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www.qhxs.org 基于移动智能客户端技术的设备检修信息系统设计
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［摘 要］为解决传统C/S和B/S模式的不足，本文基于移动智能客户端技术设计并实现了一个设备检修信息系统。该系统可由移动智能客户端和后台服务器组成，实现了在车间不稳定无线网络环境下检修人员在移动状态下随时随地完成数据采集和处理的功能。
［关键词］智能客户端 设备检修 信息系统
随着企业设备规模的日益扩大和维修费用的增长，制造企业对设备的维修管理越来越重视。设备维修管理系统的应用对降低维修成本、提高维修效率、促进企业发展、提高企业竞争力有重要作用。本文针对传统C/S和B/S模式设备检修管理系统的不足，以移动智能客户端技术为基础设计并实现一个设备检修信息系统，设备检修人员手持移动设备能在移动状态下随时收集设备运行、检查、维修信息，并能在在线和离线两种情况下工作，满足移动工作的实际需要。
一、移动智能客户端技术
客户端技术始于二十世纪九十年代的C/S(客户端/服务器、即胖客户端)模式，它将应用程序将应用程序处理分成两部分，一部分由用户的桌面计算机执行，另一部分由一个集中的服务器执行。它采用图形用户界面，可以充分利用本地硬件资源以及客户端操作系统平台的功能，客户端的数据处理能力比较强，界面响应快。存在的不足之处是客户端应用程序部署起来困难而且成本较高。九十年代中期，出现的B/S(浏览器/服务器，即瘦客户端)应用程序是基于浏览器的应用程序，也就是Web应用程序。其不足之处在于浏览器要与网络相连才能访问应用程序，如果网络断开了，需要重新输入数据。故应用程序的业务逻辑状态大部分都在服务器上，瘦客户端在进行操作时要频繁地向服务器发送数据请求，等服务器响应并处理完毕后将数据返回给客户端，用户才能继续使用此应用程序，其客户端的数据处理能力不如C/S应用程序。
智能客户端(Smart Client)是一个连接到互联网的设备，它允许用户的本地应用程序通过Web服务和服务器应用程序交互，从而将胖客户端应用程序和瘦客户端应用程序的优点很好地结合在一起。它克服了胖客户端应用程序难发布、难部署问题以及瘦客户端过分依赖网络、用户体验不佳的问题，结合了胖客户端开发容易、响应速度快、用户体验佳和瘦客户端易发布、易管理的优点。它支持在线和离线工作，不仅能在连接网络的情况下工作，在断开网络时能利用本地缓存进行操作和处理；不仅支持桌面解决方案，还支持移动解决方案，支持偶尔连接，提供智能安装和更新。
本系统要求在线和离线两种网络连接状态下都能完成数据的处理工作，经过对系统本身需求分析和软件架构的特点分析，决定采用面向服务智能客户端的软件架构。
二、系统的总体架构与功能设计
根据系统需求分析，系统设计目标为建立一个基于移动手持设备的设备检修信息系统，通过手持设备录入设备的运转和检修信息，实现查询、数据录入、信息传递和管理的电子化。工作人员到现场检修设备时可以在移动状态下，手持移动设备，查询相关资料、记录检查结果和维修情况、记录设备运行情况、上传数据、进行信息传递等工作，并可通过网络查看设备的维修规程、教程以及设备相关技术档案等。从而提高工作效率和工作质量，减少工作人员的工作量，实现设备检修管理的信息化。
基于以上分析设计的设备检修信息系统分为两大部分：前端信息采集分系统和后台服务器管理分系统。前端采集系统和后台服务器分系统依托网络进行数据的传递，从而有机地整合为一个整体。系统结构图1所示。
图1中前端信息采集分系统主要包括数据采集模块、数据存储管理模块、文档查阅模块、网络通讯与数据传输模块等。该分系统主要完成数据采集，数据存储，以及通过网络通讯与数据传输模块与服务器进行数据交换，从而将设备检查与维修要求下载到本地，并将设备运转情况、检修信息传送到服务器。
后台服务器管理分系统主要包括设备检修基本信息管理模块、检修任务管理模块、维修信息管理模块，设备文档管理模块，网络通讯与数据传输模块、系统设置模块。
系统的网络结构采用有线局域网络与无线局域网络相结合的方案，如图2所示。利用现有的已布局到车间的有线局域网络，在车间内部使用无线局域网络进行通讯。由于车间范围广以及移动网络的不稳定性，无线网络不能覆盖整个车间内的空间，在许多情况下不可能无时无刻都依赖或存在着网络，要求移动设备具有一定的离线处理能力以及离线和在线的无缝切换能力。即系统在无法联网的情况下仍可以在移动状态时收集和整合数据将数据存储后移动到无线网络信号好的地方后与服务器连接，完成数据的传输。
系统的基本工作原理是先把现场环境和网络环境布置好，在有网络情况下，设备检修人员手持移动设备到车间现场进行检修和维护工作，利用客户端系统采集数据信息，并通过网络实时便捷提交到后台服务器。在无网络或网络连接不好时，切换到离线工作模式，采集数据并缓存到本地，待到有网络时将数据同步到后台服务器中。
三、系统的开发环境及关键技术实现
1.系统开发环境
服务器端的设计包括数据库设计、Web服务设计实现以及服务器端应用程序设计与实现。因此服务器端开发环境和开发工具如下：
（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） VS.NET 2005；（3） Microsoft .NET框架1.0或以上；（4） IIS 5.0或以上；（5） SQL Server 2000。
客户端的目标环境是Pocket PC，先利用.NET中自带的智能设备项目来开发基于Pocket PC设备模拟器的前端数据采集分系统，然后再部署到真正的设备上。模拟器的同步需要用到Microsoft ActiveSync，脱机工作时数据缓存处理所用的数据库为移动数据库SQL Server CE。因此客户端的开发环境和开发工具如下：
（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） Microsoft .NET压缩框架2.0或以上；（3） VS.NET 2005；（4） Microsoft SQL Server CE 2.0版本；（5） Microsoft ActiveSync 4.5。
2.系统的安全验证设计
用户登录系统进行身份验证，把用户名和密码传递给身份验证Web 服务，身份验证Web 服务再通过数据库存储过程访问数据库中用户名和密码记录来验证身份。用户名和密码正确，验证成功。身份验证成功后Web服务会向客户端返回一个加密票，该加密票会缓存在服务器中。
然后，当客户端用户有数据请求时，就将请求数据和加密票一起提交给数据Web Service，数据Web Service先验证加密票是否有效，如有效则通过数据库存储过程检索数据库以获取用户请求的数据，然后把数据发送回客户端。
在该系统中都是通过Web服务访问数据库，为了保证安全性，Web Service又是通过存储过程访问数据库中的数据。使用数据Web Service来完成数据库的检索和更新，可以有效地实现程序模块间的松散耦合，保证只有经过身份验证的客户端用户才能查询数据库中的敏感数据。其体系架构如图3所示。
3.在线与离线工作模式及其切换的设计与实现
智能客户端一个显著的特点就是可以在离线状态下工作，进行数据的处理操作。系统有在线和离线两种工作模式，这两种工作模式间可自动转换或手动转换。自动转换就是当应用程序处于在线工作状态的时候，如果此时检测到网络连接不好或不可用时，应用程序自动被切换到离线工作模式，等网络连接通畅后再切换回在线状态。手动转换就是用户强制转换工作模式。当应用程序处于在线工作状态时，通过手动转换强制应用程序离线工作。而当应用程序处于离线工作状态时，在网络连接正常的前提下可手动转换为在线工作模式。客户端系统启动时工作模式的确定流程如图4所示。具体的过程为：
［关键词］智能客户端 设备检修 信息系统
随着企业设备规模的日益扩大和维修费用的增长，制造企业对设备的维修管理越来越重视。设备维修管理系统的应用对降低维修成本、提高维修效率、促进企业发展、提高企业竞争力有重要作用。本文针对传统C/S和B/S模式设备检修管理系统的不足，以移动智能客户端技术为基础设计并实现一个设备检修信息系统，设备检修人员手持移动设备能在移动状态下随时收集设备运行、检查、维修信息，并能在在线和离线两种情况下工作，满足移动工作的实际需要。
一、移动智能客户端技术
客户端技术始于二十世纪九十年代的C/S(客户端/服务器、即胖客户端)模式，它将应用程序将应用程序处理分成两部分，一部分由用户的桌面计算机执行，另一部分由一个集中的服务器执行。它采用图形用户界面，可以充分利用本地硬件资源以及客户端操作系统平台的功能，客户端的数据处理能力比较强，界面响应快。存在的不足之处是客户端应用程序部署起来困难而且成本较高。九十年代中期，出现的B/S(浏览器/服务器，即瘦客户端)应用程序是基于浏览器的应用程序，也就是Web应用程序。其不足之处在于浏览器要与网络相连才能访问应用程序，如果网络断开了，需要重新输入数据。故应用程序的业务逻辑状态大部分都在服务器上，瘦客户端在进行操作时要频繁地向服务器发送数据请求，等服务器响应并处理完毕后将数据返回给客户端，用户才能继续使用此应用程序，其客户端的数据处理能力不如C/S应用程序。
智能客户端(Smart Client)是一个连接到互联网的设备，它允许用户的本地应用程序通过Web服务和服务器应用程序交互，从而将胖客户端应用程序和瘦客户端应用程序的优点很好地结合在一起。它克服了胖客户端应用程序难发布、难部署问题以及瘦客户端过分依赖网络、用户体验不佳的问题，结合了胖客户端开发容易、响应速度快、用户体验佳和瘦客户端易发布、易管理的优点。它支持在线和离线工作，不仅能在连接网络的情况下工作，在断开网络时能利用本地缓存进行操作和处理；不仅支持桌面解决方案，还支持移动解决方案，支持偶尔连接，提供智能安装和更新。
本系统要求在线和离线两种网络连接状态下都能完成数据的处理工作，经过对系统本身需求分析和软件架构的特点分析，决定采用面向服务智能客户端的软件架构。
二、系统的总体架构与功能设计
根据系统需求分析，系统设计目标为建立一个基于移动手持设备的设备检修信息系统，通过手持设备录入设备的运转和检修信息，实现查询、数据录入、信息传递和管理的电子化。工作人员到现场检修设备时可以在移动状态下，手持移动设备，查询相关资料、记录检查结果和维修情况、记录设备运行情况、上传数据、进行信息传递等工作，并可通过网络查看设备的维修规程、教程以及设备相关技术档案等。从而提高工作效率和工作质量，减少工作人员的工作量，实现设备检修管理的信息化。
基于以上分析设计的设备检修信息系统分为两大部分：前端信息采集分系统和后台服务器管理分系统。前端采集系统和后台服务器分系统依托网络进行数据的传递，从而有机地整合为一个整体。系统结构图1所示。
图1中前端信息采集分系统主要包括数据采集模块、数据存储管理模块、文档查阅模块、网络通讯与数据传输模块等。该分系统主要完成数据采集，数据存储，以及通过网络通讯与数据传输模块与服务器进行数据交换，从而将设备检查与维修要求下载到本地，并将设备运转情况、检修信息传送到服务器。
后台服务器管理分系统主要包括设备检修基本信息管理模块、检修任务管理模块、维修信息管理模块，设备文档管理模块，网络通讯与数据传输模块、系统设置模块。
系统的网络结构采用有线局域网络与无线局域网络相结合的方案，如图2所示。利用现有的已布局到车间的有线局域网络，在车间内部使用无线局域网络进行通讯。由于车间范围广以及移动网络的不稳定性，无线网络不能覆盖整个车间内的空间，在许多情况下不可能无时无刻都依赖或存在着网络，要求移动设备具有一定的离线处理能力以及离线和在线的无缝切换能力。即系统在无法联网的情况下仍可以在移动状态时收集和整合数据将数据存储后移动到无线网络信号好的地方后与服务器连接，完成数据的传输。
系统的基本工作原理是先把现场环境和网络环境布置好，在有网络情况下，设备检修人员手持移动设备到车间现场进行检修和维护工作，利用客户端系统采集数据信息，并通过网络实时便捷提交到后台服务器。在无网络或网络连接不好时，切换到离线工作模式，采集数据并缓存到本地，待到有网络时将数据同步到后台服务器中。
三、系统的开发环境及关键技术实现
1.系统开发环境
服务器端的设计包括数据库设计、Web服务设计实现以及服务器端应用程序设计与实现。因此服务器端开发环境和开发工具如下：
（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） VS.NET 2005；（3） Microsoft .NET框架1.0或以上；（4） IIS 5.0或以上；（5） SQL Server 2000。
客户端的目标环境是Pocket PC，先利用.NET中自带的智能设备项目来开发基于Pocket PC设备模拟器的前端数据采集分系统，然后再部署到真正的设备上。模拟器的同步需要用到Microsoft ActiveSync，脱机工作时数据缓存处理所用的数据库为移动数据库SQL Server CE。因此客户端的开发环境和开发工具如下：
（1） Windows 2000/XP或更高版本；（2） Microsoft .NET压缩框架2.0或以上；（3） VS.NET 2005；（4） Microsoft SQL Server CE 2.0版本；（5） Microsoft ActiveSync 4.5。
2.系统的安全验证设计
用户登录系统进行身份验证，把用户名和密码传递给身份验证Web 服务，身份验证Web 服务再通过数据库存储过程访问数据库中用户名和密码记录来验证身份。用户名和密码正确，验证成功。身份验证成功后Web服务会向客户端返回一个加密票，该加密票会缓存在服务器中。
然后，当客户端用户有数据请求时，就将请求数据和加密票一起提交给数据Web Service，数据Web Service先验证加密票是否有效，如有效则通过数据库存储过程检索数据库以获取用户请求的数据，然后把数据发送回客户端。
在该系统中都是通过Web服务访问数据库，为了保证安全性，Web Service又是通过存储过程访问数据库中的数据。使用数据Web Service来完成数据库的检索和更新，可以有效地实现程序模块间的松散耦合，保证只有经过身份验证的客户端用户才能查询数据库中的敏感数据。其体系架构如图3所示。
3.在线与离线工作模式及其切换的设计与实现
智能客户端一个显著的特点就是可以在离线状态下工作，进行数据的处理操作。系统有在线和离线两种工作模式，这两种工作模式间可自动转换或手动转换。自动转换就是当应用程序处于在线工作状态的时候，如果此时检测到网络连接不好或不可用时，应用程序自动被切换到离线工作模式，等网络连接通畅后再切换回在线状态。手动转换就是用户强制转换工作模式。当应用程序处于在线工作状态时，通过手动转换强制应用程序离线工作。而当应用程序处于离线工作状态时，在网络连接正常的前提下可手动转换为在线工作模式。客户端系统启动时工作模式的确定流程如图4所示。具体的过程为：
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