基于二維碼技術(shù)的彈藥包裝信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

韓英

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600）

信息技術(shù)飛速發(fā)展，軍隊(duì)信息化建設(shè)正進(jìn)行得熱火朝天。隨著軍隊(duì)現(xiàn)代化改革的逐步深入，武器裝備蓬勃發(fā)展，彈藥的型號、種類也不斷豐富。面對彈藥產(chǎn)品的多樣化，彈藥的信息管理難度逐漸增加[1-4]?，F(xiàn)階段的彈藥包裝信息傳遞方式主要還是使用裝箱單的方式，這種方式傳遞的信息量小，無法記錄包裝在運(yùn)輸過程中的信息，機(jī)器對裝箱單可讀性低[5]，進(jìn)行數(shù)字化管理還需要占用大量資源進(jìn)行人工錄入，效率低下。為了解決以上不足，提升管理水平，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理[6]，開發(fā)了基于二維碼技術(shù)的彈藥包裝信息管理系統(tǒng)[7-8]。

二維碼（QR Code）是在一維條碼（Bar Code）的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出一維具有可讀性的條碼?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物資管理、倉儲等各個行業(yè)[9]。二維碼很大程度上可以說是條形碼的一種升級版本，相較于條形碼，二維碼具有如下優(yōu)勢：高密度編碼，信息容量大；編碼范圍廣；容錯能力強(qiáng)，具有糾錯能力；譯碼可靠性高；可引入加密措施等[10]。相較于RFID，二維碼又有成本低、易于制作、持久耐用等優(yōu)點(diǎn)。綜合以上的幾點(diǎn)對比，認(rèn)為二維碼相比條形碼和RFID 更適合用來存儲彈藥包裝的信息。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

彈藥包裝信息管理系統(tǒng)整體架構(gòu)分為用戶層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層共3 層[11]，如圖1 所示，這種架構(gòu)的優(yōu)勢在于降低開發(fā)人員的工作量，減少了重復(fù)的代碼量，提升開發(fā)效率，使軟件具有較好的維護(hù)性和擴(kuò)展性[12]。系統(tǒng)采用了C/S（Client/Server）模式[13]開發(fā)，客戶端和服務(wù)器直鏈接，相較于B/S（Browser/Server）模式，信息安全更為可控，數(shù)據(jù)傳輸更快，也更為穩(wěn)定[14]。Client 部分是以PyCharm 為開發(fā)工具，基于Python 語言進(jìn)行開發(fā)[15]。

圖1 彈藥包裝信息管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Architecture diagram of ammunition packaging information management system

彈藥包裝信息管理系統(tǒng)客戶端主要有系統(tǒng)設(shè)置、彈藥信息管理、彈藥信息查詢、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、相關(guān)工具等幾個功能模塊組成，見圖2。

圖2 彈藥包裝信息管理系統(tǒng)模塊Fig.2 Module diagram of ammunition packaging information management system

1.1 系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)設(shè)置模塊主要包括系統(tǒng)初始用戶管理、權(quán)限管理、密碼設(shè)置。用戶需要輸入用戶名和密碼登錄才能使用該系統(tǒng)。該系統(tǒng)的用戶組主要分為2 類：管理員和普通用戶。管理員擁有最高權(quán)限，可以完全管理數(shù)據(jù)庫內(nèi)各表的信息，對數(shù)據(jù)庫的日志也能查看和管理，還能管理數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)等。普通用戶賬戶的增刪及權(quán)限的賦予或撤銷也是管理員的權(quán)限。該系統(tǒng)中，用戶權(quán)限直接決定了用戶是否能夠訪問相應(yīng)的功能或者模塊。比如普通用戶沒有權(quán)限管理的操作權(quán)限，當(dāng)普通用戶登錄后，權(quán)限管理的功能按鈕將會不顯示在系統(tǒng)設(shè)置的菜單中。

1.2 彈藥信息管理模塊

彈藥信息管理該模塊是實(shí)現(xiàn)用戶對各個表中的數(shù)據(jù)增加、刪除、修改以及綜合查詢等功能的關(guān)鍵部分。模塊包括了彈藥信息管理、彈藥包裝信息管理、彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息管理等。

1.3 彈藥信息查詢模塊

考慮到用戶權(quán)限設(shè)置的便利性和數(shù)據(jù)庫的安全性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了彈藥信息查詢模塊。在該模塊中，用戶可以對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，還能導(dǎo)出信息、生成報(bào)表等，但是不能對數(shù)據(jù)進(jìn)行任何修改。

1.4 數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊

數(shù)據(jù)庫維護(hù)模塊主要包括日志管理、數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)。根據(jù)該系統(tǒng)的用戶權(quán)限設(shè)置，只有管理員或管理源授權(quán)后的用戶有權(quán)限對該模塊進(jìn)行查看和操作。數(shù)據(jù)庫日志記錄了數(shù)據(jù)庫所有的事件和錯誤的信息，是數(shù)據(jù)庫出錯后恢復(fù)的關(guān)鍵功能之一。

1.5 相關(guān)工具模塊

相關(guān)工具模塊中，內(nèi)建的二維碼標(biāo)簽生成打印工具可以將數(shù)據(jù)庫中的彈藥數(shù)據(jù)批量輸出打印成二維碼標(biāo)簽。此外，模塊還整合了一些相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，可以提供快捷查詢功能。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)合理與否直接決定了系統(tǒng)在使用過程中的效率高低。對設(shè)計(jì)彈藥包裝信息的數(shù)據(jù)庫而言，需要結(jié)合E-R 建模[16]綜合考慮分析各個字段設(shè)計(jì)選用，盡可能減少數(shù)據(jù)冗余、節(jié)約存儲空間、提升數(shù)據(jù)庫訪問效率。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是基于SQL Server 2019 建立[17]的，SQL Server 是微軟開發(fā)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有集成度高、開發(fā)方便快捷、管理數(shù)據(jù)庫簡單直觀等優(yōu)點(diǎn)，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，基于以上特點(diǎn)，該系統(tǒng)選用了SQL Server 來建立數(shù)據(jù)庫并進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫共設(shè)計(jì)了3 個數(shù)據(jù)表，分別為彈藥信息、彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息、彈藥包裝信息。

2.1 數(shù)據(jù)庫E-R 圖

根據(jù)前文系統(tǒng)功能分析，綜合考慮彈藥產(chǎn)品的需求，建立彈藥信息、生產(chǎn)質(zhì)量信息及包裝信息的E-R圖，見圖3—5。

圖3 彈藥信息E-R 圖Fig.3 E-R diagram of ammunition information

圖4 生產(chǎn)質(zhì)量信息E-R 圖Fig.4 E-R diagram of production quality information

圖5 包裝信息E-R 圖Fig.5 E-R diagram of packaging information

2.2 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

根據(jù)分析繪制的E-R 圖的內(nèi)容，將實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式，并確定這些關(guān)系的屬性。最終數(shù)據(jù)庫共設(shè)計(jì)了3 個數(shù)據(jù)表，分別為彈藥信息（Ammo_info）表、彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息（Produ_info）表及彈藥包裝信息（Pack_info）表，見表1—3，各表的字段設(shè)計(jì)如下。

表1 彈藥信息Tab.1 Information of ammunition

1）彈藥信息（Ammo_info）：彈藥編號（a_id）、種類（a_type）、彈藥名稱（a_name）、口徑（a_size）。

2）彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息（Produ_info）：彈藥編號（a_id）、批號（a_batch_num）、序號（a_serial_num）、彈質(zhì)量（a_weight）、生產(chǎn)日期（produ_date）、有效日期（eff_date）、生產(chǎn)廠商（manufac）。

3）彈藥包裝信息（Pack_info）：包裝編號（pack_id）、彈藥名稱（a_name）、規(guī)格（spec）、包裝形式（pack_type）、包裝尺寸（pack_size）、總質(zhì)量（total_weight）。

表2 彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息Tab.2 Information of ammunition production quality

表3 彈藥包裝信息Tab.3 Information of ammunition packaging

完成數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)之后，根據(jù)表1—3 中各個字段的定義可以確立數(shù)據(jù)庫表之間的關(guān)系，見圖6。在彈藥信息（Ammo_info）表中，彈藥編號（a_id）字段為主鍵，彈藥名稱（a_name）為外鍵；在彈藥生產(chǎn)質(zhì)量信息（Produ_info）表中，彈藥編號（a_id）字段為主鍵；在彈藥包裝信息（Pack_info）表中，包裝編號（pack_id）為主鍵，彈藥名稱（a_name）為外鍵。

圖6 數(shù)據(jù)庫表間關(guān)系Fig.6 Relationship among database sheets

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

主要結(jié)合前文所述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的2個部分，在PyCharm 開發(fā)環(huán)中基于Python 語言和微軟SQL Server 數(shù)據(jù)庫對系統(tǒng)的各個模塊進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主界面見圖7。

圖7 系統(tǒng)主界面Fig.7 Main interface of system

系統(tǒng)主界面在實(shí)現(xiàn)過程中，從實(shí)際出發(fā)，考慮了彈藥信息以及包裝信息管理的日常工作需求，將“彈藥信息管理”、“彈藥信息查詢”、“識別二維碼標(biāo)簽”和“輸出二維碼標(biāo)簽”幾個系統(tǒng)的核心且最常用的功能入口放在了窗口上方比較顯眼的位置。

核心功能的下方是數(shù)據(jù)庫操作功能區(qū)，該區(qū)的“添加”、“修改”、“刪除”選項(xiàng)是以管理員賬號或者管理員授權(quán)了數(shù)據(jù)庫修改權(quán)限的用戶登錄后，點(diǎn)擊“彈藥信息管理”界面才顯示出來的。如1.1 節(jié)所敘述，如果使用僅有只讀權(quán)限的用戶登錄系統(tǒng)的話，未被授權(quán)的功能選項(xiàng)將不會在系統(tǒng)中顯示出來，即“彈藥信息管理”以及下方的4 個操作選項(xiàng)都不會顯示，用戶只能訪問“彈藥信息查詢”的功能。

數(shù)據(jù)庫的快捷信息檢索部分設(shè)計(jì)在了操作功能區(qū)下方，復(fù)選框可以選擇檢索方式和檢索字段。在檢索框下方所呈現(xiàn)的就是數(shù)據(jù)庫的3 個表，“彈藥信息表”、“彈藥生產(chǎn)質(zhì)量表”、“彈藥包裝信息表”。在表格右側(cè)，會根據(jù)所選擇的表列自動生成對應(yīng)的二維碼。

用戶點(diǎn)擊“識別二維碼標(biāo)簽”選項(xiàng)后，系統(tǒng)會啟動攝像頭，并自動捕捉畫面中的二維碼，系統(tǒng)識別后會將信息與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行對比和校驗(yàn)，最后彈出對話框，并輸出二維碼所對應(yīng)的彈藥信息或者彈藥包裝信息，見圖8。

圖 8 掃描結(jié)果Fig.8 Scanning result

4 結(jié)語

基于二維碼技術(shù)完成了彈藥包裝信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了彈藥產(chǎn)品信息的錄入、生成、識別、信息綜合查詢、用戶管理、數(shù)據(jù)庫維護(hù)備份等系統(tǒng)的核心功能。該系統(tǒng)為提升彈藥產(chǎn)品信息管理數(shù)字化水平、普及彈藥序號化管理，提供了一種新方法，可解決彈藥信息管理難點(diǎn)，也可為彈藥信息管理技術(shù)研究提供參考。