基于微信平臺的邊坡穩定計算程序開發

陳國周 詹素華 陳為群

摘要：微信平臺為程序開發者提供了強大的開發工具，適合用來開發移動互聯的邊坡穩定計算程序。本文介紹了微信平臺在移動端程序開發方面的優勢，給出邊坡工程移動端程序開發的流程圖以及詳細步驟，包括圖形實時顯示方法、計算模塊的代碼編寫、微信小程序的預覽及發布流程，最后形成了程序掃描碼，讀者直接用微信掃碼可以進行邊坡穩定計算。

關鍵詞：邊坡工程;計算程序;微信平臺;微信小程序;移動端軟件;程序開發

中圖分類號：TU43 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）04-0189-03

0 引言

滑坡在我國是常見的地質災害，因此邊坡工程是巖土工程中經常遇到的工程類型，很多較成熟的商業軟件都提供了這方面的計算模塊，如FLAC、Plaxis、Geostudio、理正巖土、同濟啟明星、MIDAS等，這些軟件可以完成較為復雜的邊坡工程設計[1，2]。也有一些研究人員使用各種程序語言開發了相關的計算軟件[3-5]。隨著移動互聯時代的來臨，用戶需要更加方便快捷的計算工具，如果能使用隨身攜帶的手機移動端來計算，將是個很方便的方法。黃宏偉預測，利用云計算技術，巖土工程專業計算分析軟件將由產品模式轉變為服務模式，這樣更易于推廣，能更好地滿足客戶需求[6]。楊敏認為，在未來基于網絡的社會中，軟件的服務將有一個重要特征：軟件產品與服務融為一體，例如在線計算、查詢，直接通過網絡實現該功能，即軟件本身就是以服務的形式存在[7]。崔年治認為在軟件開發方面，應該以共享數據為連接紐帶，把移動技術、云存儲、云計算、BIM、物聯網等各種新技術充分貫通，集成應用，可節約出大量的時間去提高設計的質量[8]。

筆者認為在移動互聯時代，巖土工程的專業軟件會分化，一個方向是向更復雜的多相耦合、多工種協同去發展，需要更大的內存、更快的計算能力;另一個方向則是走去中心化的道路，把較簡單的計算功能（比如邊坡穩定的計算公式）轉移到移動端，以方便巖土工作者使用[9]。本文介紹了基于微信平臺的邊坡穩定計算軟件開發過程與使用效果。

1 微信小程序簡介

微信公眾平臺是騰訊公司打造的一個綜合平臺，提供微信公眾號及微信小程序的注冊開發。依托微信平臺的小程序開發，可以通過盡可能簡單、高效的方式讓開發者在微信中開發具有原生APP體驗的服務。微信小程序是基于數據驅動的模式，有很多組件（視圖組件）可以選用，但是沒有window、document的概念，因此無法使用Dom庫，如JQuery。

程序開發者需要使用騰訊公司提供的“開發者工具”，來完成小程序創建和代碼編輯。開發者工具在電腦上安裝完成后，打開并使用微信掃碼登錄。選擇創建“項目”，填入申請到的AppID，設置一個本地項目的名稱，比如“基坑工程項目”，并選擇一個本地的文件夾作為代碼存儲的目錄，點擊“新建項目”就開始了程序的編寫[10]。

2 微信小程序框架

微信小程序框架的核心是一個響應的數據綁定系統。整個系統分為兩塊，即視圖層（View）和邏輯層（App Service），如圖1所示，并在視圖層與邏輯層間提供了數據傳輸和事件系統，可以讓開發者可以方便地聚焦于數據與邏輯上。

框架可以讓數據與視圖非常簡單地保持同步。當做數據修改的時候，只需要在邏輯層修改數據，視圖層就會做相應的更新。框架還提供了豐富的微信原生API，可以方便的調起微信提供的能力，如獲取用戶信息，本地存儲，支付功能等[11]。

在進行移動端軟件開發時，會用到多個頁面，比如邊坡工程至少需要土層輸入頁面、邊坡尺寸頁面、支護頁面、計算結果頁面等等。而微信小程序框架管理了整個程序的頁面路由，可以做到頁面間的無縫切換，并給以頁面完整的生命周期。開發者需要做的只是將頁面的數據、方法及生命周期函數注冊進框架中，其他的一切復雜的操作都交由框架處理。

3 程序流程及其實現

3.1 程序流程圖

根據所要實現的功能，筆者給出程序的流程圖如圖2所示。從流程圖可以看出，程序中有較多的頁面跳轉與返回，因為手機屏幕相對電腦屏幕來說小了很多，需要通過多個頁面來實現特定的功能。

3.2 程序實現

3.2.1 圖形的實時顯示

在移動端軟件中，友好的圖形界面是必不可少的，微信小程序中的繪圖和Android、OS等移動開發是相同的，都是創建個上下文，在畫布canvas上畫出圖形。canvas標簽默認寬度為300px，高度為225px，但我們希望畫面隨著用戶的手機屏幕的大小而自動變化，這就需要調用手機屏幕的寬度及高度尺寸，代碼如下所示：

var app = getApp（）;

var context = null;

var isButtonDown = false;

var canvasw = 0;

var canvash = 0;

wx.getSystemInfo（{

success： function （res） {

canvasw = res.windowWidth;

canvash = res.windowHeight;

}

}）;

畫布canvas就像是數學上的坐標軸，以屏幕左上角為圓點，X軸向右為正，Y軸向下為正（這點和數學上相反的）。

3.2.2 計算模塊

邊坡穩定計算軟件的核心內容是其計算模塊，該模塊屬于小程序的邏輯層，是用JavaScript編寫的，放在后綴為js的文件里。邏輯層將數據進行處理后發送給視圖層，同時接受視圖層的事件反饋。在JavaScript 的基礎上，微信小程序有自己的特點：①增加 App 和 Page 方法，進行程序和頁面的注冊。②提供豐富的API，如掃一掃，支付等微信特有能力。③每個頁面有獨立的作用域，并提供模塊化能力。④開發者寫的所有代碼最終將會打包成一份 JavaScript，并在小程序啟動的時候運行，直到小程序銷毀。下面以土壓力系數計算為例，代碼如下：

//KaSoil土層主動土壓力系數，KpSoil被動土壓力系數

var KaSoil = [10];

var KpSoil = [10];

for （var i = 0; i < NumberSoilLayer; i++） {

KaSoil[i] = Math.pow（Math.tan（Math.PI * （45 - 0.5 * soilPara[i][2]） / 180）， 2）;

KpSoil[i] = Math.pow（Math.tan（Math.PI * （45 + 0.5 * soilPara[i][2]） / 180）， 2）;

//

}

4 程序效果

4.1 程序的預覽與發布

開發者可以使用開發工具來預覽小程序，檢查小程序在移動客戶端上的真實表現。點擊開發工具頂部操作欄的預覽按鈕，開發工具會自動打包當前項目，并上傳小程序代碼至微信的服務器，成功之后會在界面上顯示一個二維碼。使用微信掃碼即可在手機客戶端上看到小程序的真實表現，并且在手機上使用。由于最終程序是運行于微信平臺，為了保證小程序的質量，以及符合相關的規范，小程序的發布需要經過騰訊公司審核[12]。點擊開發者工具頂部操作欄的上傳按鈕，填寫版本號以及項目備注，上傳代碼提交審核。審核通過之后，需要開發者手動點擊發布，小程序才會發布到線上提供服務。用戶要使用該程序，只需在手機的微信里搜索“土木計算”小程序，打開之后就可以使用。或者用微信掃碼圖3所示的小程序二維碼，直接進入程序首頁。

4.2 程序運行效果

在手機微信里打開“土木計算”小程序（如圖4所示），點擊里面的“邊坡穩定分析”模塊，就進入“邊坡穩定計算”的界面，輸入相關的土層參數、邊坡尺寸參數，然后點擊“計算”，這時程序會提示是否需要支護，如果需要支護則輸入錨桿參數，再點擊“計算”。

輸入邊坡高度為45m，邊坡水平投影長度為66m。滑裂面與水平夾角25度。土體參數容重20kN/m3，粘聚力18.5kPa，摩擦角15°，計算出無支護狀態下邊坡穩定系數是0.91，不能滿足規范的穩定安全要求。接下來增加支護措施，點擊“輸入支護信息”，輸入錨桿的排數、單根錨桿的錨固力、錨桿與水平的夾角及錨桿的水平間距。這些數據可以反復調整，比如當錨桿排數為11排、單根錨固力為1000KN、錨桿水平夾角未20度、錨桿水平間距為4m時（如圖5所示），計算得到的穩定系數是1.34，滿足規范的要求。

5 結語

本文基于微信平臺開發了邊坡穩定計算程序，主要得出以下結論：

（1）使用微信平臺提供的開發工具，可以開發出邊坡穩定計算程序，經幾百位用戶的試用，該程序可以滿足基本的計算要求。

（2）該程序運行在手機移動端，不必下載安裝，直接在微信里打開即可計算。程序本身大小不足1M，基本對智能手機內存沒有影響。

（3）由于微信平臺對程序容量的限制，該程序屬于輕便型的應用，更加復雜的功能，比如自動生成計算書還無法實現。

本程序只是應用了微信平臺所提供的一部分工具，還有很多微信平臺的潛力沒有充分挖掘出來，計算程序還有待于后續進一步完善。

參考文獻

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[4] 馬鄖，魏志云，徐光黎，董家興，李受祉.基坑雙排樁支護結構設計計算軟件開發及應用[J].巖土力學，2014，35（3）：862-870.

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[6] 黃宏偉，聶新堯.云計算為巖土工程帶來的機遇與挑戰[C].第三屆全國工程風險與保險研究學術研討會，2014：183-187.

[7] 楊敏，肖珂，張俊峰.巖土工程軟件的發展方向[J].巖土工程界，2001，10（4）：18-19.

[8] 崔年治.BIM思想在邊坡治理分析軟件中的應用[J].工程勘察，2017年增刊（1）：90-95.

[9] 陳國周，劉春亮，江凡.巖土工程移動端程序開發[J].建筑科學，2018，34（sup）：95-99.

[10] 易偉.微信小程序快速開發[M].北京：人民郵電出版社，2017：28-29.

[11] 李駿，邊思.微信小程序開發入門及案例詳解[M].機械工業出版社，2017.