后勤装备便携式维修数据终端设计与实现

彭 涛，赵 翔,余腾飞

(1.中国人民解放军陆军勤务学院 油料系， 重庆 401331； 2.重庆交通大学 建筑与城市规划学院， 重庆 400074)

随着以信息技术为核心的高新技术的发展，我军后勤装备复杂程度、自动化程度和信息化程度不断增强，维修工作量和难度也随之呈几何倍增大[1]。尽管我军在装备保障信息化方面已有较大进步，但维修机构和基层部队对信息技术的应用仍不充分，不能满足高效、快速、有力的装备维修保障要求[2-5]：

1) 装备管理仍以人工管理为主。装备维修信息的搜集采用纸质记录或手动录入电脑方式，即便部分单位已采用PDA查库，也只是对某个区域进行巡查记录，发现问题后手动录入文字描述，工作粗放，效率低下，受作业人员责任心和业务素质影响大。

2) 基层部队维修力量薄弱。装备报修主要采用电话、短信等语言文字叙述的方式，时效性差且信息单一，难以准确地进行远程诊断和维修方案的制定，而基层部队地处偏远，错误的判断将导致维修时间的延误和维修资源的大量浪费。

3) 装备维修信息统计方式不规范。部队以前所用信息系统多为各业务单位根据自身需求进行开发的，信息重叠、标准不一、共享困难、军地资源脱节，难以进行长时间大范围的信息整合以形成有效维修信息数据库，实现维修经验共享和提供宏观数据进行决策支持。

针对上述问题，与后勤装备维修管理信息系统配套设计了一款便携式维修辅助设备(PMA)，配发维修机构和基层部队，可现场记录采集后勤装备维修过程图文音视频信息和查阅技术资料，辅助维修器材管理，对充实维修信息数据库，提高后勤装备远程维修能力和维修保障效能具有重要现实意义。

1 后勤装备维修管理信息系统

1.1 系统总体架构

维修终端是后勤装备维修管理信息系统在业务现场完成维修过程管理、维修器材入出库倒垛操作、图文音视频信息采集、凭证填报和技术资料查询的工具，二者与数据库服务器共同构成了一套完整的后勤装备维修管理信息平台，如图1所示。

1.2 维修管理和维修器材管理业务流程

对基层部队而言，利用维修终端可进行音视频信息采集和技术资料的查询，对维修机构而言，维修终端则是实现维修管理和维修器材管理的载体。

维修管理业务流程如下：部队装备出现故障不能自修排除时，向上级机关提出维修申请，上级机关向维修机构下达任务，同时部队通过发送装备故障音视频信息等方式向维修机构汇报情况，维修机构以此进行初步诊断，制定相应维修方案，获批后通过远程会诊确认采取巡修(抽组维修)、送修或是远程维修的方式。而后现场组织故障检测，实施维修，维修过程中可通过维修终端进行装备卡片维护、IETM查询、维修资源查询、维修器材请领归还、音视频采集和维修登记。装备修竣后进行技术鉴定，而后交付部队，最后汇总维修过程信息进行数据同步和情况上报，如图2所示。维修终端是完成步骤①③⑦⑨⑩以及凭证填报、音视频采集、技术资料查询和数据同步的媒介。

维修器材管理分为入库管理、在库管理和出库管理。入库管理流程为：器材到场验收合格后扫描入库，如系统无该器材信息，可通过信息编辑和照片采集来维护完善器材信息，在终端编辑入库单，而后与PC端同步后完成入库操作。在库管理主要分为库存信息查询、日常查库、器材倒垛、照片采集和库存报警几个部分。出库管理主要是完成维修过程中维修器材的请领工作。如图3所示，终端是入出库倒垛操作、器材信息维护、库存查询的重要工具。

图2 后勤装备维修管理业务流程

图3 维修器材管理业务流程

2 便携式维修终端设计

2.1 维修终端系统架构

维修终端以手持数据采集器作为硬件平台，通过二维码扫描、拍照摄像、信息录入等方式，实现维修过程管理、故障信息采集、器材入出库倒垛操作、凭证填报和技术资料的查询。单独设计制造一款数据采集器费用高昂，目前市面手持数据采集器已发展较为成熟，功能丰富、性能可靠，在快递物流等领域广泛使用，直接选购一款满足功能需求、结实耐用的数据采集器将能节省大量成本。市售手持数据采集器操作系统主要为Android系统和Win CE系统。WinCE系统成熟、稳定，易与Windows系统集成，但其产业链断裂，在售后或者替换上无方案，且带宽不足，对无线通信技术支持不好[6]。Android平台具有开源性，产业链成熟，工业贴合度高，二次开发资源丰富，便于根据自身需求开发应用程序，可充分发挥硬件功能[7]。因此操作系统选择Android系统。根据上述要求，市面可选产品丰富，选择性价比高、口碑较好的厂家产品，例如优博讯i6200S手持数据采集器。

维修终端总体采用3层架构设计，分别为数据访问层、维修应用层和人机交互层，如图4所示。

图4 维修终端架构

人机交互层包括人机交互界面和界面控制逻辑。人机交互界面负责从用户接收命令和数据，传递给维修应用层，然后呈现结果。界面控制逻辑负责处理人机交互层和维修应用层之间的数据交换，以及界面之间流程的控制和数据格式化等功能。

维修应用层封装实际业务逻辑，包含业务数据和业务操作，是整个应用系统的核心。业务数据将本地数据库中的凭证表单或文件映射至内存。业务操作主要包括装备卡片查询维护、维修管理凭证下载填报、图片音视频采集、器材管理凭证下载填报、IETM阅读、账户和文件管理、安全认证与加密传输。

数据访问层为数据库提供外界访问的接口，主要完成装备基础信息，维修信息(包括装备卡片、各类凭证表单和图片视频信息)和电子技术资料的存取功能。

2.2 系统功能设计

维修终端与后勤装备维修管理信息系统配套，采用模块化结构设计，设置维修管理、器材管理、音视频采集、IETM查询、数据同步和用户管理5个模块，如图5所示。

图5 维修终端功能结构

维修管理模块：所有装备按树状分类编码规则具有全军唯一身份代码，以二维码存储装备技术信息[8-9]。通过该功能，可查询维护装备卡片，查询维修任务和维修资源，根据维护保养、维修受理、维修实施、技术鉴定、装备交付等具体业务流程扫描二维码、填报相应凭证，或通过摄像头采集维修过程音视频信息，实现对维修的全过程管理。

器材管理模块：包括维修器材的入库、出库、倒垛凭证填报功能、图片采集和库存查询功能。

IETM查询模块：包括文档资料和技术手册。文档资料包含装备故障图文信息、维修案例等与装备使用、维修相关的资料。技术手册包含装备维修手册、装备保养手册、维修规程等与装备相关的规范标准。IETM(交互式电子手册)将内容繁杂的文档资料、技术手册和装备信息数据库有机组织起来，能够以交互方式进行查阅，将所需信息以文字、表格、图像等多种信息反馈给操作人员，可帮助其熟悉装备机理、分析装备故障，提高现场维修能力[10]。

数据同步模块：包含附件交换功能和数据交换功能。附件交换功能主要实现非结构化数据的交换，非结构化数据包括文档、图片、音视频、交互式电子技术手册等以文件形式存储的数据。数据交换功能主要实现结构化数据的交换，结构化数据包括装备代码、装备卡片、维修过程凭证、器材管理信息等数据库存储的数据。

用户管理模块：主要实现对账户、本地文件的管理和对软件的升级。考虑部队专岗专人，软件采用多用户管理模式。终端从PC端自动检测升级包，可选择下载进行软件升级。

2.3 系统操作流程设计

以维修登记为例，维修人员通过扫描二维码，终端自动调用数据访问层接口，访问本地数据库，关联对应装备基础信息和维修信息，并根据维修字典给出维修级别、维修方式、维修器材等信息选项，从而减少信息录入量，维修人员只需填写故障描述、维修工时、耗材数量等具体信息。充分考虑作业效率，发挥维修终端优势，维修登记业务流程如图6所示。

图6 维修登记业务流程

3 系统开发与实现

Android Studio提供了集成的Android开发工具，SQLite具有开源性，性能良好且占用资源低[11-12]。维修终端以Android Studio为平台， SQLite为数据库，以Java语言进行开发。

3.1 用户界面设计

界面设计是终端给操作人员的第一体验。根据功能结构，本着功能齐全、界面简洁、导航清晰的原则，终端运行界面采用较为美观高效的Flex实现。终端操作界面图例如图7所示。

图7 终端操作界面图例

3.2 数据同步方案

根据部队保密要求，智能设备不可通过USB直接连接军网电脑，需采用USB转RJ45转接线与军网电脑进行有线连接，为使数据交换便利化和多样化，可考虑采用无线传输方式作为辅助传输方式。

目前主流手持数据采集器无线传输方式多为WIFI传输和蓝牙4.0传输。WIFI是IEEE定义的无线通信标准，在有线局域网的基础上通过无线集线器、无线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现，具有传输速率大、距离远、穿透性强的特点[13]。蓝牙是一种基于数据包、有着主从架构协议的短距离通信技术，采用跳频通信方式，稳定性、抗干扰性和保密性更强，实际使用传输速率为100 kb/s级，传输距离为10 m级，能满足终端数据传输需求[14]。蓝牙采用跳频通信且传输传输距离有限，在室内使用时将蓝牙功率调至满足业务需求的最低功率，随用随开、用完即关，辅以保密措施能够满足保密需求，终端选择蓝牙作为数据无线传输的方式。

维修终端结构化数据存储在本地SQLite数据库，非结构化数据则存储在存储卡中。终端与PC端的数据同步分为结构化数据同步和非结构化数据同步，数据上传流程分别如图8和图9所示。

图8 终端结构性数据上传流程

图9 终端非结构化数据上传流程

结构性数据同步：XML是网络环境中应用广泛的数据交换载体[15]，终端先从本地数据库提取结构化数据，转换为XML文本格式，再将生成的文件信息(文件名)以字符串形式发往PC端，而后将文件内容(XML文件本身)发往PC端，XML文件接收完成后， PC端将XML文件解析为原格式数据，将数据写入PC端数据库。

非结构化数据同步：终端从存储卡提取非结构化数据，生成相应的文件信息字符串，文件信息包括文件对应的类型、编号(或代码)和文件名，再将将文件信息发往PC端，而后将文件内容(文件本身)传送至PC端，PC端解析出相应文件信息。PC端文件目录本身是按类型、编号(或代码)的树状结构进行排列的，文件内容接收完成后，系统将自动将文件放至对应的文件夹路径下，实现非结构化数据与PC端的同步。

维修终端从PC端进行数据下载则是数据上传的逆过程，不再赘述。

3.3 加密方案

由于PC端接入军事综合信息网，对保密安全性要求很高。系统的物理安全、数据的存取和传输安全都是终端数据安全的突出问题，终端采取的安全保密措施如下[16-19]：

① 存入数据自动加密机制：对存入终端的各类数据自动进行加密，不通过登录口令进入系统，操作人员无法打开数据文件。

② 安全认证机制：安全认证是终端与PC端连接的第一道防线，蓝牙连接时为所有连接授权认证和加密，选择足够长、随机和私密的PIN码。

③ 传输链路加密机制：数据加密是保证数据传输过程安全性最有效的方法，蓝牙4.0自身采用安全简单配对策略(SSP)，使用椭圆曲线(DCDH)算法生成密钥。要保证所有设备拥有定期改变的、唯一的、以强健方式生成的ECDH密钥对，增强SSP的窃听保护。

4 结束语

本文研制的便携式数据终端已在某维修机构与后勤装备管理信息系统配套试用，各项功能工作正常，有效提高了维修人员作业效率，受到维修机构各级好评，下步我们将进一步对维修终端进行整体优化。本终端可使维修人员现场采集维修过程信息、查阅技术资料，提高维修人员业务能力，增强远程维修能力，充实装备维修信息数据库，实现后勤装备维修全系统全过程管理，为装备维修管理及维修器材管理提供决策支持，具有全军推广价值。