引言

　　目前，中國熱處理行業(yè)存在一些有很明顯的特點：生產(chǎn)流程的復(fù)雜度高，貨物的零散度大，而且最重要的是貨物在生產(chǎn)流程的入爐、出爐的過程記錄必須由工作人員來完成。在很多熱處理行業(yè)的管理系統(tǒng)中，基于RFID射頻技術(shù)的刷卡管理系統(tǒng)[2]已經(jīng)在使用了，但它們存在一些弊端：讀卡機直接與客戶端相連，加大了客戶端的硬件需求;沒有和客戶端相連的讀卡機在讀取信息時不能在任意的客戶端顯示信息，刷卡記錄信息不精確。針對這種比較固定的刷卡系統(tǒng)，隨著移動終端設(shè)備的快速普及，必須引入能夠融合不同移動設(shè)備的RFID刷卡系統(tǒng)。

　　RFID電子標簽技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)[3]，識別工作不需要人工干預(yù)，作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)因為具有條形碼所不具備的防磁、防水、耐高溫、使用壽命長、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、讀取距離大、存儲信息更改自如、存儲數(shù)據(jù)容量更大等優(yōu)點，其應(yīng)用將給物流、零售等產(chǎn)業(yè)帶來巨大的變化。

　　ASP.NET 是微軟公司的一項技術(shù)，是一種使嵌入網(wǎng)頁中的腳本可由因特網(wǎng)服務(wù)器執(zhí)行的服務(wù)器端腳本技術(shù)。 指 Active Server Pages(動態(tài)服務(wù)器頁面) ，運行于 IIS 之中。ASP.NET C#擁有自己的后臺代碼，具有比一般的PHP更為強大的后臺管理能力，適合熱處理生產(chǎn)流程中復(fù)雜的操作輸入，同時可以嵌入應(yīng)用程序到IIS管理器中。因為ASP .NET的實現(xiàn)完全依賴于虛擬機，是基于通用語言編譯運行的程序，所以它具有很好的跨平臺性，ASP .NET構(gòu)建的應(yīng)用程序幾乎可以運行在所有的平臺上。

　　CAN是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議，CAN總線具有傳輸距離遠、傳輸速度快、類似局域網(wǎng)的沖突處理、實時性強、可靠性高、后期工程維護工作量少等優(yōu)點[2]，由于采用短幀結(jié)構(gòu)使得該總線具有較高的可靠性和實時性，是本系統(tǒng)設(shè)計中替代485總線的最佳選擇。

　　本系統(tǒng)利用RFID讀卡器終端讀取數(shù)據(jù)簡化生產(chǎn)流程中的信息輸入過程，通過CAN總線傳輸，以ASP.NET C#技術(shù)開發(fā)前后臺程序，可以方便地在支持瀏覽器的終端上查看生產(chǎn)流程信息。

　　1 RFID刷卡管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

　　本文所設(shè)計的原型系統(tǒng)基于ASP.NET C#，通過CAN總線與讀卡器相連，配合服務(wù)器與移動客戶端進行生產(chǎn)管理，系統(tǒng)組成圖如圖1所示。

　　刷卡系統(tǒng)流程如2所示。

　　1.2 信息刷卡讀取與保存流程與實現(xiàn)

　　為了減少客戶端對讀卡器的依賴性，采用CAN總線的聯(lián)接方式實現(xiàn)大量讀卡器相連。當客戶端是移動設(shè)備的時候，可以將設(shè)備的IP地址與臨近的讀卡機綁定，此時就可以刷卡讀取信息，再登入管理系統(tǒng)進行信息的寫入。流程圖如圖3所示。

　　RFID刷卡信息是16進制的數(shù)據(jù)流，通過CAN總線傳輸?shù)椒?wù)器。然后調(diào)用智能刷卡管理系統(tǒng)的RFID數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成RFID卡唯一的標識號。

　　RFID數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊[4]中，先通過判斷serialport端口有沒有收到數(shù)據(jù)，如果收到數(shù)據(jù)把儲存到buff緩沖區(qū)中，然后再分析buff緩沖區(qū)中每條數(shù)據(jù)是從哪個地址、用哪種協(xié)議發(fā)送，接著將得出的RFID卡唯一的標識號放到相對應(yīng)的新緩沖區(qū)中。此時新緩沖區(qū)保存的數(shù)據(jù)并不是我們需要的數(shù)據(jù)，它們僅僅是RFID卡唯一的標識號。最后要連接SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，通過查找數(shù)據(jù)表記錄，找出對應(yīng)綁定的貨物批號輸出。整個流程如圖4所示。

　　當數(shù)據(jù)保存后，客戶端就可以獲取數(shù)據(jù)顯示了。客戶端獨立于讀卡器，客戶端可以綁定任何的讀卡器。通過查找SQL Server數(shù)據(jù)庫中IP綁定讀卡器地址的記錄，就能將數(shù)據(jù)發(fā)送到客戶端顯示，假如是智能移動設(shè)備，設(shè)置綁定IP地址，就可以臨近的讀卡器刷卡讀取信息了。

　　考慮到整個刷卡系統(tǒng)的可擴展性，可以對顯示信息進行選擇，滿足不同用戶的顯示需求。

　　1.3 服務(wù)器端三層結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)服務(wù)器端實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，參照SOA架構(gòu)[5]完成各個功能模塊的實現(xiàn)，接口層通過monitor監(jiān)聽不斷檢測讀卡器發(fā)到服務(wù)器的數(shù)據(jù)，同時將處理完的數(shù)據(jù)通過http協(xié)議格式返回給對應(yīng)IP地址的請求客戶端。業(yè)務(wù)層將接口的數(shù)據(jù)根據(jù)CAN傳輸協(xié)議的格式解析出RFID卡唯一的標識號，并調(diào)用程序把數(shù)據(jù)放到相對應(yīng)的緩沖區(qū)中。數(shù)據(jù)層負責(zé)將業(yè)務(wù)層的數(shù)據(jù)通過SQL數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)化成客戶想要的數(shù)據(jù)。

　　1.4 服務(wù)器端關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

　　該刷卡系統(tǒng)是通過B/C模式與服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)交換的。工作人員瀏覽完數(shù)據(jù)并關(guān)掉網(wǎng)頁后，服務(wù)器端就會相應(yīng)地把對應(yīng)客戶端的頁面文件從內(nèi)存清除，刪除所有頁面的變量內(nèi)存空間，并且不再運行后臺文件cs的代碼。因此為了能夠一直運行監(jiān)聽讀卡信息的模塊，必須在Global.asax[6]啟動監(jiān)聽模塊的線程。

　　Global.asax是ASP.NET的一個全局文件，一直保存在內(nèi)存中，能夠一直運行代碼。因此把監(jiān)聽模塊的開始線程放到Global.asax下。

　　Monitor是監(jiān)聽模塊的開始線程。這個線程在服務(wù)器開始運行的時候就開始執(zhí)行，一直保存在InProc的運行進程中。這樣就可以保證系統(tǒng)能夠一直監(jiān)聽刷卡數(shù)據(jù)的輸入并進行處理。Monitor線程與頁面代碼相互獨立，不受各自影響，也就是就算用戶不瀏覽網(wǎng)頁，也可以刷卡通過讀卡器查看數(shù)據(jù)。

　　Application是全局變量，也就是保存數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。如果直接采用客戶讀取端口數(shù)據(jù)的方法，那么同時只能一個用戶讀取，而且這位用戶讀取完之后，數(shù)據(jù)就消掉，因此要放在全局變量中，這樣就能夠同時讓多終端查看數(shù)據(jù)。

　　當線程發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)輸入的時候，馬上讀取每個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且通過判斷協(xié)議判斷讀卡器地址取出唯一的RFID標志號。過程如圖6。

　　1.5 RFID綁卡識別貨物過程

　　熱處理設(shè)備的處理溫度能夠達到1000攝氏度以上，正常情況下至少也有幾百攝氏度，而RFID芯片的工作溫度一般在-2攝氏度到85攝氏度之間，在這種極端溫度下RFID卡是不能跟隨貨物進入設(shè)備進行作業(yè)的。這種情況下，在貨物完成作業(yè)后，工人們?nèi)绾螌FID卡與對應(yīng)的貨物進行配對成為貨物跟蹤的最大問題。本文RFID刷卡系統(tǒng)采取的方法是通過拍照識別貨物。每批貨物在剛開始與RFID卡綁定的時候，都要拍該貨物的照片，并且上存到服務(wù)器，如圖7。

　　在貨物與RFID卡綁定成功后，在貨物進入設(shè)備作業(yè)時，車間大屏幕會顯示所有進行生產(chǎn)的貨物的圖片和對應(yīng)的卡號。在貨物作業(yè)完后，工人們通過觀看大屏幕上的貨物與RFID卡的對應(yīng)關(guān)系，再把RFID卡與貨物放在一起，這樣就能解決前面提到的貨物與RFID卡對應(yīng)的問題了。同時，工人們也可以通過刷卡在電腦或者其他移動終端查看RFID卡綁定貨物的圖片，這樣也能夠識別貨物。

　　2 實驗結(jié)果

　　系統(tǒng)的服務(wù)器端使用IIS服務(wù)器，客戶端瀏覽網(wǎng)頁刷卡獲取數(shù)據(jù)，讀卡器通過CAN總線與服務(wù)器相連。只要將設(shè)備IP與讀卡器綁定，客戶端就可以通過任意的讀卡器刷卡，特別適合大量移動智能設(shè)備，而且用戶可以選擇哪些設(shè)備終端顯示信息。在某些場合下，工作人員在車間刷卡操作的同時，辦公室的管理人員也可以查看刷卡的信息，方便管理人員管理貨物。在無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，工作人員的工作可以更靈活，移動設(shè)備配合讀卡器可以讓工作人員隨時隨地工作和記錄信息，提供效率。該系統(tǒng)目前已在深圳市先力得熱處理有限公司穩(wěn)定運行。

　　3 結(jié)束語

　　隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與RFID技術(shù)的成熟，提高熱處理行業(yè)的生產(chǎn)效率和掌握貨物生產(chǎn)的實時性和準確性是很重要的工作。通過刷卡登記信息可以大大提高工作人員的工作效率，隨時隨地都可以記錄貨物的現(xiàn)場信息，而且貨物信息的準確度大大提高，能夠更好地跟蹤貨物。只有充分掌握貨物整個生產(chǎn)流程的走向，才能作出對應(yīng)的生產(chǎn)調(diào)度。節(jié)能減排和提高差能比是熱處理行業(yè)的趨勢，只有掌握精確的貨物信息生產(chǎn)流程走向，才能作出更好的能源調(diào)整。