模塊的特點(diǎn)是既能完成文字信息的存儲(chǔ)查詢，又可實(shí)現(xiàn)圖片、視頻等多媒體信息的管理，屬于第四代ITEM 技術(shù)水平。數(shù)據(jù)發(fā)布主要實(shí)現(xiàn)讀卡器版本信息管理和數(shù)據(jù)發(fā)布；數(shù)據(jù)查詢根據(jù)用戶賬戶所處工作組的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)級(jí)別的數(shù)據(jù)查詢；統(tǒng)計(jì)分析根據(jù)用戶賬戶所處工作組的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)級(jí)別的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析。

2.2 電子讀卡

電子讀卡是電子讀卡器的功能實(shí)現(xiàn)，它主要由參數(shù)確認(rèn)模塊、人員確認(rèn)模塊、操作讀卡、數(shù)據(jù)記錄模塊和數(shù)據(jù)通信模塊五個(gè)模塊組成。

參數(shù)確認(rèn)通過用戶選擇的專業(yè)、機(jī)型、設(shè)備、工作時(shí)機(jī)和工作項(xiàng)目獲得所需的相關(guān)參數(shù)；人員確認(rèn)通過用戶選擇的職務(wù)、姓名和認(rèn)證碼實(shí)現(xiàn)人員確認(rèn)；操作讀卡在參數(shù)確認(rèn)后，電子讀卡器自動(dòng)調(diào)用相關(guān)的操作工藝卡內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)讀卡操作；數(shù)據(jù)記錄獲得人員在相關(guān)操作結(jié)束后的確認(rèn)信息，記錄關(guān)鍵位置圖像，操作人員圖像；數(shù)據(jù)通信完成電子讀卡器與PC 機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)處理服務(wù)

由于PC 機(jī)使用的是Windows 操作系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)，電子讀卡器使用的時(shí)Android（安卓）操作系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是SQL LITE，相互軟件之間的數(shù)據(jù)并不兼容，并且目前也沒有同時(shí)兼容Windows 操作系統(tǒng)和Android 操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，因此，為了實(shí)現(xiàn)PC 機(jī)與電子讀卡器之間的數(shù)據(jù)交換，必須經(jīng)過數(shù)據(jù)處理服務(wù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)處理服務(wù)模塊主要由SQL 指令接收、SQL 指令處理、數(shù)據(jù)編碼、Socket 數(shù)據(jù)通信和資源調(diào)控模塊等五個(gè)模塊組成。

SQL 指令接收：接收系統(tǒng)管理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)庫(kù)操作申請(qǐng)，并通過ADO 將指令申請(qǐng)送入SQL指令處理模塊。

SQL 指令處理：接收申請(qǐng)指令，實(shí)現(xiàn)先關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)編碼模塊。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作包括：增加、刪除、修改、遍歷、查詢和統(tǒng)計(jì)等功能。

數(shù)據(jù)編碼：根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)系統(tǒng)能夠使用的數(shù)據(jù)格式，以增強(qiáng)系統(tǒng)的兼容性，以文本信息為例，Windows 操作系統(tǒng)使用GB2312 編碼，安卓系統(tǒng)使用JAVA UTF8 編碼。此外，數(shù)據(jù)編碼還可統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，提高系統(tǒng)傳輸可靠性。

Socket 數(shù)據(jù)通信：對(duì)不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同類型的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)。以圖像信息為例，為實(shí)現(xiàn)多媒體信息的傳輸，圖像信息全部使用Byte 數(shù)據(jù)流形式傳輸。

資源調(diào)控模塊：根據(jù)系統(tǒng)需求分配Socket 通信接口，從而實(shí)現(xiàn)單PC 與多電子讀卡器通信時(shí)的資源分配。

圖2 數(shù)據(jù)處理服務(wù)模塊Fig.2 Data processing service module

2.4 動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布

圖3 動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布Fig.3 Dynamic web publishing

通過電子讀卡器記錄的結(jié)果數(shù)據(jù)全部記錄在PC 機(jī)的 SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，根據(jù)工作需求，可以將不同類型的結(jié)果信息進(jìn)行整合，并以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的形式進(jìn)行發(fā)布。該模塊主要包括SQL 指令接收、SQL 指令處理和生成與發(fā)布模塊3 個(gè)模塊組成。

SQL 指令接收：接收數(shù)據(jù)庫(kù)操作申請(qǐng)，并通過ADO將指令申請(qǐng)送入SQL 指令處理模塊。

SQL 指令處理：接收申請(qǐng)指令，實(shí)現(xiàn)先關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)操作，并將數(shù)據(jù)送入生成與發(fā)布模塊。

生成與發(fā)布模塊：根據(jù)接收的數(shù)據(jù)庫(kù)信息，通過JAVA 程序產(chǎn)生動(dòng)態(tài)頁面，并可通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至各用戶終端。

2.5 在線升級(jí)

在線升級(jí)模塊由升級(jí)服務(wù)端、版本更新管理模塊、升級(jí)模塊三部分組成，升級(jí)服務(wù)端運(yùn)行于服務(wù)器（即PC機(jī))上，版本更新管理模塊、升級(jí)模塊運(yùn)行于客戶端（即電子讀卡器）。

當(dāng)電子讀卡器的應(yīng)用軟件研發(fā)完新版本程序時(shí)，開發(fā)人員可通過版本更新管理模塊上傳最新版本軟件，各已安裝的老版本管理系統(tǒng)每次與服務(wù)器連接時(shí)均會(huì)檢測(cè)軟件版本信息，一旦發(fā)現(xiàn)有新版本軟件，系統(tǒng)將自動(dòng)完成版本升級(jí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)一次安裝終生自動(dòng)升級(jí)的功能。

3 結(jié)束語

電子讀卡裝置屬于交互式電子技術(shù)手冊(cè)的一種，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外采用交互式電子技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行武器裝備維護(hù)后，技術(shù)資料編寫費(fèi)用降低了40%，出版費(fèi)用降低了60%，內(nèi)容更新時(shí)間僅為原來的1/9，重量為原來的1/148，體積為原來的1/53，可以預(yù)見，采用交互式電子技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行機(jī)務(wù)維護(hù)可以有效節(jié)省相關(guān)的武器裝備技術(shù)信息管理費(fèi)用。

[1]劉啟航，等. 航空機(jī)務(wù)危險(xiǎn)作業(yè)研究[J].航空維修，2013.

[2]趙杰，等.基于ARM 的危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2012.

[3]李士祥.淺談硫磺聯(lián)合裝置危險(xiǎn)作業(yè)的安全管理[J].安全·健康和環(huán)境，2009.