曾偉軍,李躍軍

(1.湖南省炎汝高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司,湖南株洲 412000; 2.湖南省交通科學(xué)研究院,湖南長沙 410015)

近十幾年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,全國各地的公路建設(shè)規(guī)模宏大,尤其高等級公路發(fā)展迅猛。在公路建設(shè)中,質(zhì)量是工程建設(shè)的關(guān)鍵,任何一個環(huán)節(jié)、任何一個部位出現(xiàn)問題,都會給工程的整體質(zhì)量帶來嚴(yán)重的后果,直接影響到公路的使用效益,甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,工程質(zhì)量是工程建設(shè)的生命。保障工程順利完工,避免工程質(zhì)量事故已成為管理人員的重點工作。

水泥混凝土是工程建設(shè)中使用最廣泛的材料之一,控制水泥混凝土的質(zhì)量也是質(zhì)量管理一項重要任務(wù)。由于公路建設(shè)點多、線長、面廣,加上交通不便,現(xiàn)代化的商品混凝土不能進(jìn)入工程建設(shè),各地公路建設(shè)規(guī)模宏大,公路建設(shè)專業(yè)人員比較短缺,建設(shè)人員素質(zhì)不一,這些因素給水泥混凝土的質(zhì)量控制增加了難度。壓力機(jī)是混凝土強(qiáng)度檢測的重要試驗儀器,及時準(zhǔn)確地獲取施工單位和監(jiān)理單位的混凝土強(qiáng)度檢測數(shù)據(jù),分析處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)中存在的問題,并采取相應(yīng)的措施,對于加強(qiáng)混凝土質(zhì)量控制及工程質(zhì)量控制具有重要意義。本系統(tǒng)開發(fā)過程中廣泛調(diào)查水泥混凝土質(zhì)量檢測管理現(xiàn)狀,采用當(dāng)前先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)如WebService技術(shù),OOP技術(shù),工程數(shù)據(jù)庫技術(shù),組件技術(shù),有效解決了混凝土質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的問題,取得了良好的效果。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

1)實現(xiàn)試件強(qiáng)度試驗檢測數(shù)據(jù)從試件強(qiáng)度檢測壓力機(jī)系統(tǒng)到監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊真實安全高效采集存儲。

2)保障試件強(qiáng)度試驗檢測數(shù)據(jù)從監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊到建設(shè)單位服務(wù)器傳輸中的完整性和真實性。

3)提供試件強(qiáng)度試驗檢測數(shù)據(jù)質(zhì)量分析功能,為管理人員更好地使用這些數(shù)據(jù)獲取工程質(zhì)量信息來控制工程質(zhì)量。

1.2 系統(tǒng)功能需求分析

1)數(shù)據(jù)采集:監(jiān)控中心能及時掌握到各單位上傳的壓力機(jī)上各種試驗的所有試驗數(shù)據(jù)以及一些相關(guān)信息,主要包括試驗單位信息、壓力機(jī)廠家型號、試驗組號、試驗類型、試件尺寸、受壓面積、設(shè)計強(qiáng)度等級、一組試件個數(shù)、齡期、試驗結(jié)果(強(qiáng)度值和破壞荷載)、試驗日期,為保證強(qiáng)度數(shù)據(jù)的真實性,系統(tǒng)還采集試驗時間與試件強(qiáng)度關(guān)系曲線數(shù)據(jù)。

2)抗干擾功能:系統(tǒng)具有抗干擾功能,如果網(wǎng)絡(luò)中斷,試驗數(shù)據(jù)將在本機(jī)保存;網(wǎng)絡(luò)一旦連通,數(shù)據(jù)將自動繼續(xù)傳輸,保證上傳數(shù)據(jù)的完整性。還可防止人為切斷網(wǎng)絡(luò)傳輸線路,保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

3)數(shù)據(jù)傳輸功能:將各試驗單位的壓力機(jī)試驗數(shù)據(jù)通過聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集過來,并通過數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)上傳到聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控中心,以便對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,及時掌握試驗數(shù)據(jù)的真實性,了解混凝土的質(zhì)量情況。

4)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理:對使用監(jiān)控系統(tǒng)的用戶、單位信息進(jìn)行管理,另外對用戶的權(quán)限進(jìn)行控制。

5)數(shù)據(jù)查詢功能:上傳到監(jiān)控中心的壓力機(jī)試驗數(shù)據(jù),需要不同的用戶按權(quán)限,根據(jù)條件進(jìn)行查詢。

6)信息補(bǔ)充功能:由于壓力機(jī)上采集上傳到監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息有限,還不便于業(yè)主對信息的充分掌握,為此需要數(shù)據(jù)上傳的單位在監(jiān)控系統(tǒng)里面補(bǔ)充相關(guān)的信息。

7)數(shù)據(jù)異?？刂乒δ?將各試驗單位上傳的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行異?？刂?用戶在設(shè)計強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,通過設(shè)置齡期為3 d、7 d、28 d的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的百分比,自動篩選出達(dá)不到控制要求的不合格數(shù)據(jù),并對不合格的結(jié)果用紅色標(biāo)記出來。這樣便于通過試驗數(shù)據(jù)來掌握混凝土的質(zhì)量情況。

1.3 系統(tǒng)模塊劃分

系統(tǒng)根據(jù)功能的劃分和功能之間的相關(guān)性,為降低系統(tǒng)各部分的耦合,提高系統(tǒng)開發(fā)效率和質(zhì)量,堅持模塊化原則將系統(tǒng)劃分為客戶端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、客戶端數(shù)據(jù)采集、客戶端數(shù)據(jù)存儲發(fā)送、服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收、服務(wù)器端試驗數(shù)據(jù)維護(hù)、服務(wù)器端數(shù)據(jù)分析、服務(wù)器端基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等模塊。見圖1。

圖1 系統(tǒng)模塊劃分圖

1.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

為簡化客戶端組件實現(xiàn),系統(tǒng)客戶端數(shù)據(jù)庫與Web數(shù)據(jù)庫采用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)在Web服務(wù)器端接收時轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),以下列出客戶端和Web服務(wù)器端主要數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu),其中臺賬信息總表與詳表是一對多的關(guān)系,以TestID字段相關(guān)聯(lián)。見表1～表3。

表1 客戶端臺賬信息表

表2 W eb數(shù)據(jù)庫臺賬表

表3 W eb數(shù)據(jù)庫臺賬主表

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

試件強(qiáng)度檢測壓力機(jī)系統(tǒng)軟件多用VC++,VB開發(fā),為方便軟件接口、安裝和數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測系統(tǒng)客戶端模塊采用VC++6.0開發(fā),為提高開發(fā)效率,服務(wù)器端采用ASP.NET開發(fā)數(shù)據(jù)接收和查詢分析模塊。系統(tǒng)采用C/S(客戶端/服務(wù)器)與B/S(瀏覽器/服務(wù)器)相結(jié)合的混合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2。

2.2 系統(tǒng)通信技術(shù)

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議分為不同層次,例如TCP/IP模型將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為4層分別是:網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層,不同層次完成不同的任務(wù),各層之間耦合性小,在應(yīng)用層開發(fā)了很多基本的通信協(xié)議如:HTTP(超文本傳輸協(xié)議)、FTP(文件傳輸協(xié)議)、SMTP(郵件傳輸協(xié)議)等。為了滿足結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳輸要求,又在這些基本通信協(xié)議上構(gòu)造了Socket、WebService等通信技術(shù)。其中WebService是一項使用Soap(Simple Object Access Protocal)協(xié)議封裝XML數(shù)據(jù)通過HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù),隨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和普及,WebService技術(shù)使用日益廣泛,本系統(tǒng)采用WebService技術(shù)通信,WebService技術(shù)具有以下特點:

1)Web Services可以跨平臺:Web Services平臺是XML+HTTP,與各種軟件開發(fā)平臺無關(guān),因此不同的軟件平臺可以根據(jù)Services技術(shù)要求實現(xiàn)它,因此可以實現(xiàn)不同開發(fā)平臺開發(fā)的軟件之間的通信。

2)Web Services是獨立的(self—contained)并可自我描述:Web Services通過WSDL(Web Services Description Language)服務(wù)描述語言來描述Web Services提供的服務(wù)及其調(diào)用方法,包括WebService提供的方法、各方法的輸入輸出格式,這樣其他程序通過解析Web Services產(chǎn)生的服務(wù)描述文件確定服務(wù)提供的方法和調(diào)用方法。

3)越來越多的軟件開發(fā)平臺提供對WebService技術(shù)的支持,如微軟公司的.NET技術(shù),這為WebService技術(shù)的使用和推廣起到了極大的方便,甚至一個初級程序員就可以實現(xiàn)WebService服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)通信接口

1)由于各單位使用的試件強(qiáng)度壓力機(jī)品牌不同,壓力機(jī)軟件也不同,試件種類較多,因此制定統(tǒng)一穩(wěn)定的接口就比較重要。定義通信接口就是針對要處理的問題對象進(jìn)行抽象,獲取問題對象的屬性和方法,構(gòu)建便于處理問題和相對穩(wěn)定的通信標(biāo)準(zhǔn)。

2)通過對問題的調(diào)查理解,我們把試件強(qiáng)度壓力機(jī)與數(shù)據(jù)采集模塊的每次通信抽象為一個事件,每個事件包括事件名稱、用戶名、密碼、機(jī)器標(biāo)識號等屬性,包括一個Data元素,Data元素屬性根據(jù)事件名稱改變。系統(tǒng)共定義了GroupStart,Sample-Done,GroupDone三種名稱的事件,當(dāng)壓力機(jī)開始一組試驗時,壓力機(jī)向客戶端采集模塊發(fā)送GroupStart事件,包括試驗的基本信息如:試驗類型、試件尺寸、試件個數(shù)等,當(dāng)一個試件試驗結(jié)束時,壓力機(jī)向客戶端采集模塊發(fā)送SampleDone事件,包括試件的破壞荷載和試件試驗過程產(chǎn)生的時間-荷載曲線數(shù)據(jù),當(dāng)一組試驗結(jié)束時,壓力機(jī)向客戶端采集模塊發(fā)送GroupDone事件,包括試件平均值、是否合格等信息。每個事件由兩個XML節(jié)點數(shù)據(jù)構(gòu)成,為減小通信量,數(shù)據(jù)以屬性的形式存放在兩個節(jié)點的屬性里,第一個節(jié)點記錄事件的類型,發(fā)送客戶端的基本信息,第二個節(jié)點記錄事件數(shù)據(jù)信息。以下給出以GroupStart為例的壓力機(jī)試驗軟件發(fā)送給客戶端代理模塊的一個事件內(nèi)容。見圖3。

圖3 壓力機(jī)試驗軟件發(fā)送給客戶端代理模塊的事件內(nèi)容

2.4 數(shù)據(jù)采集組件實現(xiàn)

開發(fā)的dll組件充當(dāng)通訊代理角色,各壓力機(jī)系統(tǒng)通過該代理組件完成事件的發(fā)布及數(shù)據(jù)通訊,該組件實現(xiàn)4個C風(fēng)格的函數(shù),包括:

方法一:Init,壓力機(jī)系統(tǒng)在程序啟動時調(diào)用該方法,組件通過該方法完成組件初始化工作,如讀取組件配置信息。

函數(shù)原型:Void Init(const char*szMessage),暫時定義szMessage為空。

調(diào)用:在應(yīng)用程序啟動時調(diào)用。

方法二:Release,壓力機(jī)系統(tǒng)在程序退出時調(diào)用該方法,組件通過該方法釋放組件申請的應(yīng)用資源,如網(wǎng)絡(luò)連接。

函數(shù)原型:Void Release(const char*szMessage),暫時定義szMessage為空。

調(diào)用:在應(yīng)用程序結(jié)束時調(diào)用。

方法三:Config,壓力機(jī)程序在選項菜單下提供“通訊配置”菜單項,用戶點擊改菜單項時調(diào)用本函數(shù)。

函數(shù)原型:Void Config(HWND hWndOner)。hWndOwner為壓力機(jī)系統(tǒng)窗口句柄,缺省為0。

調(diào)用:用戶點擊“通訊配置”時調(diào)用。

方法四:PostEvent,壓力機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行試驗時調(diào)用該方法發(fā)布相應(yīng)的事件,完成系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸。

具體形式:Void PostEvent(const char*Xm lData);其中XmlData遵循系統(tǒng)通信接口制定的通信標(biāo)準(zhǔn)。

聯(lián)系壓力機(jī)生產(chǎn)廠商的軟件開發(fā)商,要求他們按照要求實現(xiàn)我們提供的接口,即可實現(xiàn)壓力機(jī)試驗數(shù)據(jù)采集。

2.5 系統(tǒng)查詢分析實現(xiàn)

混凝土強(qiáng)度試驗完成后,系統(tǒng)自動將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器上,選擇試驗單位設(shè)置查詢條件,點擊查詢即可以查詢到混凝土強(qiáng)度試驗結(jié)果,點擊查看可以查看單個試件的試驗結(jié)果,設(shè)置異常數(shù)據(jù)控制選項后系統(tǒng)會將不符合數(shù)據(jù)異?？刂茦?biāo)準(zhǔn)的試驗項以紅色標(biāo)示出來,便于管理人員查看。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計思想,開發(fā)了壓力機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),在湖南省懷化至通道高速公路項目中投入使用,從使用的情況看,系統(tǒng)實現(xiàn)了試件強(qiáng)度數(shù)據(jù)安全、高效、穩(wěn)定傳輸,由于將檢測圖像數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器,保證了數(shù)據(jù)的真實性。系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo),提高了公路建設(shè)人員的質(zhì)量意識,改善了高速公路建設(shè)質(zhì)量管理手段,取得了良好的效果。圖4是系統(tǒng)運行圖,根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)控制標(biāo)準(zhǔn),紅色顯示的數(shù)據(jù)項為不合格項。

圖4 數(shù)據(jù)異?？刂平Y(jié)果顯示界面

4 結(jié)語

系統(tǒng)在開發(fā)過程中充分地調(diào)查了壓力機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的使用環(huán)境和功能需求,提出了建立壓力機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的目標(biāo),設(shè)計壓力機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測了系統(tǒng)通信接口,采用WebService技術(shù),OOP技術(shù),工程數(shù)據(jù)庫技術(shù),組件技術(shù)等當(dāng)前先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)了壓力機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng),改善了高速公路質(zhì)量管理手段,取得了良好的實際效果。

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