計量檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳彥聯(lián)，鄭媛月

(中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計研究院，陜西西安710089)

0 引言

隨著信息化技術(shù)的迅速發(fā)展和計量機(jī)構(gòu)的迫切需求，越來越多的計量機(jī)構(gòu)不同程度的建立了計量管理的信息系統(tǒng)，但現(xiàn)有的計量管理信息系統(tǒng)(計量基礎(chǔ)信息管理、計量法規(guī)管理、計量標(biāo)準(zhǔn)管理、溯源供方管理、計量儀器設(shè)備管理、計量課題科研管理、大型試驗計量管理等［1］)大多仍停留在簡單的事務(wù)管理階段，未對檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)進(jìn)行流程化管理，也未對檢定/校準(zhǔn)原始記錄進(jìn)行科學(xué)、合理的信息化處理。計量檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)大多依靠手工計算、或者利用Excel 軟件自編程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不僅工作效率低，而且人為因素強(qiáng)，易出錯;各類檢定/校準(zhǔn)記錄以紙質(zhì)文檔保存，不利于信息共享和統(tǒng)計分析。通過梳理檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程，開發(fā)相應(yīng)的功能模塊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動處理，結(jié)論自動判別，自動生成檢定/校準(zhǔn)證書，可提高工作效率，拓展原計量管理系統(tǒng)的功能，優(yōu)化內(nèi)部資源，實現(xiàn)信息共享。

1 系統(tǒng)需求分析

1.1 檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)分析

檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)屬于計量專業(yè)的核心業(yè)務(wù)，一般包括測量設(shè)備檢定/校準(zhǔn)計劃生成，任務(wù)下達(dá)，按標(biāo)準(zhǔn)開展檢定/校準(zhǔn)，數(shù)據(jù)采集、處理，結(jié)論判別，任務(wù)提交等環(huán)節(jié)。計劃員將生成的周期計劃任務(wù)分配給不同專業(yè)的檢測室主任，檢測室主任將檢定/校準(zhǔn)任務(wù)分配給相應(yīng)的檢測人員、核驗人員。檢測人員根據(jù)檢測任務(wù)的類型，調(diào)用相應(yīng)的原始記錄模板，利用數(shù)據(jù)自動處理技術(shù)處理原始數(shù)據(jù)，并直接進(jìn)行結(jié)論判別，檢定/校準(zhǔn)完畢后，將任務(wù)提交核驗人員進(jìn)行核驗，核驗人員可將原始記錄調(diào)出，核準(zhǔn)無誤后提交檢測室主任。如核驗人員核準(zhǔn)有誤，則將檢測任務(wù)退回檢測人員，檢測人員將問題更改后重新提交核驗人員，核驗人員核準(zhǔn)無誤后提交檢測室主任，檢測室主任核準(zhǔn)有誤，繼續(xù)退回檢測人員，直至各個核準(zhǔn)環(huán)節(jié)無誤后，檢測室主任將檢定/校準(zhǔn)任務(wù)提交計劃員，該項檢定/校準(zhǔn)任務(wù)完畢。

1.2 檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理分析

由于計量器具種類繁多，且每種計量器具的檢定/校準(zhǔn)項目不同，數(shù)據(jù)處理方法就不同，需針對不同計量器具編寫不同的處理程序。首先需梳理現(xiàn)有計量標(biāo)準(zhǔn)開展的電工、無線電、溫度、壓力、幾何量、專用測試設(shè)備等各專業(yè)的檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)。對不同專業(yè)的檢定項目予以分類，如圖1 所示。每個專業(yè)按照分類制定不同的原始記錄模板。分析不同類別原始記錄中的數(shù)據(jù)處理方法，通過對數(shù)據(jù)處理方法的研究，掌握同類型原始記錄的數(shù)據(jù)計算規(guī)律，歸納結(jié)論判別方式的種類，確定檢測記錄中需交換和復(fù)用的數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)、提供依據(jù)。

圖1 檢定/校準(zhǔn)項目分類表

1.3 系統(tǒng)功能

計量檢定/校準(zhǔn)管理系統(tǒng)應(yīng)實現(xiàn)以下功能:檢定/校準(zhǔn)任務(wù)的下達(dá)、檢測、核驗、批準(zhǔn)等任務(wù)流程化管理;按照檢定/校準(zhǔn)項目的不同，分類設(shè)計、調(diào)用原始記錄模板;檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動處理、結(jié)論自動判別、證書自動生成。

2 檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

現(xiàn)有的計量管理系統(tǒng)一般采用三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)架。可以將軟件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)表現(xiàn)、數(shù)據(jù)存儲分離，使軟件有很強(qiáng)的靈活性及一定的擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用B/S (Browser－Server，瀏覽器－服務(wù)器)結(jié)構(gòu)實施方法，采用微軟的瀏覽器作為客戶端替代程序，為用戶提供統(tǒng)一客戶開發(fā)和操作平臺。

服務(wù)器系統(tǒng)平臺采用Microsoft Windows 2003 Server，應(yīng)用Web 服務(wù)器采用Apache Tomcat 515，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用Microsoft SQLServer 2003 系統(tǒng)，客戶端瀏覽器推薦使用Microsoft Internet Explorer 515 以上版本。

計量檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)基于現(xiàn)有計量管理系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計，利用其擴(kuò)展性強(qiáng)的特點，進(jìn)行二次開發(fā)和完善。

2.2 檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)流程設(shè)計

根據(jù)對檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)的分析，進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)流程設(shè)計和功能模塊設(shè)計，如圖2 所示。

2.3 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動處理

數(shù)據(jù)處理是整個系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，利用Office VBA 編程技術(shù)實現(xiàn)檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的自動處理。VBA的基本架構(gòu)包括對象、屬性、方法、事件等，在架構(gòu)以及編程方法、對象的使用等方面與VB (Visual Basic)完全相同，只是它無法像VB 程序一樣獨立存在［2］。根據(jù)需要定義其中的宏操作，利用各種自定義的計算函數(shù)來定義其中的類模塊，通過各函數(shù)的調(diào)用來解決數(shù)據(jù)處理中加、減、乘、除、平方、開方、取絕對值等原始數(shù)據(jù)的計算。若計算較為復(fù)雜的計量器具，首先定義大量變量，其次通過相應(yīng)的函數(shù)定義來實現(xiàn)中間結(jié)果的堆棧及調(diào)用、有效位數(shù)的取舍等，最后通過不斷的程序調(diào)試來實現(xiàn)檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的自動處理與結(jié)論的判別。

圖2 計量器具檢定、校準(zhǔn)流程圖

2.4 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的交換和復(fù)用

計量檢定/校準(zhǔn)記錄是測量設(shè)備控制過程的重要環(huán)節(jié)，也是量值傳遞和溯源過程中基礎(chǔ)性的技術(shù)文件，一般采用Word 文檔或者Excel 表格形式，這種方式保存的數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)自動提取、分析和處理，復(fù)用效率低，不能滿足網(wǎng)絡(luò)化管理的需要。本系統(tǒng)采用XML(Extended Markup Language)可擴(kuò)展的標(biāo)記語言，實現(xiàn)儀器檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的交換和復(fù)用。

為了利用XML 語言對儀器檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。按照儀器檢定規(guī)程和校準(zhǔn)規(guī)范的要求制定出模式(Schema)文件——即原始記錄模板，列出描述檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基本元素，并將元素按照隸屬關(guān)系組織為樹型結(jié)構(gòu);明確每個元素可能出現(xiàn)的個數(shù)、元素出現(xiàn)的次序關(guān)系等因素，編寫模式文件;按照模式文件要求輸入檢定結(jié)果數(shù)據(jù)，得到記錄檢定數(shù)據(jù)的XML 文檔;并利用模式文件對XML 文檔進(jìn)行驗證，［3］如圖3所示。

2.5 運行結(jié)果

以線位移傳感器為例，原始記錄中各種基本誤差、回程誤差等計算如使用手工計算最快需半小時，而調(diào)用設(shè)計好的原始記錄模板，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動處理、結(jié)論自動判別、證書自動生成，最多只需5 min。經(jīng)驗算，計算結(jié)果完全正確，結(jié)論判別準(zhǔn)確。原來檢測人員從數(shù)據(jù)處理到打印證書，最少需要2 個小時，現(xiàn)在使用檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)，只需要不到10 min，極大地提高了工作效率。

圖3 XML 模式在計量檢定數(shù)據(jù)交換中的應(yīng)用

3 結(jié)語

檢定/校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)對于計量管理具有非常重要的意義。本文通過對計量檢定/校準(zhǔn)業(yè)務(wù)的詳細(xì)分析，對現(xiàn)有計量管理系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，在原有功能的基礎(chǔ)上，豐富了業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)了檢定校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的自動處理、結(jié)論自動判別、檢定/校準(zhǔn)證書的自動生成，豐富了計量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，充實了管理內(nèi)涵，提高了計量檢定/校準(zhǔn)工作效率。本系統(tǒng)對各計量機(jī)構(gòu)的檢定/校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動化處理具有一定的應(yīng)用參考價值。

［1］溫旭，萬旻，駱建彬. 航天科研企業(yè)計量管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］. 計量技術(shù)，2008 (11):66 －67.

［2］段長生. 基于VBA 開發(fā)的溫度計量Excel 數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計［J］. 計測技術(shù)，2008，28 (S1):68 －70.

［3］張濤，魏志強(qiáng)，賈東寧. 基于XML 異構(gòu)數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的研究與設(shè)計［J］. 計算機(jī)科學(xué)，2009，36 (4B):164－166.