基于Android技术的油田物资条形码跟踪管理系统

康朝海 李鹏娜 步贤业 李大光 姜淑环

(1.东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318;2.大庆油田有限责任公司a.第一采油厂,黑龙江 大庆 163001;b.第二采油厂,黑龙江 大庆 163414)

基于Android技术的油田物资条形码跟踪管理系统

康朝海1李鹏娜1步贤业1李大光2a姜淑环2b

(1.东北石油大学电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318;2.大庆油田有限责任公司a.第一采油厂,黑龙江 大庆 163001;b.第二采油厂,黑龙江 大庆 163414)

利用Android平台，结合ASP.NET技术设计一套以物资条形码为数据基础的油田物资条形码跟踪管理系统。给出系统总体结构和模块设计。采用条形码识别技术对井下工具实现信息采集和智能化辨识；利用无线数据传输技术与现有管理系统进行数据对接；应用JSON技术完成数据传输的优化和提速；通过GPS技术和GIS手段实现物资流转全过程的追踪和抽检。实践表明：该系统减少了设备的损耗和管理成本，提高了采油厂物资的科学、规范管理水平，提高了工作效率。

物资管理 条形码 追踪 Android Arc GIS

物资管理是油田生产运行的重要组成部分，是采油厂的安全生产指挥中心，通过信息化技术建设移动物资管理平台，是保证油田物资管理部门安全生产、高效管理的有效途径[1]。因此开发一套便于管理与跟踪的物资管理系统对油田有着重要的意义。针对目前油田物资管理仍依靠人工记录而导致可靠性差、数据传递存在时滞等问题，将移动平台应用到油田物资管理中，有利于提高物资信息上报的高效性，使采油厂基层用户摆脱时空上的限制和繁琐的操作。Android技术可谓是顺应时代需要而诞生的移动软件开发技术，具有强大的开放性和兼容性[2]。而数据库的使用可以使系统数据实现共享[3]。因此笔者利用Android平台设计开发了一套油田物资条形码追踪管理系统。

1 系统总体设计①

1.1 需求分析

根据现场调研，结合目前采油厂物资管理工作的实际需求，油田物资条形码跟踪管理系统应具备以下4项功能：

a. 条形码数据采集。按固定码制设计的条形码应包含油田厂属工具名称、编号、属性、厂家及批次信息，将其粘贴到物资设备上进行流通时，系统能够对条形码内的信息进行快速、有效、准确地获取与处理，并利用智能化识别和自动数据采集技术完成数据的交互式显示。

b. 物资管理流程移动化。油田物资条形码追踪管理系统应涵盖油田物资管理中工具需求计划、生产信息、设备信息、到货验收及发放核算等所有业务环节，采油厂操作员利用移动终端，按流程操作即可完成油田物资工具的入库、出库、盘点及退库等作业流程。

c. 数据实时传输和无缝对接。目前，油田厂属信息中心已经具备存储物资信息的大型数据库，而移动终端由于自身特点又无法支持量级如此大的数据库。因此系统设计的关键是如何选择有效的方式使厂属移动终端和现有数据库无缝对接，实现移动终端和采油厂信息中心数据库间接通信，同时保证远程操作员高速、安全地访问数据库资源。

d. 物资位置信息定位追踪和监控。由于油田采油厂物资种类多、生产工具数量多、管理难度大，因此对于物资的定位和计划下发后工具的追踪十分必要。以井下工具为例，工具按当日出库计划下发后，应被调拨至计划井位，但实际操作中可能存在施工不到位、错拿及漏拿等情况。此时，追踪管理系统应能及时体现工具实际位置和计划位置信息，为管理人员及时决策提供依据，实现对油田物资的全方位实时监控。

1.2系统总体结构设计

通过对油田采油厂物资供应站现阶段的需求分析，系统设计由智能手持设备端、系统服务器和上位机信息追踪管理三大部分构成。其中手持设备端包括用户登录模块、条形码数据采集模块、入库管理模块、出库管理模块、退库管理模块和盘点管理模块。上位机信息追踪管理包括油井工具查询模块、物资编码查询模块和系统管理模块。系统总体结构设计如图1所示。

图1 油田物资条形码跟踪管理系统总体结构框图

2 系统实现

油田物资条形码跟踪管理系统的开发核心包括手持器软件平台开发、系统服务器设计和物资信息追踪管理中心设计三大部分。

2.1手持器软件平台开发

手持器软件平台架构是基于Android SDK平台、Eclipse集成开发环境和ADT(Android Development Tools)的Android开发插件完成的。UI界面图像处理采用Photoshop CS6。手持器软件平台开发架构如图2所示。

图2 手持器软件平台开发架构

2.1.1条形码数据采集模块设计

扫描条形码，油田仓库管理员即可提取工具物资出库、入库及退库等过程中的所有数据。系统通过手持器移动终端采集条形码数据，利用无线网络连接工作站，采集到的条形码通过软件匹配自动与检测设备对应。采用Google ZXing开源库，完成移动终端条形码功能开发。Google ZXing开源库提供二维码和条形码扫描接口，可通过Java实现多种格式的一维、二维条码图像处理，并且包含联系到其他语言的端口，支持多种平台下的客户端，包括J2ME、J2SE和Android[4]。Google ZXing支持手持移动端内置摄像头扫描条码和识别，通过对Google ZXing库的二次开发，系统可以利用移动设备自带的相机去扫描和解码各个场合的各类条码，并且不用与服务器通信即可完成这一过程。条形码数据采集模块工作流程如图3所示。用户将手持设备摄像头对准条形码，程序得到图像信息后进行二值化处理，按照不同码制算法解码，得到条形码信息显示至UI界面。

图3 条形码数据采集模块工作流程

2.1.2入库、出库、退库、盘点管理模块设计

本系统的主要功能是实现采油厂工具物资入库、出库、盘点和退库业务流程。操作设计方案如图4所示。

图4 入库、出库、盘点和退库操作设计方案

入库管理模块采集条码信息按流程完成入库，盘点管理模块能够显示该物资在库中的相关信息，退库(出库)管理模块提供货物退库(出库)管理功能、自动生成退库(出库)操作日志等功能。

2.1.3数据实时传输和无缝对接

针对Android移动终端与采油厂信息中心服务器数据通信问题，系统选择JSON作为数据交互方法，与XML相比，JSON方法能够有效提高移动终端与Web Server数据传输效率，减少移动终端的请求响应时间和数据流量[5,6]。JSON数据封装形式如图5所示。

图5 JSON封装形式

移动终端通过调用Android提供的API接口远程访问Web服务器。移动端首先定义访问参数，即URL地址链接，主程序继承Activity类并创建HTTP Post对象，将要传送给Web服务器的JSON数据封装到ArrayList对象中。由于目标数据不同，采取不同的发送口令与Web服务器进行应答。

Web服务器通过口令，调用底层数据库数据，封装成JSON数据，回传给移动终端。Android终端与Web服务器数据传输过程如图6所示。通过JSON数据传输模式和油田无线网络支持，构建了一条厂属工具库站到信息中心数据库的安全高效的双向传输通道。

2.2系统服务器设计

服务器通信方式如图7所示。系统服务器以.NET为开发平台，开发环境为Microsoft Visual Studio 2012，数据库服务器选择Oracle 11g，Web服务器选择Win 7、IIS6.0。数据服务器管理后台数据，Web服务器包含与移动终端相关用户验证、权限管理及数据传输等功能。

图7 服务器的通信方式

2.3物资信息追踪管理中心设计

利用GPS卫星定位技术，将移动工具的经纬度坐标信息通过油田无线网络传送至信息管理中心数据库，油井地图上直观显示物资位置和调度信息。移动端追踪设计思路如图8所示。

图8 移动端追踪设计思路

实现追踪功能的关键点是利用Arc GIS技术制图并在图中定位物资和相关信息。设计步骤如下：

a. Arc Catalog底图连接。通过Arc Catalog来组织、管理和创建GIS数据。系统底图选用采油厂提供的油井分布地图。

b. Arc map地图编辑。首先，对各个油井进行经纬度的测量，确定他们准确的位置坐标，建立Excel表格。根据建立的Excel表格，确定x、y坐标；其次，建立图层，目的是让坐标以文字的形式显示。运用Arc Catalog 10.1连接文件，将Excel表格所在文件夹连接到Arc GIS环境，再将Excel中的点数据(Lat,Lon)转换为Shape文件(point)，实现数据功能。

c. Arc GIS Server发布井位分布地图。完成地图模块构建后，在.NET环境中完成管理中心框架和界面设计。完成的追踪管理平台设计有油井工具查询、物资编码查询和系统管理三大模块，分别可以实现对物资地理位置查询、详细信息查询、工具查询、物资编码信息查询及用户权限查询等功能。另外，为了方便用户，系统增设井位定点搜索功能、工具信息查询功能，能使上层管理人员直观、有效地掌握物资使用和调配情况，做到对物资的全面跟踪。信息查询均支持模糊查询，便于用户使用。

3 结束语

针对目前采油厂物资管理难度大、成本高及自动化程低等问题研发了一套结合Android技术、GIS技术和.NET技术的油田物资条形码跟踪管理系统。系统利用条形码识别技术，实现对工具信息的精确识别和采集；通过无线数据传输技术完成对工具信息的远程上传与反馈；针对智能终端与远程Web service通信问题，采用JSON数据解析技术提高了数据传输效率；最后以Arc GIS结合.NET技术开发了物资追踪管理中心完成对物资的全面追踪。所设计的系统现已投放采油某厂使用，实践经验表明，该系统提升了采油某厂井下工具的科学管理水平，减少了管理成本，提高了工作效率。同时计划将该管理模式覆盖到采油某厂物资仓储管理的各专业库，全面实现采油某厂物资系统的一体化、智能化管理。

[1] 李迎九.基于Android移动平台的物流信息管理系统设计[J].吉首大学学报(自然科学版),2015,36(1):35～39.

[2] 张仕成.基于Google Android平台的应用程序开发与研究[J].电脑知识与技术,2009,5(28):7959～7962.

[3] 李亚军，尤文卿，蔺亚军，等.基于实时数据库的换热器实时监测管理系统[J].化工机械，2011,38(4):475～476,494.

[4] 陈苗荣.基于Android系统的农产品个体溯源之QR条码识别方法研究[D].杭州：浙江大学,2013.

[5] 龚成莹,邢敬宏,胡银保.基于JSON的Android移动终端与PHP及MySQL数据通信[J].工业仪表与自动化装置,2013,(1):63～65.

[6] 高静,段会川.JSON数据传输效率研究[J].计算机工程与设计,2011,32(7):2267～2270.

OilFieldMaterialsBarcodeTrackingManagementSystemBasedonAndroidTechnology

KANG Chao-hai1,LI Peng-na1,BU Xian-ye1,LI Da-guang2a,JIANG Shu-huan2b

(1.SchoolofElectricalEngineeringandInformation,NortheastPetroleumUniversity,Daqing163318,China;2a.No.1OilProduction,Daqing163001; 2b.No.2OilProduction,DaqingOilFieldCo.,Ltd.,Daqing163414,China)

Basing on Android platform and ASP.NET technology, the barcode tracking management system for oil field materials was designed, including the system’s overall structure and module design. In which, applying barcode recognition technology to collect and intelligently identify the information of mines tools; and adopting wireless data transmission technology to dock data with existing management system; and employing JSON technology to optimize data transmission and increase speed as well as making use GPS and GIS technology to track and sample materials circulation in the whole process. Application results show that this system can reduce wastage and cost of the equipment management together with an improved management level and a promoted efficiency.

materials management, barcode, tracking, Android, Arc GIS

2016-05-16(修改稿)

国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(61422301)；国家自然科学基金项目(51404073)；中国博士后科学基金项目(2014M550180)；东北石油大学青年基金项目(2013NQ105)；黑龙江省教育厅科学技术研究项目(12541090)

TH865

A

1000-3932(2016)07-0754-05