水泥实验室能力验证信息统计分析系统设计

贾岩等

（河南省产品质量监督检验院， 河南 郑州 450004）

摘 要： 针对水泥实验室能力验证实施过程中大量的数据处理的需要，设计开发了水泥实验室能力验证信息统计分析系统。该系统采用基于Java语言的Eclipse开发工具和Oracle数据库，使能力验证实施者能快捷精准地处理能力验证的信息数据：对能力验证样品的均匀性做出自动分析评定，能力验证试验结果稳健Z（ZB和ZW）值等结果自动计算处理分析，迅速生成专业汇总表和Z比分数直方图。该系统实现了水泥能力验证实施工作自动化管理、提高了数据信息处理的速度和准确性。

关键词： Eclipse； Oracle； 稳健Z 值； 能力验证

中图分类号： TN964?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0065?04

0 引 言

能力验证是由多个实验室对相同被测样品（参数）检测的组织、实施，最终评价实验室的检验能力，保证实验室技术能力和管理水平不断完善的有效方式[1]。在0.05显著水平上，在保证样品均匀的和满足能力验证要求的基础上，发送样品至实验室进行独立检测，再将所有参加测试的实验室结果进行稳健统计技术，评价各个水泥实验室测量结果的满意程度。在水泥实验室能力验证实施过程中要对样品的均匀性以及参加实验室检测数据采用稳健统计技术进行统计分析，有大量的原始数据需要处理，处理过程按照CNAS?GL02 2006《能力验证结果的统计和能力评价指南》以及CNAS?GL03 2006《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》中运用多个复杂公式经过多次运算，推导出稳健Z（包括ZB和ZW）比分数值等数据，并按照指南要求进行分析评定。目前大量的数据处理和计算需要人工通过电脑办公软件进行处理，如新疆出入境检疫技术中心尚德军等研究利用Office对能力验证计划中数据的处理[2]，这样不可避免容易造成数据处理错误，影响实验数据的准确性和公正性，国内尚无用于能力验证的专业统计软件。

随着信息技术的发展，为了提高能力验证数据处理分析效率，实现水泥能力验证实施工作自动化管理、加快数据信息处理的速度、降低实施单位的工作负荷，节省时间，提高准确性，开发了一套实用的、快速的水泥实验室能力验证信息统计分析系统，采用Eclipse工具设计开发，与Oracle数据库相结合，来进行水泥产品的能力验证数据处理分析。

1 数据信息处理系统设计

1.1 系统的主要内容

本系统依据CNAS?GL03：2006 《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》、CNAS?GL02 2006《能力验证结果的统计和能力评价指南》进行需求分析和项目实际开发，实现自动评定样品均匀性、试验数据计算分析、稳健Z（包括ZB和ZW）比分数值生成，打印统计图表。

系统主要包括五个能力验证信息统计分析功能模块：

（1） 均匀性检验模块：用于水泥能力验证样品的单因子方差分析，检验所得数据经F检验法判定确定样品的均匀性；

（2） 试验数据输入模块：用于水泥能力验证物理性能、化学性能各试验项目数据的输入；

（3） 稳健Z比分数模块： 用于采用稳健（Robust）统计技术处理实验结果，得到稳健Z（包括ZB和ZW）比分数；

（4） 结果评价汇总模块：用于按照Z比分数评价规则，评价结果满意程度并生成评价汇总报告；

（5） Z比分数直方图模块：用于根据稳健Z（包括ZB和ZW）比分数值，自动生成直方图，直观描述实验室检测能力。

1.2 系统数据处理流程

系统数据处理流程图见图1，首先用户使用系统账号和密码，登陆水泥实验室能力验证信息统计分析系统，完成创建本批能力验证计划样品批，选择“均匀性检验报告”菜单，选择均匀性试验项目，录入10组试验原始数据，点击“保存”按钮，系统自动处理实验数据并显示计算结果F0.05，当F0.05≤F0.05（9，10）=3.02时，系统自动评价该批样品均匀。保存成功后，系统提示“保存成功”，刷新原有页面。点击“导出”按钮，系统自动导出Word文档的均匀性检验结果报告。

图2为能力验证结果和统计处理流程示意图，用户完成该批能力验证计划样品均匀性试验后，选择“能力验证结果统计”菜单，选择批次号进行查询，可以添加新的试验或查看已经存在的试验数据。在选择批次的试验项目界面下，录入试验原始数据后系统根据已设定的评分标准，自动评价试验数据结果并导出能力验证汇总报告。

1.3 系统主要特点

1.3.1 系统开发环境

本系统采用Eclipse 开发制作，利用Java语言，Oracle数据库为基础设计。Eclipse是开放源代码的基于Java的可扩展开发平台，Eclipse提供了功能丰富的集成开发环境，拥有强大的代码重构功能，Eclipse本身内置了Java插件JDT，可以使用Eclipse方便的开发Java应用程序[3?4]。

1.3.2 系统运行环境

系统的硬件环境：PIII 2.0G CPU，60 GB以上硬盘，512 MB以上内存。软件运行环境是Windows XP以上操作系统，便于应用普及[5?6]。系统按照CNAS?CL01：2006《检测和校准实验室能力认可准则》要求：将均匀性检验模块与其他4个模块分别按照同标准Windows图形窗口操作界面的独立模块化设计，原始数据和数据处理结果和判定结果用Word文档导出保存，编辑方便。

1.3.3 数据库表设计

均匀性检验数据处理数据库如表1所示。能力验证数据处理数据库（部分）表如表2所示。

2 系统的实现

2.1 均匀性检验

用户登陆系统的主页，选择“均匀性报告”菜单，首先进入实验列表页，由ListVIEW控件生成数据库列表，显示所有实验的数据以及结果评价，用户选择任务批和实验项目或创建新的任务批（实验项目）。以烧失量项目为例，录入10组样品批的试验原始数据，见图3。点击“添加”按钮，系统按单因子方差分析法，对样品均匀性数据进行自动处理，所得数据系统按F检验法原则自动分析、计算显示F值和均匀性结论，见图4。

2.2 能力验证实验数据输入

完成该批样品均匀性试验后，选择“能力验证结果统计”菜单，在该批计划样品批次号下，点击“添加”按钮，数据库列表中分为：物理和化学2类项目，各试验项目分别在两类目录下，便于检索。选择试验项目，以烧失量为例，见图5。对参加能力验证实验室编号以及A样、B样试验数据进行编辑、删除和刷新操作，软件设计可放大窗口，便于数据录入和校核。

2.3 能力验证实验数据处理结果

根据输入的试验数据，点击“计算”按钮，系统按照稳健（Robust）统计技术设计的处理程序，自动计算ZB，ZW，S，D等值并存储试验结果，用户点击“导出”按钮生成 “统计处理结果一览表”、 “实验室验证结果和统计处理表”，如图6所示，和“Z比分数直方图”，如图7所示，最终导出能力验证汇总报告。

3 结 语

该系统开发采用Java语言，在Eclipse 开发平台上实现。数据库设计采用Oracle，紧密结合水泥能力验证计划要求。该系统交互性好、操作简单，可实现数据快速精确处理，提高了结果的准确度以及检验信息的自动化处理程度，并能生成专业汇总表和Z比分数直方图，为水泥能力验证实施者提供技术参考和检测结果评判工具。

参考文献

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

[2] 尚德军，李世雨，郭栋.利用Office对能力验证计划组织活动中的资料和数据进行处理[J].现代测量与实验室管理，2010，18（3）：38?41.

[3] 夏雪萍，孙雪，方遒.Eclipse基础与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[4] 赵满来.可视化Java GUI程序设计：基于Eclipse VE开发环境[M].北京：清华大学出版社，2012.

[5] 鄢志宇，杨桂娟.锦州地区地面遥测气象数据管理系统的设计与实现[J].现代电子技术，2012，35（17）：169?170.

[6] 李旭荣.基于B/S的高校协同办公平台的设计与实现[J].现代电子技术，2012，35（6）：36?38.

[7] 罗蓉，陈达银，陈志忠.实验室开放管理系统设计与实现[J].现代电子技术，2010，33（18）：63?65.

[8] 张岳.多媒体语音实验室教学管理系统的应用与实践[J].现代电子技术，2011，34（15）：183?185.

[9] 伍文平，张智盛，张明.环境实验室温、湿度模糊控制系统设计[J].现代电子技术，2009，32（21）：149?151.

[10] 池保华，洪流，杨国华，等.Y型喷嘴穿透特性的实验和模型研究[J].火箭推进，2011（3）：38?41.

2.2 能力验证实验数据输入

完成该批样品均匀性试验后，选择“能力验证结果统计”菜单，在该批计划样品批次号下，点击“添加”按钮，数据库列表中分为：物理和化学2类项目，各试验项目分别在两类目录下，便于检索。选择试验项目，以烧失量为例，见图5。对参加能力验证实验室编号以及A样、B样试验数据进行编辑、删除和刷新操作，软件设计可放大窗口，便于数据录入和校核。

2.3 能力验证实验数据处理结果

根据输入的试验数据，点击“计算”按钮，系统按照稳健（Robust）统计技术设计的处理程序，自动计算ZB，ZW，S，D等值并存储试验结果，用户点击“导出”按钮生成 “统计处理结果一览表”、 “实验室验证结果和统计处理表”，如图6所示，和“Z比分数直方图”，如图7所示，最终导出能力验证汇总报告。

3 结 语

该系统开发采用Java语言，在Eclipse 开发平台上实现。数据库设计采用Oracle，紧密结合水泥能力验证计划要求。该系统交互性好、操作简单，可实现数据快速精确处理，提高了结果的准确度以及检验信息的自动化处理程度，并能生成专业汇总表和Z比分数直方图，为水泥能力验证实施者提供技术参考和检测结果评判工具。

参考文献

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

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[10] 池保华，洪流，杨国华，等.Y型喷嘴穿透特性的实验和模型研究[J].火箭推进，2011（3）：38?41.

2.2 能力验证实验数据输入

完成该批样品均匀性试验后，选择“能力验证结果统计”菜单，在该批计划样品批次号下，点击“添加”按钮，数据库列表中分为：物理和化学2类项目，各试验项目分别在两类目录下，便于检索。选择试验项目，以烧失量为例，见图5。对参加能力验证实验室编号以及A样、B样试验数据进行编辑、删除和刷新操作，软件设计可放大窗口，便于数据录入和校核。

2.3 能力验证实验数据处理结果

根据输入的试验数据，点击“计算”按钮，系统按照稳健（Robust）统计技术设计的处理程序，自动计算ZB，ZW，S，D等值并存储试验结果，用户点击“导出”按钮生成 “统计处理结果一览表”、 “实验室验证结果和统计处理表”，如图6所示，和“Z比分数直方图”，如图7所示，最终导出能力验证汇总报告。

3 结 语

该系统开发采用Java语言，在Eclipse 开发平台上实现。数据库设计采用Oracle，紧密结合水泥能力验证计划要求。该系统交互性好、操作简单，可实现数据快速精确处理，提高了结果的准确度以及检验信息的自动化处理程度，并能生成专业汇总表和Z比分数直方图，为水泥能力验证实施者提供技术参考和检测结果评判工具。

参考文献

[1] JIA Yan， CHENG Xiao?tian， WEI Dong. Robust statistics analysis of proficiency test result of cement chemical composition [J]. Applied Mechanics and Materials， 2012， 238： 96?100.

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[3] 夏雪萍，孙雪，方遒.Eclipse基础与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

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[10] 池保华，洪流，杨国华，等.Y型喷嘴穿透特性的实验和模型研究[J].火箭推进，2011（3）：38?41.