基于指紋技術的扭矩扳子計量信息系統設計

陳海凌 曾凡亮 梁兆賓

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基于指紋技術的扭矩扳子計量信息系統設計

陳海凌 曾凡亮 梁兆賓

為滿足扭矩扳子用戶的被測件到期提醒服務和檢定證書數字化傳遞存儲的需求，提出開發基于指紋認證技術的扭矩扳子計量檢定信息管理系統。通過對系統的工作流程和需要實現的功能進行分析，設計包括系統模塊、選用開發環境和硬件組成的系統總體方案，并分別介紹PDF文檔制作、指紋識別、數據分析等關鍵技術的實現方法。系統生成的電子文檔滿足GJB2745A-2001中關于計量文書數字化的有關要求。

目前地方計量技術機構多數采用基于數字簽名技術的計量信息管理系統，但向委托方出具的計量證書報告均采用紙質形式。由于軍隊內部計量保障服務的相對獨立性，在軍隊內部更便于實現計量檢定證書報告的無紙化傳遞、保存與監督檢查。由于軍隊計量技術機構的服務對象相對固定，能夠通過對同一被測件的歷年計量數據分析，掌握其計量技術狀態變化情況，為被測件的預防性維護與修理提供依據；并且也便于對達到溯源周期的計量器具提供送檢提醒服務。本文以扭矩扳子計量檢定工作為例，提出設計基于指紋識別技術的計量檢定信息管理系統，制作滿足GJB2745A-2001關于證書報告數字化傳遞與存儲要求的扭矩扳子電子檢定證書，并探索對扭矩扳子檢定數據進行綜合應用管理。

系統流程與功能分析

系統的工作流程

根據筆者所在單位工作實際，使用扭矩扳子信息管理系統開展檢定工作的流程為：計量技術機構根據匯總的上年度扭矩扳子檢定數據，向基層單位發送臨近溯源周期扭矩扳子匯總表；基層單位將需送檢扭矩扳子及送檢情況反饋表交至計量機構收發室，由收發員確認送檢件數量后交檢定人員；檢定員按規程完成檢定工作，記錄檢定數據及相關信息；系統得出檢定結論后，生成原始記錄和檢定證書文本；檢定人員、審核人員與批準人員分別對計量證書內容進行確認后，通過指紋認證授權，制作帶有防偽信息的計量證書電子文檔。檢定員根據檢定結論將相應的標識標簽粘貼于被測件，并將被測件、電子檢定證書和該單位送檢扳子檢定情況電子文檔交收發員。收發員將被測件交還送檢單位，并將電子文檔通過內部網絡或以數據光盤形式交送檢單位留存備查。

系統的主要功能

該系統主要實現以下功能：

扭矩扳子檢定數據處理。檢定員選擇符合現行扭矩扳子檢定規程規定的方法開展檢定工作，錄入相關檢定信息以及被測扳子的檢測數據，系統完成數據的分析處理，得出扳子的檢定結論。

證書制作和審核處理。按規程及所在計量技術機構質量體系規定的原始記錄與證書報告格式，生成被測扳子的檢定證書以及相關測量標準質量管理報告。通過活體指紋認證方式，將檢定人員、審核人員和批準人員對證書報告的確認信息加入證書電子文檔，并生成系統工作日志，確保生成的證書報告電子文檔符合GJB2745A的唯一性要求。

被測件信息管理。通過完成檢定工作與導入規定格式文件的方式，得到被保障單位的扭矩扳子總體情況信息。在臨近下一溯源周期時，生成需檢定扳子匯總表，供委托方單位查詢使用，防止發生被測件漏檢情況。

檢定標準管理。記錄扭矩扳子檢定標準裝置溯源、日常維護和標準核查等數據，得到標準裝置的基本狀態信息，為督促計量技術機構按規范進行標準溯源、及時發現標準設備技術狀態的異常變化提供依據。

檢定業務人員管理。根據業務分工區分檢定人員、審核人員和批準人員等不同崗位的工作權限，并將指紋數據信息、簽名圖像與人員進行一一對應，避免采用數字簽名時可能出現的遺忘工作密碼或利用他人密碼代行職責的情況。

檢定數據統計查詢。檢定結果按一定的格式錄入數據庫，能根據被測件、檢定工作時間、被保障單位等不同要素進行數據匯總，能夠得到本計量機構工作完成情況，滿足指定條件扭矩扳子的狀態變化趨勢，以及委托方單位的扭矩扳子管理情況。由此向被保障單位提供工具使用、維護與管理方案建議。

系統總體方案

系統的結構組成

按照設計的功能要求，將系統分為計量數據處理、標準設備管理、被測件信息管理、計量文書制作、計量機構人員管理、委托方信息管理、數據統計、文書驗證等模塊。

系統開發環境與基本硬件組成

根據本單位工作量的實際情況，比較目前流行的數據庫技術，選用Access作為本系統的后臺數據庫；為保證系統開發環境的融合性，選用基于.NET3.5技術框架的C#作為前臺開發工具。系統的數據統計分析功能利用Excel的數據透視表實現，不僅能減少編寫系統代碼數量，降低程序設計過程中可能的軟件問題，同時利用現有成熟軟件能高效完成數據統計分析工作。

系統的基本硬件由個人計算機、打印機、活體指紋識別儀組成。

系統關鍵技術

PDF文檔生成技術

本系統制作的計量文書采用PDF文檔格式。在C#環境中，引用iTextSharp.text中Document類，以及iTextSharp.text.pdf中PdfWriter類，生成PDF文檔對象和文件流輸出對象，文檔生成的代碼如下：

此外，在Document類中要構造相應的函數，對文檔對象的頁面、邊距、文本字體、塊和段落進行設置。預先設計好計量文書模板后，通過系統調用模板，在檢定數據錄入完成后，向文件中加入相關檢定信息，能夠快速生成需要的文檔。

指紋識別技術

指紋識別技術是運用范圍最廣的基于生物特征識別的個人身份認證技術，相關研究比較成熟。指紋識別的重點是指紋圖像特征的提取，通過圖像質量評估，排除濕手指、偏手指或干手指等低質量指紋圖像的干擾，之后對指紋圖像進行分割和紋理濾波算法增強，利用細化圖像得到指紋端點和分叉點等細節特征。本系統使用TFS-S75活體指紋識別儀自帶的程序開發包創建OCX控件，嵌入扭矩扳子信息管理系統后用于指紋信息采集與文書審核時的指紋對比，完成指紋識別與審核授權操作。

指紋識別程序如下：

數據匯總分析技術

為從檢定數據中提取需要的信息，設計將后臺數據庫中的數據以xls格式導出，利用Excel的數據透視表功能，可以根據不同的數據統計要求，對導出文件中的源數據進行匯總和排列，得到需要的結果。這里重要的是源數據表的設計，要確保源數據表是一維數據，將工具信息、檢測數據、委托方信息等根據關聯性連續排列，便于后續分析使用；此外，生成的xls文件中避免不必要的空行、空列或空白單元格，對不需要填寫數據的單元格以數字“0”或文字“無”等空的有效內容進行填充。設計的Excel源數據表格式如圖1所示。

圖1　Excel源數據表格式

結語

本系統基于指紋識別技術和PDF文檔規范，制作出滿足數字化存儲與傳遞要求的扭矩扳子電子證書，實現扭矩扳子被測件的到期送檢提醒與狀態變化情況分析功能。按照計量技術機構質量管理體系要求進行認證，本系統制作的計量檢定電子證書文件滿足GJB2745A-2001要求，經與委托單位協商同意，該文件可投入使用，達到了預期的設計目標。

陳海凌 曾凡亮 梁兆賓

中國人民解放軍91370部隊

陳海凌（1979-）男，碩士，工程師，從事力學計量與研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.022