基于SSM框架的智能煤質(zhì)化驗室綜合管理系統(tǒng)

楊玉蓮

（貴州豫能投資有限公司煤質(zhì)管理中心，貴州 貴陽 550081）

0 引言

現(xiàn)如今，煤炭仍舊是人們離不開的礦產(chǎn)資源，并且煤炭的價格與經(jīng)濟(jì)大環(huán)境存在有關(guān)，為適應(yīng)煤炭市場，煤炭化驗質(zhì)量務(wù)必提升，而這就要求管理人員加強(qiáng)對煤質(zhì)化驗室進(jìn)行綜合管理。煤質(zhì)管理是煤炭生產(chǎn)經(jīng)營的必要前提，涉及煤質(zhì)管控、預(yù)測、結(jié)算等方面。煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)作為煤質(zhì)管理的主要因素，務(wù)必做到精準(zhǔn)、實時，同時還要進(jìn)行監(jiān)管[1]。傳統(tǒng)的管理方法不能滿足如今的大環(huán)境，因此，本文設(shè)計基于SSM框架的智能煤質(zhì)化驗室綜合管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有監(jiān)督管控模塊，使煤質(zhì)取樣、化驗、數(shù)據(jù)報告等步驟的執(zhí)行更加智能化，減少人為干擾的因素，提升化驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可滿足企業(yè)的煤炭質(zhì)量檢測、生產(chǎn)質(zhì)量檢測、供貨質(zhì)量檢測等檢測流程。并且在硬件上設(shè)計了自動工分析儀與量熱儀等，煤質(zhì)采樣提供自動化裝置，進(jìn)一步提高管理的智能化水平。軟件上，建立煤質(zhì)化驗信息采集模塊，將不合格數(shù)據(jù)挑選出來，重新復(fù)檢，提高化驗準(zhǔn)確率；并在此基礎(chǔ)上制定煤質(zhì)智能數(shù)據(jù)傳輸檢驗流程，提高此管理系統(tǒng)的智能性；引入SSM框架，設(shè)計煤質(zhì)數(shù)據(jù)智能存儲數(shù)據(jù)庫，提高系統(tǒng)的安全保障；消除化驗室遠(yuǎn)程管理的誤差指標(biāo)，利用CF算法，提高管理的相似度，從而消除人工誤差，使管理水平更趨近于智能化、遠(yuǎn)程化[2]。由于煤炭質(zhì)量問題備受關(guān)注，本文設(shè)計的智能煤質(zhì)化驗室綜合管理系統(tǒng)，主要目的在于提高煤質(zhì)化驗水平，降低化驗成本，提高煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)安全性、公正性和嚴(yán)密性。

1 硬件設(shè)計

1.1 自動化驗儀

本文在設(shè)計自動化驗儀時，采用PLC的自動裝置直接控制程序的運(yùn)行。為煤質(zhì)化驗過程提供自動化保障，提高化驗精準(zhǔn)度，從根源上消除人為化驗上出現(xiàn)的誤差[3]。傳統(tǒng)的煤質(zhì)化驗室自動化設(shè)備較少，所采用人工操作，為了提高化驗精度，在此自動化驗儀的設(shè)計過程中，使用的是液壓裝置，可實時查看其是否完好，有無漏油、漏氣等情況，如果內(nèi)部出現(xiàn)漏油、漏氣等情況，自動化驗儀會發(fā)出警示信號，避免故障發(fā)生。為避免此儀器出現(xiàn)故障而影響煤質(zhì)化驗，在此次設(shè)計中還加入了手動擋，當(dāng)儀器出現(xiàn)故障時，利用手動擋進(jìn)行人工采樣。同時，在煤料較多時，需要工作人員參與到給料中，提高化驗效率。本文設(shè)計的自動化驗儀，減輕人工化驗的強(qiáng)度，同時也規(guī)避了人工化驗的不規(guī)范。在此儀器的使用過程中，分為同時化驗與間隔化驗2種方式，并且同時化驗與間隔化驗的精準(zhǔn)度均符合煤質(zhì)化驗的要求。本系統(tǒng)不但提高了化驗的精準(zhǔn)度與效率，還提高了化驗操作的安全性。

1.2 量熱儀

煤炭的發(fā)熱量是檢驗煤炭質(zhì)量的主要因素也是煤炭計價的重要環(huán)節(jié)，煤的發(fā)熱量又稱熱量大卡，是煤在充有過量氧氣的氫彈內(nèi)燃燒所釋放產(chǎn)生的熱量被一定量的水吸收，根據(jù)水溫所升高的溫度來計算的彈筒發(fā)熱量。

量熱儀的設(shè)計也是煤質(zhì)化驗管理系統(tǒng)的重中之重。傳統(tǒng)的量熱儀一般采用燃燒氧彈、內(nèi)外筒、溫度測量等構(gòu)成，因此煤質(zhì)化驗過程的溫度把控是化驗環(huán)境的重要一環(huán)，是對檢驗煤炭發(fā)熱量重要影響因素?；诖耍鞠到y(tǒng)在量熱儀中設(shè)計了溫度傳感裝置[4]。采用恒溫式外筒，氫彈置于內(nèi)筒水中，將一定的試樣置于密封的氫彈中，在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)，試樣完全燃燒，燃燒時所放出的熱量使水箱中的水溫升所得出的煤的氧彈發(fā)熱量。

為保證量熱儀在化驗煤質(zhì)過程中始終保持著恒定的溫度，溫度傳感裝置的設(shè)計就顯得格外重要。在煤炭化驗過程中會產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)溫度不恒定，易造成系統(tǒng)故障，因此，本文設(shè)計了溫度傳感裝置，實時把控系統(tǒng)內(nèi)的溫度，并在內(nèi)外桶進(jìn)行冷熱交換，溫度傳感裝置為設(shè)備出廠廠家設(shè)計，使系統(tǒng)內(nèi)的溫度保持在恒溫狀態(tài)。此外，在量熱儀的設(shè)計中，本文將其恒溫狀態(tài)分為2種，動態(tài)恒溫與靜態(tài)恒溫。動態(tài)恒溫就是一種自動控溫裝置，使煤質(zhì)化驗過程中的溫度在量熱儀外部始終保持不變，當(dāng)溫度增加時，量熱儀會停止一些程序，使溫度逐漸降低；反之，當(dāng)溫度降低時，其內(nèi)部會增加一些程序的運(yùn)行，進(jìn)而提高溫度，使溫度保持在±0.1 K。靜態(tài)恒溫狀態(tài)則沒有自動控溫裝置，屬于物理降溫，在量熱儀的外筒中加入熱水或涼水，在溫度增加時加入涼水，在溫度降低時加入熱水。2種恒溫狀態(tài)均能達(dá)到降溫或升溫的效果。同時設(shè)計留有量熱儀數(shù)據(jù)通訊端口，進(jìn)入儀器操作面，很直觀的顯示量熱儀的內(nèi)外筒、環(huán)境溫度、溫度值的刷新過程以及攪拌葉片的轉(zhuǎn)動情況。因此，將此硬件應(yīng)用到化驗室管理系統(tǒng)中，一定會得到意想不到的效果。

2 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)利用成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對所列化驗項目的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一采集、運(yùn)算、分析及傳遞，提高煤質(zhì)化驗室自動化程度，實現(xiàn)煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)的計算機(jī)自動控制管理。改變傳統(tǒng)的煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)手工抄寫模式、傳遞方法落后、工作效率低的局面，避免重復(fù)列表、重復(fù)填寫檢驗數(shù)據(jù)，降低工作失誤發(fā)生概率、提高化驗人員工作效率；自動形成各種煤質(zhì)報表，進(jìn)行上下限審核、相關(guān)性審核等，及時準(zhǔn)確的向用戶及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)提供煤質(zhì)檢驗數(shù)據(jù)，快速與企業(yè)信息化平臺對接，使各相關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)能及時了解和掌握公司各種商品煤的質(zhì)量，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)各部門提供決策依據(jù)。

2.1 建立煤質(zhì)化驗信息采集模塊

煤質(zhì)化驗室網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以化驗室管理機(jī)為服務(wù)器，將所有煤化驗儀器計算機(jī)聯(lián)接到一個局域網(wǎng)中，所有網(wǎng)絡(luò)點都以星型拓?fù)溥B接到化驗室管理機(jī)的交換機(jī)或集線器上，同時管理機(jī)負(fù)責(zé)將煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)上傳至企業(yè)信息管理系統(tǒng)。具休工作業(yè)務(wù)部分主要操作對像是化驗班班長或技術(shù)員，其對整個化驗室化驗數(shù)據(jù)時行管理和控制，主要工作包含對化驗儀器所產(chǎn)生的化驗結(jié)果時行數(shù)據(jù)審核，時行數(shù)據(jù)采集、匯總，數(shù)據(jù)報表打印等工作。本模塊通過引入規(guī)范的化驗流程，并監(jiān)督該流程的執(zhí)行過程。在保證檢測效率的前提下，提高和保持了數(shù)據(jù)的可信度。極大限度避免人為因素影響化驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、公正性、原始性、真實性；提供手工填報界面，并可以設(shè)計。提高系統(tǒng)的靈活性、適應(yīng)性；實現(xiàn)電子天平數(shù)據(jù)采集，自動完成計算，提高稱量數(shù)據(jù)的可靠性。

通過化驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和計算，生成各類化驗數(shù)據(jù)的趨勢圖曲線圖、分析報告圖。快速準(zhǔn)確的生產(chǎn)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持，有效減輕了各級人員的工作量，提高了工作效率。降低辦公成本，減輕勞動強(qiáng)度，避免工作失誤和數(shù)據(jù)差錯，提高工作效率。通過對各類化驗數(shù)據(jù)的整理和計算，由系統(tǒng)自動生成所需的各類水質(zhì)報表，提高人員工效率。靈活的報表模板配置功能，可快速設(shè)計符合企業(yè)要求的報表格式。智能計算，自動生成，提高報表中統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。從根本上解決了以往化驗室煤質(zhì)檢測數(shù)據(jù)分散在化驗室的各個單獨測試儀上，無法匯總，每個儀器成為“信息孤島”。

在煤炭質(zhì)量化驗前，本文建立出煤質(zhì)化驗信息采集模塊。采集過程中，得到煤質(zhì)中的化學(xué)元素由C、H、O、N、S、A、M組成，其中C、H、S是煤炭可燃燒部分，燃燒后可生成為二氧化硫以及少量的三氧化硫，也就是煤質(zhì)化驗中的有毒有害成分[5]。本文建立的采集模塊，采集到煤質(zhì)中的C含量在40%～85%左右，是煤炭的重要組成部分，每一千克碳的燃燒，可生成CO2，放出31 258.42 kJ的熱量，而不完全燃燒的碳會生成CO，釋放出9 526.32 kJ熱量，由此提高煤炭化驗質(zhì)量。H的含量并不多，僅占1%-3%，因此H燃燒比較容易，熱量較大。其他S、O等成分所占比例更加小，且產(chǎn)生的熱量較少，因此對煤的燃燒幫助不大。此外，本文認(rèn)為，煤炭質(zhì)量的好壞，與可燃物的多少有關(guān)，在化驗煤質(zhì)過程中，本文在采集煤質(zhì)信息時，著重采集無水基團(tuán)（ad）、無灰基團(tuán)/干基（d）、有機(jī)基團(tuán)（dmmf）等高位發(fā)熱基團(tuán)。此外，了解到煤中所含的水分會影響煤炭的運(yùn)輸成本、化驗成本、存儲成本等，因此在本文設(shè)計的煤質(zhì)管理系統(tǒng)中根據(jù)煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)，著重降低管理生產(chǎn)過程中煤質(zhì)的水分含量，提高煤炭的燃燒率，進(jìn)而提高煤炭的質(zhì)量。

2.2 制定煤質(zhì)智能接樣化驗流程

根據(jù)上文中采集到的煤質(zhì)信息，得出影響煤炭質(zhì)量的相關(guān)成分，為了提高煤炭的化驗質(zhì)量，本文制定了煤質(zhì)智能化驗流程，如下圖所示：

如圖1所示，智能化驗流程為接收煤樣-下達(dá)化驗指令-利用信息采集程序，完成化驗數(shù)據(jù)的收集-進(jìn)行化驗數(shù)據(jù)審核-統(tǒng)計化驗數(shù)據(jù)-化驗主任審核。

圖1 智能化驗流程

智能化驗主要是對送樣單位送來的樣品進(jìn)行化驗。首先，將煤樣送到煤質(zhì)管理中心化驗室時，煤質(zhì)管理中心化驗室的管理人員對煤樣進(jìn)行編碼管理，系統(tǒng)提供相應(yīng)的管理界面，主要完成制樣前的環(huán)境錄入（來煤單位、采樣天氣、煤種、采樣地點、采制樣人員、采制日期、檢驗類別、送樣狀態(tài)、樣品重量等）采制樣過程的內(nèi)容錄入，完成常規(guī)的接樣過程計算，并錄入接樣管理系統(tǒng)，系統(tǒng)自動生成制樣一次編碼。并在煤質(zhì)化驗管理系統(tǒng)中發(fā)送化驗指令，化驗室接收到制樣編碼指令及煤樣后，化驗室管理人員再次對其采制樣編碼進(jìn)行第二次編碼，即生成化驗編碼，該編碼不進(jìn)行加密處理，是一種每天的流水號，便于化驗室辨認(rèn)?；炄藛T記錄化驗分析報表,隨后根據(jù)公司要求的煤質(zhì)化驗任務(wù)清單按照緩急程度逐一分類[5,6],再將化驗項目分配給化驗團(tuán)隊進(jìn)行統(tǒng)一化驗。其次，各化驗小組分配到化驗煤樣后，根據(jù)送樣公司的要求抽樣，之后在組內(nèi)同時化驗。同樣，每個化驗員都會通過接收到的指令對收到煤樣進(jìn)一步化驗，提高煤樣化驗流程精準(zhǔn)度。在化驗完煤樣后，化驗員對化驗出的元素及工業(yè)分析組成信息進(jìn)行一次審核，并記錄審核結(jié)果。隨后，化驗團(tuán)隊對一次審核的結(jié)果進(jìn)行二次審核，最后由化驗主任對每個化驗團(tuán)隊的測試結(jié)果進(jìn)行最終解碼審核，如果審核通過，則錄入化驗室管理系統(tǒng)并打印上傳化驗結(jié)果。此過程有效避免了化驗人員清楚化驗過程中的煤樣來源，最大程度地限制人為干預(yù)。

稱量過程數(shù)據(jù)上傳智能傳輸：

煤質(zhì)化驗室傳統(tǒng)化驗稱量方式，一步一次人工手寫計量，緩慢費時易出錯，本次在原有計量方式基礎(chǔ)上嵌入智能數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理計算機(jī)為中心、由儀器計算機(jī)為采集終端。電子稱樣天平原始稱樣數(shù)據(jù)為起點，由化驗員對此天平稱量系統(tǒng)進(jìn)行操作，實現(xiàn)對煤樣稱量時從天平獲取稱量樣重，達(dá)到企業(yè)對煤樣稱量數(shù)據(jù)進(jìn)行實行跟蹤管理，特別是量熱儀化驗過程中的稱重進(jìn)行機(jī)器管理控制的要求。以量熱儀為例介紹系統(tǒng)處理過程：

處理方式是將天平與電腦連接，從而使天平所稱量的重量數(shù)據(jù)可以直接發(fā)送至設(shè)備電腦中，具體操作流程如下：①操作員在電腦中輸入樣品名、平行樣標(biāo)識2個信息；②天平稱量重量，操作員確認(rèn)；③數(shù)據(jù)發(fā)送至系統(tǒng)中，操作員再次確認(rèn)；④量熱儀化驗前，操作員直接選擇煤樣編號和平行樣標(biāo)識，從而引入重量；⑤量熱儀正常工作，完成化驗保存結(jié)果。

上述過程中，由于坩堝未編號，對于平行樣的標(biāo)識需要通過化驗員輸入一個標(biāo)識號來進(jìn)行，因此需要明確標(biāo)識號的編碼方式，以方便后續(xù)系統(tǒng)處理和量熱儀上選擇時的易于識別性，建議平行樣標(biāo)識采用定長兩位數(shù)字編碼方式。不足兩位系統(tǒng)自動前補(bǔ)“0”，編碼從上述流程中，在輸入煤樣編號、區(qū)分平行樣的標(biāo)志及坩堝號后，先稱量空坩堝重，然后再稱量煤樣重量。煤樣重量不能手工輸入，只能通過程序讀取天平串口上的數(shù)據(jù)。煤樣重量可獲得取2次，2次數(shù)據(jù)都保存下來，以最后一次的數(shù)據(jù)為最終結(jié)果，即如果第二次重量為空或為0，那么以第一次結(jié)果為準(zhǔn)；如果第二次重量不為空或不為0，那么以第二次結(jié)果為準(zhǔn)。程序自動將最后一次的重量數(shù)據(jù)減去空坩堝重，從而獲得煤樣重量。徹底有效解決了過去煤質(zhì)化驗室傳統(tǒng)模式上對煤炭質(zhì)量分析數(shù)據(jù)只能按時手式登記在臺賬上，需靠手工進(jìn)行統(tǒng)計，中間計算過程比較復(fù)雜，全靠手工做報表和上交報表，很難避免出現(xiàn)一些差錯，費時費力，也造成辦公浪費。系統(tǒng)提供無縫對接的數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)了化驗儀器的非人工輸入重量的高效快捷過程，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作，用系統(tǒng)代替人工，提高工作效率，降低差錯率。

2.3 基于SSM框架設(shè)計煤質(zhì)數(shù)據(jù)智能存儲數(shù)據(jù)庫

化驗儀器測試完成后自動將測試結(jié)果保存在儀器中，本系統(tǒng)能自動地將儀器中的數(shù)據(jù)提取，轉(zhuǎn)化成用戶所要求的數(shù)據(jù)格式，并上傳保存在服務(wù)器中，保證了上傳到企業(yè)的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)。電腦中各種煤質(zhì)的化驗數(shù)據(jù)及化驗結(jié)果都是客觀、正確的，數(shù)據(jù)已不能人為改動，有效地杜絕了人為因素導(dǎo)致的煤質(zhì)誤差。加強(qiáng)對煤質(zhì)化驗過程實行密碼管理，保證了化驗數(shù)據(jù)的公證性。

為保證化驗數(shù)據(jù)的安全性，本文基于SSM框架設(shè)計更加智能化的存儲數(shù)據(jù)庫。SSM框架代表著Spring、Spring MVC和My Batis，在系統(tǒng)開發(fā)的過程中受到廣泛應(yīng)用[7]。本文設(shè)計的化驗室管理系統(tǒng)利用SSM框架中的Spring MVC框架實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)通過Spring MVC框架將數(shù)據(jù)庫分為3個層次，具體為表現(xiàn)層、邏輯層，以及數(shù)據(jù)層，在表現(xiàn)層中加入化驗員的身份、管理員的身份并設(shè)計訪問攔截程序，攔截沒有賬號人員進(jìn)入系統(tǒng)。通過表現(xiàn)層中SQL的映射文件，將化驗數(shù)據(jù)或信息與數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，使管理更加便捷。當(dāng)通過管理身份進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)層后，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的邏輯層，邏輯層主要采用My Batis框架，其存儲空間較大，內(nèi)部文件相對較單一，只有與化驗有關(guān)的文件，便于管理。隨后，進(jìn)入到數(shù)據(jù)層，在數(shù)據(jù)層中進(jìn)行最終的文件存儲，由于Spring框架的壓縮特點，可將文件壓縮，達(dá)到占用空間小、運(yùn)行速度快的目的[8]。并化驗員無法自行修改數(shù)據(jù)，改變了以為工干預(yù)為主的傳統(tǒng)管理模式。因此數(shù)據(jù)庫的設(shè)計最大化地提高了化驗數(shù)據(jù)的安全性。保持?jǐn)?shù)據(jù)致性和數(shù)據(jù)原始性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)共享，避免人為修改數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)來源多樣性，提高化驗數(shù)據(jù)安全性、公正性和嚴(yán)密性。以國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范實驗室的管理，建立綜合完善的事務(wù)管理程序，及時準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)信息，顯著提高自動化水平、工作效率和整體管理水平。

煤質(zhì)化驗數(shù)據(jù)收集、處理、傳遞自動完成

系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)采集工具，支持對大多數(shù)數(shù)據(jù)類型文件和儀器數(shù)據(jù)的采集。可以在采集的過程中，根據(jù)用戶需要自動進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換，直接從分析儀器得到結(jié)果數(shù)據(jù)，并自動上傳到化驗室的管理機(jī)，化驗室管理者能在自己崗位上對實驗室內(nèi)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，同時，化驗室的管理者可以將化驗數(shù)據(jù)傳遞到企業(yè)內(nèi)部管理系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)的收集、處理和傳遞更加方便快捷，能夠有效地避免人為錯誤的發(fā)生。同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時查詢、統(tǒng)計分析，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)高層管理層查詢提供“一站式”信息查詢服務(wù)，足不出戶，化驗情況，及時掌握，一目了然，將數(shù)據(jù)組織在一起，匯總分析，并以直方圖、折線圖等各類圖開表示分析結(jié)果，對比和趨勢結(jié)果表現(xiàn)直觀，能按時間段生成各類煤炭質(zhì)量的統(tǒng)計報表，做為領(lǐng)導(dǎo)指導(dǎo)生產(chǎn)決策依據(jù)。

該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)采集客戶端功能模塊組成?；炇矣蓴?shù)據(jù)服務(wù)器、管理計算機(jī)為中心由儀器機(jī)為終端組成一個內(nèi)部局域網(wǎng)，并將各臺分析儀器上的化驗原始數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析處理、打印，然后通過局域網(wǎng)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行匯總處理。該系統(tǒng)對煤質(zhì)化驗室儀器時行實時采集（包括量熱儀系列、測硫儀系列、工業(yè)分析系列、炭氫儀系列等），為企業(yè)煤質(zhì)系統(tǒng)提供無縫的數(shù)據(jù)接口，同時，為保障實驗順利進(jìn)行，如人員、儀器、設(shè)備等也被納入有效的管理之中，從而提高實驗管理的水平，讓企業(yè)檢測信息化水平達(dá)到一個新的臺階。

2.4 消除化驗室遠(yuǎn)程管理誤差指標(biāo)

上文中對智能數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，提高了化驗數(shù)據(jù)與信息的安全性，但在系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理中仍存在微小的誤差，因此本文利用CF算法，將相鄰化驗煤樣的數(shù)據(jù)計算相應(yīng)的近似度，一般CF算法分為2個步驟，第一步計算不同煤樣的管理指標(biāo)，具體指標(biāo)WYJ如下：

式中：N（i）為第 一次煤樣化驗數(shù)據(jù)；N（j）為第j次煤樣化驗的數(shù)據(jù)。因此|N（i）∩N（j）|表示同時管理第i個與第j個煤樣數(shù)據(jù)。

第二步，消除管理指標(biāo)誤差，由于式（1）中得到的管理指標(biāo)存在誤差，利用CF算法的第二步進(jìn)行消除，消除后的管理指標(biāo)PuJ如下：

式中，Rui為消除參數(shù)；S（i，j）為在第i一次化驗數(shù)據(jù)與第j次煤樣化驗之間的任意數(shù)據(jù)，因此N（i）∩S（i，j）表示為共同管理的煤樣化驗數(shù)據(jù)。消除誤差后的管理指標(biāo)監(jiān)護(hù)進(jìn)一步提升管理效果。

3 系統(tǒng)測試

采用黑盒測試的方式進(jìn)行系統(tǒng)測試，驗證設(shè)計的智能煤質(zhì)化驗室綜合管理系統(tǒng)，監(jiān)督管理情況。

3.1 測試環(huán)境

系統(tǒng)的服務(wù)器選用clims服務(wù)器，內(nèi)部處理器主頻率≥1GHz，內(nèi)存＞4GB，數(shù)據(jù)庫≥MySQL5.6.24，網(wǎng)絡(luò)選用有線網(wǎng)。按照此測試環(huán)境，對設(shè)計的管理系統(tǒng)進(jìn)行測試。在上述環(huán)境下，設(shè)計的管理系統(tǒng)登錄界面如圖2所示：

圖2 登錄界面

如圖2所示，為化驗室管理系統(tǒng)的登錄界面，后臺自動獲取用戶登錄信息，確認(rèn)管理身份，確認(rèn)后連接入數(shù)據(jù)庫并打開，輸入管理指令，成功登錄，此時界面顯示為：

如圖3所示，系統(tǒng)首頁為煤質(zhì)化驗的日報表，隨后可切換到煤質(zhì)化驗折線圖：

圖3 系統(tǒng)首頁界面

如圖4所示，此界面可以顯示為當(dāng)日煤質(zhì)化驗結(jié)果。并且在菜單欄分別有著煤質(zhì)報表、煤質(zhì)數(shù)據(jù)對比表、統(tǒng)計查詢、數(shù)據(jù)管理、煤質(zhì)化驗文檔、個人信息等界面，實現(xiàn)智能化的煤質(zhì)化驗報告分析與處理，更有利于監(jiān)督煤樣的使用情況。

圖4 煤質(zhì)化驗折線圖界面

3.2 測試結(jié)果

貴州豫能應(yīng)用本系統(tǒng)的1年內(nèi)，節(jié)約各項成本。本文煤樣按照市場價格每個413元計算，1年內(nèi)減少的各項成本見表1所示。

表1 使用本系統(tǒng)一年內(nèi)節(jié)約的成本

如表1所示，煤樣的化驗度更加精準(zhǔn)，因此減少了標(biāo)準(zhǔn)煤樣的購買量，2020年節(jié)省成本近20萬元；智能化管理的化驗室，減少了人員的流動，每2人可以完成煤質(zhì)化驗的工作，當(dāng)前化驗員每月工資按照4500元/人，因此1年內(nèi)節(jié)省約12萬元；在此系統(tǒng)可以更加清晰地得到各類報告，因此每月可以節(jié)省A4紙2包，每月節(jié)省50元，1年內(nèi)節(jié)省約0.06萬元，因此貴州豫能在使用本文設(shè)計的基于SSM框架的智能煤質(zhì)化驗室綜合管理系統(tǒng)后，1年之內(nèi)共計節(jié)省成本約32萬元。降低了公司化驗煤質(zhì)的相關(guān)費用，符合本文研究目的。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)硬件上的自動化驗儀與量熱儀的設(shè)計將煤質(zhì)化驗儀器變得更加智能化；軟件上的建立信息采集模塊、制定智能化驗流程、設(shè)計存儲數(shù)據(jù)庫及消除管理誤差等四方面，使整個管理系統(tǒng)的運(yùn)行更加流暢。本文通過貴州豫能公司對本系統(tǒng)進(jìn)行為期一年的測試，運(yùn)行效果良好，提高了該公司的煤質(zhì)管理水平與煤質(zhì)化驗水平，側(cè)面提升了豫能公司的品牌形象與社會影響力，增強(qiáng)了該公司在行業(yè)內(nèi)的可信度。因此，本文設(shè)計的智能管理系統(tǒng)在煤質(zhì)化驗方面的應(yīng)用前景將會更加廣闊。