基于微信平台的边坡稳定计算程序开发

2019-08-01陈国周詹素华陈为群

数字技术与应用 2019年4期

陈国周詹素华陈为群

摘要：微信平台为程序开发者提供了强大的开发工具，适合用来开发移动互联的边坡稳定计算程序。本文介绍了微信平台在移动端程序开发方面的优势，给出边坡工程移动端程序开发的流程图以及详细步骤，包括图形实时显示方法、计算模块的代码编写、微信小程序的预览及发布流程，最后形成了程序扫描码，读者直接用微信扫码可以进行边坡稳定计算。

关键词：边坡工程;计算程序;微信平台;微信小程序;移动端软件;程序开发

中图分类号：TU43 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）04-0189-03

0 引言

滑坡在我国是常见的地质灾害，因此边坡工程是岩土工程中经常遇到的工程类型，很多较成熟的商业软件都提供了这方面的计算模块，如FLAC、Plaxis、Geostudio、理正岩土、同济启明星、MIDAS等，这些软件可以完成较为复杂的边坡工程设计[1，2]。也有一些研究人员使用各种程序语言开发了相关的计算软件[3-5]。随着移动互联时代的来临，用户需要更加方便快捷的计算工具，如果能使用随身携带的手机移动端来计算，将是个很方便的方法。黄宏伟预测，利用云计算技术，岩土工程专业计算分析软件将由产品模式转变为服务模式，这样更易于推广，能更好地满足客户需求[6]。杨敏认为，在未来基于网络的社会中，软件的服务将有一个重要特征：软件产品与服务融为一体，例如在线计算、查询，直接通过网络实现该功能，即软件本身就是以服务的形式存在[7]。崔年治认为在软件开发方面，应该以共享数据为连接纽带，把移动技术、云存储、云计算、BIM、物联网等各种新技术充分贯通，集成应用，可节约出大量的时间去提高设计的质量[8]。

笔者认为在移动互联时代，岩土工程的专业软件会分化，一个方向是向更复杂的多相耦合、多工种协同去发展，需要更大的内存、更快的计算能力;另一个方向则是走去中心化的道路，把较简单的计算功能（比如边坡稳定的计算公式）转移到移动端，以方便岩土工作者使用[9]。本文介绍了基于微信平台的边坡稳定计算软件开发过程与使用效果。

1 微信小程序简介

微信公众平台是腾讯公司打造的一个综合平台，提供微信公众号及微信小程序的注册开发。依托微信平台的小程序开发，可以通过尽可能简单、高效的方式让开发者在微信中开发具有原生APP体验的服务。微信小程序是基于数据驱动的模式，有很多组件（视图组件）可以选用，但是没有window、document的概念，因此无法使用Dom库，如JQuery。

程序开发者需要使用腾讯公司提供的“开发者工具”，来完成小程序创建和代码编辑。开发者工具在电脑上安装完成后，打开并使用微信扫码登录。选择创建“项目”，填入申请到的AppID，设置一个本地项目的名称，比如“基坑工程项目”，并选择一个本地的文件夹作为代码存储的目录，点击“新建项目”就开始了程序的编写[10]。

2 微信小程序框架

微信小程序框架的核心是一個响应的数据绑定系统。整个系统分为两块，即视图层（View）和逻辑层（App Service），如图1所示，并在视图层与逻辑层间提供了数据传输和事件系统，可以让开发者可以方便地聚焦于数据与逻辑上。

框架可以让数据与视图非常简单地保持同步。当做数据修改的时候，只需要在逻辑层修改数据，视图层就会做相应的更新。框架还提供了丰富的微信原生API，可以方便的调起微信提供的能力，如获取用户信息，本地存储，支付功能等[11]。

在进行移动端软件开发时，会用到多个页面，比如边坡工程至少需要土层输入页面、边坡尺寸页面、支护页面、计算结果页面等等。而微信小程序框架管理了整个程序的页面路由，可以做到页面间的无缝切换，并给以页面完整的生命周期。开发者需要做的只是将页面的数据、方法及生命周期函数注册进框架中，其他的一切复杂的操作都交由框架处理。

3 程序流程及其实现

3.1 程序流程图

根据所要实现的功能，笔者给出程序的流程图如图2所示。从流程图可以看出，程序中有较多的页面跳转与返回，因为手机屏幕相对电脑屏幕来说小了很多，需要通过多个页面来实现特定的功能。

3.2 程序实现

3.2.1 图形的实时显示

在移动端软件中，友好的图形界面是必不可少的，微信小程序中的绘图和Android、OS等移动开发是相同的，都是创建个上下文，在画布canvas上画出图形。canvas标签默认宽度为300px，高度为225px，但我们希望画面随着用户的手机屏幕的大小而自动变化，这就需要调用手机屏幕的宽度及高度尺寸，代码如下所示：

var app = getApp（）;

var context = null;

var isButtonDown = false;

var canvasw = 0;

var canvash = 0;

wx.getSystemInfo（{

success： function （res） {

canvasw = res.windowWidth;

canvash = res.windowHeight;

}

}）;

画布canvas就像是数学上的坐标轴，以屏幕左上角为圆点，X轴向右为正，Y轴向下为正（这点和数学上相反的）。

3.2.2 计算模块

边坡稳定计算软件的核心内容是其计算模块，该模块属于小程序的逻辑层，是用JavaScript编写的，放在后缀为js的文件里。逻辑层将数据进行处理后发送给视图层，同时接受视图层的事件反馈。在JavaScript 的基础上，微信小程序有自己的特点：①增加 App 和 Page 方法，进行程序和页面的注册。②提供丰富的API，如扫一扫，支付等微信特有能力。③每个页面有独立的作用域，并提供模块化能力。④开发者写的所有代码最终将会打包成一份 JavaScript，并在小程序启动的时候运行，直到小程序销毁。下面以土压力系数计算为例，代码如下：

//KaSoil土层主动土压力系数，KpSoil被动土压力系数

var KaSoil = [10];

var KpSoil = [10];

for （var i = 0; i < NumberSoilLayer; i++） {

KaSoil[i] = Math.pow（Math.tan（Math.PI * （45 - 0.5 * soilPara[i][2]） / 180）， 2）;

KpSoil[i] = Math.pow（Math.tan（Math.PI * （45 + 0.5 * soilPara[i][2]） / 180）， 2）;

}

4 程序效果

4.1 程序的预览与发布

开发者可以使用开发工具来预览小程序，检查小程序在移动客户端上的真实表现。点击开发工具顶部操作栏的预览按钮，开发工具会自动打包当前项目，并上传小程序代码至微信的服务器，成功之后会在界面上显示一个二维码。使用微信扫码即可在手机客户端上看到小程序的真实表现，并且在手机上使用。由于最终程序是运行于微信平台，为了保证小程序的质量，以及符合相关的规范，小程序的发布需要经过腾讯公司审核[12]。点击开发者工具顶部操作栏的上传按钮，填写版本号以及项目备注，上传代码提交审核。审核通过之后，需要开发者手动点击发布，小程序才会发布到线上提供服务。用户要使用该程序，只需在手机的微信里搜索“土木计算”小程序，打开之后就可以使用。或者用微信扫码图3所示的小程序二维码，直接进入程序首页。

4.2 程序运行效果

在手机微信里打开“土木计算”小程序（如图4所示），点击里面的“边坡稳定分析”模块，就进入“边坡稳定计算”的界面，输入相关的土层参数、边坡尺寸参数，然后点击“计算”，这时程序会提示是否需要支护，如果需要支护则输入锚杆参数，再点击“计算”。

输入边坡高度为45m，边坡水平投影长度为66m。滑裂面与水平夹角25度。土体参数容重20kN/m3，粘聚力18.5kPa，摩擦角15°，计算出无支护状态下边坡稳定系数是0.91，不能满足规范的稳定安全要求。接下来增加支护措施，点击“输入支护信息”，输入锚杆的排数、单根锚杆的锚固力、锚杆与水平的夹角及锚杆的水平间距。这些数据可以反复调整，比如当锚杆排数为11排、单根锚固力为1000KN、锚杆水平夹角未20度、锚杆水平间距为4m时（如图5所示），计算得到的稳定系数是1.34，满足规范的要求。

5 结语

本文基于微信平台开发了边坡稳定计算程序，主要得出以下结论：

（1）使用微信平台提供的开发工具，可以开发出边坡稳定计算程序，经几百位用户的试用，该程序可以满足基本的计算要求。

（2）该程序运行在手机移动端，不必下载安装，直接在微信里打开即可计算。程序本身大小不足1M，基本对智能手机内存没有影响。

（3）由于微信平台对程序容量的限制，该程序属于轻便型的应用，更加复杂的功能，比如自动生成计算书还无法实现。

本程序只是应用了微信平台所提供的一部分工具，还有很多微信平台的潜力没有充分挖掘出来，计算程序还有待于后续进一步完善。

参考文献

[1] 聂磊，张银兴.理正深基坑及岩土软件使用的若干问题探讨[J].工业建筑，2016，46（增刊）：515-517.

[2] 李方成，郭利娜，胡斌，蒋海飞，徐海清.基于MIDAS软件探讨施工工序对深基坑稳定性的影响[J].长江科学院院报，2013，30（3）：49-55.

[3] 陈国周.岩土锚固工程中若干问题的研究[D].大连理工大学，2008.

[4] 马郧，魏志云，徐光黎，董家兴，李受祉.基坑双排桩支护结构设计计算软件开发及应用[J].岩土力学，2014，35（3）：862-870.

[5] 陈国周，张建勋，贾金青.岩质边坡锚杆支护的三维稳定分析及工程应用[J].山东理工大学学报，2010，24（2）：12-15.