摘 要： 目前國(guó)內(nèi)水表抄表行業(yè)存在找表難、外出抄表員難管理、水表漏抄和抄表界面不友好等問題，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一款基于Android平臺(tái)的抄表機(jī)抄表軟件。該軟件具有二維碼掃描、GPS定位/地圖導(dǎo)航、拍照以及GPRS/WiFi通信等功能。
關(guān)鍵詞： Android；二維碼；GPS；地圖導(dǎo)航；GPRS/WiFi通信
目前水表抄表方式主要有IC智能卡水表、無線發(fā)射式、抄表機(jī)抄表以及分線制集中抄表等[1]。IC智能卡水表是一種先充值后使用的智能水表，用戶往往由于無法很好地掌握充值時(shí)間造成突然停水的現(xiàn)象；無線發(fā)射式和分線制集中抄表方式因其昂貴的前期投入和后期維護(hù)費(fèi)用，暫無法廣泛推廣。抄表機(jī)抄表是目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上采用最多使用最廣的方式。
現(xiàn)有的抄表機(jī)抄表存在以下4個(gè)問題：（1）抄表機(jī)不能夠精確定位每一只水表，導(dǎo)致找表困難；（2）供水企業(yè)難以掌握外出抄表員工的工作情況，常出現(xiàn)有意估抄的情況；（3）水表分布廣泛、不規(guī)律，常常漏抄大量水表；（4）現(xiàn)有抄表機(jī)界面不友好，不便于使用。
鑒于此，設(shè)計(jì)一款基于Android OS水表抄表機(jī)軟件。本軟件利用現(xiàn)有GPS定位技術(shù)實(shí)時(shí)記錄外出抄表員工的抄表路徑，方便供水企業(yè)管理外出抄表員工；本系統(tǒng)還具有地圖導(dǎo)航功能，可以方便抄表員在地圖上查詢水表地理位置以及行走路線；同時(shí)，利用現(xiàn)有成熟的GPRS/WiFi通信技術(shù)與服務(wù)器即時(shí)通信。此外，為了提高抄表效率，本系統(tǒng)采用二維碼掃描技術(shù)快速得到水表信息，省去抄表員在抄表機(jī)中查找的過程；最后，本系統(tǒng)增加對(duì)水表讀數(shù)拍照的功能，以便日后公司對(duì)抄表情況的抽查和復(fù)查。
1 抄表機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)
抄表機(jī)軟件堆棧結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包含以下模塊：
?。?）本地?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。本地?cái)?shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)抄表相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)讀寫方便，減少抄表機(jī)與服務(wù)器的通信。
?。?）二維碼掃描。抄表機(jī)直接從印制在表體上的二維碼識(shí)別出該水表的相關(guān)信息，無需手動(dòng)查找。
?。?）抄表功能。通過手動(dòng)或者二維碼掃描的方式找到對(duì)應(yīng)的水表，輸入水表讀數(shù)。
?。?）GPS實(shí)時(shí)定位。對(duì)外出抄表員外出抄表路徑實(shí)時(shí)定位并記錄，方便對(duì)其管理。
?。?）地圖導(dǎo)航。地圖上顯示每一個(gè)水表的地理位置，并提供路線導(dǎo)航。
?。?）網(wǎng)絡(luò)通信。利用GPRS/WiFi通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端與后臺(tái)服務(wù)器的無縫連接。
?。?）拍照功能。將水表表碼以水表圖片的形式存入數(shù)據(jù)庫中，方便供水企業(yè)日后對(duì)抄表工作的抽查和復(fù)查。
2 主要模塊介紹
2.1 抄表機(jī)數(shù)據(jù)庫
本地?cái)?shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)來自服務(wù)器的抄表任務(wù)單以便于抄表員抄表。本地?cái)?shù)據(jù)庫主要由6張表組成，分別為水表信息表（PDA_ShuiBiaoXX）、客戶信息表（PDA_KeHuXX）、用戶欠費(fèi)信息表（PDA_QianFeiXX）、抄表信息表（PDA_ChaoBiaoList）、冊(cè)本信息表（PDA_CeBenXX）和圖片信息表（PDA_MediaFile）。
抄表信息表中每個(gè)水表的ID（S_id）是唯一的，與水表信息表中水表ID（S_id）構(gòu)成一對(duì)一的關(guān)系；一個(gè)抄表冊(cè)包含多個(gè)水表，通過冊(cè)本ID（C_id）與水表信息表構(gòu)成一對(duì)多的關(guān)系；一個(gè)水表可以有多種欠費(fèi)信息，通過水表ID（S_id）與欠費(fèi)信息表構(gòu)成一對(duì)多的關(guān)系；一個(gè)水表可以有多張圖片，同樣通過水表ID（S_id）與圖片信息表形成一對(duì)多的關(guān)系；一個(gè)客戶可以擁有多個(gè)水表，客戶信息表與水表信息表通過客戶ID（K_id）構(gòu)成一對(duì)多的關(guān)系。根據(jù)以上所述，可以構(gòu)建如圖2所示的關(guān)系圖。
2.2 抄表功能
抄表功能是該軟件的基本功能，其主要任務(wù)是將水表讀數(shù)寫入本地?cái)?shù)據(jù)庫以及記錄抄表過程中的異常情況。具體步驟如下：
?。?）輸入本次水表讀數(shù)；
?。?）計(jì)算本次用水量。從數(shù)據(jù)庫中讀出上次讀數(shù)，本次讀數(shù)減去上次讀數(shù)得到本次用水量；
?。?）將用水量及相關(guān)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)確認(rèn)所抄表碼無誤后，調(diào)用database的update方法[2]將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中。
2.3 二維碼識(shí)別
二維碼（dimensional barcode）是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息[3]。二維碼有很多種，本系統(tǒng)采用在行業(yè)中應(yīng)用最成功的QR碼（Quick Response code），它以矩陣排列的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)QR碼的快速識(shí)別，本軟件采用開源類庫Zxing實(shí)現(xiàn)。首先將識(shí)別出的信息以固定的格式輸出，最后對(duì)輸出的信息進(jìn)行后續(xù)操作。二維碼識(shí)別主要流程如下：
?。?）完成初始化，打開攝像頭。初始化主要由Android項(xiàng)目的Activity來完成，包含view的初始化，攝像頭硬件和驅(qū)動(dòng)初始化以及Zxing類庫的初始化。
setContentView（R.layout.qrcodescan）；
CameraManager.init（getApplication（））；
CameraManager.openDriver（）；
?。?）攝像頭自動(dòng)對(duì)焦。在CaptureActivityHandler中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦，并獲取一幀圖像。
CameraManager.get（）.requestAutoFocus（this，R.id.auto_focus）；
?。?）條碼解碼。在CaptureActivityHandler中新建一個(gè)條碼解碼線程DecodeThread進(jìn)行解碼，將圖像灰度化、二值化、條碼區(qū)域定位。如果解碼成功，調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)getSystemService（VIBRATOR_SERVICE）新建vibrator類，執(zhí)行方法vibrate（VIBRATE_DURATION）進(jìn)行震動(dòng)及聲音提示，并將條碼值返回給CaptureActivityHandler；如果解碼失敗則獲取下一幀圖像繼續(xù)嘗試解碼。
?。?）后續(xù)處理。最終解碼成功后，CaptureActivityHandler調(diào)用主程序中的回調(diào)函數(shù)將解碼出的信息作進(jìn)一步的處理。
抄表機(jī)軟件QR碼解碼應(yīng)用流程如圖3所示。
2.4 網(wǎng)絡(luò)通信
抄表機(jī)軟件采用WiFi和GPRS兩種網(wǎng)絡(luò)保證通信的可靠，實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，利用socket[4]通信構(gòu)建通信鏈路，完成數(shù)據(jù)協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能。
為提高抄表機(jī)軟件與服務(wù)器之間的通信效率，本文初步設(shè)計(jì)一套通信協(xié)議，采用指令加數(shù)據(jù)的形式，具體格式如表1所示。
2.5 地圖導(dǎo)航
軟件結(jié)合百度地圖API和GPS的使用，實(shí)現(xiàn)以下功能：定位并在地圖上標(biāo)注當(dāng)前所處位置；地圖顯示當(dāng)前位置到目的位置的最優(yōu)公交、駕車以及步行路線；地圖上標(biāo)識(shí)每一個(gè)水表的地理位置，抄表員可以直觀地查看水表分布。以下是調(diào)用百度地圖API[5]實(shí)現(xiàn)路線導(dǎo)航的基本步驟（以駕車路線為例）：
?。?）初始化。完成授權(quán)驗(yàn)證、BMapManager類初始化、百度地圖Activity初始化以及MapView的初始化。
?。?）設(shè)置地圖顯示模式。主要是對(duì)是否使用內(nèi)置縮放控件以及縮放過程中是否顯示圖層的設(shè)置。
mMapView.setBuiltInZoomControls（true）；
//設(shè)置是否使用內(nèi)置縮放控件
mMapView.setDrawOverlayWhenZooming（true）；
?。?）新建路線搜索模塊。百度地圖API中有一個(gè)MKSearch類專門用于路線搜索，它包含公交、駕車和步行等路線搜索，并可以根據(jù)需要設(shè)置搜索策略，如時(shí)間最短、距離最短、換乘最少、步行距離最短等。
mMKSearch=new MKSearch（）；
//新建一個(gè)MKSearch，初始化搜索模塊
mMKSearch.setDrivingPolicy（MKSearch.ECAR_DIS_FIRST）；
//設(shè)置策略
?。?）初始化搜索模塊，建立搜索監(jiān)聽事件。百度地圖API中MKSearchListener（）用于接收并處理MKSearch（）返回的搜索結(jié)果。
?。?）開始搜索。得到起點(diǎn)位置和終點(diǎn)位置后，將起始點(diǎn)傳給搜索方法，開始搜索，搜索完畢將結(jié)果返回。
mMKSearch.drivingSearch（“杭州”，startNode，“杭州”，endNode）；
3 測(cè)試結(jié)果分析
該軟件各模塊的測(cè)試是在HTC G11手機(jī)上進(jìn)行的，該測(cè)試平臺(tái)各參數(shù)如下。主屏尺寸：4英寸800×480像素；操作系統(tǒng)：Android OS 2.3.4；CPU型號(hào)：高通驍龍Snapdrago；CPU頻率：1 024 MHz；電池容量：1 450 mAh可拆卸式。
3.1 抄表功能測(cè)試結(jié)果
圖4顯示的是抄表功能測(cè)試結(jié)果。圖4（a）是ID號(hào)為P12537水表對(duì)應(yīng)的抄表界面。圖4（b）是通過SQLiteSpy數(shù)據(jù)庫軟件查看執(zhí)行抄表功能以后的數(shù)據(jù)庫相關(guān)信息。圖中可以看到PDA_ChaoBiaoSJ表中水表編號(hào)P12537對(duì)應(yīng)的BenCiCM（本次抄碼）和I_ChaoJianSL（用水量）兩項(xiàng)的值與圖4（a）中填入的數(shù)據(jù)一致，因此數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫成功。
3.2 二維碼識(shí)別測(cè)試結(jié)果
圖5是QR碼識(shí)別測(cè)試結(jié)果圖。圖5（a）是QR碼掃描過程界面；圖5（b）是識(shí)別結(jié)果顯示界面；圖5（c）是選擇“確定”后的相應(yīng)抄表界面。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該QR碼識(shí)別方法識(shí)別速度快、準(zhǔn)確率高、糾錯(cuò)能力強(qiáng)，能夠滿足本系統(tǒng)的要求。
3.3 網(wǎng)絡(luò)通信測(cè)試結(jié)果
利用WiFi/GPRS主要是用于發(fā)送單個(gè)抄表數(shù)據(jù)（含圖片）和抄表數(shù)據(jù)庫?？紤]到網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定而導(dǎo)致傳輸中斷的情況，軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用大文件斷點(diǎn)上傳技術(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，軟件可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重連后續(xù)傳文件，提高效率。
3.4 地圖導(dǎo)航測(cè)試結(jié)果
圖6是GPS定位及地圖導(dǎo)航測(cè)試結(jié)果界面，圖6（a）中地圖中心點(diǎn)是抄表員當(dāng)前位置在地圖上的顯示，圖6（b）中線顯示的是當(dāng)前位置到目的地的駕車路線（點(diǎn)擊每一個(gè)帶箭頭的節(jié)點(diǎn)將會(huì)提示行走方向及距離）。
針對(duì)現(xiàn)有抄表機(jī)軟件不能滿足水表抄表行業(yè)需求的現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)了一款基于Android OS的抄表機(jī)軟件。重點(diǎn)介紹了軟件中數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、二維碼識(shí)別應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信及地圖導(dǎo)航等模塊。本軟件基于Android操作系統(tǒng)，增加現(xiàn)有抄表機(jī)沒有的二維碼掃描、地圖導(dǎo)航等功能，彌補(bǔ)了現(xiàn)有抄表機(jī)存在的一些不足。
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