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摘要：采用C#编程语言和SQL Server数据库技术开发了一套砝码检测自动化系统，该系统具有界面友好、操作容易和高度自动化等特点。该测试系统功能完备，可实现仪器控制、数据采集、分析处理、数据库管理和实验结果报表输出等功能。
关键词：砝码检测；自动化；C#；SQL Server
中图分类号：TP274 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02
1引言
随着信息技术的迅猛发展，计量信息化、数字化已是计量事业发展的必然趋势。目前大多数质量计量实验室的砝码检测工作仍以人工操作方式为主，工作效率低且容易出错。如何利用信息技术实现砝码检定工作的信息化和自动化具有重要意义。
在砝码检测方面，国内已有少数研究者开展相关工作，开发出适于自用的检测系统，为砝码检测自动化做出了重要贡献，但在通用性和功能完备性等方面仍有很多工作有待改进和完善。本文对自主开发的砝码自动化检测系统的技术手段和相关功能进行了介绍。
2系统设计和软件开发
2.1系统构成。砝码自动化检测系统主要由作为检测设备的电子天平和质量比较仪、串口服务器、计算机和自主开发的软件系统构成。本系统采用MOXA NPort 5610 RS-232机架式串口设备服务器，即可将实验室现有的多台测试设备（电子天平或质量比较仪）连入以太网。再将多台计算机及外围设备连入以太网，即可实现多台设备和多台计算机之间的点对点通讯。
2.2通讯技术。本实验室现有的几台测试仪器均带有RS 232 串口，采用串行通讯技术即可实现计算机与检测仪器的通讯，从而可实现在计算机上对测试设备进行操作，包括开机、重启、读数、归零、去皮等多项操作。.NET Framework 4.0类库包含了SerialPort 类，可以方便地实现所需要串口通讯的多种功能，本系统通过C#的串行通讯类实现了计算机与测试设备的通讯。
2.3软件设计
2.3.1面向对象技术。采用面向对象技术有如下几个好处：一是与人类习惯的思维方法一致；二是稳定性好；三是可重用性好；四是可维护性好。封装、继承和多态是面向对象开发技术的主要特征。
2.3.2开发工具。C#是一种简单、现代、面向对象、类型非常安全、派生于C和C++的编程语言，其设计与现代开发工具的适应性要比其他语言更高，它同时具有Visual Basic的易用性、高性能以及Ｃ＋＋的低级内存访问性。C#是使用.NET的一种面向对象的新语言。Visual Studio 2010是一个全面集成的开发环境，用于编写、调试代码，把代码编译为程序集进行发布。基于最佳考虑，本文采用C#语言作为软件开发工具，以基于.NET Framework4.0的Visual Studio 2010作为开发环境进行软件开发。
2.3.3数据库管理。在基于数据库的自动化测试系统中，很重要的一部分工作是对实时采集的数据进行显示、查询、统计、生成报表分析等。这其中涉及的最主要的任务就是对数据的读取和写入，即与数据库系统进行交互。数据库可保存在本地服务器上，也可保存在远程服务器上，为其它计算机提供数据服务和文件服务。本系统在开发之初即定位于开发一个界面友好、功能完善、通用性强、可扩展的商业软件，为了满足不同用户的需求，本系统同时兼容了Microsoft Access（桌面型数据库）和Microsoft SQL Server 2008（服务器型数据库）两类数据库，为用户提供单机版和网络版两种选择。我们采用ADO.NET组件，可以很容易地实现C#语言与数据库的交互。
2.3.4软件系统结构。本系统软件采用模块化设计，主要由五大部分组成：主程序、操作模块、数据库模块、设置模块和帮助模块。
3系统主要功能
3.1用户管理。可添加、删除用户，并设置用户的级别，分为管理员、操作员和观察员三个用户级别。管理员具有最高权限，可操作软件的所有功能；操作员权限有限，不能进行用户管理和参数设置（包括通用设置和串行通讯设置）等高级设置，但可以进行测试及数据库管理工作；观察员只具有对数据库进行浏览的权限。
3.2砝码检测。砝码检测是本系统的核心部分，首先，进行参数配置，然后连接测试设备（电子天平或质量比较仪），准备开始检测工作。首先进行必要的检定信息输入工作，然后根据选定的测量模式进行数据采集，系统将自动对数据进行处理和计算，然后对计算结果进行合格判定及周期数据对比，最后根据国家计量检定规程的相关规定进行检定结果的合格判定。检定工作完毕后，可将原始记录保存到数据库，并可随时进行浏览和查询。具有完善的报表输出功能，可生成word形式的原始记录文件，并打印结果；另外可根据原始记录的结果，生成标准格式的检定证书或检定结果通知书，并打印输出。记录打印后，除非经过授权，否则不能修改和删除，以保证记录安全可靠。
3.3参数设置。该模块提供了两项功能：通用设置和数据采集设置。在通用设置子模块中，可对数据库类型和版本、数据库登录的用户名和密码及测试数据的文件格式等通用参数进行设置和保存。在数据采集子模块中，可对串行通讯的各项参数，如串口号、波特率、校验位、数据位等参数进行设置，并保存到配置文件，为测试设备的正确连接进行前期准备。
3.4帮助功能。在此模块中，用户可查看用户手册和此软件的相关信息。
4系统主要特点
（1）自动化程度高
当基本信息输入后，系统可自动进行砝码自动最大允许误差、标准砝码折算质量修正值的查询；在数据采集完毕后，系统可自动完成相关计算，自动判断结果合格与否，自动生成原始记录，自动生成检定证书或结果通知书。（2）强大的数据库管理功能。用户可根据不同的条件和需要，选择合适的数据库（Access或SQL Serve）。可方便的对数据进行保存、浏览、查询、备份、输出等操作。（3）系统安全性。本系统设有完善的安全保密机制，对各種数据的操作均设有一定的权限，实现多级安全控制，非法使用者不能操作。针对不同级别人员采用严格的权限、口令设置，权限控制到按钮级，保障统一；采用电子签名技术，保证了证书的真实性。（4）强大的报表功能。可保存和输出标准格式的原始记录和检定证书。（5）容错能力强。设有自动检错功能，对输入数据的合理性进行检查，防止输入错误，具备完备的提示功能，极大地提高了用户操作的安全性和可靠性。
5结束语
设计并开发了一套砝码自动化检测系统，该系统界面友好、容易操作，极大简化了砝码检测工作流程，可实现实验仪器控制、数据采集、处理和计算、数据库管理和报表输出等功能。该系统提高了砝码检定的工作效率，实现了砝码检测数据的信息化管理，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]高建斌.基于面向对象程序设计的砝码检测系统的开发[J].计算机光盘软件与应用,2011(11):208-210.
[2]高建斌,萨志娟.VB在砝码检测中的应用[J].中国计量,2009(12):85-86.
[3]阚小妹,刘国华.电子天平的砝码自动检定系统设[J].计量技术,2006(6):45-48.
[4]张强,蔡建德,印青.测绘仪器检定自动化系统研制与开发[J].光盘技术,2001(1):18-19.
[5]马春雷.基于GPIB的示波器校准仪自动化检定系统的设计与实现[J].宇航计测技术,2008(6):42-44.
[作者简介]王健(1976-)，男，工程师，博士。研究方向：计量测试与控制。
关键词：砝码检测；自动化；C#；SQL Server
中图分类号：TP274 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2013) 05-0000-02
1引言
随着信息技术的迅猛发展，计量信息化、数字化已是计量事业发展的必然趋势。目前大多数质量计量实验室的砝码检测工作仍以人工操作方式为主，工作效率低且容易出错。如何利用信息技术实现砝码检定工作的信息化和自动化具有重要意义。
在砝码检测方面，国内已有少数研究者开展相关工作，开发出适于自用的检测系统，为砝码检测自动化做出了重要贡献，但在通用性和功能完备性等方面仍有很多工作有待改进和完善。本文对自主开发的砝码自动化检测系统的技术手段和相关功能进行了介绍。
2系统设计和软件开发
2.1系统构成。砝码自动化检测系统主要由作为检测设备的电子天平和质量比较仪、串口服务器、计算机和自主开发的软件系统构成。本系统采用MOXA NPort 5610 RS-232机架式串口设备服务器，即可将实验室现有的多台测试设备（电子天平或质量比较仪）连入以太网。再将多台计算机及外围设备连入以太网，即可实现多台设备和多台计算机之间的点对点通讯。
2.2通讯技术。本实验室现有的几台测试仪器均带有RS 232 串口，采用串行通讯技术即可实现计算机与检测仪器的通讯，从而可实现在计算机上对测试设备进行操作，包括开机、重启、读数、归零、去皮等多项操作。.NET Framework 4.0类库包含了SerialPort 类，可以方便地实现所需要串口通讯的多种功能，本系统通过C#的串行通讯类实现了计算机与测试设备的通讯。
2.3软件设计
2.3.1面向对象技术。采用面向对象技术有如下几个好处：一是与人类习惯的思维方法一致；二是稳定性好；三是可重用性好；四是可维护性好。封装、继承和多态是面向对象开发技术的主要特征。
2.3.2开发工具。C#是一种简单、现代、面向对象、类型非常安全、派生于C和C++的编程语言，其设计与现代开发工具的适应性要比其他语言更高，它同时具有Visual Basic的易用性、高性能以及Ｃ＋＋的低级内存访问性。C#是使用.NET的一种面向对象的新语言。Visual Studio 2010是一个全面集成的开发环境，用于编写、调试代码，把代码编译为程序集进行发布。基于最佳考虑，本文采用C#语言作为软件开发工具，以基于.NET Framework4.0的Visual Studio 2010作为开发环境进行软件开发。
2.3.3数据库管理。在基于数据库的自动化测试系统中，很重要的一部分工作是对实时采集的数据进行显示、查询、统计、生成报表分析等。这其中涉及的最主要的任务就是对数据的读取和写入，即与数据库系统进行交互。数据库可保存在本地服务器上，也可保存在远程服务器上，为其它计算机提供数据服务和文件服务。本系统在开发之初即定位于开发一个界面友好、功能完善、通用性强、可扩展的商业软件，为了满足不同用户的需求，本系统同时兼容了Microsoft Access（桌面型数据库）和Microsoft SQL Server 2008（服务器型数据库）两类数据库，为用户提供单机版和网络版两种选择。我们采用ADO.NET组件，可以很容易地实现C#语言与数据库的交互。
2.3.4软件系统结构。本系统软件采用模块化设计，主要由五大部分组成：主程序、操作模块、数据库模块、设置模块和帮助模块。
3系统主要功能
3.1用户管理。可添加、删除用户，并设置用户的级别，分为管理员、操作员和观察员三个用户级别。管理员具有最高权限，可操作软件的所有功能；操作员权限有限，不能进行用户管理和参数设置（包括通用设置和串行通讯设置）等高级设置，但可以进行测试及数据库管理工作；观察员只具有对数据库进行浏览的权限。
3.2砝码检测。砝码检测是本系统的核心部分，首先，进行参数配置，然后连接测试设备（电子天平或质量比较仪），准备开始检测工作。首先进行必要的检定信息输入工作，然后根据选定的测量模式进行数据采集，系统将自动对数据进行处理和计算，然后对计算结果进行合格判定及周期数据对比，最后根据国家计量检定规程的相关规定进行检定结果的合格判定。检定工作完毕后，可将原始记录保存到数据库，并可随时进行浏览和查询。具有完善的报表输出功能，可生成word形式的原始记录文件，并打印结果；另外可根据原始记录的结果，生成标准格式的检定证书或检定结果通知书，并打印输出。记录打印后，除非经过授权，否则不能修改和删除，以保证记录安全可靠。
3.3参数设置。该模块提供了两项功能：通用设置和数据采集设置。在通用设置子模块中，可对数据库类型和版本、数据库登录的用户名和密码及测试数据的文件格式等通用参数进行设置和保存。在数据采集子模块中，可对串行通讯的各项参数，如串口号、波特率、校验位、数据位等参数进行设置，并保存到配置文件，为测试设备的正确连接进行前期准备。
3.4帮助功能。在此模块中，用户可查看用户手册和此软件的相关信息。
4系统主要特点
（1）自动化程度高
当基本信息输入后，系统可自动进行砝码自动最大允许误差、标准砝码折算质量修正值的查询；在数据采集完毕后，系统可自动完成相关计算，自动判断结果合格与否，自动生成原始记录，自动生成检定证书或结果通知书。（2）强大的数据库管理功能。用户可根据不同的条件和需要，选择合适的数据库（Access或SQL Serve）。可方便的对数据进行保存、浏览、查询、备份、输出等操作。（3）系统安全性。本系统设有完善的安全保密机制，对各種数据的操作均设有一定的权限，实现多级安全控制，非法使用者不能操作。针对不同级别人员采用严格的权限、口令设置，权限控制到按钮级，保障统一；采用电子签名技术，保证了证书的真实性。（4）强大的报表功能。可保存和输出标准格式的原始记录和检定证书。（5）容错能力强。设有自动检错功能，对输入数据的合理性进行检查，防止输入错误，具备完备的提示功能，极大地提高了用户操作的安全性和可靠性。
5结束语
设计并开发了一套砝码自动化检测系统，该系统界面友好、容易操作，极大简化了砝码检测工作流程，可实现实验仪器控制、数据采集、处理和计算、数据库管理和报表输出等功能。该系统提高了砝码检定的工作效率，实现了砝码检测数据的信息化管理，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1]高建斌.基于面向对象程序设计的砝码检测系统的开发[J].计算机光盘软件与应用,2011(11):208-210.
[2]高建斌,萨志娟.VB在砝码检测中的应用[J].中国计量,2009(12):85-86.
[3]阚小妹,刘国华.电子天平的砝码自动检定系统设[J].计量技术,2006(6):45-48.
[4]张强,蔡建德,印青.测绘仪器检定自动化系统研制与开发[J].光盘技术,2001(1):18-19.
[5]马春雷.基于GPIB的示波器校准仪自动化检定系统的设计与实现[J].宇航计测技术,2008(6):42-44.
[作者简介]王健(1976-)，男，工程师，博士。研究方向：计量测试与控制。