計量檢定/校準系統的設計與實現

陳彥聯，鄭媛月

(中航工業第一飛機設計研究院，陜西西安710089)

0 引言

隨著信息化技術的迅速發展和計量機構的迫切需求，越來越多的計量機構不同程度的建立了計量管理的信息系統，但現有的計量管理信息系統(計量基礎信息管理、計量法規管理、計量標準管理、溯源供方管理、計量儀器設備管理、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管理階段，未對檢定/校準業務進行流程化管理，也未對檢定/校準原始記錄進行科學、合理的信息化處理。計量檢定/校準數據大多依靠手工計算、或者利用Excel 軟件自編程序來進行數據處理，不僅工作效率低，而且人為因素強，易出錯;各類檢定/校準記錄以紙質文檔保存，不利于信息共享和統計分析。通過梳理檢定/校準業務流程，開發相應的功能模塊，實現數據的自動處理，結論自動判別，自動生成檢定/校準證書，可提高工作效率，拓展原計量管理系統的功能，優化內部資源，實現信息共享。

1 系統需求分析

1.1 檢定/校準業務分析

檢定/校準業務屬于計量專業的核心業務，一般包括測量設備檢定/校準計劃生成，任務下達，按標準開展檢定/校準，數據采集、處理，結論判別，任務提交等環節。計劃員將生成的周期計劃任務分配給不同專業的檢測室主任，檢測室主任將檢定/校準任務分配給相應的檢測人員、核驗人員。檢測人員根據檢測任務的類型，調用相應的原始記錄模板，利用數據自動處理技術處理原始數據，并直接進行結論判別，檢定/校準完畢后，將任務提交核驗人員進行核驗，核驗人員可將原始記錄調出，核準無誤后提交檢測室主任。如核驗人員核準有誤，則將檢測任務退回檢測人員，檢測人員將問題更改后重新提交核驗人員，核驗人員核準無誤后提交檢測室主任，檢測室主任核準有誤，繼續退回檢測人員，直至各個核準環節無誤后，檢測室主任將檢定/校準任務提交計劃員，該項檢定/校準任務完畢。

1.2 檢定/校準數據處理分析

由于計量器具種類繁多，且每種計量器具的檢定/校準項目不同，數據處理方法就不同，需針對不同計量器具編寫不同的處理程序。首先需梳理現有計量標準開展的電工、無線電、溫度、壓力、幾何量、專用測試設備等各專業的檢定/校準業務。對不同專業的檢定項目予以分類，如圖1 所示。每個專業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據處理方法，通過對數據處理方法的研究，掌握同類型原始記錄的數據計算規律，歸納結論判別方式的種類，確定檢測記錄中需交換和復用的數據，為系統的設計與實現奠定基礎、提供依據。

圖1 檢定/校準項目分類表

1.3 系統功能

計量檢定/校準管理系統應實現以下功能:檢定/校準任務的下達、檢測、核驗、批準等任務流程化管理;按照檢定/校準項目的不同，分類設計、調用原始記錄模板;檢定/校準數據自動處理、結論自動判別、證書自動生成。

2 檢定/校準系統實現

2.1 系統總體設計

現有的計量管理系統一般采用三層結構的系統構架。可以將軟件系統中的數據處理、數據表現、數據存儲分離，使軟件有很強的靈活性及一定的擴展性。系統采用B/S (Browser－Server，瀏覽器－服務器)結構實施方法，采用微軟的瀏覽器作為客戶端替代程序，為用戶提供統一客戶開發和操作平臺。

服務器系統平臺采用Microsoft Windows 2003 Server，應用Web 服務器采用Apache Tomcat 515，數據庫服務器采用Microsoft SQLServer 2003 系統，客戶端瀏覽器推薦使用Microsoft Internet Explorer 515 以上版本。

計量檢定/校準系統基于現有計量管理系統構架設計，利用其擴展性強的特點，進行二次開發和完善。

2.2 檢定/校準業務流程設計

根據對檢定/校準業務的分析，進行檢定/校準流程設計和功能模塊設計，如圖2 所示。

2.3 校準數據自動處理

數據處理是整個系統的核心環節，利用Office VBA 編程技術實現檢定/校準數據的自動處理。VBA的基本架構包括對象、屬性、方法、事件等，在架構以及編程方法、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］。根據需要定義其中的宏操作，利用各種自定義的計算函數來定義其中的類模塊，通過各函數的調用來解決數據處理中加、減、乘、除、平方、開方、取絕對值等原始數據的計算。若計算較為復雜的計量器具，首先定義大量變量，其次通過相應的函數定義來實現中間結果的堆棧及調用、有效位數的取舍等，最后通過不斷的程序調試來實現檢定/校準數據的自動處理與結論的判別。

圖2 計量器具檢定、校準流程圖

2.4 校準數據的交換和復用

計量檢定/校準記錄是測量設備控制過程的重要環節，也是量值傳遞和溯源過程中基礎性的技術文件，一般采用Word 文檔或者Excel 表格形式，這種方式保存的數據難以實現自動提取、分析和處理，復用效率低，不能滿足網絡化管理的需要。本系統采用XML(Extended Markup Language)可擴展的標記語言，實現儀器檢定/校準數據的交換和復用。

為了利用XML 語言對儀器檢定/校準數據進行描述。按照儀器檢定規程和校準規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/校準數據的基本元素，并將元素按照隸屬關系組織為樹型結構;明確每個元素可能出現的個數、元素出現的次序關系等因素，編寫模式文件;按照模式文件要求輸入檢定結果數據，得到記錄檢定數據的XML 文檔;并利用模式文件對XML 文檔進行驗證，［3］如圖3所示。

2.5 運行結果

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，而調用設計好的原始記錄模板，實現數據自動處理、結論自動判別、證書自動生成，最多只需5 min。經驗算，計算結果完全正確，結論判別準確。原來檢測人員從數據處理到打印證書，最少需要2 個小時，現在使用檢定/校準系統，只需要不到10 min，極大地提高了工作效率。

圖3 XML 模式在計量檢定數據交換中的應用

3 結語

檢定/校準系統的研究和實現對于計量管理具有非常重要的意義。本文通過對計量檢定/校準業務的詳細分析，對現有計量管理系統進行二次開發，在原有功能的基礎上，豐富了業務流程，實現了檢定校準數據的自動處理、結論自動判別、檢定/校準證書的自動生成，豐富了計量管理系統結構，充實了管理內涵，提高了計量檢定/校準工作效率。本系統對各計量機構的檢定/校準數據自動化處理具有一定的應用參考價值。

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

［2］段長生. 基于VBA 開發的溫度計量Excel 數據處理軟件的設計［J］. 計測技術，2008，28 (S1):68 －70.

［3］張濤，魏志強，賈東寧. 基于XML 異構數據的實時轉換系統的研究與設計［J］. 計算機科學，2009，36 (4B):164－166.