武雪榮，蘇 波

（空軍第一航空學院 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)范操作內容，明確操作風險點并對過程實時監(jiān)管。傳統(tǒng)的紙質讀卡操作雖可完成操作內容的規(guī)范，但無法向操作人員提示潛在的操作風險，更無法實時監(jiān)控設備狀態(tài)，因此提升作業(yè)安全的效果有限。同時，紙質讀卡操作還存在文檔數(shù)量龐大，不便于攜帶保存；紙質文檔無保密措施，安全性差；不能同設備的更新實時更新操作內容等缺點。因此，研制電子讀卡裝置成為規(guī)范和監(jiān)控航空機務危險作業(yè)的迫切需求。

1 總體設計

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

電子讀卡器和系統(tǒng)工作站通過其內部的軟件實現(xiàn)相關功能，其軟件系統(tǒng)架構采用CS 模式，后臺數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2005；開發(fā)平臺選用VC、C++ Builder 6.0、JAVA +ANDROID SDK、通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)平臺。通過繼承商業(yè)化代碼庫，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、Web Server 五個部分組成，其系統(tǒng)結構如圖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)庫內的全部記錄，通過機型、專業(yè)、科目等相關信息的篩選，用戶可從中選取出與本次作業(yè)相關的數(shù)據(jù)信息，并經(jīng)由數(shù)據(jù)處理接口轉換成Android 系統(tǒng)可以使用的數(shù)控格式，通過USB 接口或網(wǎng)絡接口便可發(fā)布至各個電子讀卡器。

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

圖1 系統(tǒng)結構Fig.1 System structure

當操作結束后，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轉換成Windows 操作系統(tǒng)能夠識別數(shù)據(jù)格式，并存儲在SQL Server 數(shù)據(jù)庫中。

用戶通過主管理系統(tǒng)可以查詢電子讀卡器回傳的結果，并可以將相關結果通過Web Server 模塊轉換成網(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版本存儲在PC 機內，通過主管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理接口對連接上PC 機的電子讀卡器進行應用軟件在線升級。

2 軟件設計與實現(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、動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布和在線升級5 個方面。

2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊由角色管理、賬戶管理、校驗庫管理、初始化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)上報、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復八個子模塊組成，實現(xiàn)用戶權限配置、輸入數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)接收上報、數(shù)據(jù)庫備份還原等功能，其功能框圖如下：

角色管理系統(tǒng)用戶權限管理借鑒Windows 工作組模式，將系統(tǒng)使用用戶分組，通過將相關人員劃分到每個工作組即可快速實現(xiàn)人員權限配置及更改。賬戶管理可以實現(xiàn)各類人員賬號的建立及基本信息的登記。校驗庫管理則通過開發(fā)通用數(shù)據(jù)輸入校驗模塊，維護校驗庫中的數(shù)據(jù)約束條件，統(tǒng)一數(shù)據(jù)輸入標準，從而規(guī)范所有使用人員的數(shù)據(jù)輸入質量。

初始化系統(tǒng)是刪除研發(fā)測試數(shù)據(jù)；首次繼承相關基礎數(shù)據(jù)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行；數(shù)據(jù)接收時通過對比本級系統(tǒng)與上級系統(tǒng)數(shù)據(jù)結構，批量導入可繼承數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)上報是依據(jù)上級系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范實現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量上報；數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)還原可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的一鍵備份與還原，保障數(shù)據(jù)庫安全。

基礎庫管理模塊由專業(yè)庫管理、機型庫管理、設備庫管理、工作時機庫管理、工作項目庫管理等五個子模塊組成，通過對這五個基礎庫的維護管理，可以有效規(guī)范統(tǒng)一各專業(yè)命名及分類標準，提高用戶輸入效率，保障數(shù)據(jù)統(tǒng)計的科學準確。

電子卡片管理屬于交互式電子技術手冊（ITEM）的一個主要形式，該模塊主要由參數(shù)設置模塊、卡片庫添加模塊、卡片庫編輯模塊和卡片庫導入導出模塊四個模塊組成。該電子卡片管理模塊的特點是既能完成文字信息的存儲查詢，又可實現(xiàn)圖片、視頻等多媒體信息的管理，屬于第四代ITEM 技術水平。數(shù)據(jù)發(fā)布主要實現(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限，實現(xiàn)對應級別的數(shù)據(jù)查詢；統(tǒng)計分析根據(jù)用戶賬戶所處工作組的權限，實現(xiàn)對應級別的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析。

2.2 電子讀卡

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

參數(shù)確認通過用戶選擇的專業(yè)、機型、設備、工作時機和工作項目獲得所需的相關參數(shù)；人員確認通過用戶選擇的職務、姓名和認證碼實現(xiàn)人員確認；操作讀卡在參數(shù)確認后，電子讀卡器自動調用相關的操作工藝卡內容，實現(xiàn)讀卡操作；數(shù)據(jù)記錄獲得人員在相關操作結束后的確認信息，記錄關鍵位置圖像，操作人員圖像；數(shù)據(jù)通信完成電子讀卡器與PC 機之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)處理服務

由于PC 機使用的是Windows 操作系統(tǒng)，對應的數(shù)據(jù)庫是SQL Server 數(shù)據(jù)庫，電子讀卡器使用的時Android（安卓）操作系統(tǒng)，對應的數(shù)據(jù)庫是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兼容Windows 操作系統(tǒng)和Android 操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，因此，為了實現(xiàn)PC 機與電子讀卡器之間的數(shù)據(jù)交換，必須經(jīng)過數(shù)據(jù)處理服務的數(shù)據(jù)轉換。

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

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

SQL 指令處理：接收申請指令，實現(xiàn)先關數(shù)據(jù)庫操作，并將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)編碼模塊。對數(shù)據(jù)庫的操作包括：增加、刪除、修改、遍歷、查詢和統(tǒng)計等功能。

數(shù)據(jù)編碼：根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向將數(shù)據(jù)轉換成對應系統(tǒng)能夠使用的數(shù)據(jù)格式，以增強系統(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：對不同類型的數(shù)據(jù)進行不同類型的轉換，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)。以圖像信息為例，為實現(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。

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

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

2.4 動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布

圖3 動態(tài)網(wǎng)頁發(fā)布Fig.3 Dynamic web publishing

通過電子讀卡器記錄的結果數(shù)據(jù)全部記錄在PC 機的 SQL Server數(shù)據(jù)庫內，根據(jù)工作需求，可以將不同類型的結果信息進行整合，并以動態(tài)網(wǎng)頁的形式進行發(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 個模塊組成。

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

SQL 指令處理：接收申請指令，實現(xiàn)先關數(shù)據(jù)庫操作，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)庫信息，通過JAVA 程序產(chǎn)生動態(tài)頁面，并可通過網(wǎng)絡發(fā)送至各用戶終端。

2.5 在線升級

在線升級模塊由升級服務端、版本更新管理模塊、升級模塊三部分組成，升級服務端運行于服務器（即PC機)上，版本更新管理模塊、升級模塊運行于客戶端（即電子讀卡器）。

當電子讀卡器的應用軟件研發(fā)完新版本程序時，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)每次與服務器連接時均會檢測軟件版本信息，一旦發(fā)現(xiàn)有新版本軟件，系統(tǒng)將自動完成版本升級，實現(xiàn)系統(tǒng)一次安裝終生自動升級的功能。

3 結束語

電子讀卡裝置屬于交互式電子技術手冊的一種，據(jù)統(tǒng)計，國外采用交互式電子技術手冊進行武器裝備維護后，技術資料編寫費用降低了40%，出版費用降低了60%，內容更新時間僅為原來的1/9，重量為原來的1/148，體積為原來的1/53，可以預見，采用交互式電子技術手冊進行機務維護可以有效節(jié)省相關的武器裝備技術信息管理費用。

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