基于.net的自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

苗金鳳 趙學(xué)臣 孫傳強

摘要：文章針對自助終端管理中存在的管理困難問題，設(shè)計自助終端管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對各種型號的自助終端設(shè)備實行集中遠(yuǎn)程實時管控，使自助終端設(shè)備管理人員能夠及時有效地對自助終端客戶端軟件進(jìn)行升級和可配置化的硬件部件調(diào)換，保證不同硬件使用的可插拔式管理，方便對各個終端設(shè)備的實時管控。為此，綜合采用了基于Web方式的集中化數(shù)據(jù)管理和基于Windows方式的硬件控制框架，實現(xiàn)對終端設(shè)備端軟件及硬件的遠(yuǎn)程實時控制，便于系統(tǒng)的軟硬件管理和調(diào)試。實證運行表明，本系統(tǒng)具有良好的易用性和可擴(kuò)展性，已在多家醫(yī)院及高校機構(gòu)推廣使用。

關(guān)鍵詞：.net;自助終端設(shè)備;軟件管理

中圖分類號：TP3? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）25-0096-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID） ：

隨著國內(nèi)計算機和數(shù)字化領(lǐng)域的不斷發(fā)展，自助終端設(shè)備改變和影響著我們的生活，很多地方都會使用到自助終端設(shè)備，實現(xiàn)類似存儲信息、打印、查詢、支付等多種服務(wù)功能，目前應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛。

醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域中，引入了大量的自助終端設(shè)備，因操作與使用方法簡單便捷推動了醫(yī)療衛(wèi)生技術(shù)的快速進(jìn)步，截止到2015年8月底，全國醫(yī)院中配置自助終端的投入數(shù)量超過了30000家。假如每家醫(yī)院配置3-5臺自助終端設(shè)備，如查詢機、掛號機、叫號機等，根據(jù)發(fā)展趨勢，至2022年醫(yī)療領(lǐng)域的自助終端數(shù)量將累計超過30萬臺。自助終端在為企業(yè)節(jié)省勞動力的同時方便了用戶的應(yīng)用需求，提升了用戶辦理業(yè)務(wù)的效率。自助終端極大地改變了人們的生活和工作方式，但隨著社會需求的不斷發(fā)展和自助終端的升級和進(jìn)步，自助服務(wù)終端也要隨著社會的發(fā)展而隨之變革[1]。

隨著自助終端在各行各業(yè)的不斷普及，自助終端的數(shù)量不斷增加，在提供服務(wù)的同時也加大了設(shè)備維護(hù)的成本。自助終端設(shè)備以24小時服務(wù)為特點，人工不可能長時間駐守在設(shè)備周邊，且作為損耗品自助終端的電子設(shè)備部件日益復(fù)雜，自助終端設(shè)備的硬件和軟件不穩(wěn)定的情況時有發(fā)生，現(xiàn)階段很多情況只能通過人工的方式逐臺進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，人工成本較高，而且各種硬件設(shè)備不滿足可插拔式應(yīng)用。如何高效、便捷、自動化、中心化地對自助服務(wù)終端進(jìn)行維護(hù)是當(dāng)前一個亟待解決的問題。

1 主要內(nèi)容及貢獻(xiàn)

基于.Net Core技術(shù)設(shè)計實現(xiàn)了自助終端設(shè)備的管控系統(tǒng)部分，通過該系統(tǒng)可以對N臺終端設(shè)備集中式或分布式的遠(yuǎn)程實時控制，從而可以提高自助終端的維護(hù)效率，降低企業(yè)維護(hù)自助終端的人工成本，以便自助終端管理人員更高效地進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。

本設(shè)計解決的問題，主要分為以下幾個方面：

①針對設(shè)備軟件方面的維護(hù)，通過控制中心可以直接對一臺或多臺終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程實時控制，實時監(jiān)控終端設(shè)備的工作狀態(tài)，及時進(jìn)行自助終端客戶端軟件升級、掛起、系統(tǒng)重啟等操作。

②針對設(shè)備硬件方面的維護(hù)，終端設(shè)備存在多種不同型號，通過遠(yuǎn)控中心可集中對各類型號的終端設(shè)備信息進(jìn)行維護(hù)。

③可配置化的硬件部件調(diào)換，在某硬件部件更換不同型號后，通過遠(yuǎn)控配置方式實現(xiàn)快速驅(qū)動切換，保證不同硬件使用的可插拔式應(yīng)用。

本文組織結(jié)構(gòu)如下：

首先，本文討論并分析了基于.Net的自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)的整體框架設(shè)計，通過概要分析與需求分析闡述系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)以及系統(tǒng)的功能構(gòu)架，該系統(tǒng)的設(shè)計關(guān)鍵點在于使用的易操作性、功能的穩(wěn)定性等幾個重要方面。

其次，根據(jù)上述系統(tǒng)架構(gòu)確定最終設(shè)計方案，對自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，同時對系統(tǒng)關(guān)鍵模塊給出詳細(xì)的分析。

最后，對自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)做出工作總結(jié)和展望。

2 需求分析

2.1 系統(tǒng)總體需求

通過對自助終端管理人員工作流程的了解和調(diào)研，對基于.Net的自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)有了初步的設(shè)計框架，最終確定業(yè)務(wù)功能需求：管理員的注冊登錄、設(shè)備硬件管理、軟件管理（包括升級、重啟、掛起） 。

該系統(tǒng)的用戶主要針對自助終端維護(hù)管理人員，在管理人員完成注冊登錄之后，可以通過控制中心查看所有型號的客戶終端，對設(shè)備基本信息進(jìn)行管理，對設(shè)備狀態(tài)可進(jìn)行實時監(jiān)控;可實時對終端軟件進(jìn)行升級、鎖定，對硬件設(shè)備進(jìn)行重啟、掛起等操作;通過硬件管理可對每臺客戶終端硬件部件進(jìn)行管理，在進(jìn)行硬件部件的更換時，可以通過遠(yuǎn)控配置方式實現(xiàn)快速驅(qū)動切換，如圖1所示。

2.2 硬件控制需求

硬件管理模塊主要功能：對客戶終端硬件部件信息的管理和各硬件部件驅(qū)動的管理。因涉及設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)，所以要保證信息的準(zhǔn)確性。硬件管理功能模塊共包括兩個部分：一是對設(shè)備硬件部件信息的添加、修改、查詢和刪除;二是對硬件驅(qū)動的遠(yuǎn)程更換、添加、刪除、查詢等。

2.3 軟件管理需求

軟件管理模塊是針對自助終端客戶端軟件的操作，這個模塊需要做到遠(yuǎn)程實時的控制，著重于客戶終端反應(yīng)的及時性。軟件管理可以實時監(jiān)控自助終端客戶端軟件的工作狀態(tài)，及時進(jìn)行軟件部分的重啟、升級和掛起等操作，主要功能包括系統(tǒng)升級、系統(tǒng)掛起和系統(tǒng)重啟等。

2.4 實時通信需求

使用Web Socket、Server Sent Events和Long Polling作為底層傳輸方式，實現(xiàn)服務(wù)器端與自助終端客戶端軟件之間的即時通信，操控系統(tǒng)底層及硬件控制，當(dāng)接收到消息后由自助終端客戶端軟件（Web頁面） 實時完成變更并生效。實現(xiàn)暫停服務(wù)、客戶端升級、驅(qū)動切換等功能。

3 詳細(xì)設(shè)計

3.1 系統(tǒng)技術(shù)選型

基于.Net Core的自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)和C/S架構(gòu)相結(jié)合的方式，該系統(tǒng)架構(gòu)擁有總體成本低、維護(hù)方便、分布性強、開發(fā)簡單、系統(tǒng)擴(kuò)展容易、維護(hù)和升級方式簡單等特點。

采用跨平臺高性能開源框架ASP .Net core框架，是體系結(jié)構(gòu)更精簡的模塊化框架。.Net core 完全作為NuGet包提供，借助NuGet包可以將應(yīng)用優(yōu)化減少到只包含必須的依賴項，提升了安全性，保證了高性能性。

本系統(tǒng)綜合使用ASP .Net Core WebAPI框架和Winform進(jìn)行開發(fā)，使用C#程序語言和SQL Sever數(shù)據(jù)庫，通過Postman對WebAPI接口進(jìn)行功能測試，采用VUE Element UI框架進(jìn)行用戶交互以及前端頁面展示，采用Winform實現(xiàn)系統(tǒng)硬件的操縱，可部署于Windows Server 2003及以上版本服務(wù)器。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)自助終端維護(hù)的業(yè)務(wù)分析，將該系統(tǒng)主要劃分為設(shè)備管理、設(shè)備組成部件管理和終端客戶端軟件三個模塊。其中設(shè)備管理可以對不同型號的終端進(jìn)行工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程控制中心對設(shè)備進(jìn)行集中管控。在終端設(shè)備更換不同型號的硬件部件時，可通過遠(yuǎn)控中心實現(xiàn)快速驅(qū)動切換，確保終端設(shè)備的可插拔式應(yīng)用。

系統(tǒng)采用前后端分離的模式。后端通過接口或者API返回前端所需要的數(shù)據(jù)[2];前端負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)和HTML頁面融合并渲染展示。該方式具有職責(zé)分離、分工明確的優(yōu)勢，可提高開發(fā)效率實現(xiàn)高內(nèi)聚低耦合，減少后端服務(wù)器的負(fù)載壓力，降低維護(hù)成本，代碼重構(gòu)及可維護(hù)性增強，保證了后臺的高并發(fā)、高可用、高性能，使前端更好地追求頁面表現(xiàn)、速度流暢、高兼容性等[3]。

3.3 模塊設(shè)計

3.3.1 硬件部件管理設(shè)計

硬件部件信息管理模塊主要針對自助機組成的各種硬件部件管理，如讀卡器、發(fā)卡器、支付設(shè)備等。

1） 讀卡器硬件基本信息詳細(xì)設(shè)計，該模塊主要由Models.CardReader.cs讀卡器實體類、讀卡器抽象接口類、Service.CardReaderService.cs讀卡器業(yè)務(wù)邏輯處理類、ModelsDTO.CardReaderDTO數(shù)據(jù)傳輸類以及相關(guān)前端文件共同實現(xiàn)。

2） 發(fā)卡器硬件基本信息詳細(xì)設(shè)計，該模塊主要由Models. CardDispenser.cs發(fā)卡器實體類、發(fā)卡器抽象接口類、Service. CardDispenserService.cs發(fā)卡器業(yè)務(wù)邏輯處理類、ModelsDTO.CardDispenserDTO數(shù)據(jù)傳輸類以及相關(guān)前端文件共同實現(xiàn)。

3） 自助終端硬件基本信息詳細(xì)設(shè)計，該模塊主要由Models. Info.cs自助終端實體類、自助終端抽象接口類、Service. InfoService.cs自助終端業(yè)務(wù)邏輯處理類、ModelsDTO. InfoDTO數(shù)據(jù)傳輸類以及相關(guān)前端文件共同實現(xiàn)。

3.3.2 軟件信息管理設(shè)計

軟件信息管理功能主要通過SignalR技術(shù)搭建實時通訊的環(huán)境，通過軟件管理，可以實時地通過服務(wù)器實時地進(jìn)行消息通知和方法的調(diào)用，實現(xiàn)通過管控中心對自助終端客戶端軟件實時進(jìn)行暫停服務(wù)、客戶端升級、驅(qū)動切換等并生效。

3.3.3 實時命令控制設(shè)計

在該模塊中，采用Winform應(yīng)用程序作為框架，將基于Web自助業(yè)務(wù)功能邏輯嵌入到Winform中，充分將Winform程序和Web程序的優(yōu)勢結(jié)合，從而構(gòu)建成一個適應(yīng)性更加廣泛、功能更加強大的混合式開發(fā)框架模式。然后通過SignalR會將變動信息即時地發(fā)送給助自助終端客戶端軟件，當(dāng)接收到消息后由自助終端客戶端軟件（Web頁面） 完成變更并生效。

軟件信息管理模塊基于SignalR庫實現(xiàn)實時的管控。管理員首先要選擇軟件管理的相關(guān)選項，然后服務(wù)器直接向客戶端發(fā)送相應(yīng)指令，客戶端接收到指令，做出響應(yīng)并向服務(wù)器返回相應(yīng)結(jié)果。具體方法設(shè)計如下：

①在服務(wù)器端定義對應(yīng)的Hub類;②在客戶端定義Hub類所對應(yīng)的Proxy類;③在客戶端與服務(wù)器端間長連接（Connection） 的建立，用于實時消息通信;④服務(wù)器端可基于SignalR主動向瀏覽器端發(fā)起命令發(fā)送，對特定客戶端或所有客戶端發(fā)送指令，客戶端做出響應(yīng)。

4 總結(jié)及展望

本文主要針對自助服務(wù)終端軟硬件的管控進(jìn)行分析、設(shè)計，使用ASP.Net Core WebAPI框架作為程序的主框架，采用前后端分離的模式，通過WebAPI實現(xiàn)數(shù)據(jù)在前后端的傳值[4-5]，采用SQL Server數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，采用基于Vue.js的Elment UI設(shè)計前端界面，對用戶更友好，在保證了易用性的基礎(chǔ)上，同時兼顧系統(tǒng)的高可靠性和后期可維護(hù)性。

本文對越來越普遍的自助終端的維護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對設(shè)備維護(hù)過程存在的痛點與不足進(jìn)行了分析，并且針對這些痛點在本系統(tǒng)中進(jìn)行了有效的解決與改善?，F(xiàn)階段基于.Net Core的自助終端設(shè)備管控系統(tǒng)基本上達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)，實現(xiàn)了需求分析中的主要內(nèi)容。同時本系統(tǒng)在實時性、可用性、易用性等方面都達(dá)到了良好的效果，在一定程度上解決了當(dāng)前自助終端維護(hù)工作中存在的工作量大、耗時長等諸多痛點。本系統(tǒng)可以為當(dāng)前自助終端維護(hù)人員的工作進(jìn)行服務(wù)，在節(jié)省工作人員的時間和精力的基礎(chǔ)上，可以在一定程度上推動目前自助終端維護(hù)方式的變革。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳斌.跨行業(yè)的通用性自助填表終端機研究[J].軟件，2017，38（2）：61-64.

[2] 楊秋鴻，潘曉衡，趙鐵柱，等.面向大數(shù)據(jù)應(yīng)用的分布式服務(wù)平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報，2020，27（1）：34-38.

[3] 李威威.基于前后端分離架構(gòu)的工作臺賬系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].云南民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2021，30（2）：174-178，184.

[4] 梁宇，鈕俊.基于微服務(wù)的機關(guān)后勤管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].無線通信技術(shù)，2020，29（1）：26-31.

[5] 郭玉林.信息管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電腦迷，2016（1）：75.

【通聯(lián)編輯：張薇】