水泥實驗室能力驗證信息統計分析系統設計

賈巖等

（河南省產品質量監督檢驗院， 河南 鄭州 450004）

摘 要： 針對水泥實驗室能力驗證實施過程中大量的數據處理的需要，設計開發了水泥實驗室能力驗證信息統計分析系統。該系統采用基于Java語言的Eclipse開發工具和Oracle數據庫，使能力驗證實施者能快捷精準地處理能力驗證的信息數據：對能力驗證樣品的均勻性做出自動分析評定，能力驗證試驗結果穩健Z（ZB和ZW）值等結果自動計算處理分析，迅速生成專業匯總表和Z比分數直方圖。該系統實現了水泥能力驗證實施工作自動化管理、提高了數據信息處理的速度和準確性。

關鍵詞： Eclipse； Oracle； 穩健Z 值； 能力驗證

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0065?04

0 引 言

能力驗證是由多個實驗室對相同被測樣品（參數）檢測的組織、實施，最終評價實驗室的檢驗能力，保證實驗室技術能力和管理水平不斷完善的有效方式[1]。在0.05顯著水平上，在保證樣品均勻的和滿足能力驗證要求的基礎上，發送樣品至實驗室進行獨立檢測，再將所有參加測試的實驗室結果進行穩健統計技術，評價各個水泥實驗室測量結果的滿意程度。在水泥實驗室能力驗證實施過程中要對樣品的均勻性以及參加實驗室檢測數據采用穩健統計技術進行統計分析，有大量的原始數據需要處理，處理過程按照CNAS?GL02 2006《能力驗證結果的統計和能力評價指南》以及CNAS?GL03 2006《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》中運用多個復雜公式經過多次運算，推導出穩健Z（包括ZB和ZW）比分數值等數據，并按照指南要求進行分析評定。目前大量的數據處理和計算需要人工通過電腦辦公軟件進行處理，如新疆出入境檢疫技術中心尚德軍等研究利用Office對能力驗證計劃中數據的處理[2]，這樣不可避免容易造成數據處理錯誤，影響實驗數據的準確性和公正性，國內尚無用于能力驗證的專業統計軟件。

隨著信息技術的發展，為了提高能力驗證數據處理分析效率，實現水泥能力驗證實施工作自動化管理、加快數據信息處理的速度、降低實施單位的工作負荷，節省時間，提高準確性，開發了一套實用的、快速的水泥實驗室能力驗證信息統計分析系統，采用Eclipse工具設計開發，與Oracle數據庫相結合，來進行水泥產品的能力驗證數據處理分析。

1 數據信息處理系統設計

1.1 系統的主要內容

本系統依據CNAS?GL03：2006 《能力驗證樣品均勻性和穩定性評價指南》、CNAS?GL02 2006《能力驗證結果的統計和能力評價指南》進行需求分析和項目實際開發，實現自動評定樣品均勻性、試驗數據計算分析、穩健Z（包括ZB和ZW）比分數值生成，打印統計圖表。

系統主要包括五個能力驗證信息統計分析功能模塊：

（1） 均勻性檢驗模塊：用于水泥能力驗證樣品的單因子方差分析，檢驗所得數據經F檢驗法判定確定樣品的均勻性；

（2） 試驗數據輸入模塊：用于水泥能力驗證物理性能、化學性能各試驗項目數據的輸入；

（3） 穩健Z比分數模塊： 用于采用穩健（Robust）統計技術處理實驗結果，得到穩健Z（包括ZB和ZW）比分數；

（4） 結果評價匯總模塊：用于按照Z比分數評價規則，評價結果滿意程度并生成評價匯總報告；

（5） Z比分數直方圖模塊：用于根據穩健Z（包括ZB和ZW）比分數值，自動生成直方圖，直觀描述實驗室檢測能力。

1.2 系統數據處理流程

系統數據處理流程圖見圖1，首先用戶使用系統賬號和密碼，登陸水泥實驗室能力驗證信息統計分析系統，完成創建本批能力驗證計劃樣品批，選擇“均勻性檢驗報告”菜單，選擇均勻性試驗項目，錄入10組試驗原始數據，點擊“保存”按鈕，系統自動處理實驗數據并顯示計算結果F0.05，當F0.05≤F0.05（9，10）=3.02時，系統自動評價該批樣品均勻。保存成功后，系統提示“保存成功”，刷新原有頁面。點擊“導出”按鈕，系統自動導出Word文檔的均勻性檢驗結果報告。

圖2為能力驗證結果和統計處理流程示意圖，用戶完成該批能力驗證計劃樣品均勻性試驗后，選擇“能力驗證結果統計”菜單，選擇批次號進行查詢，可以添加新的試驗或查看已經存在的試驗數據。在選擇批次的試驗項目界面下，錄入試驗原始數據后系統根據已設定的評分標準，自動評價試驗數據結果并導出能力驗證匯總報告。

1.3 系統主要特點

1.3.1 系統開發環境

本系統采用Eclipse 開發制作，利用Java語言，Oracle數據庫為基礎設計。Eclipse是開放源代碼的基于Java的可擴展開發平臺，Eclipse提供了功能豐富的集成開發環境，擁有強大的代碼重構功能，Eclipse本身內置了Java插件JDT，可以使用Eclipse方便的開發Java應用程序[3?4]。

1.3.2 系統運行環境

系統的硬件環境：PIII 2.0G CPU，60 GB以上硬盤，512 MB以上內存。軟件運行環境是Windows XP以上操作系統，便于應用普及[5?6]。系統按照CNAS?CL01：2006《檢測和校準實驗室能力認可準則》要求：將均勻性檢驗模塊與其他4個模塊分別按照同標準Windows圖形窗口操作界面的獨立模塊化設計，原始數據和數據處理結果和判定結果用Word文檔導出保存，編輯方便。

1.3.3 數據庫表設計

均勻性檢驗數據處理數據庫如表1所示。能力驗證數據處理數據庫（部分）表如表2所示。

2 系統的實現

2.1 均勻性檢驗

用戶登陸系統的主頁，選擇“均勻性報告”菜單，首先進入實驗列表頁，由ListVIEW控件生成數據庫列表，顯示所有實驗的數據以及結果評價，用戶選擇任務批和實驗項目或創建新的任務批（實驗項目）。以燒失量項目為例，錄入10組樣品批的試驗原始數據，見圖3。點擊“添加”按鈕，系統按單因子方差分析法，對樣品均勻性數據進行自動處理，所得數據系統按F檢驗法原則自動分析、計算顯示F值和均勻性結論，見圖4。

2.2 能力驗證實驗數據輸入

完成該批樣品均勻性試驗后，選擇“能力驗證結果統計”菜單，在該批計劃樣品批次號下，點擊“添加”按鈕，數據庫列表中分為：物理和化學2類項目，各試驗項目分別在兩類目錄下，便于檢索。選擇試驗項目，以燒失量為例，見圖5。對參加能力驗證實驗室編號以及A樣、B樣試驗數據進行編輯、刪除和刷新操作，軟件設計可放大窗口，便于數據錄入和校核。

2.3 能力驗證實驗數據處理結果

根據輸入的試驗數據，點擊“計算”按鈕，系統按照穩健（Robust）統計技術設計的處理程序，自動計算ZB，ZW，S，D等值并存儲試驗結果，用戶點擊“導出”按鈕生成 “統計處理結果一覽表”、 “實驗室驗證結果和統計處理表”，如圖6所示，和“Z比分數直方圖”，如圖7所示，最終導出能力驗證匯總報告。

3 結 語

該系統開發采用Java語言，在Eclipse 開發平臺上實現。數據庫設計采用Oracle，緊密結合水泥能力驗證計劃要求。該系統交互性好、操作簡單，可實現數據快速精確處理，提高了結果的準確度以及檢驗信息的自動化處理程度，并能生成專業匯總表和Z比分數直方圖，為水泥能力驗證實施者提供技術參考和檢測結果評判工具。

參考文獻

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

[2] 尚德軍，李世雨，郭棟.利用Office對能力驗證計劃組織活動中的資料和數據進行處理[J].現代測量與實驗室管理，2010，18（3）：38?41.

[3] 夏雪萍，孫雪，方遒.Eclipse基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4] 趙滿來.可視化Java GUI程序設計：基于Eclipse VE開發環境[M].北京：清華大學出版社，2012.

[5] 鄢志宇，楊桂娟.錦州地區地面遙測氣象數據管理系統的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（17）：169?170.

[6] 李旭榮.基于B/S的高校協同辦公平臺的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（6）：36?38.

[7] 羅蓉，陳達銀，陳志忠.實驗室開放管理系統設計與實現[J].現代電子技術，2010，33（18）：63?65.

[8] 張岳.多媒體語音實驗室教學管理系統的應用與實踐[J].現代電子技術，2011，34（15）：183?185.

[9] 伍文平，張智盛，張明.環境實驗室溫、濕度模糊控制系統設計[J].現代電子技術，2009，32（21）：149?151.

[10] 池保華，洪流，楊國華，等.Y型噴嘴穿透特性的實驗和模型研究[J].火箭推進，2011（3）：38?41.

2.2 能力驗證實驗數據輸入

完成該批樣品均勻性試驗后，選擇“能力驗證結果統計”菜單，在該批計劃樣品批次號下，點擊“添加”按鈕，數據庫列表中分為：物理和化學2類項目，各試驗項目分別在兩類目錄下，便于檢索。選擇試驗項目，以燒失量為例，見圖5。對參加能力驗證實驗室編號以及A樣、B樣試驗數據進行編輯、刪除和刷新操作，軟件設計可放大窗口，便于數據錄入和校核。

2.3 能力驗證實驗數據處理結果

根據輸入的試驗數據，點擊“計算”按鈕，系統按照穩健（Robust）統計技術設計的處理程序，自動計算ZB，ZW，S，D等值并存儲試驗結果，用戶點擊“導出”按鈕生成 “統計處理結果一覽表”、 “實驗室驗證結果和統計處理表”，如圖6所示，和“Z比分數直方圖”，如圖7所示，最終導出能力驗證匯總報告。

3 結 語

該系統開發采用Java語言，在Eclipse 開發平臺上實現。數據庫設計采用Oracle，緊密結合水泥能力驗證計劃要求。該系統交互性好、操作簡單，可實現數據快速精確處理，提高了結果的準確度以及檢驗信息的自動化處理程度，并能生成專業匯總表和Z比分數直方圖，為水泥能力驗證實施者提供技術參考和檢測結果評判工具。

參考文獻

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

[2] 尚德軍，李世雨，郭棟.利用Office對能力驗證計劃組織活動中的資料和數據進行處理[J].現代測量與實驗室管理，2010，18（3）：38?41.

[3] 夏雪萍，孫雪，方遒.Eclipse基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4] 趙滿來.可視化Java GUI程序設計：基于Eclipse VE開發環境[M].北京：清華大學出版社，2012.

[5] 鄢志宇，楊桂娟.錦州地區地面遙測氣象數據管理系統的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（17）：169?170.

[6] 李旭榮.基于B/S的高校協同辦公平臺的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（6）：36?38.

[7] 羅蓉，陳達銀，陳志忠.實驗室開放管理系統設計與實現[J].現代電子技術，2010，33（18）：63?65.

[8] 張岳.多媒體語音實驗室教學管理系統的應用與實踐[J].現代電子技術，2011，34（15）：183?185.

[9] 伍文平，張智盛，張明.環境實驗室溫、濕度模糊控制系統設計[J].現代電子技術，2009，32（21）：149?151.

[10] 池保華，洪流，楊國華，等.Y型噴嘴穿透特性的實驗和模型研究[J].火箭推進，2011（3）：38?41.

2.2 能力驗證實驗數據輸入

完成該批樣品均勻性試驗后，選擇“能力驗證結果統計”菜單，在該批計劃樣品批次號下，點擊“添加”按鈕，數據庫列表中分為：物理和化學2類項目，各試驗項目分別在兩類目錄下，便于檢索。選擇試驗項目，以燒失量為例，見圖5。對參加能力驗證實驗室編號以及A樣、B樣試驗數據進行編輯、刪除和刷新操作，軟件設計可放大窗口，便于數據錄入和校核。

2.3 能力驗證實驗數據處理結果

根據輸入的試驗數據，點擊“計算”按鈕，系統按照穩健（Robust）統計技術設計的處理程序，自動計算ZB，ZW，S，D等值并存儲試驗結果，用戶點擊“導出”按鈕生成 “統計處理結果一覽表”、 “實驗室驗證結果和統計處理表”，如圖6所示，和“Z比分數直方圖”，如圖7所示，最終導出能力驗證匯總報告。

3 結 語

該系統開發采用Java語言，在Eclipse 開發平臺上實現。數據庫設計采用Oracle，緊密結合水泥能力驗證計劃要求。該系統交互性好、操作簡單，可實現數據快速精確處理，提高了結果的準確度以及檢驗信息的自動化處理程度，并能生成專業匯總表和Z比分數直方圖，為水泥能力驗證實施者提供技術參考和檢測結果評判工具。

參考文獻

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

[2] 尚德軍，李世雨，郭棟.利用Office對能力驗證計劃組織活動中的資料和數據進行處理[J].現代測量與實驗室管理，2010，18（3）：38?41.

[3] 夏雪萍，孫雪，方遒.Eclipse基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[4] 趙滿來.可視化Java GUI程序設計：基于Eclipse VE開發環境[M].北京：清華大學出版社，2012.

[5] 鄢志宇，楊桂娟.錦州地區地面遙測氣象數據管理系統的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（17）：169?170.

[6] 李旭榮.基于B/S的高校協同辦公平臺的設計與實現[J].現代電子技術，2012，35（6）：36?38.

[7] 羅蓉，陳達銀，陳志忠.實驗室開放管理系統設計與實現[J].現代電子技術，2010，33（18）：63?65.

[8] 張岳.多媒體語音實驗室教學管理系統的應用與實踐[J].現代電子技術，2011，34（15）：183?185.

[9] 伍文平，張智盛，張明.環境實驗室溫、濕度模糊控制系統設計[J].現代電子技術，2009，32（21）：149?151.

[10] 池保華，洪流，楊國華，等.Y型噴嘴穿透特性的實驗和模型研究[J].火箭推進，2011（3）：38?41.