基于IC卡的棉花收購系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：為保證棉花檢驗公正與公開，解決棉花收購中預(yù)檢測、票據(jù)查找及報表等方面的問題，開發(fā)了基于IC卡的棉花收購系統(tǒng)。系統(tǒng)基于IC卡改進了子棉回潮率檢測儀，并在IC卡中增加密碼檢驗機制，使用IC卡連接棉花收購過程中的各個環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)在新疆新湖農(nóng)場投入使用，縮短了收購周期，提高了企業(yè)的公信力，改善了棉花收購環(huán)境。

關(guān)鍵詞：IC卡；棉花收購系統(tǒng)；密碼檢驗；回潮率

中圖分類號：S126；TP399 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）01-0198-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.01.052

棉花收購是棉花加工的基礎(chǔ)[1]，其過程包括預(yù)檢測、檢驗、過磅、結(jié)算等[2，3]多個環(huán)節(jié)。當前中國大多數(shù)棉花收購企業(yè)采用手工操作，導(dǎo)致棉花檢驗信息缺乏透明度；過磅讀數(shù)、計算、結(jié)算過程復(fù)雜；票據(jù)整理、查找和統(tǒng)計困難；收購過程受人為因素干預(yù)，客觀公正性難以保證。這些問題[4]造成收購企業(yè)公信力低，收購秩序混亂，嚴重影響了棉花正常的收購環(huán)境。新疆作為中國棉花的主產(chǎn)區(qū)，收購環(huán)境的好壞一定程度上也影響到該地區(qū)的和諧。

黃燕云[1]提出了棉花過磅和檢驗過程的自動化實現(xiàn)方案；吳曉儉[2]實現(xiàn)了過磅時重量自動讀取和LED屏顯示功能，保證了過磅過程的公平、公正。但在如何保證預(yù)檢驗、檢驗階段中信息的公正性、透明性，實現(xiàn)過磅順暢、票據(jù)查找快捷，以及報表統(tǒng)計方便等方面仍存在不足。IC卡（Integrated Circuit Card，集成電路卡）以其存儲量大、安全保密性好、數(shù)據(jù)處理能力強等優(yōu)點在全球得到廣泛的應(yīng)用。為此，本研究將IC卡存儲功能應(yīng)用到棉花收購過程中，開發(fā)了一套基于IC卡的棉花收購信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在新疆新湖農(nóng)場一、二、三分場軋花廠投入應(yīng)用，收到了良好的效果。

1 傳統(tǒng)人工棉花收購流程

傳統(tǒng)棉花收購過程包括預(yù)檢測、檢驗、過磅、結(jié)算等環(huán)節(jié)[1，5，6]，具體如下。

1）預(yù)檢測。首先利用子棉回潮率檢測儀檢測子棉回潮率，計算回潮率平均值；然后判斷平均值是否大于12%，大于則不予收購；最后將回潮率、姓名等信息記錄在紙條上與棉樣一同送往檢驗室。

2）檢驗。棉花檢驗包括品質(zhì)檢驗和重量檢驗[6]。檢驗過程如下：取出紙條與棉樣，將棉樣試軋后進行皮棉檢驗。品質(zhì)和重量檢驗分別通過相應(yīng)檢驗儀器進行，其中品質(zhì)檢驗包括顏色級、長度、斷裂比強度、長度整齊度指數(shù)等；重量檢驗包括回潮率、含雜率、衣分率等。隨后將檢驗信息、子棉回潮率、姓名等信息分別填入檢驗單，送往過磅室。

3）過磅。首先銷售方?jīng)Q定是否同意檢驗結(jié)果，同意則過磅，否則停止收購。過磅包括過毛重和過皮重。過毛重：對車輛與棉花進行稱重，并將結(jié)果填入過磅單，然后卸載棉花。過皮重：卸載棉花后，對車輛與剩余物品進行稱重，將結(jié)果填入過磅單。

2 基于IC卡的棉花收購流程設(shè)計

引入IC卡將其存儲功能應(yīng)用在收購過程中，預(yù)檢測階段設(shè)計具有讀寫IC卡功能的無線手持回潮率檢測儀，將回潮率值寫入IC卡，避免人為修改；檢驗前讀取IC卡并生成密碼，進行密碼檢驗保證檢驗數(shù)據(jù)公平、公正，檢驗后通過LED屏實時發(fā)布，檢驗信息公開，便于監(jiān)督。

基于IC卡棉花收購系統(tǒng)設(shè)計，收購流程包括預(yù)檢測、密碼生成、檢驗、過磅和結(jié)算等操作環(huán)節(jié)，具體如下。

1）預(yù)檢測階段。無線手持回潮率檢測儀首先讀取IC卡信息（姓名、車號等）并顯示，判斷IC卡信息是否正確，隨機選擇若干檢測點進行子棉回潮率檢測并自動計算平均值[5]，判斷平均值是否小于12%，否則不予收購；是則將其寫入IC卡，并將基本信息、平均值通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至無線接收裝置，密碼室電腦將無線接收裝置接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到LED屏顯示。最后抽取棉樣與IC卡放入棉樣袋中，送往密碼室。

2）生成密碼。密碼室外，取出IC卡，將棉樣袋放入棉樣通道進入密碼室；密碼室電腦讀取IC卡基本信息及子棉回潮率值，生成密碼號并將其與讀取信息一并發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫存儲；最后打印密碼號條形碼，并將其與棉樣袋放入棉樣通道進入檢驗室。

3）檢驗。取出密碼單，并將棉樣試軋后進行皮棉檢驗；檢驗結(jié)束后，掃描條形碼單調(diào)出密碼號檢驗界面，輸入檢驗結(jié)果后，檢驗室電腦將檢驗數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫保存。

4）過磅。過磅室電腦實時查詢數(shù)據(jù)庫，獲取新的檢驗信息并發(fā)送到LED屏顯示；打印檢驗單，同意檢驗結(jié)果后進行棉花交接，否則停止收購；

過毛重：刷IC卡，過磅室電腦讀取IC卡信息，調(diào)出過磅界面，界面包括IC卡基本信息（姓名、車號等）和檢驗等信息；過磅室電腦讀取稱重儀表數(shù)據(jù)獲得電子磅數(shù)據(jù)即稱重數(shù)據(jù)，并將毛重數(shù)據(jù)分別發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存和LED屏顯示；最后卸載棉花。

過皮重：棉花卸載完后，與過毛重類似，刷IC卡，調(diào)出基本信息、檢驗信息和毛重信息，過磅電腦自動讀取該車皮重（空車和剩余物品）數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（1）自動計算凈重并保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，打印過磅單。

5）結(jié)算。刷IC卡或?qū)⒚艽a號輸入結(jié)算電腦，自動調(diào)出棉花交接信息，與過磅單、檢驗單對照是否一致，是則根據(jù)公式（2）、（3）計算公定重量和該單皮棉價格，并根據(jù)公式（3）自動計算應(yīng)付金額并保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，最后打印結(jié)算單。

3 系統(tǒng)設(shè)計

基于IC卡的棉花收購系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件負責數(shù)據(jù)采集，主要包括子棉回潮率值、密碼號、重量（毛重和皮重）等數(shù)據(jù)，并通過協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)電腦。主要硬件有無線手持回潮率檢測儀、掃描槍、稱重儀表、讀卡器、無線接收裝置、LED顯示屏和打印機。軟件負責數(shù)據(jù)處理，解析從串口接收到的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式計算子棉凈重、皮棉公定重量、皮棉對應(yīng)價格和應(yīng)付金額。將子棉回潮率、生成的密碼號、子棉檢驗信息、重量，金額等信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫存儲，并在LED屏上實時顯示。通過軟件可對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行查詢篩選，查詢結(jié)果可打印也可導(dǎo)出到Excel。根據(jù)需求可以設(shè)計各種報表，提高了系統(tǒng)的實用性。系統(tǒng)硬件設(shè)備安裝示意圖如圖1所示。

1）系統(tǒng)管理模塊。該模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的添加、刪除和權(quán)限分配，通過對用戶的權(quán)限設(shè)置，實現(xiàn)密碼模塊、檢驗?zāi)K、過磅模塊、結(jié)算模塊，統(tǒng)計模塊和設(shè)計報表模塊由不同人員進行操作，各司其職，減少作弊現(xiàn)象。

2）密碼生成模塊。當系統(tǒng)通過讀卡器讀取IC卡數(shù)據(jù)解析時生成密碼號，其由解析時間和3位隨機數(shù)構(gòu)成，如時間為2014-05-19 09：43：20，則生成密碼號可為20140519094320020。密碼號以條形碼形式打印密碼單，方便系統(tǒng)掃描、準確查找。最后密碼號與解析后信息保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

3）檢驗?zāi)K。系統(tǒng)實時查詢數(shù)據(jù)庫，新生成密碼號在界面中顯示。密碼號由掃描槍掃描條形碼快速找到并調(diào)出密碼號檢驗界面，輸入檢驗信息后通過局域網(wǎng)保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。密碼單不僅保證了檢驗結(jié)果的公平、公正，而且杜絕了人為查找密碼號引起的不必要的錯誤。其中檢驗?zāi)K包括品質(zhì)檢驗和重量檢驗等所涉及的數(shù)據(jù)項[6]。

4）過磅模塊。過磅模塊采用多線程開發(fā)：①一條專用線程實時查詢數(shù)據(jù)庫中新的檢驗信息，將檢驗信息對應(yīng)密碼號在界面顯示；②一條線程將檢驗信息、重量信息和密碼號對應(yīng)的棉花交接人基本信息通過串口發(fā)送到LED屏實時顯示；③一條線程實時讀取稱重儀表傳來的重量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定時讀取，并保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫。

5）結(jié)算模塊。該模塊根據(jù)公式（2）、（3）設(shè)計公定重量、皮棉價格和應(yīng)付金額計算方法，代替人工計算，降低勞動量的同時提高結(jié)算準確率，杜絕人為錯誤。

6）統(tǒng)計模塊。系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)的不同需求提供各種報表，如日報表、周報表和月報表等常用報表，幫助企業(yè)實時掌握子棉收購進度及其收購質(zhì)量，并具有打印、導(dǎo)出Excel的功能，為決策提供重要的依據(jù)。

7）設(shè)計報表模塊。為滿足用戶豐富的報表需求，系統(tǒng)提供了設(shè)計、添加、修改和刪除報表的功能。用戶可根據(jù)需求設(shè)計報表。采用Grid++Report報表組件開發(fā)，設(shè)計簡單、靈活，并可將設(shè)計的報表模板保存到數(shù)據(jù)庫中，可隨時查詢、修改、刪除，提高了報表開發(fā)效率。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)與硬件接口緊密連接，采用C/S架構(gòu)設(shè)計[7]，運用串口編程[8]采集刷IC卡、稱重儀表數(shù)據(jù)?；?NET平臺進行二次開發(fā)，對LED屏廠商提供的SDK進行編程。運用面向?qū)ο驝#語言[9]，以Microsoft SQL Server 2008作為服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，結(jié)合Microsoft Visual Studio 2010集成開發(fā)工具，開發(fā)完成該系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于IC卡的收購流程。

4.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）硬件通信技術(shù)。由于系統(tǒng)連接多個硬件設(shè)備，因此運用.NET Framework提供的SerialPort類，設(shè)置串口號、波特率、停止位、數(shù)據(jù)位等數(shù)據(jù)，并使用線程以異步方式讀取并解析串口發(fā)送的數(shù)據(jù)；

2）數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)。該系統(tǒng)各個功能模塊都只與數(shù)據(jù)庫進行通信，因此需要運用ADO.NET類及SQL語言進行各種數(shù)據(jù)庫操作；

3）報表開發(fā)技術(shù)。報表是系統(tǒng)的重要部分，運用Grid++Report[10]開發(fā)組件可以根據(jù)不同的組合條件設(shè)計添加、修改報表。

4.2 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)管理、密碼生成、檢驗、過磅、結(jié)算、統(tǒng)計和報表設(shè)計等功能。系統(tǒng)菜單包括系統(tǒng)管理、密碼生成、檢驗平臺、過磅平臺、結(jié)算平臺、統(tǒng)計平臺和報表設(shè)計平臺等主菜單，“系統(tǒng)管理”主菜單下包括權(quán)限分配、密碼修改和鎖定屏幕子菜單，各菜單對應(yīng)不同的功能。

1）系統(tǒng)管理。該模塊包括權(quán)限分配、密碼修改和鎖定屏幕菜單，其中“權(quán)限分配”菜單實現(xiàn)對系統(tǒng)用戶的添加、刪除和用戶權(quán)限的分配。在收購過程中管理員、密碼員、檢驗員、過磅員、結(jié)算員和統(tǒng)計員要根據(jù)各自的職能權(quán)限操作相應(yīng)的菜單或模塊，管理員、檢驗員登錄界面分別如圖2、圖3所示。由圖3可知，以檢驗權(quán)限登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)主界面只顯示系統(tǒng)管理和檢驗平臺兩個主菜單。

2）統(tǒng)計功能。該模塊的主要功能是顯示統(tǒng)計棉花收購信息，這些信息來自棉花收購過程中所存儲的數(shù)據(jù)庫，根據(jù)選擇的報表、條件從中抽取相應(yīng)報表和相關(guān)收購數(shù)據(jù)并以統(tǒng)計報表形式顯示，具有導(dǎo)出Excel和打印功能。過磅明細表界面如圖4所示。

3）報表設(shè)計。該模塊提供添加、設(shè)計、修改等報表的操作功能，報表包括頁眉、頁腳、報表頭、報表尾及明細網(wǎng)格等內(nèi)容。其中頁眉、頁腳、報表頭、報表尾根據(jù)需要進行添加、修改內(nèi)容，明細網(wǎng)格（即數(shù)據(jù)顯示的內(nèi)容）則根據(jù)需要先選擇數(shù)據(jù)庫源（即收購存儲的數(shù)據(jù)庫），再選擇數(shù)據(jù)字段進行添加，最后對設(shè)計完成的報表以二進制數(shù)據(jù)流形式儲存到數(shù)據(jù)庫中，修改時從數(shù)據(jù)庫中讀取并顯示，然后對其進行設(shè)計、修改。

報表設(shè)計模塊幫助用戶簡單、快速方便地設(shè)計各種報表，滿足了用戶對報表的各種需求，提高了系統(tǒng)對報表的擴展性。

5 小結(jié)

本文討論了在棉花收購中引入IC卡，連通棉花收購的各個環(huán)節(jié)，并在IC卡中使用密碼檢驗機制保證棉樣檢驗結(jié)果的公平公正，開發(fā)了基于IC卡的棉花收購管理信息系統(tǒng)，并在中國棉花主產(chǎn)區(qū)新疆部分地區(qū)投入應(yīng)用。該系統(tǒng)的使用降低了勞動強度，提高了棉花收購效率、縮短了棉花收購周期，更重要的是提升了購銷雙方之間的信任關(guān)系，為營造良好的、暢通的收購環(huán)境提供了技術(shù)支撐。

中國棉花加工行業(yè)整體落后，信息化水平較低，該系統(tǒng)具有很大的使用價值，對中國棉花加工行業(yè)的信息化建設(shè)也將具有一定的推動作用。

參考文獻：

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[10] 廣州銳浪軟件技術(shù)有限公司.Grid++Report報表開發(fā)工具[EB/OL].http：//www.rubylong.cn/index.htm.