張掖市質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)研究院 鄔曉燕 邊英梅 朱志斌

針對(duì)傳統(tǒng)民用秤檢定過程中數(shù)據(jù)記錄流程繁瑣、檢定數(shù)據(jù)是否真實(shí)等問題，本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款民用秤檢定系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過檢定側(cè)、服務(wù)側(cè)、管理側(cè)的軟硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了檢定流程的在線控制及檢定數(shù)據(jù)的真實(shí)性核驗(yàn)等功能。系統(tǒng)在檢定側(cè)使用QT 語言進(jìn)行移動(dòng)端程序設(shè)計(jì)使用的檢定側(cè)程序具有一定的跨平臺(tái)性，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還預(yù)留了后期增加其他檢定項(xiàng)目的接口，增加了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是“互聯(lián)網(wǎng)＋產(chǎn)業(yè)計(jì)量”的一種經(jīng)典應(yīng)用，對(duì)進(jìn)一步探索“互聯(lián)網(wǎng)＋產(chǎn)業(yè)計(jì)量”有一定的實(shí)際意義。

目前，在民用秤檢定工作中利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程檢定的系統(tǒng)現(xiàn)階段還未實(shí)現(xiàn)。本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線遠(yuǎn)程民用秤檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了初步實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)組成及工作流程

1.1 系統(tǒng)組成

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的民用秤檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要有檢定側(cè)、服務(wù)側(cè)和管理側(cè)三部分組成。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure diagram

（1）檢定側(cè)主要完成如下3 個(gè)功能：1）民用秤檢定相關(guān)的原始數(shù)據(jù)錄入和關(guān)鍵數(shù)據(jù)圖像采集功能；2）對(duì)檢定地點(diǎn)進(jìn)行時(shí)空定位，從時(shí)空側(cè)保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性；3）檢定證書的在線打印功能，使被檢單位可以快速地拿到檢定證書。

（2）服務(wù)側(cè)主要完成檢定側(cè)上傳來的數(shù)據(jù)及圖像的接收、保存和分析，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了證書的在線生成功能。

（3）管理側(cè)主要完成檢定員、核驗(yàn)員、批準(zhǔn)人用戶的維護(hù)，檢定數(shù)據(jù)的真實(shí)性檢查，檢定數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，大屏幕數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示。

1.2 工作流程

（1）檢定員通過移動(dòng)端將檢定過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及采集的圖像提交至服務(wù)器。

（2）服務(wù)器端相應(yīng)程序?qū)z定數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行保存并將數(shù)據(jù)及圖像投送給核驗(yàn)員。

（3）核驗(yàn)員通過查看需要核驗(yàn)的數(shù)據(jù)確定是否通過，若通過則將初步生成證書并將信息推送至批準(zhǔn)人，若不通過則將數(shù)據(jù)返回給檢定員，檢定員可以通過續(xù)檢功能來進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改并再次提交。

（4）批準(zhǔn)人接收到推送來的信息后可以進(jìn)行初步證書的審核和原始檢定數(shù)據(jù)的審核，若通過則生成正式的PDF 電子版證書，并將生成證書信息推送至檢定員和核驗(yàn)員，若審核不通過則將數(shù)據(jù)返回給檢定員，并將核驗(yàn)員已核驗(yàn)數(shù)據(jù)刪除，檢定員可以通過續(xù)檢功能來進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改并再次提交。

（5）對(duì)于管理側(cè)的管理員可以隨時(shí)通過后臺(tái)管理程序登錄系統(tǒng)查看各檢定項(xiàng)目的進(jìn)度，人員的位置，并進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

（6）對(duì)于管理側(cè)的大屏幕可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前在線的檢定員的位置、工作狀態(tài)等，并在界面上實(shí)時(shí)顯示與檢定相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如已檢設(shè)備數(shù)、在線人員數(shù)、檢驗(yàn)合格率等。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)

在整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中檢定側(cè)與服務(wù)側(cè)進(jìn)行通信使用了自定義通信協(xié)議，以下簡(jiǎn)稱為協(xié)議1，協(xié)議1 是一個(gè)類JSON 的自定義協(xié)議，數(shù)據(jù)格式如下：

[|dataName:dataValue|dataName:dataValue|dataNa me:dataValue|dataName:dataValue|]

數(shù)據(jù)項(xiàng)：|dataName:dataValue|，其中dataName 為數(shù)據(jù)名，dataValue 為數(shù)據(jù)名對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。其中數(shù)據(jù)值部分為無類型數(shù)據(jù)，并支持有限的轉(zhuǎn)義字符，即數(shù)據(jù)值可以為協(xié)議1 格式的數(shù)據(jù)字符串。協(xié)議1 所用主要標(biāo)志如表1 所示。

表1 自定義協(xié)議標(biāo)志一覽表Tab.1 List of custom agreement marks

在本協(xié)議中可通過轉(zhuǎn)義字符的處理實(shí)現(xiàn)協(xié)議的嵌套，即數(shù)據(jù)值的部分可以是另一個(gè)協(xié)議1 組成的字符串。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到訪問的實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)的安全性等多方面的原因。整個(gè)系統(tǒng)有8 種數(shù)據(jù)表組成，下面分別做以說明：

2.2.1 用戶數(shù)據(jù)表

該表的主要功能是實(shí)現(xiàn)用戶的管理，主要管理用戶名、密碼、用戶登錄、用戶權(quán)限、用戶當(dāng)前位置等，該數(shù)據(jù)表主要的字段有：

uid（用戶唯一編號(hào)）、username（登陸用用戶名）、pwd（登陸用密碼）、phone（電話號(hào)碼）、status（登錄狀態(tài)）、power（權(quán)限）、rname（真實(shí)姓名）、job_number（工號(hào)）、ename（電子簽名）、x（經(jīng)度）、y（緯度）、d（日期）、t（時(shí)間）。

2.2.2 用戶狀態(tài)數(shù)據(jù)表

該表的主要功能是實(shí)現(xiàn)用戶上線后在檢定過程中發(fā)生關(guān)鍵檢定動(dòng)作的時(shí)空數(shù)據(jù)保存。主要的字段有：uid（用戶唯一編號(hào)）、spwd（登陸用密碼）、status（狀態(tài)）、x（經(jīng)度）、y（緯度）、d（日期）、t（時(shí)間）。

2.2.3 檢定記錄數(shù)據(jù)表

該表的主要功能是檢定設(shè)備在檢定過程中檢定關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)空信息的存儲(chǔ)、檢定原始數(shù)據(jù)的保存等，其主要的字段有：id（設(shè)備id）、image（設(shè)備圖片）、dx（檢定地點(diǎn)經(jīng)度）、dy（檢定地點(diǎn)緯度）、dd（檢定日期）、dt（檢定時(shí)間）、cx（核驗(yàn)地點(diǎn)經(jīng)度）、cy（核驗(yàn)地點(diǎn)緯度）、cd（核驗(yàn)日期）、ct（核驗(yàn)時(shí)間）、step（檢定步驟）、status（檢定狀態(tài)）、d_uid（檢定人員uid）、c_uid（核驗(yàn)人員uid）、certificateNo（檢定證書編號(hào)）、raw_data（檢定原始數(shù)據(jù)）。

2.2.4 用戶檢定數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)

該表主要針對(duì)檢定員設(shè)計(jì)的，主要用于保存檢定員檢定設(shè)備的相關(guān)信息，主要信息如時(shí)間、定位、檢定狀態(tài)等。該表的主要字段有：id（設(shè)備id）、image（設(shè)備圖片）、company（檢定單位名稱）、c_uid（檢驗(yàn)人員uid）、x（經(jīng)度）、y（緯度）、d（日期）、t（時(shí)間）、status（檢定狀態(tài)）、step（檢定步驟）等。

2.2.5 用戶核驗(yàn)數(shù)據(jù)表

該表主要針對(duì)核驗(yàn)員和批準(zhǔn)人設(shè)計(jì)的，主要用于保存核驗(yàn)員和批準(zhǔn)人要核驗(yàn)或批準(zhǔn)設(shè)備的相關(guān)信息，主要信息如時(shí)間、定位、檢定狀態(tài)等。該表的主要字段有：id（設(shè)備id）、image（設(shè)備圖像）、company（被檢單位）、d_uid（檢定員uid）、x（經(jīng)度）、y（緯度）、d（日期）、t（時(shí)間）、status（檢定狀態(tài)）。

2.2.6 用戶登錄日志數(shù)據(jù)表

該表主要針對(duì)用戶登錄、退出等動(dòng)作的時(shí)空信息的保存。該表的主要字段有：uid（用戶id）、action（用戶動(dòng)作）、x（經(jīng)度）、y（緯度）、d（日期）、t（時(shí)間）等。

2.2.7 檢定項(xiàng)目模板數(shù)據(jù)表

該表主要用于存放在檢定過程中的參數(shù)名稱、參數(shù)標(biāo)簽、參數(shù)類型、參數(shù)相關(guān)說明等，表中主要的字段有：idx（參數(shù)序號(hào)）、paraName（參數(shù)名）、paraLabel（參數(shù)標(biāo)簽）、type（參數(shù)類型）、illustration（參數(shù)說明）、tableIdx（參數(shù)所屬表序號(hào)）、tableName（參數(shù)所屬表名稱）等。

2.2.8 鑒定證書數(shù)據(jù)表

該表主要用于管理被檢設(shè)備的證書編號(hào)，主要設(shè)計(jì)的字段有：id（設(shè)備id）、certificateNo（證書編號(hào)）、path（PDF 證書存放路徑）、md5（PDF 證書md5 碼）用于驗(yàn)證證書的真?zhèn)蝃1]。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)主要有兩部分組成，一是檢定側(cè)程序設(shè)計(jì)；二是服務(wù)側(cè)程序設(shè)計(jì)。

檢定側(cè)程序設(shè)計(jì)主要是移動(dòng)端的App 程序設(shè)計(jì)，考慮到各檢定人員的手機(jī)系統(tǒng)并不統(tǒng)一，可能有Android、iOS、HarmonyOS 等系統(tǒng)，所以在移動(dòng)端進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)需要使用跨平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用了QT 語言作為跨平臺(tái)編程語言，該語言通過一次開發(fā)在不同平臺(tái)上多次編譯的方式實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)的程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了Android、iOS、HarmonyOS 及Windows、Linux 等多個(gè)平臺(tái)的程序編寫及運(yùn)行。App主要實(shí)現(xiàn)的功能如圖2 所示[2]。

圖2 移動(dòng)端程序功能框圖Fig.2 Program function block diagram of mobile terminal

服務(wù)側(cè)程序分為兩部分：（1）針對(duì)檢定側(cè)的數(shù)據(jù)及圖像采集程序；（2）針對(duì)管理側(cè)的數(shù)據(jù)管理及分析程序。后端程序設(shè)計(jì)語言主要使用了PHP 和SQL 等語言，前端程序設(shè)計(jì)語言主要采用HTML、JavaScript 等。

檢定側(cè)數(shù)據(jù)及圖像采集程序主要完成功能如圖3 所示。

圖3 檢定側(cè)數(shù)據(jù)及圖像采集程序功能框圖Fig.3 Functional block diagram of data and image acquisition program at verification side

管理側(cè)數(shù)據(jù)管理及分析程序主要完成功能如圖4 所示[3]。

圖4 管理側(cè)數(shù)據(jù)管理及分析程序功能框圖Fig.4 Functional block diagram of data management and analysis program on management side

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題

3.1 檢定流程的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于整個(gè)檢定流程利用了設(shè)備檢定狀態(tài)的方法來實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的控制，對(duì)于一臺(tái)設(shè)備的檢定狀態(tài)在系統(tǒng)中設(shè)置為A、B、C、D、E、F 6 個(gè)狀態(tài)。下面分別對(duì)這6個(gè)狀態(tài)作以說明：

A 狀態(tài)是檢定員未將設(shè)備檢定完?duì)顟B(tài)；

B 狀態(tài)是檢定員將設(shè)備檢定數(shù)據(jù)全部錄入保存但未提交狀態(tài)；

C 狀態(tài)是檢定員將數(shù)據(jù)提交至核驗(yàn)員但核驗(yàn)員未核驗(yàn)狀態(tài)；

D 狀態(tài)是核驗(yàn)員核驗(yàn)合格提交至批準(zhǔn)人而批準(zhǔn)人未批準(zhǔn)狀態(tài)；

E 狀態(tài)是批準(zhǔn)人已批準(zhǔn)狀態(tài)；

F 狀態(tài)是批準(zhǔn)人或核驗(yàn)員發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不合格返回檢定員狀態(tài)。

通過以上6 個(gè)狀態(tài)的控制可以有效地實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的檢定流程。

3.2 數(shù)據(jù)的可信度

為了加強(qiáng)檢定數(shù)據(jù)的可信性，在系統(tǒng)中通過時(shí)空定位和圖像采集的方式增強(qiáng)了原始數(shù)據(jù)的可信度，并通過兩級(jí)原始數(shù)據(jù)及關(guān)鍵數(shù)據(jù)圖像的查驗(yàn)機(jī)制保證了數(shù)據(jù)的可信度。在移動(dòng)端App 中使用了自動(dòng)計(jì)算功能有效防止了人工計(jì)算時(shí)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤[4]。

3.3 系統(tǒng)的可擴(kuò)充性

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初就考慮到了其他檢定項(xiàng)目的可擴(kuò)充性，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、移動(dòng)端程序設(shè)計(jì)、管理側(cè)程序設(shè)計(jì)方面都進(jìn)行了擴(kuò)充性設(shè)計(jì)，即今后可方便地將其他檢定項(xiàng)目接入到本系統(tǒng)中來。在系統(tǒng)可擴(kuò)充方面主要實(shí)現(xiàn)了如下幾項(xiàng)技術(shù)：

（1）實(shí)現(xiàn)了檢定項(xiàng)目數(shù)據(jù)錄入的模板可制定；

（2）移動(dòng)端檢定數(shù)據(jù)錄入及圖像采集界面會(huì)根據(jù)檢定項(xiàng)目的數(shù)據(jù)模板動(dòng)態(tài)改變數(shù)據(jù)輸入項(xiàng)目；

（3）原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)使用了協(xié)議1 來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。使各類不同項(xiàng)目的數(shù)據(jù)可以使用統(tǒng)一檢定記錄數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)；

（4）系統(tǒng)中采用了檢定證書模板可制定模式，保證了其他檢定項(xiàng)目證書的有效生成[5]。

3.4 系統(tǒng)的安全性

（1）在網(wǎng)絡(luò)通信方面均使用了POST 方式進(jìn)行通信，同時(shí)還使用了自定義通信協(xié)議，加強(qiáng)了通信的安全性;

（2）使用了PDF 證書md5 碼驗(yàn)證機(jī)制，提高了電子證書的安全性[6]。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的民用秤檢定系統(tǒng)。該系統(tǒng)是“互聯(lián)網(wǎng)＋產(chǎn)業(yè)計(jì)量”的經(jīng)典應(yīng)用。它克服了人工檢定民用秤的諸多問題，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)端數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)分析、大數(shù)據(jù)展示、電子證書生成與發(fā)放等多項(xiàng)功能，這是未來諸多檢定系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

引用

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