基于指紋技術(shù)的扭矩扳子計(jì)量信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳海凌 曾凡亮 梁兆賓

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基于指紋技術(shù)的扭矩扳子計(jì)量信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(wù)和檢定證書數(shù)字化傳遞存儲(chǔ)的需求，提出開發(fā)基于指紋認(rèn)證技術(shù)的扭矩扳子計(jì)量檢定信息管理系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)的工作流程和需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)模塊、選用開發(fā)環(huán)境和硬件組成的系統(tǒng)總體方案，并分別介紹PDF文檔制作、指紋識別、數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)生成的電子文檔滿足GJB2745A-2001中關(guān)于計(jì)量文書數(shù)字化的有關(guān)要求。

目前地方計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)多數(shù)采用基于數(shù)字簽名技術(shù)的計(jì)量信息管理系統(tǒng)，但向委托方出具的計(jì)量證書報(bào)告均采用紙質(zhì)形式。由于軍隊(duì)內(nèi)部計(jì)量保障服務(wù)的相對獨(dú)立性，在軍隊(duì)內(nèi)部更便于實(shí)現(xiàn)計(jì)量檢定證書報(bào)告的無紙化傳遞、保存與監(jiān)督檢查。由于軍隊(duì)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的服務(wù)對象相對固定，能夠通過對同一被測件的歷年計(jì)量數(shù)據(jù)分析，掌握其計(jì)量技術(shù)狀態(tài)變化情況，為被測件的預(yù)防性維護(hù)與修理提供依據(jù)；并且也便于對達(dá)到溯源周期的計(jì)量器具提供送檢提醒服務(wù)。本文以扭矩扳子計(jì)量檢定工作為例，提出設(shè)計(jì)基于指紋識別技術(shù)的計(jì)量檢定信息管理系統(tǒng)，制作滿足GJB2745A-2001關(guān)于證書報(bào)告數(shù)字化傳遞與存儲(chǔ)要求的扭矩扳子電子檢定證書，并探索對扭矩扳子檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合應(yīng)用管理。

系統(tǒng)流程與功能分析

系統(tǒng)的工作流程

根據(jù)筆者所在單位工作實(shí)際，使用扭矩扳子信息管理系統(tǒng)開展檢定工作的流程為：計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)根據(jù)匯總的上年度扭矩扳子檢定數(shù)據(jù)，向基層單位發(fā)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(jì)量機(jī)構(gòu)收發(fā)室，由收發(fā)員確認(rèn)送檢件數(shù)量后交檢定人員；檢定員按規(guī)程完成檢定工作，記錄檢定數(shù)據(jù)及相關(guān)信息；系統(tǒng)得出檢定結(jié)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(zhǔn)人員分別對計(jì)量證書內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)后，通過指紋認(rèn)證授權(quán)，制作帶有防偽信息的計(jì)量證書電子文檔。檢定員根據(jù)檢定結(jié)論將相應(yīng)的標(biāo)識標(biāo)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(fā)員。收發(fā)員將被測件交還送檢單位，并將電子文檔通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或以數(shù)據(jù)光盤形式交送檢單位留存?zhèn)洳椤?/p>

系統(tǒng)的主要功能

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

扭矩扳子檢定數(shù)據(jù)處理。檢定員選擇符合現(xiàn)行扭矩扳子檢定規(guī)程規(guī)定的方法開展檢定工作，錄入相關(guān)檢定信息以及被測扳子的檢測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的分析處理，得出扳子的檢定結(jié)論。

證書制作和審核處理。按規(guī)程及所在計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)質(zhì)量體系規(guī)定的原始記錄與證書報(bào)告格式，生成被測扳子的檢定證書以及相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理報(bào)告。通過活體指紋認(rèn)證方式，將檢定人員、審核人員和批準(zhǔn)人員對證書報(bào)告的確認(rèn)信息加入證書電子文檔，并生成系統(tǒng)工作日志，確保生成的證書報(bào)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(dǎo)入規(guī)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(shí)，生成需檢定扳子匯總表，供委托方單位查詢使用，防止發(fā)生被測件漏檢情況。

檢定標(biāo)準(zhǔn)管理。記錄扭矩扳子檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置溯源、日常維護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)核查等數(shù)據(jù)，得到標(biāo)準(zhǔn)裝置的基本狀態(tài)信息，為督促計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)按規(guī)范進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)溯源、及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備技術(shù)狀態(tài)的異常變化提供依據(jù)。

檢定業(yè)務(wù)人員管理。根據(jù)業(yè)務(wù)分工區(qū)分檢定人員、審核人員和批準(zhǔn)人員等不同崗位的工作權(quán)限，并將指紋數(shù)據(jù)信息、簽名圖像與人員進(jìn)行一一對應(yīng)，避免采用數(shù)字簽名時(shí)可能出現(xiàn)的遺忘工作密碼或利用他人密碼代行職責(zé)的情況。

檢定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢。檢定結(jié)果按一定的格式錄入數(shù)據(jù)庫，能根據(jù)被測件、檢定工作時(shí)間、被保障單位等不同要素進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，能夠得到本計(jì)量機(jī)構(gòu)工作完成情況，滿足指定條件扭矩扳子的狀態(tài)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(hù)與管理方案建議。

系統(tǒng)總體方案

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

按照設(shè)計(jì)的功能要求，將系統(tǒng)分為計(jì)量數(shù)據(jù)處理、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備管理、被測件信息管理、計(jì)量文書制作、計(jì)量機(jī)構(gòu)人員管理、委托方信息管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、文書驗(yàn)證等模塊。

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與基本硬件組成

根據(jù)本單位工作量的實(shí)際情況，比較目前流行的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，選用Access作為本系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫；為保證系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的融合性，選用基于.NET3.5技術(shù)框架的C#作為前臺(tái)開發(fā)工具。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能利用Excel的數(shù)據(jù)透視表實(shí)現(xiàn)，不僅能減少編寫系統(tǒng)代碼數(shù)量，降低程序設(shè)計(jì)過程中可能的軟件問題，同時(shí)利用現(xiàn)有成熟軟件能高效完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作。

系統(tǒng)的基本硬件由個(gè)人計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、活體指紋識別儀組成。

系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

PDF文檔生成技術(shù)

本系統(tǒng)制作的計(jì)量文書采用PDF文檔格式。在C#環(huán)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(gòu)造相應(yīng)的函數(shù)，對文檔對象的頁面、邊距、文本字體、塊和段落進(jìn)行設(shè)置。預(yù)先設(shè)計(jì)好計(jì)量文書模板后，通過系統(tǒng)調(diào)用模板，在檢定數(shù)據(jù)錄入完成后，向文件中加入相關(guān)檢定信息，能夠快速生成需要的文檔。

指紋識別技術(shù)

指紋識別技術(shù)是運(yùn)用范圍最廣的基于生物特征識別的個(gè)人身份認(rèn)證技術(shù)，相關(guān)研究比較成熟。指紋識別的重點(diǎn)是指紋圖像特征的提取，通過圖像質(zhì)量評估，排除濕手指、偏手指或干手指等低質(zhì)量指紋圖像的干擾，之后對指紋圖像進(jìn)行分割和紋理濾波算法增強(qiáng)，利用細(xì)化圖像得到指紋端點(diǎn)和分叉點(diǎn)等細(xì)節(jié)特征。本系統(tǒng)使用TFS-S75活體指紋識別儀自帶的程序開發(fā)包創(chuàng)建OCX控件，嵌入扭矩扳子信息管理系統(tǒng)后用于指紋信息采集與文書審核時(shí)的指紋對比，完成指紋識別與審核授權(quán)操作。

指紋識別程序如下：

數(shù)據(jù)匯總分析技術(shù)

為從檢定數(shù)據(jù)中提取需要的信息，設(shè)計(jì)將后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以xls格式導(dǎo)出，利用Excel的數(shù)據(jù)透視表功能，可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)要求，對導(dǎo)出文件中的源數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和排列，得到需要的結(jié)果。這里重要的是源數(shù)據(jù)表的設(shè)計(jì)，要確保源數(shù)據(jù)表是一維數(shù)據(jù)，將工具信息、檢測數(shù)據(jù)、委托方信息等根據(jù)關(guān)聯(lián)性連續(xù)排列，便于后續(xù)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(shù)據(jù)的單元格以數(shù)字“0”或文字“無”等空的有效內(nèi)容進(jìn)行填充。設(shè)計(jì)的Excel源數(shù)據(jù)表格式如圖1所示。

圖1　Excel源數(shù)據(jù)表格式

結(jié)語

本系統(tǒng)基于指紋識別技術(shù)和PDF文檔規(guī)范，制作出滿足數(shù)字化存儲(chǔ)與傳遞要求的扭矩扳子電子證書，實(shí)現(xiàn)扭矩扳子被測件的到期送檢提醒與狀態(tài)變化情況分析功能。按照計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)質(zhì)量管理體系要求進(jìn)行認(rèn)證，本系統(tǒng)制作的計(jì)量檢定電子證書文件滿足GJB2745A-2001要求，經(jīng)與委托單位協(xié)商同意，該文件可投入使用，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

陳海凌 曾凡亮 梁兆賓

中國人民解放軍91370部隊(duì)

陳海凌（1979-）男，碩士，工程師，從事力學(xué)計(jì)量與研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.022