（电路与系统专业论文）基于BS与CS混合模式的产品信息管理系统的设计与实现[电路与系统专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 随着网络技术的普遍应用，网络化产品信息管理系统己经成为企业管理产品 的一种重要手段。运用信息管理系统进行计算机网上管理，可以节约大量人力、 物力和财力，进而提升企业的核心竞争力。 、 本论文的研究内容是针对自动化生产加工线上的肉食产品，从定单、排产、 加工、质检、分类、计量、统计、入库、出库和销售等各个环节进行管理，提供 最直接的生产信息和产品数据来源。本管理系统可以能够提供实时的原始数据采 集标识、生产进度显示、数据统计查询等功能。此项技术的应用是提升行业管理 水平，适应近期国家颁发的食品生产准入制度，实现与国际接轨的重要手段之一。 本论文利用计算机w 曲技术、数据库管理技术、产品数据管理等先进技术， 为大成集团设计了一套完整的产品信息管理系统。本系统以v c + + 和v s n e t 作 为系统的开发工具，以s q ls e e r 作为底层数据库管理软件，利用自动识别技 术对产品的数据信息进行采集。系统将两层客户机服务器模式和三层浏览器服 务器模式结合起来，实现了基于w 曲的产品信息管理。主要工作包括： 1 构建系统的总体方案。根据企业及系统的应用需求，设计了产品信息系 统的体系结构和功能结构。 2 设计出自定义的1 2 8 码。针对每一种产品类型设计出对应的码。 3 数据库设计。通过系统的需求分析，对数据库进行设计。通过存储过程、 设计方法、查询方法等方法优化数据库。 4 产品信息监控系统。包括用户登录、生产任务监测、数据统计、数据查 询以及产品信息的接收、解析、存储等功能。 5 基于w 曲的信息管理系统。实现用户登录、密码修改、个人信息管理、 产品信息查询、管理注册等功能。设计友好的人机界面，同时对软件进行了基于 w e b 的软件测试。 关键词：信息管理；数据库；信息采集；网络 北京_ t 业大学工学硕士学位论文 a bs t r a c t w i 1t 1 1 eu 1 1 i v e r s a la p p l i c a t i o no fi n t e m e tt e c h n o l o g y ，i ti sa i li l n p o r t a n tw a yf o r c o m p a l l i e st 0m a l l a g et h e i rp r o d u c t sb yo m i n ep r o d u c ti n f o 订n a t i o nm a n a g e m e n t 8 y s t e m s t h ep r o d u c tm a n a g e m e l l tb yt h e s es y s t e m sm a ys a v er e s o u r c e si nh u m 锄， m a t 缸a la i l df i n a l l c i a l s i 鲥f i c a n t l y ，a n d 蛔p r o v e m e i f c o m p e t i t i v e n e s s s i m u l t a n e o u s l y a l lp r o c e d u r e ss u c ha so r d e rf o 肌，s c h e d u l i n g ，p r o c e s s i n q u a l 时t e s t i n g ， s o n i n g ，m e a s 谢n g ，s t a t i s t i c s ，s t o r i n d e l i v 嘶n ga n dm a r k e t i n g i na u t o m a t i c p r o d u c i n g a j l dp r o c e s s i n gl i n e so ff o o ds e i c ei n d u s t 巧a r ei 1 1 v 0 1 v e di nm i sp 印e r t h e r e a l - t i m ec 印t i l r ea 1 1 di d e n t i f l c a t i o no fr a wd a t a ，d i s p l a yo fp r o d u c t i v et e n l p oa n d r e t r i e v a lo fs t a t i s t i c sa r ep r o v i d e db yt h ei n f o h n a t i o nm a n a g 铋e n ts y s t e m t h e 矗r s t - h a n di n f i o 珊a t i o no fp r o d u c t si sd i r e c t l yo 髓r e do nt h ee n t 唧r i s el e v e l i ti s 姐 i m p o r t a n tw a yt oi m p r o v e 也em a j l a g e m e n t1 e v e l 姐dm e e tm ed e m a n d so fn a t i o n a l f o o dp r o d l l c t i o nd i s c i p l i n e ，a n dt oi m p l e m e n ti n t 啪a t i o n a ls t a n d 孤d sb yu s i n gn l i s t ec _ h i l o l o 肼 t h i sp a p e rp r e s e n t sap r o d u c ti n f o m l a t i o nm a n a g 锄e n ts y s t e m ，w m c hi n v o l v i n g c o n l p u t e rw e bt e 咖1 0 1 0 9 y ， d a t a b a s em a n a g e n l e n tt e c h n o l o g y ，a 1 1 dp r o d u c td a t a m a n a g e m e n tt e c l m 0 1 0 9 ye t c ，f o rd a c h e n gc o m p a n y ：t h i ss y s t e mi sd e v e l o p e di n v c + + a n dv s n e te n v i r o 衄e n t s ，s t o r e sa n dm a n a g e sd a t ai ns q ls e e rd a t a b a s e ， a n dc a p t i l r e sm ep r o d u c t s i n f o r m a t i o nb ya u t o m a t i ci d e n t 值c a t i o n t h et w o l a y e r c l i e n t s e r v e rm o d e l 姐dt h em r e e l a y e rb r o w s e r s e e rm o d e la r ec o m b i n e dt o 耐h e r ， a n dt h eb sa n dc sm o d ea r em i x e di n 觚ss y s t e i l l t h em a i nc o n t r i b u t i o n so f 锄s p a p e ra r ea sf o l l o w s ： 1 s y s t e i i ls t m c t l l r ed e s i 印i n g d e s i g n st h es y s t e ms t m c t l l r ea n dt h e 丘m c t i o n s t m c t u r eo fm ep r o d u c ti n f o m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nt h er e q u i r 锄e n t 2 u s 小d e f i n e db a r c o d ed e s i g i l i n g d e s i 萨sm eb a r c o d ef o re v e r ) ，p r o d u c tt y p e 3 d a t a b a s ed e s i g i l i n g d e s i 踮t h et a b l e si nd a t a b a l s eb a s e do nr e q u i r e m e n t s ，a n d o p t i m i z ed a t a b a s eb yi n d e xm e t h o d ，r e d e s i g n i n gm e m o da n dq u 咖g m e t h o d 4 t h ep r o d u c ti n f o r m a t i o nm o i l i t o m gs y s t e m nc o n t a i n sm a i l y 缸n c t i o n ss u c h a su s e rl o 百n ，m o l l i t o n go fp r o d u c t st a s k ，s t a t i s t i c s ，d a t ar 嘶e v a l ，d a t aa c c 印t i n g ， d a t aa n a l y z i n ga n dd a t as t o r i n g 5 t h ei n f o 册a t i o nm a i l a g e m e n ts y s t e mb a s e do nw 如i tc o n t a i n sm a n y 如n c t i o n 8s u c ha u su s e r1 0 百n ，p a s s w o r dc h a n 西n g ，p r i v a t ei 工l f o 姗a t i o nm a l l a g 锄e n t ， p r o d u c ti n f o m a t i o nq u e 聊n ga n dr e 西s t r a t i o nm a n a g e m e n te t c d e s i 印m eu s e r i n t e r f a c e a 1 1 dt e s tm es o r w a r eb a s e do nt h ew 曲 k e y w o r d ：h l f o 吼a t i o nm a n a g e m e n t ；d 础a s e ；h l f o m a t i o nc 0 1 l e c t i o n ；w 曲 i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 枷拿殳；口 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名望温鸳一一导师签名：互继兰坠日晶：塑墨：兰旦 第1 章绪论 蔓曼曼! 曼! 曼曼曼曼! 曼曼曼! ! 曼曼曼曼曼曼! 曼曼蔓曼曼曼曼曼! 曼曼! ! 曼曼! 曼蔓曼! ! ! 蔓曼皇! 曼曼苎笪曼曼皇曼! ! 曼曼曼曼曼! 曼曼曼皇皇! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼 第1 章绪论 1 1 课题背景及意义 信息管理系统依赖于管理科学和技术科学的发展而形成【l 】。它是利用数据采 集与传输技术、计算机网络技术、数据库建设、多媒体技术、业务需求等建立一 个管理平台，以满足业务需求为目的，在平台的基础上构建的纯软件业务管理系 统，实现各业务系统之间的数据和信息共享，并在此基础上搭建查询、调度或者 辅助决策系统【2 1 。 随着计算机技术迅速的发展，大规模的集成电路、微电子、激光技术、计算 机网络与通讯技术成为信息处理的有效工具和手段，使信息处理技术日新月异。 功能强大的巨型、大、中、小、微型机等设备，为用户提供了良好的管理环境， 为办公室、商业、银行、企业、政府部门及产品设计部门展示了信息管理的美好 前景。计算机网络和通讯技术相结合，使计算机技术成为信息科学与信息产业中 的核心部分【3 j 。 1 9 5 4 年美国通用电气公司第一次在电子计算机上计算职工工资，这是电子 计算机首次进入管理业务。从5 0 年代末期开始，计算机越来越多地用于信息管 理。6 0 年代，在一些技术比较发达的国家中，如美国，日本等，出现了使用计 算机的热潮。7 0 年代中期开始建立信息管理系统，使管理水平不仅有深度，而 且也有了广度。这就要求把众多的计算机通过线路联合起来集中调用，协同进行 信息处理，提供广泛的服务，以提高管理组织、管理方法和管理工作的效率。进 入8 0 年代以来，世界的经济发展进入一个激烈竞争的年代，国内外信息管理系 统也得到了迅速发展【4 】。 自从2 0 世纪9 0 年代以来，由于科学技术的不断进步和经济的不断发展，加- 速了全球化信息网络和全球化市场形成及技术变革，围绕工业产品的市场竞争也 日趋激烈，技术进步和需求多样化使得产品寿命周期不断缩短，企业面临着缩短 交货期、提高产品质量、降低成本和改进服务的压力。为了更好地立足于社会， 各企业在提高生产效率的同时，都在挖潜力、抓管理、以提高效率、降低成本及 获得更高的效益。这就迫使企业的决策者在实施管理行为时要做到有据可依、综 合分析、科学决策。这样，产品信息系统逐渐应用于企业中。 到了二十一世纪，一切的经济活动都离不开信息，离不开计算机。计算机通 信、微电子和软件技术为宏观经济信息的采集、传输、共享、调用、分析和综合 处理等提供了全新的技术手段。将计算机技术应用于企业管理，建立产品信息管 理系统，可以使企业决策者能及时地从系统中获得进行决策所需要的真实数据。 ， 另一方面随着全球化信息网络的普及和信息技术的突飞发展，国内外产品的市场 北京工业大学工学硕士学位论文 竞争也日趋激烈，将计算机技术与网络技术应用于企业的产品管理，建立网上产 品信息管理系统，能使企业决策者能及时地获得所需要的产品真实信息【5 1 。 任何企业都在不同程度上依赖于一定的技术和知识才可以生存与发展，尤其 当今已经进入了知识经济和信息经济的时代，现代企业之间的竞争更多的是知识 与信息获取或使用能力的竞争。所以对企业各种信息进行有效的管理，是一个企 业能否在激烈的市场竞争中立于不改之地的关键。 1 2 本文选题 随着人类科学技术水平飞速向前发展，各个行业产品的生产已经逐渐脱离了 人类的手工制作，机械化已经代替了传统的生产方式，尤其是重复劳动等工作模 式。分工的流水线，合理的工序，电脑精确化的生产水平，大大提高了生产率， 提高了产品质量。但是目前，在销售和分销、物料管理、生产计划、质量管理、 工业方案、办公室和通信、资产管理等方面的实行上，很多企业则缺少了系统的、 更专业化的应用软件来进行管理。在原始数据的采集、统计和管理方面，也还没 有实现完全的自动化，产品的相关数据传输还没有实现网络化，更没有专门对 数据的软件化管理。比如：在生产数据的统计上很多厂家还继续使用人工计数， 这样不仅延缓了产品出厂的时间，同时，又不能保证数据的准确可靠。而产品数 据没有数字化的管理又会直接影响了企业上层领导人的决策。所以实现自动化采 集数据，高效的管理数据，从而利用数据做出正确的市场判断，对于每个企业都 势在必行。 。 目前管理信息系统己在社会各个行业得到广泛应用，大批的以信息技术为依 托的行业不断涌现，许多传统行业也纷纷利用信息技术拓展业务，再造业务流程， 使传统行业焕发出勃勃生机，因此产品管理信息系统己经成为企业管理产品的重 要手段。随着网络的发展普及，企业也需要不断提高对生产产品的管理水平，运 用管理信息系统对传统产品的管理进行计算机网上管理可以节约大量人力物力 和财力，产品管理是企业信息管理系统中一个非常重要的环节【6 】， ， 企业为了提高运行效率，降低企业的管理成本，他们开始开发自己的产品信 息管理系统。企业从管理现状出发，根据各自的需求开发管理系统。同时企业的 管理模式会根据实际情况做出调整，所开发出的系统便于操作人员使用，从而实 现了企业的信息化。 在产品信息化的实现上每个企业都有所不同，一份调查报告显示：4 5 的企 业要求量身定做；2 2 受访者提出希望服务商在对通用方案上进行客户个性化修 改后提供给自己；2 0 的企业选择自己开发；1 3 的企业表示使用现有的商品化 解决方案。这些都反映了企业目前所接触到的多数信息化产品不能适合本企业需 要，很多软件对产品信息管理过于大众化【6 】。 第1 章绪论 本论文正是在这种形势下，为大成集团量身定做的产品信息管理系统。大成 集团是以鸡肉加工、食品加工、饲料加工为主的台湾企业，它有鸡只孵化及屠宰、 鸡肉加工及食品加工生产整合统一的经营平台。但是在产品信息的管理上，还没 有实现自动化、网络化，这样就大大降低了生产效率，同时也影响了企业管理者 的决策。 针对企业的需求，做企业自己的产品信息管理系统。实现产品数据采集和安 全的数据传输、人性化的操作界面、数据的查询和统计、用户信息管理、管理员 信息管理、动态新闻、产品信息查询、生产流水线实时监控等一系列的产品信息 统计与管理功能。 这些都实现了更高级的企业管理和建立协同化电子商务的解决方案。帮助企 业进行产品及相关信息的有效管理，为企业的决策者及时的提供产品的真实信 息。从而为企业提高运行效率、降低成本并获得更高的效益。 1 3 本论文的主要任务 本课题研究的产品信息管理系统，是利用自动识别技术、网络传输技术、数 据库管理技术、产品数据管理技术和计算机网络技术，为大成集团量身定做的产 品信息管理系统。本系统以v c + + 和v s n e t 作为系统的开发工具，以s q ls e e r 作为底层数据库管理软件，利用自动识别技术采集产品信息，通过系统的设计实 现对产品信息的有效管理。 在本文中，主要有以下工作： 对企业进行调研，了解企业生产中的需求，做出详细的需求分析，并逐 步细化系统的功能。 根据企业需求，对系统的总体框架进行设计，并重新制定各项业务的处 理流程，对产品信息的组织结构进行重新整合。 对自动识别、网络传输、数据管理和数据库的设计等各项理论进行详细 分析。制定详细的管理系统框架。 对系统的各个模块进行划分，确定各个模块所具有的功能。 比较c s 、b s 模块、网络传输协议、各种数据库工具及开发工具，根 据选择的模块、协议和工具，建立系统的具体框架。 论文的内容安排如下： 第一章是对基于产品信息管理系统的研究背景、意义以及选题的说明，指出 了信息管理系统的历史产生原因以及研究现状，并介绍本文的研究目标和内容安 排。 第二章将介绍系统的应用背景，并根据用户的需求提出系统的总体框架，将 其进行模块划分。 、 北京工业大学工学硕士学位论文 第三章将介绍自动识别系统和网络数据传输。其中介绍了本系统中使用的自 动识别技术。网络的数据传输部分从网络拓扑结构和网络传输协议三个方面进行 介绍。 第四章将详细介绍产品信息管理系统的总体方案设计。包括具体模型的选 择、系统的流程分析和开发工具的选择。 第五章将详细介绍数据库的设计及数据库和数据库接口的选择。此外还包括 s q l 语言的介绍以及数据库的优化。 第六章将介绍产品信息管理系统的软件开发。 第七章将介绍基于w e b 的信息管理系统的软件开发。 第八章将对本文进行总结与展望。 堑! 兰圣堑壑堑至薹兰至! 第2 章系统总体方案设计 21 系统应用需求 目前，很多企业在销售和分销、物料管理、生产计划、质量管理、工业方案、 办公室和通信、资产管理等方面的实行上，缺少了系统的、更专业化的应用软件 来进行管理。在数据的统计和管理方面，也还没有实现完全的机械控制，产品的 相关数据没有实现网络化的传输，更没有专 对数据的软件化管理。 本系统为大成集团量身定做，针对企业生产及数据统计中的不足，而设计出 的产品信息管理系统。目前，该企业肉品自动生产线f 讥条，每条流水线日加工 肉鸡上万只，分类包装后的半成品达到近2 0 万袋几百个品种。但是在生产过程 中还是采用传统手工记录产品信息的方法，这样大大影响了生产时间，如图2 - 1 所示由于记录是人工填写衷单的形式，不利于产品信息的统计，同时也会增加错 误率，从而降低了生产效率，增加了牛产成本。针对仓业在这方面的不足，本文 所设计出的产品信息管理系统要实现对数据进行识别、网络传输及存储管理等功 能，以提高生产效率、降低成本。 滋二醚 图2 1 企业生产车间 f ig l l t e2 1 w o r k s b 叩p r o d u d i o n 本系统运用现代化的管理思想和方法，采用电子计算机、软件及网络通讯技 术，对企业管理决策过程中的产品信息进行收集、存储、加工、分析，阻辅助企 业日常的业务处理直到决策方案的制定和优选等工作，从而实现对整个管理过程 的跟踪、监督、控制和调节【9 。 产品信息系统使得产品信息得到了有效的管理，克服了人工方式的产品计 数、产品的数据没有电子化、产品管理不严格等现象带来的低效率和高成本【1 “。 本系统主要从三个方而的功能需求进行考虑：能够对生产过程的产品进行实时监 控和数据采集，进而实现产品信息的自动识别；能够对现场生产的产品数量实现 记录和分类统计；能够对产品的信息进行管理。 具体的功能需求如下： 北京工业大学工学硕士学位论文 鼍皇舅寰曼曼皇曼蔓皇曼苎曼曼舅舅皇曼曼曼曼曼曼皇! ! 曼曼曼皇! 曼曼! 曼曼皇皇曼! 苎曼曼曼曼曼! ! 曼曼曼曼曼蔓! 曼曼曼! ! 苎! 曼曼曼蔓! 皇曼蔓曼曼曼曼! ! ! 蔓! 曼 1 采用自动识别技术。取代以往的人工登记产品信息，在每条生产流水线 上使用自动识别设备，对产品信息进行自动采集和识别，为系统提供最 原始的数据； 2 网络数据传输。通过网络传输，将产品的信息和相关生产流水线的信息 打包，并传送到数据处理服务器； 3 实时监控。通过在数据处理服务器上软件程序的编写，对接口进行监控， 可以实时的显示每条生产流水线上产品的生产情况； 4 数据的接收、解析和存储。数据处理服务器将接收的数据包进行接收和 解析后，将数据存储到数据中心，作为系统的数据源； 5 管理员管理。管理员通过数据处理服务器，可以对生产车间总的生产情 况进行监控，并且可以对数据进行查询统计以及相应的管理； 6 人性化用户操作界面。设计出人性化的用户界面，使非专业的用户通过 简单操作，可以一目了然的对产品信息进行查询以及统计； 7 产品查询。供用户查询产品数量以及产品的详细信息。企业中的用户可 通过终端随时查询产品的生产情况； 8 用户信息管理。系统可提供对企业中用户的基本信息进行管理； 9 统计功能。用户可以进行产品信息的统计查询，通过统计信息，可以对 产品的生产情况有非常清晰的了解； 1 0 系统管理员可以对产品信息及用户信息进行管理； 1 1 动态新闻。系统为企业的人员及企业的合作伙伴提供企业的动态新闻， 让企业的管理者和合作者能及时的了解企业的最新动态。 2 2 系统总体框架 。 ， 根据企业的需求，系统可相应的分为两大部分：产品信息采集与监控部分； 产品信息管理部分。其详细的系统总体框架如图2 2 所示。 生产现场 图2 2 系统总体框架 f i 眇2 2s y s t e mf r 锄e w o r k 第2 章系统总体方案设计 将自动识别技术应用在产品的生产流水线上，实现产品信息的自动采集和识 别。生产流水线上通过自动识别技术，对产品信息进行采集。通讯设备将含有采 集的信息和生产流水线i p 地址的数据包进行网络传输，到达数据处理服务器。 数据处理服务器对所接收的数据包进行解析，并存储到数据中心。同时，通过在 数据处理服务器上软件程序的编写，监听网络端口是否有数据传送，当有数据传 来的时候，可以实时显示产品相关信息，同时可做统计查询。这些都有助于管理 员对生产现场和数据处理的管理。本系统还为用户提供了一个方便使用的信息管 理系统。用户通过终端电脑，就可以对产品的信息、产品的查询、产品相关统计 以及对用户管理等相关操作。此外，为了增强网络的安全性，还可以加装硬件防 火墙及软件防护措施。 2 3 系统模块划分 根据系统中的分工不同，本系统可以划分为以下几个方面i 1 信息的采集与识别。这部分是通过自动识别技术，对生产流水线上的产 品信息进行自动采集与识别。 2 网络传输。通过网络传输技术，生产流水线上采集来的信息经过通信服 务器，最终到达数据服务器。 3 数据库存储数据。根据需求，对数据库进行合理的设计。将产品信息分 类存到对应的数据库表中，为以后的数据统计和查询做准备。 4 产品信息处理与监控。能够对产品信息进行接收、解析、存储，并在服 务器上实时的显示产品的生产情况，同时可以对数据进行简单查询和统 计。 5 产品信息管理。用户可以通过终端对产品各类信息进行查询和统计报 表。如：各类产品的详细信息、产品相关信息的统计、用户管理、相关 动态新闻等。 。2 4 本章小结 本章介绍了系统的总体方案设计。根据系统的应用需求，对系统进行合理的 设计，并搭建系统框架。将系统框架划分为五个模块，并逐一的进行了介绍。 第3 章自动识别技术与网络数据传输 第3 章自动识别技术与网络数据传输 3 1 自动识别技术 3 1 1 自动识别技术概述 ， 自动识别技术是将信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段， 它是以计算机技术和通信技术为基础的综合性科学技术，是数据编码、数据采集、 数据标识、数据管理、数据传输等众多领域中的重要手段。 自动识别技术近几十年在全球范围内得到了迅猛发展，形成了包括条码识 别、磁识别、光学字符识别、射频识别、生物识别及图像识别等集计算机、光、 机电、通信技术为一体的高技术学科u 。 3 1 1 1自动识别系统的构成 自动识别系统是一个以信息处理为主的技术系统，它的输入端是将被识别的 信息，输出端是以识别的信息。 自动识别系统的输入信息分为特定格式信息和图像图形格式信息两大类： 特定格式信息：是采用规定的表现形式来表示规定的信息，如条形码符 号、i c 卡中的数据格式。 图像图形格式信息：是指二维图像与一维波形等信息，如二维图像所包 含的文字、地图、照片、指纹与语音等一维波形均属于这一类。 一般的自动识别系统模型如下图所示： 获取处理识别 一已识别信息l 被识别信息卜 l 信息 信息信息 图3 1自动识别系统模型 f i g u r e3 一l a u t o m a t i ci d e n t i f i c a t i o nm o d e l 这是在最抽象的功能层次上来概括自动识别系统的工作过程，通过获取信 息、处理信息和识别信息三个步骤将被识别信息转化为己识别信息，不同的自动 识别技术主要区别在于处理信息部分的不同，这部分的不同将造成系统构成的巨 大差异。 3 1 1 2 自动识别技术的分类 自动识别技术依据识别的原理和方式的不同，可以分为定义识别和特征识 别： 定义识别：是将识别对象赋予一个i d 代码，并将i d 代码用能够自动识 别的载体进行标识，通过对载体的自动识读获得原i d 代码，从而实现 北京工业大学工学硕士学位论文 对对象的自动识别。 特征识别：是通过提取识别对象的特征，并进行特征对比，实现对对象 的自动识别。 通常，自动识别技术包含条码技术、射频识别、图像识别、生物识别、语音 识别、磁识别和光学字符识别等。 本系统要通过自动识别技术实现生产流水线对产品的自动扫描，所以在以上 自动识别技术中，可以应用的技术有：条码技术、图像识别技术和射频识别技术。 下面对三种识别技术进行比较。 3 1 2 三种识别技术的比较 从概念上讲，i 江i d 类似于条码扫描。所不同的是：条码技术是将已编码的 条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形码传送 到扫描读写器，而i u i d 则使用专用的i 讧i d 读写器及专门的可附着于目标物的 电子标签，利用i 疆信号将信息由电子标签传送至i 强i d 读写器【1 8 】。而字符识别 技术是先根据现有的图像，经过图像预处理、字符识别和图像理解，最终得到图 像的描述及解释。当新图像进入系统时就可以直接进行解释了。 表3 1 三种识别技术对比 t 山1 e3 1 c o m p a r i s o no fi d e n t i f i c a t i o nt e c h n o l o g i e s 从表3 1 中我们可以看出从各项指标上来看条码识别和图像识别有些接近， r f i d 识别各项指标更高一些，但是在以上各项中，费用这项指标更重要一些， 这就是条码识别和图像识别比r f i d 识别技术更普及的原因，但是随着科技的发 展，i 强i d 识别技术逐渐降低费用，发展空间会越来越大，必将渗透到人们生活 和工作的各个领域。 3 1 3 本系统采用的识别技术 由于条码识别的机器阅读性能好、价格低廉、普及广、技术成熟等特点，本 第3 章自动识别技术与网络数据传输 系统采用的是条码识别技术。通过条码识别技术对产品信息进行采集，从而对管 理系统进行设计。 ， 3 1 3 1 条码类型 本系统中采用的条码是1 2 8 码，它是1 9 8 1 年引入的一种高密度条码，它可 表示从a s c i lo 到a s c i i1 2 7 共1 2 8 个字符，故称1 2 8 码。其中包含了数字、 字母和符号字符。它是一种长度可变、连续性的字母数字条码，使用弹性较大。 1 2 8 码的内容大致分为起始码、资料码、终止码、检查码等四部分，如图3 2 所 示，其中检查码可有可无。 起始码资料码终止码校验码 空臼区空臼区 供人识读字符 图3 21 2 8 条码图 f i g u r e3 2 12 8b a r c o d eg r a p h 12 8 码具有下列特性： 1 、具有a 、b 、c 三种不同的编码类型，可提供标准a s c i | 中12 8 个字元 的编码使用。 2 、每个字符由3 个条、3 个空、1 1 个单元构成，字符串可变长 3 、可自行决定是否要加上检查码。 4 、条码长度可自由调整，但包括起始码和终止码在内，不可超过2 3 2 个字 元。 5 、同一个1 2 8 码，可以不同的方式多以编码。藉由a 、b 、c 三种不同编 码规则的互换可扩大字元选择的范围，也可缩短编码的长度。 如特性中所述，1 2 8 码有三种不同类型的编码方式，对于选择何种编码方式， 则决定于起始码的内容。如表3 2 所示为三种不同类型对应的起始位： 表3 2 起始码 t a b l e3 2 s t a nc o d e 北京工业大学工学硕士学位论文 无论是采用a 、b 、c 何种编码方式，1 2 8 码的终止码均是固定的，其逻辑 型态皆为1 l o 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 。 本系统采用的是其中的a 类编码方式，由于大成集团生产的产品为鸡肉的 各个部分，本系统资料码条码占8 位，主要代表了产品的类别。如图3 3 条码第 一部分为起始码，第二位( c o ) 到第四位( c 2 ) 代表了产品所属的一级种类， 接下来的两位( c 3 、c 4 ) 留作扩展，第七位( c 5 ) 到第九位( c 7 ) 是一级种类 下的二级种类，接下来是终止码和校验码。 i 起始码 c oc 1c 2c 3c 4 c 5 c 6 c 7终止码校验码 一级种类扩展位二级种类 资料码 图3 3 条码位图 f i g u r e3 3b a r c o d eg r a p h 如表3 3 所示，为产品一级种类的产品类别对应条码表。 表3 3 产品类别对应条码 t a b l e3 - 3b a r c o d ec a t a l o g 产品一级种类下的二级种类占用条码的第七位到第九位，如鸡翅属于一级种 类，翅尖、翅中、翅根属于二级种类。每个产品种类都有其对应的条码。 3 1 3 2本系统的自动识别 本系统采用简单、可靠、低成本的条码识别技术对产品的条码信息进行识别。 如图3 4 所示本文中的自动识别系统是由条码识读器、物位检测模块、数据处理 模块、按键显示模块和通信传输模块等五个模块组成。 下面对系统各模块分别进行介绍。 物位检测模块：它是由超声波传感器及相应处理电路完成，精度达到毫 米级。该模块用来检测生产流水线上是否有物体通过。当有产品经过时， 其转换的电压信号发生变化，通过数据处理模块监测该电压的变化，从 而实现了对产品的监测。 一 兰：童! 型尘型茎主里兰鍪尘篁丝 r 一 日m 自t t i 科m j r i # r i # # 奏一三：1 黧 培 一络 l ，、 1 ，f = 一日g no 卜 “* * * 一l 图3 _ 4 自动识别系统示意图 f 1g l l r e3 - 4a u t o m n l ci d 跖t i 矗c m l o ns y s t 锄 条码识读器：它的功能是对条码进行扫描和识读。本系统采用在线式条 码识读器，主要由光电扫描头、光电信号转换器和译码器组成。光电扫 描头的光源照射到黑白相问的条码上时，由于黑色和白色反射光的波长 不l 刊反射光的信号强弱也不同：黑条、白条的宽度不同相应的电信号持 续时间长短也不同，光电信号转换器将这4 强刺不同的模拟信号转换成 数字电信号，译码器再根据码制对应的编码规则，将这些不同的信号译 成相应的数字、字符信息，最后的识读结果通过r s 2 3 2 串口传送至数 据处理模块。 数据处理模块：该模块的功能是综合物位信息和条码信息完成产品信息 的判别、异常判别、l 嘲络通信控制等功能。当传送带上有物体经过时， 数据处理模块接收到来自物位检测模块的电流信号，首先将电流信号转 换成电压信号，然后再转换成数字量。同时，数据处理模块会接收来自 条码识读器的串口数据，如果判断该数据是条码信息，则将处理后的数 据通过另一个串口发送至网络通信模块；如果该数据不是条码信息，表 示物体不是产品，属于一种异常情况，会进行异常数据警报。 通信传输模块：网络传输模块内部集成了各种协议栈，可以将r s 2 3 2 接口上的数据传送到咀太网上，完成嵌入式设备的网络功能。它最终实 现了将串口传输来的数据转换成数据包通过网络发送给上位机。 按键显示模块：该模块是向现场的工作人员提供现场信息，并可供工作 人员进行手动操作的模块。它是由l e d 数码管、物位指示灯、和按键 组成。数码管和指示灯显示产品的累计存储量和故障提示；物位指示灯 显示物品通过时的大概高度，以便工作人员判断物位的检测情况；按键 用来进行手动数据输入、存储数据查询、参数修改等操作，生产中有异 常情况时，可以供工作人员可以对系统进行异常处理。 整个系统安装于生产流水线的上方，当流水线上没有产品时，物位检测模块 北京工业大学工学硕士学位论文 会计算出传送带和系统的距离，当有产品经过时，物位检测模块测量出的值减小， 使其转换的电压信号发生变化，通过数据处理模块监测该电压的变化，从而实现 了对产品的监测。同时，条码识读器将识读结果通过r s 2 3 2 串口传送至数据处 理模块。数据处理模块经过对物位检测模块模拟信号的处理，以及对条码识读器 结果的处理，将结果通过串口发送到通信传输模块。网络传输模块将串口传输来 的数据转换成数据包，通过网络发送给上位机。在这个过程中，按键显示模块可 以实时的提供给现场工作人员现场信息，并且在异常情况下，工作人员可以对系 统进行异常处理。这样，通过对条码的扫描就实现了对产品信息的采集。 本系统中采用的物位检测模块是德国p l l 公司的超声波距离传感器 p 4 7 - f 4 v - 2 d 一1d o 一3 0 0 e ， 以s i l i c o ni a b o r a t o r i e s 公司的高性能单片机 c 8 0 5 1f 0 2 0 为核心搭建数据处理模块，按键显示模块采用了一款数码管显示驱 动和键盘扫描控制芯片c h 4 5 2 ，产品上的条码采用1 0 个字元的1 2 8 码，条码 识别器采用美国m e t r o i o g i c 公司的t e c h8 工业条码扫描器。 ： 通过自动识别系统将产品信息进行采集，信息通过网络数传输到上位机，从 而进行数据的接收解析及存储。下面一节将介绍数据的网络传输技术。 3 2 网络数据传输 数据经过识别及处理后，通过网络传输到上位机中。数据在网络上的传输方 式，传输性能，都对系统最终的整体性能有着一定影响。因此，为了能够针对当 前应用，设计出高效合理的网络数据传输方案，我们需要首先了解一下网络的拓 扑结构和传输协议等相关知识。 3 2 1 网络拓扑结构 计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小、形状无关的点、线关系 的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线， 由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网 中各实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础， 它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。 最基本的网络拓扑结构通常有总线状结构、环状、星状、树状、网状和混合 状结构，其中的总线状结构、星状结构和环状结构最为基本【1 9 】。 总线拓扑结构： 是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之 间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。最 著名的总线拓扑结构是以太网( e m e n l e t ) 。 优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，是局域网常采用的拓 扑结构。 第3 章自动识别技术与网络数据传输 缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障 诊断较为困难。 星状拓扑结构： 每个结点都由一条单独的通信线路与中心结点连结。 优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。 缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。 环形拓扑结构： 各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。最著名的环形 拓扑结构网络是令牌环网( t o k e i l 鼬n g ) 。 优点：结构简单、容易实现，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。 缺点：环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会 造成网络瘫痪，另外故障诊断也较困难。 树状拓扑结构： 是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相 邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。 优点：连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要求。 缺点：资源共享能力较低，可靠性不高，任何一个工作站或链路的故障都会 影响整个网络的运行。 网状拓扑结构： 又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。目前广域网基本 上采用网状拓扑结构。 优点：系统可靠性高，比较容易扩展，适用于大型广域网。 缺点：结构复杂，不易管理和维护，线路成本高。 混合型拓扑结构： 就是两种或两种以上的拓扑结构同时使用。 优点：可以对网络的基本拓扑取长补短。 缺点：网络配置管理难度大。 在本系统中，有多条生产流水线，主机只有一个，适用于这种结构的拓扑结 构有：总线状结构、星状结构和树状结构。当各终端需要相互联系的时候才使用 总线型，这样可以减少主机的访问量，但是在本系统中各条生产流水线只需向主 机传输数据，而不用与其它终端联系，所以总线状结构不适合。另由于树状拓扑 结构中，如果一个工作站或链路的故障都会影响整个网络进行，可靠性不强，当 一个生产流水线发生故障时，会影响到整个网络，所以树状结构也被排除。最终 我们选择星状拓扑结构，它结构简单，而且连接点的故障容易监测和排除，针对 星状拓扑结构中心点出现故障会导致网络瘫痪的问题，解决方案是对数据处理服 北京工业大学工学硕士学位论文 务器和数据库都有相应的备份，如果一台服务器出现问题，可以直接调用第二台， 这样就不会影响生产的进度了。 网络的拓扑结构确立后，整个网络就可以直接搭建了，搭建好平台后要研究 的问题是，如何将数据通过网络传输到计算机上下面将做介绍。 3 2 2 网络传输协议 在计算机网络领域，t c p 口( t r a i l s m i s s i o nc o n 仃o lp r o t o c o l h l t e m e tp r o t o c 0 1 ) 参考模型是一种被广泛接收的模型 2 4 1 ，开发人员可以参照该模型来架构自己的网 络应用程序。 t c p i p 参考模型分为四个层次：应用层、传输层、网络互连层和主机到网 络层，如图3 5 所示。下面，分别介绍各层的主要功能。 t c p i p 参考模型 应用层 传输层 网络互连层 主机到 网络层 图3 5t c p i p 参考模型 f i g u r e3 - 5 t c p i pm o d a l 主机到网络层 t c p i p 参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层 网络互连层一个访问接口，以便在其上传递口分组。由于这一层次未被定 义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。 网络互连层 网络互连层是整个t c p 口协议栈的核心。它的功能是把分组发往目标网络5 或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。 因此，分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，这就需要上层必须对分组进行排 序。 网络互连层定义了分组格式和协议，即口协议( i n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 。 网络互连层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络( 异 构网) 互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。 传输层 在t c p i p 模