儀器管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

精品文檔-下載后可編輯儀器管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1儀器監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程及整體架構(gòu)和功能

若為非法操作，即不刷卡先開(kāi)機(jī)則觸發(fā)警報(bào)，客戶端語(yǔ)音提示使用人刷卡，并攝像頭取照，然后將儀器ID、報(bào)警信息及報(bào)警照片發(fā)往服務(wù)器，如果這時(shí)補(bǔ)刷，則客戶端將卡號(hào)發(fā)往服務(wù)器做記錄。使用人用完儀器，成功下機(jī)后，客戶端將記錄下該用戶的下機(jī)時(shí)間并顯示在屏幕上供下一個(gè)用戶查看，同時(shí)發(fā)送該儀器ID和使用人的下機(jī)信息給服務(wù)器，服務(wù)器更新數(shù)據(jù)。因?yàn)樯飳?shí)驗(yàn)室的貴重儀器短時(shí)間內(nèi)是不允許反復(fù)使用的，記錄下上一個(gè)人的下機(jī)時(shí)間也是方便后面的人規(guī)范使用儀器。系統(tǒng)客戶端還設(shè)置每天定時(shí)往服務(wù)器發(fā)送其本地刷卡記錄，以防止有人刷卡的時(shí)候因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致刷卡信息沒(méi)有發(fā)往服務(wù)器，服務(wù)器查詢其發(fā)來(lái)的本地刷卡記錄，根據(jù)篩選更新后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)客戶端還設(shè)置定時(shí)往服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求，如果服務(wù)器上有人員信息變動(dòng)，則在客戶端請(qǐng)求時(shí)將最新的人員信息發(fā)送給客戶端，若沒(méi)有，則不予理會(huì)。儀器監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1所示：1．1總體設(shè)計(jì)思路和功能模塊開(kāi)發(fā)分為客戶終端和服務(wù)器兩個(gè)方面，客戶終端通過(guò)霍爾電流傳感器檢測(cè)儀器設(shè)備的使用電流，根據(jù)初次試運(yùn)行時(shí)檢測(cè)到的臨界閾值判斷儀器當(dāng)前狀態(tài)是待機(jī)還是使用中。搭載有IC讀卡器用于使用前刷卡，以及針孔攝像頭和小音箱，可用于未刷卡上機(jī)時(shí)的照片攝取和報(bào)警語(yǔ)言，3．5寸觸屏可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作以及刷卡人界面信息顯示。因?yàn)榭紤]到生物實(shí)驗(yàn)室貴重儀器不能頻繁的通斷電，所以僅僅是作為一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)，也就是說(shuō)和強(qiáng)制刷卡才能使用的上機(jī)系統(tǒng)來(lái)比，監(jiān)控系統(tǒng)并不會(huì)根據(jù)是否刷卡來(lái)限制儀器的使用而僅僅是記錄并提醒。服務(wù)器通過(guò)與客戶終端建立的TCP連接接收數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新后臺(tái)SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)設(shè)計(jì)Asp．NetWebform滿足用戶從網(wǎng)頁(yè)上瀏覽數(shù)據(jù)的需求?？蛻舳斯δ苣K，主要包括與IC讀卡器的串口通信，AD轉(zhuǎn)換模塊，以及和服務(wù)器的通信模塊，另外還有攝像頭模塊、語(yǔ)音提示模塊等。服務(wù)器功能模塊，主要包括與客戶終端的通信模塊和儀器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)上查詢顯示模塊。

2關(guān)鍵技術(shù)與開(kāi)發(fā)流程

這里主要介紹服務(wù)器方面的開(kāi)發(fā)流程，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要需要解決的關(guān)鍵技術(shù)就是之前提到的兩個(gè)功能模塊：與客戶終端的通信模塊和儀器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)上查詢顯示模塊。2．1與客戶終端的通信模塊服務(wù)器與客戶端的通信模塊要實(shí)現(xiàn)的是：一臺(tái)PC機(jī)作服務(wù)器開(kāi)啟服務(wù)端套接字監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)，等待客戶端套接字主動(dòng)連接，一旦接收到客戶端套接字的連接請(qǐng)求，就建立一個(gè)新的線程，把服務(wù)器端套接字的描述發(fā)給客戶端，一旦客戶端確認(rèn)了此描述，連接就建立好了，而服務(wù)器端套接字繼續(xù)處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，繼續(xù)接收其他客戶端套接字的連接請(qǐng)求。服務(wù)器端與客戶端的數(shù)據(jù)交互由每次新建的線程來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如客戶端發(fā)往服務(wù)器端使用人門卡號(hào)、報(bào)警照片、本地刷卡記錄以及一些狀態(tài)信息，或者是服務(wù)器發(fā)往客戶端最新的人員信息。同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的因素，設(shè)計(jì)為客戶端不用時(shí)刻與服務(wù)器保持連接，只需要在發(fā)信息的時(shí)候建立連接，并且在發(fā)完信息后確定不必要再?gòu)姆?wù)器接收信息，就可以自行關(guān)閉套接字連接，并且服務(wù)器也及時(shí)結(jié)束對(duì)應(yīng)接收線程。2．2．1服務(wù)器端套接字監(jiān)聽(tīng)并建立連接服務(wù)器端套接字監(jiān)聽(tīng)并建立連接服務(wù)器綁定自己的IP地址和8008端口后，設(shè)置采用TCP連接，然后開(kāi)啟監(jiān)聽(tīng)。一旦有客戶端套接字主動(dòng)連接服務(wù)器，服務(wù)器端套接字調(diào)用Accept方法返回一個(gè)專門的套接字clientSocket用于服務(wù)器與該客戶端的套接字通信，并且新建一個(gè)線程調(diào)用ReceiveData方法處理數(shù)據(jù)。隨后服務(wù)器繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)等待別的客戶端的連接。2．2．2服務(wù)器端消息接收與發(fā)送我們針對(duì)客戶終端發(fā)往服務(wù)器的消息設(shè)計(jì)了固定的內(nèi)容格式，以方便通訊。第一種是心跳檢測(cè)包，我們?cè)O(shè)計(jì)心跳檢測(cè)機(jī)制是，客戶端定時(shí)30s發(fā)送一次信息，格式是“儀器ID，heartbeat”，通過(guò)心跳檢測(cè)服務(wù)器判斷與客戶端之間是否還保持正常通訊。第二種是有關(guān)正常上機(jī)或正常下機(jī)的信息，我們?cè)O(shè)計(jì)格式是“儀器ID，門卡號(hào)open”和“儀器ID，門卡號(hào)close”。服務(wù)器獲取相應(yīng)儀器ID和使用人門卡號(hào)，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)操作。第三種是有關(guān)非法操作開(kāi)始和結(jié)束的信息，格式是“儀器ID，warningbegin”和“儀器ID，warningshutdown”，一般來(lái)說(shuō)，關(guān)機(jī)和補(bǔ)刷卡都會(huì)結(jié)束非法操作。服務(wù)器獲取相應(yīng)儀器ID，然后進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)操作。第四種是有關(guān)客戶終端定時(shí)將本地刷卡記錄發(fā)往服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的消息，以免因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)故障導(dǎo)致服務(wù)器刷卡記錄不全的問(wèn)題，消息格式為“儀器ID,update”，服務(wù)器一接收到對(duì)應(yīng)消息，就準(zhǔn)備接收客戶端發(fā)送的本地刷卡記錄，然后將接收到的刷卡記錄以文本方式存儲(chǔ)在服務(wù)器上，再根據(jù)儀器ID進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)操作。第五種是有關(guān)客戶端請(qǐng)求服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)更新的消息，格式是“儀器ID，request”，因?yàn)榭紤]到客戶端數(shù)量眾多，設(shè)計(jì)時(shí)采取讓客戶端定時(shí)請(qǐng)求數(shù)據(jù)而服務(wù)器有更新再發(fā)送數(shù)據(jù)的方式。第六種是有關(guān)客戶端往服務(wù)器發(fā)送報(bào)警照片，格式“儀器ID，pho-to”，之前說(shuō)過(guò)客戶端報(bào)警的同時(shí)會(huì)傳輸報(bào)警照片，服務(wù)器接收到對(duì)應(yīng)消息后，就準(zhǔn)備接收對(duì)應(yīng)的報(bào)警照片并且存到本地，以便隨時(shí)查看。最后一種信息是用來(lái)讓服務(wù)器及時(shí)結(jié)束接收線程的，內(nèi)容是“socketshutdown”。如果網(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致服務(wù)器沒(méi)有收到這條信息，那么同樣有異常判斷，能夠讓該線程及時(shí)結(jié)束。總的來(lái)說(shuō)，客戶端會(huì)向服務(wù)器發(fā)七種信息，服務(wù)器根據(jù)不同情況做出不同處理。服務(wù)器處理客戶端信息流程如圖2。

3儀器監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)上查詢顯示模塊

該模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)頁(yè)上直接查看當(dāng)前監(jiān)控儀器的狀態(tài)，以及查詢相關(guān)儀器的使用情況統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控報(bào)警照片。3．1設(shè)計(jì)便于查詢的儀器監(jiān)控列表我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)儀器實(shí)時(shí)監(jiān)控列表，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行查詢，采用定時(shí)刷新方式，每一分鐘刷新一次，如圖3示意圖。儀器監(jiān)控列表顯示監(jiān)控儀器的儀器ID、儀器名、當(dāng)前使用人門卡號(hào)、當(dāng)前使用人姓名、儀器樓層位置以及儀器當(dāng)前使用狀態(tài)，并且可以查看儀器使用情況表，適用于各種要求的查詢。3．2針對(duì)監(jiān)控儀器生成統(tǒng)計(jì)圖表針對(duì)儀器的使用情況匯總成表，以方便平時(shí)的儀器維護(hù)。我們使用的是微軟的MSChart控件來(lái)生成簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)圖表。例如圖4是我們針對(duì)某臺(tái)儀器9、10月份測(cè)試時(shí)的使用情況的折線統(tǒng)計(jì)圖。處理成統(tǒng)計(jì)圖表顯示主要是為了方便日常的儀器維護(hù)，算是儀器監(jiān)控的輔助功能。

4結(jié)束語(yǔ)

基于終端監(jiān)控的儀器監(jiān)控系統(tǒng)，利用終端的電流監(jiān)控，服務(wù)器可以準(zhǔn)確無(wú)誤的獲取當(dāng)前監(jiān)控儀器的使用狀況，并做出相應(yīng)的反饋與記錄，允許用戶在網(wǎng)頁(yè)上進(jìn)行查看，無(wú)論是通過(guò)地圖服務(wù)還是只有文字圖片的監(jiān)控列表，都能準(zhǔn)確查看當(dāng)前聯(lián)機(jī)監(jiān)控的儀器狀態(tài)，同時(shí)能處理儀器的所有使用情況繪制成圖表，方便日常維護(hù)。開(kāi)發(fā)了這套系統(tǒng)，可以安全可靠地管理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并為儀器管理員提