基于指纹技术的扭矩扳子计量信息系统设计

陈海凌 曾凡亮 梁兆宾



基于指纹技术的扭矩扳子计量信息系统设计

陈海凌 曾凡亮 梁兆宾

为满足扭矩扳子用户的被测件到期提醒服务和检定证书数字化传递存储的需求，提出开发基于指纹认证技术的扭矩扳子计量检定信息管理系统。通过对系统的工作流程和需要实现的功能进行分析，设计包括系统模块、选用开发环境和硬件组成的系统总体方案，并分别介绍PDF文档制作、指纹识别、数据分析等关键技术的实现方法。系统生成的电子文档满足GJB2745A-2001中关于计量文书数字化的有关要求。

目前地方计量技术机构多数采用基于数字签名技术的计量信息管理系统，但向委托方出具的计量证书报告均采用纸质形式。由于军队内部计量保障服务的相对独立性，在军队内部更便于实现计量检定证书报告的无纸化传递、保存与监督检查。由于军队计量技术机构的服务对象相对固定，能够通过对同一被测件的历年计量数据分析，掌握其计量技术状态变化情况，为被测件的预防性维护与修理提供依据；并且也便于对达到溯源周期的计量器具提供送检提醒服务。本文以扭矩扳子计量检定工作为例，提出设计基于指纹识别技术的计量检定信息管理系统，制作满足GJB2745A-2001关于证书报告数字化传递与存储要求的扭矩扳子电子检定证书，并探索对扭矩扳子检定数据进行综合应用管理。

系统流程与功能分析

系统的工作流程

根据笔者所在单位工作实际，使用扭矩扳子信息管理系统开展检定工作的流程为：计量技术机构根据汇总的上年度扭矩扳子检定数据，向基层单位发送临近溯源周期扭矩扳子汇总表；基层单位将需送检扭矩扳子及送检情况反馈表交至计量机构收发室，由收发员确认送检件数量后交检定人员；检定员按规程完成检定工作，记录检定数据及相关信息；系统得出检定结论后，生成原始记录和检定证书文本；检定人员、审核人员与批准人员分别对计量证书内容进行确认后，通过指纹认证授权，制作带有防伪信息的计量证书电子文档。检定员根据检定结论将相应的标识标签粘贴于被测件，并将被测件、电子检定证书和该单位送检扳子检定情况电子文档交收发员。收发员将被测件交还送检单位，并将电子文档通过内部网络或以数据光盘形式交送检单位留存备查。

系统的主要功能

该系统主要实现以下功能：

扭矩扳子检定数据处理。检定员选择符合现行扭矩扳子检定规程规定的方法开展检定工作，录入相关检定信息以及被测扳子的检测数据，系统完成数据的分析处理，得出扳子的检定结论。

证书制作和审核处理。按规程及所在计量技术机构质量体系规定的原始记录与证书报告格式，生成被测扳子的检定证书以及相关测量标准质量管理报告。通过活体指纹认证方式，将检定人员、审核人员和批准人员对证书报告的确认信息加入证书电子文档，并生成系统工作日志，确保生成的证书报告电子文档符合GJB2745A的唯一性要求。

被测件信息管理。通过完成检定工作与导入规定格式文件的方式，得到被保障单位的扭矩扳子总体情况信息。在临近下一溯源周期时，生成需检定扳子汇总表，供委托方单位查询使用，防止发生被测件漏检情况。

检定标准管理。记录扭矩扳子检定标准装置溯源、日常维护和标准核查等数据，得到标准装置的基本状态信息，为督促计量技术机构按规范进行标准溯源、及时发现标准设备技术状态的异常变化提供依据。

检定业务人员管理。根据业务分工区分检定人员、审核人员和批准人员等不同岗位的工作权限，并将指纹数据信息、签名图像与人员进行一一对应，避免采用数字签名时可能出现的遗忘工作密码或利用他人密码代行职责的情况。

检定数据统计查询。检定结果按一定的格式录入数据库，能根据被测件、检定工作时间、被保障单位等不同要素进行数据汇总，能够得到本计量机构工作完成情况，满足指定条件扭矩扳子的状态变化趋势，以及委托方单位的扭矩扳子管理情况。由此向被保障单位提供工具使用、维护与管理方案建议。

系统总体方案

系统的结构组成

按照设计的功能要求，将系统分为计量数据处理、标准设备管理、被测件信息管理、计量文书制作、计量机构人员管理、委托方信息管理、数据统计、文书验证等模块。

系统开发环境与基本硬件组成

根据本单位工作量的实际情况，比较目前流行的数据库技术，选用Access作为本系统的后台数据库；为保证系统开发环境的融合性，选用基于.NET3.5技术框架的C#作为前台开发工具。系统的数据统计分析功能利用Excel的数据透视表实现，不仅能减少编写系统代码数量，降低程序设计过程中可能的软件问题，同时利用现有成熟软件能高效完成数据统计分析工作。

系统的基本硬件由个人计算机、打印机、活体指纹识别仪组成。

系统关键技术

PDF文档生成技术

本系统制作的计量文书采用PDF文档格式。在C#环境中，引用iTextSharp.text中Document类，以及iTextSharp.text.pdf中PdfWriter类，生成PDF文档对象和文件流输出对象，文档生成的代码如下：

此外，在Document类中要构造相应的函数，对文档对象的页面、边距、文本字体、块和段落进行设置。预先设计好计量文书模板后，通过系统调用模板，在检定数据录入完成后，向文件中加入相关检定信息，能够快速生成需要的文档。

指纹识别技术

指纹识别技术是运用范围最广的基于生物特征识别的个人身份认证技术，相关研究比较成熟。指纹识别的重点是指纹图像特征的提取，通过图像质量评估，排除湿手指、偏手指或干手指等低质量指纹图像的干扰，之后对指纹图像进行分割和纹理滤波算法增强，利用细化图像得到指纹端点和分叉点等细节特征。本系统使用TFS-S75活体指纹识别仪自带的程序开发包创建OCX控件，嵌入扭矩扳子信息管理系统后用于指纹信息采集与文书审核时的指纹对比，完成指纹识别与审核授权操作。

指纹识别程序如下：

数据汇总分析技术

为从检定数据中提取需要的信息，设计将后台数据库中的数据以xls格式导出，利用Excel的数据透视表功能，可以根据不同的数据统计要求，对导出文件中的源数据进行汇总和排列，得到需要的结果。这里重要的是源数据表的设计，要确保源数据表是一维数据，将工具信息、检测数据、委托方信息等根据关联性连续排列，便于后续分析使用；此外，生成的xls文件中避免不必要的空行、空列或空白单元格，对不需要填写数据的单元格以数字“0”或文字“无”等空的有效内容进行填充。设计的Excel源数据表格式如图1所示。

图1　Excel源数据表格式

结语

本系统基于指纹识别技术和PDF文档规范，制作出满足数字化存储与传递要求的扭矩扳子电子证书，实现扭矩扳子被测件的到期送检提醒与状态变化情况分析功能。按照计量技术机构质量管理体系要求进行认证，本系统制作的计量检定电子证书文件满足GJB2745A-2001要求，经与委托单位协商同意，该文件可投入使用，达到了预期的设计目标。

陈海凌 曾凡亮 梁兆宾

中国人民解放军91370部队

陈海凌（1979-）男，硕士，工程师，从事力学计量与研究。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.11.022