曾伟军,李跃军

(1.湖南省炎汝高速公路建设开发有限公司,湖南株洲 412000; 2.湖南省交通科学研究院,湖南长沙 410015)

近十几年来,随着我国国民经济的高速发展,全国各地的公路建设规模宏大,尤其高等级公路发展迅猛。在公路建设中,质量是工程建设的关键,任何一个环节、任何一个部位出现问题,都会给工程的整体质量带来严重的后果,直接影响到公路的使用效益,甚至造成巨大的经济损失。因此,工程质量是工程建设的生命。保障工程顺利完工,避免工程质量事故已成为管理人员的重点工作。

水泥混凝土是工程建设中使用最广泛的材料之一,控制水泥混凝土的质量也是质量管理一项重要任务。由于公路建设点多、线长、面广,加上交通不便,现代化的商品混凝土不能进入工程建设,各地公路建设规模宏大,公路建设专业人员比较短缺,建设人员素质不一,这些因素给水泥混凝土的质量控制增加了难度。压力机是混凝土强度检测的重要试验仪器,及时准确地获取施工单位和监理单位的混凝土强度检测数据,分析处理数据发现工程建设中存在的问题,并采取相应的措施,对于加强混凝土质量控制及工程质量控制具有重要意义。本系统开发过程中广泛调查水泥混凝土质量检测管理现状,采用当前先进的软件开发技术如WebService技术,OOP技术,工程数据库技术,组件技术,有效解决了混凝土质量远程监测系统开发的问题,取得了良好的效果。

1 系统设计

1.1 系统设计目标

1)实现试件强度试验检测数据从试件强度检测压力机系统到监测系统数据采集模块真实安全高效采集存储。

2)保障试件强度试验检测数据从监测系统数据采集模块到建设单位服务器传输中的完整性和真实性。

3)提供试件强度试验检测数据质量分析功能,为管理人员更好地使用这些数据获取工程质量信息来控制工程质量。

1.2 系统功能需求分析

1)数据采集:监控中心能及时掌握到各单位上传的压力机上各种试验的所有试验数据以及一些相关信息,主要包括试验单位信息、压力机厂家型号、试验组号、试验类型、试件尺寸、受压面积、设计强度等级、一组试件个数、龄期、试验结果(强度值和破坏荷载)、试验日期,为保证强度数据的真实性,系统还采集试验时间与试件强度关系曲线数据。

2)抗干扰功能:系统具有抗干扰功能,如果网络中断,试验数据将在本机保存;网络一旦连通,数据将自动继续传输,保证上传数据的完整性。还可防止人为切断网络传输线路,保证数据传输安全。

3)数据传输功能:将各试验单位的压力机试验数据通过联网监控系统中的数据采集子系统采集过来,并通过数据传输子系统上传到联网监控中心,以便对试验数据进行统计分析,及时掌握试验数据的真实性,了解混凝土的质量情况。

4)基础数据的管理:对使用监控系统的用户、单位信息进行管理,另外对用户的权限进行控制。

5)数据查询功能:上传到监控中心的压力机试验数据,需要不同的用户按权限,根据条件进行查询。

6)信息补充功能:由于压力机上采集上传到监控中心的数据信息有限,还不便于业主对信息的充分掌握,为此需要数据上传的单位在监控系统里面补充相关的信息。

7)数据异常控制功能:将各试验单位上传的试验数据进行异常控制,用户在设计强度的基础上,通过设置龄期为3 d、7 d、28 d的强度达到设计强度的百分比,自动筛选出达不到控制要求的不合格数据,并对不合格的结果用红色标记出来。这样便于通过试验数据来掌握混凝土的质量情况。

1.3 系统模块划分

系统根据功能的划分和功能之间的相关性,为降低系统各部分的耦合,提高系统开发效率和质量,坚持模块化原则将系统划分为客户端基础数据管理、客户端数据采集、客户端数据存储发送、服务器端数据接收、服务器端试验数据维护、服务器端数据分析、服务器端基础数据管理等模块。见图1。

图1 系统模块划分图

1.4 系统数据库设计

为简化客户端组件实现,系统客户端数据库与Web数据库采用不同的数据结构,数据在Web服务器端接收时转化数据结构,以下列出客户端和Web服务器端主要数据表结构,其中台账信息总表与详表是一对多的关系,以TestID字段相关联。见表1～表3。

表1 客户端台账信息表

表2 W eb数据库台账表

表3 W eb数据库台账主表

2 系统实现

2.1 系统网络拓扑结构

试件强度检测压力机系统软件多用VC++,VB开发,为方便软件接口、安装和数据采集,监测系统客户端模块采用VC++6.0开发,为提高开发效率,服务器端采用ASP.NET开发数据接收和查询分析模块。系统采用C/S(客户端/服务器)与B/S(浏览器/服务器)相结合的混合网络体系结构,系统网络拓扑结构图如图2。

2.2 系统通信技术

图2 系统网络拓扑结构图

因特网网络传输协议分为不同层次,例如TCP/IP模型将网络协议分为4层分别是:网络接口层、网络层、传输层、应用层,不同层次完成不同的任务,各层之间耦合性小,在应用层开发了很多基本的通信协议如:HTTP(超文本传输协议)、FTP(文件传输协议)、SMTP(邮件传输协议)等。为了满足结构化数据传输要求,又在这些基本通信协议上构造了Socket、WebService等通信技术。其中WebService是一项使用Soap(Simple Object Access Protocal)协议封装XML数据通过HTTP协议进行数据传输的技术,随着网络发展和普及,WebService技术使用日益广泛,本系统采用WebService技术通信,WebService技术具有以下特点:

1)Web Services可以跨平台:Web Services平台是XML+HTTP,与各种软件开发平台无关,因此不同的软件平台可以根据Services技术要求实现它,因此可以实现不同开发平台开发的软件之间的通信。

2)Web Services是独立的(self—contained)并可自我描述:Web Services通过WSDL(Web Services Description Language)服务描述语言来描述Web Services提供的服务及其调用方法,包括WebService提供的方法、各方法的输入输出格式,这样其他程序通过解析Web Services产生的服务描述文件确定服务提供的方法和调用方法。

3)越来越多的软件开发平台提供对WebService技术的支持,如微软公司的.NET技术,这为WebService技术的使用和推广起到了极大的方便,甚至一个初级程序员就可以实现WebService服务。

2.3 系统通信接口

1)由于各单位使用的试件强度压力机品牌不同,压力机软件也不同,试件种类较多,因此制定统一稳定的接口就比较重要。定义通信接口就是针对要处理的问题对象进行抽象,获取问题对象的属性和方法,构建便于处理问题和相对稳定的通信标准。

2)通过对问题的调查理解,我们把试件强度压力机与数据采集模块的每次通信抽象为一个事件,每个事件包括事件名称、用户名、密码、机器标识号等属性,包括一个Data元素,Data元素属性根据事件名称改变。系统共定义了GroupStart,Sample-Done,GroupDone三种名称的事件,当压力机开始一组试验时,压力机向客户端采集模块发送GroupStart事件,包括试验的基本信息如:试验类型、试件尺寸、试件个数等,当一个试件试验结束时,压力机向客户端采集模块发送SampleDone事件,包括试件的破坏荷载和试件试验过程产生的时间-荷载曲线数据,当一组试验结束时,压力机向客户端采集模块发送GroupDone事件,包括试件平均值、是否合格等信息。每个事件由两个XML节点数据构成,为减小通信量,数据以属性的形式存放在两个节点的属性里,第一个节点记录事件的类型,发送客户端的基本信息,第二个节点记录事件数据信息。以下给出以GroupStart为例的压力机试验软件发送给客户端代理模块的一个事件内容。见图3。

图3 压力机试验软件发送给客户端代理模块的事件内容

2.4 数据采集组件实现

开发的dll组件充当通讯代理角色,各压力机系统通过该代理组件完成事件的发布及数据通讯,该组件实现4个C风格的函数,包括:

方法一:Init,压力机系统在程序启动时调用该方法,组件通过该方法完成组件初始化工作,如读取组件配置信息。

函数原型:Void Init(const char*szMessage),暂时定义szMessage为空。

调用:在应用程序启动时调用。

方法二:Release,压力机系统在程序退出时调用该方法,组件通过该方法释放组件申请的应用资源,如网络连接。

函数原型:Void Release(const char*szMessage),暂时定义szMessage为空。

调用:在应用程序结束时调用。

方法三:Config,压力机程序在选项菜单下提供“通讯配置”菜单项,用户点击改菜单项时调用本函数。

函数原型:Void Config(HWND hWndOner)。hWndOwner为压力机系统窗口句柄,缺省为0。

调用:用户点击“通讯配置”时调用。

方法四:PostEvent,压力机系统进行试验时调用该方法发布相应的事件,完成系统间的数据传输。

具体形式:Void PostEvent(const char*Xm lData);其中XmlData遵循系统通信接口制定的通信标准。

联系压力机生产厂商的软件开发商,要求他们按照要求实现我们提供的接口,即可实现压力机试验数据采集。

2.5 系统查询分析实现

混凝土强度试验完成后,系统自动将数据上传至监控中心服务器上,选择试验单位设置查询条件,点击查询即可以查询到混凝土强度试验结果,点击查看可以查看单个试件的试验结果,设置异常数据控制选项后系统会将不符合数据异常控制标准的试验项以红色标示出来,便于管理人员查看。

3 系统应用

根据系统设计思想,开发了压力机远程监测系统,在湖南省怀化至通道高速公路项目中投入使用,从使用的情况看,系统实现了试件强度数据安全、高效、稳定传输,由于将检测图像数据上传到服务器,保证了数据的真实性。系统达到了预期的目标,提高了公路建设人员的质量意识,改善了高速公路建设质量管理手段,取得了良好的效果。图4是系统运行图,根据设定的数据控制标准,红色显示的数据项为不合格项。

图4 数据异常控制结果显示界面

4 结语

系统在开发过程中充分地调查了压力机远程监测系统的使用环境和功能需求,提出了建立压力机远程监测系统的目标,设计压力机远程监测了系统通信接口,采用WebService技术,OOP技术,工程数据库技术,组件技术等当前先进的软件开发技术实现了压力机远程监测系统,改善了高速公路质量管理手段,取得了良好的实际效果。

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