沥青路面工程质量主要检测项目统计分析系统的研究 58页

北京工业大学硕士学位论文沥青路面工程质量主要检测项目统计分析系统的研究姓名：高建伟申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：朱青;朱金钧20050501 摘要目前，国内在沥青公路工程质量方面开发的软件大部分是针对单项工程质量监理工作开发的，不能对多个沥青公路的主要检测项目进行统计和分析，没有对施工单位施工路段的横向对比，没有对施工单位施工质量历史的纵向分析，因而不能掌握施工质量的总体情况。本课题的主要研究内容是对已建和在建公路工程的沥青砼路面工程质量主要检测项目平整度、厚度和压实度的数据资料以及相应的工程质量检验评定标准建立数据库并能对数据进行统计分析和管理。通过使用SQL—SERVER2000数据库系统作为课题的数据支持系统，以DELPHI为系统开发平台，使主要检测项目的统计分析具有纵向和横向对比性，通过正态统计、牛顿插值法等科学的统计分析手段在质量检测数据分析中采用曲线图的方式，使得分析结果直观明了；并研究如何充分利用网络环境，多个用户可以同时使用，以便于该系统软件的推广使用和不断的改进完善。该软件系统可以采用检测里程～检测数据曲线图的方式现实分析结果，同时显示平均值、代表值、极值和合格率等检测结果。系统可以按时间、路线、标段、单位等方式进行纵向、横向对比分析，并在正态分布分析界面上显示相应的曲线数据，直观表现出代表工程的质量情况：即正态曲线的顶点纵坐标表示数据的标准差水平，反映工程质量的稳定程度，值越低则工程质量越稳定；正态曲线的顶点横坐标是数据的平均值水平；技术人员可使用鼠标在正态分布图上随机取值，方便地分析施工数据。关键词沥青路面；工程质量；检测项目；统计分析 AbstraotAbstractAtpresent，Thesoftwaredevelopedinpitchhighwayengineeringqualityathomewasdevelopedtotheprojectqualitymanagementoftheindividualeventmostly,can’tcountandanalysetoalotofmainmeasuringprojectsofbituminoushighway，nottothehorizontalcontrastoftheconstructionsectionofunitinchargeofconstruction，nottheverticalanalysistoconstructionqualityhistoryofunitinchargeofconstruction，thereforeCan"tgrasptheoverallsituationoftheconstructionquality。SubjectthismainresearchcontentstobuildwithunderconstructionpitchconcreteroadsurfaceprojectqualityofhighwayengineeringmeasuringprojectroughnessandthicknessandpigeonholingdatummoneyofsoliditymainlyalreadySetsupthedatabaseandCancarryonthestatisticalanalysisandmanagementtothedatainmaterialandcorrespondingcriteriaforevaluationofqualityinspectionofprojectSupportthesystemasthedataofthesubjectthrou曲usingSQLdatabasesystem，regardDELPHIasthesystematicdevelopingplatform，makethestatisticalanalysisofmeasuringtheprojectmainlyhaveverticalandhorizontalcomparingwith，throughsuchscientificwaystoadopttheCUl-VegraphinthedataanalysisofqualitytestingofstatisticalanalysismeansasstraJ【ghtattitudestatistics，Newton’Sinsertingvaluelaw，etc，maketheanalysisresultocularandclear；Studyhowtofullyutilizetheenvironmentofthenetwork，alotofuserscanuseatthesametime，SOthattheusingwidelyofthissystemssoftwareisperfectedwithconstantimprovement。ThissoftwaresystemCanbeadoptedandmeasuredthemileage—thewayrealisticanalysisresultthatmeasuresthedataCHIVegraph，showaverage，representativevalue，extremevalueandqualificationratefruitwhenmeasuringatthesametime．111esystemCanbecarriedonverticallyandcomparingandanalysinghorizontallyaccordingtosuchwaysastime，route，bidsection，unit，etc．，whetheranalyseinterfaceshowcorrespondingcurvedata，oculartodemonstratequalitysituation，representativeofprojectinnormaldistribution．Namelythesummitpinnacleordinateofthestraightattitudecurveexpressesthestandarddeviationlevelofthedata，reflectingthesteadydegreeofprojectquality,thelowervalueis，projectqualityisthemoresteady；Thesummitpinnacleabscissaofthestraightattitudecurveisanaveragelevelofthedata；ThetechnicalstaffcanusethefetchingvalueatrandomonthedistributionmapofthestraJightattitudeofmouse，analysethedataofconstructingconveniently。KeyWordsPitchroadsurface；Projectquality；theMeasureofproject；StatisticalanalysisU 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京T业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对木研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名斜关于论文使用授权的说明本人完全了解北京J。业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的命部或部分内容，口J‘以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。虢辑翮繇鏊查塑盔缎慨豳L篁 第1章绪论1．1课题研究的背景第i章绪论随着时代的进步、科技的发展，政府对公路工程质量监督管理工作的信息化已成为必然趋势。本研究的目的是利用数据库开发平台软件开发一个基于Windows操作系统环境的沥青公路工程质量主要检测项目统计分析系统软件，该软件的用途是帮助质量监督部门对其监督范围内所有已建和在建的沥青公路工程建立一个工程质量主要检测项目统计分析系统，使沥青公路工程质量监督管理进入信息化，为公路行政主管部门掌握沥青公路工程质量发展趋势，及时掌握在建工程质量的动态，提供一种新的管理手段，以及对施工单位进行施工建议。本研究所开发的公路工程质量主要检测项目统计分析系统能够对主要检测项目如平整度、压实度、厚度进行统计分析，通过分析在建工程内在工程质量的主要检测项目掌握工程的动态质量情况，可统计分析连续年度内工程质量数据，掌握连续年度内工程质量的发展状态，也可统计分析某施工企业所完成的多个工程的质量数据，掌握该施工企业的施工质量水平发展情况。该系统在质量检测数据分析中采用曲线图的方式，可以使得分析结果直观明了。某项工程中某项检测项目的分析，采用检测里程一检测数据曲线图来反映检测数值的连续性，并显示平均值、代表值、极值和合格率，使得该检测项目的检测结果一目了然。用正态分布曲线图可分别进行按标段、路线、多路线整体、纵向的分析和对比，并在『F态分布分析界面上显示相应的曲线数据，能够使用鼠标在正态分布图上随机取值，分析直观、方便。分析结果可打印输出。该系统可以帮助我们了解某个地区沥青公路工程质量的发展情况，找出工程质量的通病，以便采取合理的措施，来提高工程质量：还可以掌握在本地区从事公路工程施工的企业的施工质量水平，以便更好的对其进行监督和指导，从而保证工程质量；也可掌握在建工程质量动态，使质量监督管理动态化，保证工程内在质量。 北京T业人学工程碗J．学位论文1．2相关分析系统研究描述1．2．1主要检测项目术语解释路面平整度问题，不仅在国内，就是在国外，也是一个比较复杂而重要的问题，一直为广大的道路工作人员所关注。平整度与路面各结构层次的平整状况有着一定的联系，即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上，路面面层由于直接与车辆及大气接触，不平整的表面将会增大行车阻力，并使车辆产生附加振动作用。因此，路面平整度是反映行车舒适程度的主要技术指标之。。交通部部标准《公路工程名词术语》将“路面平整度(surfaceevenness)”定义为：“路表面纵向的凹凸量的偏差值”，即路表面对设计平面的偏离程度。国家标准《道路工程术语标准》中“路面平整度”定义与交通部部标准中的定义相同。厚度的含义在《公路沥青路面设计规范》中有具体的描述。路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度，同时应进行沥青混凝土面层和半刚性材料基层、底基层层底拉应力验算。即：根据多层弹性理论、层间接触条件为完全连接体系时，在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值1S等于设计弯沉值1d的原则进行计算。压实度含义在《公路路基路面现场测试规程》给出的定义式为：K=Ps／DO×100(％)式中：K一沥青面层某--N定部位的压实度(％)，pS一沥青混合料芯样试件的实际密度(g／e1333)，pO一沥青混合料的标准密度(g／em3)。在《公路工程质量检验评定标准》中规定，沥青混合料的标准密度为拌和厂当天取样的马歇尔试验标准制件密度ps或试验路段路面芯样密度pO，客观上实际密度和标准密度在一定条件下都是定值，因此，压实度也为定值。用沥青混合料马歇尔试件标准密度计算的压实度称为马歇尔密度的压实度，我国规范对压实度要求规定为96％。 第l章绪论1．2．2主要检测项目的不同检测方法按技术品质和使用情况，常用的沥青类路面可分为沥青混凝土、热拌沥青碎石、沥青贯入式、沥青表面处治四种类型。各类路面的特点和适应范围是：沥青混凝土路面：强度是按嵌挤密实原则构成的。沥青混凝土路面适用于高速公路及一、二级公路面层。热拌沥青碎石路面：适宜用于一般公路，不宜用于高等级公路。中粒式、粗粒式沥青碎石宜用作沥青混凝土面层下层、联结层或整平层。沥青贯入式：贯入式路面的强度与稳定性主要由石料相互嵌挤作用构成。沥青贯入式适用于二、三级公路，也可作为沥青混凝土面层的联结层。沥青表面处治：一般用于三级公路，也可用作沥青路面的磨耗层、防滑层。针对沥青路面的不同类别，平整度、厚度、压实度的检测方法各不相同。1．2．2．1平整度测试方法平整度的测试设备分为断面类及反应类两大类。断面类实际上是测定路面表面凹凸情况的，如最常用的3m直尺及连续式平整度仪，还可用精确测定高程得到：反应类测定路面凹凸引起车辆振动的颠簸情况，它实际上是舒适性能指标，最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪。国际上通用国际平整度指数IRI衡量路面行驶舒适性或路面行驶质量，可通过标定试验得出IRI与标准差6或单向累计值VBI之间的关系。3m直尺法。3m直尺测定法有单尺测定最大间隙及等距离(1．5m)连续测定两种。两种方法测定的路面平整度有较好的相关关系。前者常用于施工质量控制与检查验收，单尺测定时要计算出测定段的合格率：等距离连续测试也可用于施工质量检查验收，要算出标准差，用标准差来表示平整程度。根据需要确定的方向，将3m直尺摆在测试地点的路面上。目测3m直尺底面与路面之间的间隙情况，确定间隙为最大的位置；用有高度标线的塞尺塞进间隙处，量记最大间隙的高度，精确至0．2咖；按现行《公路工程质量检验评定标准调》(JTJ071—98)的规定，每1处连续检测10尺，按上述步骤测记lO个最大问隙。单杆检测路面的平整度计算，以3m直尺与路面的最大间隙为测定结果、连续测定10尺时，判断每个测定值是否合格，根据要求计算合格百分率，并计算10 北京工业大学T程硕士学位论文{li皇曼曼量蔓蔓舅曼曼葺■—■—■曼曼曼曼曼曼曼曼詈——■!曼毫兰蔓曼曼曼曼——■|皇曼曼!!曼舅曼曼量———邑笪曼曼!曼皇曼曼曼量—■邕个最大{"Hj隙的平均值。国际平整度指数(IRI)是一项标准化的平整度指标。它同反应类平整度测定系统类似，但是采用的是数学模型模拟1／4车轮(即单轮，类似于拖车)以规定速度行驶在路面断面上，分析行驶距离内动态反应悬挂系的累积竖向位移量)标准的测定速度规定为80km／h，其测定结果的单位为Ill／km。因而，这一指标与反应类仪器的平均调整坡ARS相似，称作参照平均调整坡(RARS80)。求得每一个位置的变量值后，即可计算该位置的调整坡(RS)。IRI为路段长度内Rs变量的平均值。因此，当每个断面点的调整坡求得后，便可计算IRI。国际平整度指数IRI作为通用指标的效果，可以通过考察不同平整度测定方法的测定结果转换成以IRI表征后的一致性得到证实。此外，还有6测量法。对于本课题而言，高速或一级公路等级时，IRI的代表值为2：6测量法的代表值为1．2；其他公路等级时，IRI的代表值为4．2：6测量法的代表值为2．5，最大间隙法的代表值为5。1．2．2．2压实度表示方法现场压实质量用压实度表示，对于路基土及路面基层，压实度是指工地实际达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大于密度的比值：对沥青路面，压实度是指现场实际达到的密度与室内标准密度的比值。沥青混合料标准密度确定方法。沥青混合料标准密度，以沥青拌和厂取样试验的马歇尔密度或者试验段密度为准，当采用前者方法时，压实度标准比后者高，无论是用哪种方法，均存在对试件(马氏试件或芯样试件)测密度的问题，在进行密度试验时应根据混合料本身的特点，可采用水中重法、表干法、蜡封法、体积法等，现场密度试验检测方法主要有灌砂法、环刀法、核子密度湿度仪法、钻芯法测定沥青面层密度。沥青混合料面层的施工压实度是指按规定方法测得的混合料试样的毛体积密度与标准密度之比，以百分率表示。对沥青混合料，国内外均以取样测定作为标准试验方法。当计算压实的沥青混合料的标准密度采用马歇尔击实试件成型密度或试验路段钻孔取样密度时、沥青面层的压实度计算是芯样的视密度或毛体积度除以标准密度乘100。一4一 第1章绪论对于本课题涉及的压实度而言，测量时分上面层和下面层。高速或一级公路等级的规定值为95％，其他公路等级的规定值为94％。1．2．2．3厚度测量方法《公路沥青路面设计规范》中路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度，同时应进行沥青混凝土面层和半刚性材料基层、底基层层底拉应力验算。即：根据多层弹性理论、层间接触条件为完全连接体系时，在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值1s等于设计弯沉值ld的原则进行计算。常规检测方法是现行的路面弯沉检测贝克曼梁法，基本原理是杠杆原理。在规定的标准轴载作用下，路基或路面表面轮隙位置产生的垂直变形值(回弹弯沉)，利用黄河载重汽车加载，人工读取百分表的读数，以此来测量路基或路面表面的回弹弯沉值。高效检测方法是数据采集传输通过高精度传感器完成，路面结构不同，弯沉盆半径亦不同。落锤式弯沉仪(FWD)法就是利用分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算机，测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，从而比较科学地评价路面的承载能力。对于本课题涉及的厚度而言，测量时分上面层和总厚。高速或一级公路等级时，上面层的代表值系数为4，极值系数为8：总厚度的代表值系数为8，极值系数为】5。其他公路等级时，总厚大于60ram(％)的代表值系数为0．08，极值系数为0．15：总厚小于或等于60ram(％)的代表值系数为5，极值系数为10。1。2．3现有统计分析系统描述目前，国内在沥青公路工程质量方面开发的软件大部分是针对单项工程质量监理工作的，其中：岳阳路桥总公司开发的软件是根据几条高等级公路的施工经验，结合新的《公路工程质量检验评定标准》，就施工参数的统计分析、数据特异值的取舍标准和抽样检验时样本最小容量的确定等进行了讨论。云南第五公路工程处开发的软件成果是“公路工程质量控制系统”，该系统 北京工业大学f程硕士学何论文是利用计算机进行公路工程质量控制与管理的应用软件，其主要功能有：完成公路工程质量检验与评定工作；完成公路工程试验管理工作。系统把交通部颁发的有关试验规程和公路工程质量检验评定标准有机的结合起来，能准确及时的处理施工过程中大量的试验数据及公路工程质量数据信息。通过定量分析，得出定性结论，能输出公路工程试验规程的所有报表及有关图形；也能输出公路工程质量检验评定的所有表格，为指导施工提供科学依据。宁波市交通设计研究院开发的软件是根据系统分析的原理，选择影响公路工程质量的主要因素作为评定公路工程质量的指标，采用层次分析法建立公路工程检验评定层次分析模型，确定各评价指标的权重，应用模糊数学理论对公路工程质量进行综合评定。长沙交通学院开发的软件概略的介绍了公路工程施工监理计算机管理系统研究与开发所取得的成果，在全面研究了国际上通行的FIDIC合同条件，交通部颁发的设计、施工、监理、质量检验评定等标准规范以及国家有关基本建设工程的法律条文的基础上，结合福建省泉厦高速公路的工程实际对系统进行需求分析和总体设计，进而开发了招标咨询、合同管理、费用监理、进度控制和质量监理5个子系统。其他国内开发的类似软件则分别介绍了公路工程质量评定办法，统计分析技术在公路施工检测中的应用，公路工程地质勘察中的土工参数统计自动化实现方法，公路水泥混凝土质量状况分析系统等。这些开发的软件或成果均不能对多个沥青公路的主要检测项目进行统计和分析，没有对施工单位施工路段的横向对比，没有对施工单位施：【：质量历史的纵向分析，因而不能掌握施工质量的总体情况。1．3本课题系统分析1．31可行。眭分析●该课题为石家庄市科技项目计划，类别为软科学研究。在初期申请课题时，拟报的课题题目过大、经费不足，经课题组多次讨论，本着突出重点、少花钱多办事的原则，将课题的题目范围进行了缩小。 第1章绪论●软件开发小组由不同技术类型的人员组成，成立有专门的课题组，指定专人负责课题的研究工作，本人全程参与该课题的研究与设计。·该系统的实现可以提高日常质量监督管理工作的效率，减轻工作人员的负担，同时，工作人员能够从统计分析系统中得到详细的统计分析信息，为科学管理、科学决策提供依据。·为了实现该软件的开发，质量监督管理部门提供了专用笔记本电脑和充足的资金支持。·针对DELPHI开发工具具有集成度高、代码模块化强、有利于系统后期维护及进行二次开发，SQL—SEVER2000具有数据处理能力强、系统安全性高以及具有网络处理功能为以后系统升级为网络系统的优点，根据系统功能，初步确定使用SQL—SERVER2000数据库系统作为课题的数据支持系统，以DELPHI为系统开发平台。并在此基础上对该课题的网络使用性能进行进一步研究，提高系统的实用性范围。1，3．2本文主要研究内容因为路面的平整度、厚度和压实度三个检测技术指标反应了工程的内在质量和工程的使用质量。所以，该系统的主要开发内容是对已建和在建公路工程的沥青砼路面工程质量主要检测项目平整度、厚度和压实度的数据资料以及相应的工程质量检验评定标准建立数据库并能对数据进行统计分析和管理。该系统可以采用检测里程一检测数据曲线图的方式现实分析结果，同时显示平均值、代表值、极值和合格率等检测结果。系统可以按时间、路线、标段、单位等方式进行纵向、横向对比分析，并在正态分布分析界面上显示相应的曲线数据，直观表现出代表工程的质量情况：即正态曲线的顶点纵坐标表示数据的标准差水平，反映工程质量的稳定程度，值越低则工程质量越稳定；正态曲线的顶点横坐标是数据的平均值水平：技术人员可使用鼠标在正态分布图上随机取值，方便地分析施工数据。其中：纵向是指不同时间、不同公路工程3个主要检测项目的分析；横向是指同一时间、不同公路工程3个主要检测项目的分析，同一时间、同一公路工程、不同施工单位之间3个主要检测项目的分析。主要丌发点是：抓住公路工程的质量检测中能反应内在质量的平整度、厚 北京T=业大学丁程坝lj学位论文度、压实度三个检测项目建立数据库进行统计分析，以确定工程的内在质量好坏，并使工程质量的对比更细化和具体化，还可以确定连续年度内公路工程内在质量的整体发展形式和某个施工企业在连续年度内旌工质量的发展趋势。技术关键点是：使主要检测项目的统计分析具有纵向和横向对比性，通过J下态统计、牛顿插值法等科学的统计分析手段在质量检测数据分析中采用曲线图的方式，使得分析结果直观明了；并能充分利用网络环境，多个用户可以同时使用，以便于该系统软件的推广使用和不断的改进完善。研究创新点是：(1)本研究将利用连续型随机变量(即输入的检测数据)服从参数的正态分布或高斯分布的特点，用正态分布曲线图可分剐进行按标段、按路线、多路线整体、纵向的分析和对比，并在正态分布分析界面上显示相应的曲线数据，统计出施工数据的平均水平、波动幅度；(2)通过牛顿插值法对原始曲线进行数据拟合更能体现出数据整体水平：(3)强大的鼠标精确取点功能，能够使用鼠标在正态分布图上随机取值，既能使管理人员从整体上掌握工程质量情况又能方便技术人员具体分析详细技术细节，分析结果可打印输出；(4)针对某项工程中某项检测项目的分析，采用检测里程一检测数据曲线图来反映检测数值的连续性，并显示平均值、代表值、极值和合格率，使得该检测项目的检测结果一目了然。根据客户需求以及主要开发的内容，进行多次讨论研究后确定该软件系统的主要功能如下：(1)对平整度、厚度和压实度检测项目能分别进行数据录入和统计分析，分析要尽量直观，并具有可比性，数据录入、修改主、查询要方便；(2)对工程的名称和施工企业名称等相关数据能进行录入和管理；(3)对检测项目相应的检验评定标准进行录入和管理；(4)能按照使用权限对整个数据库的数据进行备份、恢复、清除等管理；(5)能对使用用户进行使用权限分级管理；(6)具有使用指导、说明等帮助功能。一8一 第2章理论基础本章节主要介绍公路：[程质量主要检测项目一平整度、厚度、压实度统计分析所依据的理论基础，主要包括正态分布的特点、牛顿数据插值方法以及数掘拟合曲线方法。2．1正态分布设连续型随机变量X的概率密度为弛)2丽1P了，-000为常数，则称X服从参数为u、0的正态分布或高斯分布记为：Z～Ⅳ(Ⅳ，一)概率密度f(x)的图形如图所示，它具有以下的性质。，、‘＼{|{，。。‘．卜．(1)曲线关于x=u对称。(2)当x=u时取得最大值。x离u越远f(x)的值越小。这表明对于同样长度的区间，当区间离u越远，x落在这个区间上的概率越小(3)x=u±0处曲线有拐点。曲线以X轴为渐近线。(4)如果固定0。改变u的值，则f(X)的图形沿着x轴平行移动，而不改变其形状。u增加，则图形右移。 北京【业人学工桴硕士学位论文／j◇一，￡—_。。。∑．(5)如果固定u，改变0的值，则f(x)的最大值随之改变。0越大，图形越平缓。厂＼＼叫捌。赴正态分布的30原则：P{u～o07，>＼／I回+计算常数e前面的常数cs一卜一1步长=o-oslP舭鬈琵嚣d的点数Jr为结果分配内存空问-．太否设置res为空U计算当前数值及对应正态值l并保存结果到res计数器加1f返回res给调用处并退出图4—1正态函数流程剧Figwe4-1theflowchartofnormal-distribution-function 第4幸算法的设计与实现正态分布函数系统实现代码如下：functionTfysd．normdist(pjz，sd,ma，mi，step：single)：ztfo；vRr／／初始化i：integer；cs：single；res：ztfb；／／正态分布函数存储器beginifsd>Othen／／标准差为零时不生成正态曲线begines：=l／(sqrt(2+pi)‘sd)；／／计算常数ifstep<=Othenstep：=O．08；i：=O：／／初始化计数器ds：--floor((ma-mi)／step)+2；／／tf算需要生成正态值的点数／／为结果分配数组空间setlength(res，ds+2)；／／计算v1丁F态分布值whilei<=dsdo／／若计算数小于需要的生成点数beginrcs[i][O】：=mi+i*st印；／／计算当前数值，从最小值开始／／计算当前数值的正态值res[i][1】：=exp(O—sqr(res[i][o]-pjz)／2／sqr(sd))‘cs；i：爿+l：end；endelseres：=nil；#返回空值，不生成正态曲线normdist：=res；end； 北京T业大学工程硕士学位论文4．2压实度保证率系统实现4．2．1Gamma函数实现数学理论公式：若随机变重x(o≤x<一)以√州刮m2高∥。1F“为概率密度函数。刚称x服从r分布．式中r日擞t·11(芦)=∑Xz-1日“出对r分布的随机变重x有一均值Er(x)=Ⅱp方差vr(x)=u∥r分布白勺分布函数为√“舻r矗擘l曲出=r志r弋吻如果令乳(H)=*蜮‘／r(¨)，则可求得期正臻攘套或：一，。(p+1)=，。(且)一亡u，(一)u，(Ⅳ+1)=Lu，(Ⅳ)Ⅳ式中的T．(“)就是r分布的分布函数．概率窑度函数为√矗oI一)=U：(p)，x和旧上述公式可以将r分布的分布函数和概率密度函数同时求出．+functionGAMMA(x：double；outz：double)：boolean；，／计算Gamma参数解释：x需要计算GAMMA值的数据z返回GAMMA值返同值返回TRUE表示函数返回状态正常GAMMA函数在计算T分布的分布函数时使用．目的是求概率密度。在计算机上实现该算法时，用迭代形式计算GAMMA函数值。下面为具体的算法：(1)初始化：H=I，Y：X，H是自定义变量，x是需要计算的数据。(2)判断：利用条件语句判断x的值是等于2、小于2还是大于等于3，针对不同情况，通过循环方式实现：Z=I返回：H=H／Y、Y=Y+I；H2H*Y、y-Y+I。(3)迭代：利用迭代计算Y值，求得H=咻(0．999999+Y)。(4)输出：返回GAMMA函数值Z：H。 第4章算法的设计与实现4．2．2Lngamma函数实现数学理论公式：·当8≤x≤i000时，4hr(z)≈(x一丢)1n万一x+b+∑dj五一2扣1i曲式中b=O．9189385a4=0．0838333a-=～0．002777778钷=0．0007936431aa=一0．0005940956“=0．0007663452·1≤x<8时，设x-1"8=y，有8。整理上述可以得至Ⅱ，-一“。c、，2”(1一jL_)2n一一112一壁≤o54Ⅺ2n将使用如下的计算公式⋯rf旦兰1f小卜驭枷轧杀毒一而对“n一一1、2一生>o5‘4W2以的情况，将使用计茸公式；-一乞cm，一乏。，=f(1一去]2一笔]{“。使用在牛顿逸代公式。可以得到较为精确的结果．一当自由度≥30时，t分布近似于标准正态分布，翼分布函数和分位数的计算，可以按标准正态分布进行．一functionPT_DIST(n：integer；Q：double；outT：double)：boolcan；／IT分布分位数参数解释：11_为自由度：Q为上侧概率(Q<=o．5)；T为分位数返回值返回TRUE表示函数返回状态诈常T分布函数分位数程序实现流程图见图4—2所示：．34． 第4幸算泣的设计与实现剀4-2T分布函数分位数流程图Figure4-2theflowchartofT-distribution—function-quantile．35． 北京工业人学工程颐士学位论史T分布分位数实现代码如下：functionPT_DIST(n：integer：Q：double：outT：double)：boolean：Varpis，dfr2，c：double：Q2，P，yQ，e：double：GAl，GA2，GA3：double：TO，PP，d：double：k：integer；beginpis：=sqrt(pi)；dfr2：=n／2：jfn=lthenbeginT：=tan(pi*(0．5-0))PT—DIST：=TRUE：exit：end：ifn=2thenbeginifQ>O．5thenc：=一lelsec：=1：Q2：=sqr(卜2*Q)：T：=sqrt(2*02／(卜Q2))术c：PLDIST：=TRUE：exit；end：P：=1一Q：pnorm(Q，YQ)：／／pnorm正态函数分位数一36— 第4章算法的设计与实现e：=sqr(卜1／(4十n))一YQ*YQ／(2}n)：ife>O．5thenTO：=YQ／sqrt(e)elsebeginlngamma(dfr2，GAI)：lngamma(dfr2+O．5，GA2)；GA3：=exp((GAl～GA2)／n)：TO：=power(sqrt(n)／(pis*Q*n)，1／n)／GA3：end：forK：=1tolOOdobeginT-DIST(n，TO，PP，d)：ifd=OthenbeginT：=TO：PT_D1ST：=TRUE；exit：end：T：=TO～(PP—P)／d：ifabs(TO—r)0thenbeginjz：=sjz一1：／／计算极值sjz：=卜sjz／100：／／转换设计值”』IST(jcds，sjz，ta)：／／调用T分布分位数dbz：=pjz—sd*ta／sqrt(jcds)：／／计算代表值调用PT-DIST函数得到TA值l调用lngamma得l到T分布分位数调用Pnorm得到正态函数分位数4．4本章小结调用T-DIST得到标准正态分布下T分位数I调用Gamma函数得到l概率密度dd图4-3函数关系图Figure4．3therelationdiagramoffunction本章首先介绍了正态分布函数的算法实现，在此基础上，针对压实度保证率涉及到的GAMMA函数、LngⅢma函数、正态函数分位数、T分布函数、T分布分位数，分别介绍了每个算法的数学公式、实现步骤或程序实现框图，并给出了T分布分位数具体的实现编码，从而完成了系统图表分析实现过程中的算法运算。在下一章中，我们将在理论基础、算法实现的前提下，结合用户的主要需求，就系统界面设计与部分功能模块的代码实现进行分析和介绍。 第5章界面设计与曲线实现本章节主要介绍系统主要模块的界面设计以及统计分析曲线的实现方式，在介绍中，以压实度为例，介绍里程曲线和正态分布曲线的实现以及程序编码。5．1系统部分界面设计根据系统功能，利用Oelphi开发工具，完成了系统功能的各个界面设计，例如：用户管理受限界面、路线单位维护界面、压实度录入界面、压实度录入删除界面、压实度录入添加界面、压实度技术标准维护界面等的设计与实现。下面以路线单位维护界面和压实度录入界面为例，分别介绍各自的界面功能和具体使用。在路线单位维护界面，主要包括路线名称、施工单位、标段、施工时间、设计厚度等项目的输入、添加、删除与修改功能，同时，利用开发工具实现数据的批量修改，提高输入的工作效率。如图5-1所示：幽51路线单位维护界面Figure5·1theinterfaceofway-unitmaintenance在压实度录入界面，主要包括路线名称、施工单位、标段、旌工时间、层面结构、里程、压实度数值等项目的输入、添加、删除与修改功能；同时，利用路线单位表中的已有数据实现同类项目输入的自动化复制。如图5—2所示： 北京工业大学T程硕上学位论文图5—2录入界面Figure5-2theinterfaceofinputdata5．2里程一压实度曲线实现里程一压实度曲线实现界面如图5—3所示：图5-3里程曲线界面Figure5-3theinterfaceofmileagecui"ve5．2．1代表值和极值实现生成代表值和极值的程序流程图如图5—4所示，源代码附后所示 第5章界面设计与f}}1线实现初始化参数sjz，dbz,jz，pjz，sd，lx，dw,bd,jgta，T分布分位数jcds，检测数据条数一是。上lIⅨ2路线名称}I选择公蠢等级一古上Ibd=全部标段lbd=选定标段l一否上dw=全部单位ldw=选定单位II1r扩I确定设计值Jg=选定结构1F●确定设计值=sjz；jcds=O：重新开始确定满足lx，dw,bd，{g条件的数据‘否；：——≮孟=二=磊≯～：◆调用SOL语句计算piz，sd，jcds+否—≤暮≥皂Jz：=sjz-1；sjz：21·s{d100；PT_DISTOcds，sjz．ta)；dbz：2pjz·sd+ta／sqrtocds)；将代表值、极值框中显示所计算数值T端采11图5-4代表值和极值流程图Figure5-4therepresentativeva|Lleandextremevalueptoduceflowcharl 北京工业大学工程坝十学位论文procedureTfysd．zkButtonClick(Sender：TObject)；／／生成代表值和极值var／／定义平均值、方差、设计值等变量sjz，dbz，jz，pjz，sd：double；ta：d。uble：jeds：integer：lx，dw，bd，Jg：string：begin／／通过条件查询，确定施工路线、标段、施工单位、结构ifsjzedit．Text<>’0．00’then／／如果规定值不空beginlx：=’％’+trim(coⅢboboxl．Text)+’％’：／／选择路线ifcombobox4．Text=’无’then／／标段为无Jg：2’％’+trim(combobox5．text)十，％’；／／选择结构sjz：2round(strtofloat(sjzedit．Text)*1000)／1000：／／规定值／／N过_ADO查询控件，将路线、单位、标段、结构参数传递avgadoquery。Close；avgadoquery．Parameters[0]．Value：=ix：avgadoquery．Parameters[1]．Value：=dw：avgadoquery．Parameters[2]．Value：=bd：avgadoquery．Parameters[3]．Value：=jg：avgadoquery．Active：=true：／／调用SQL语句计算平均值、方差、检测数据记录数avgadoquery，First：pjz：=avgadoquery．Fields[0]．Value：／／平均值sd：=avgadoquery．Fields[1]．Value：／／方差jcds：=avgadoquery．Fields[2]．Value：／／检测条数值／／计算代表值和极值并在相应的栏位显示结果jz：=sjz一1：／／极值等于规定值一1PTDIST(jcds，sjz，ta)：调用T分布分位数函数计算ta值dbz：=pjz—sd*ta／sqrt(jcds)：／／计算代表值．42． 第5章界面设计与曲线实现5．2．2里程曲线实现生成里程一压实度曲线的程序流程图如图5．5所示，源代码略。蚓5-5里程曲线流群图Figure5—5theflowchartofmileagecurve 北京f：业人学工程硕士学位论文5，3正态分布曲线实现正态分布曲线界面如图5-6所示，生成『F态曲线流程图如图5—7所示。图5-6正态分布曲线界面Figure5-6theinterfaceofnormal-distributionCtlI"Ve 第5章界面设|十与曲线实现图5—7生成正态曲线流程图Figure5—7normal-distributioncurveproduceflowchaft 北京工业大学T狸填十学位论史以下为实现每条路线一单位曲线实现代码：procedureTfysd．ztfbButtonClick(Sender：TObject)：／／正态分布曲线Varsql，ztsql，ix，bd，dw：stringpjz，sd．ma，mi，step：single：ye，yel：string：i，a，b：integer：路线数选中单位数m，n：integer；serie：integer：tmp：ztfb：／／所分析数据的年份月份／／循环控制变量分别控制拟合点数选中／／分别存放选中的路线数单位数／／存放要生成曲线条数tmpse：arrayofTFastLineSerles：begin／／通过循环针对每一个路线一单位计算曲线函数值并显示曲线whilenotlxdwadotable．eofdobegin／／获得一个路线一单位(通过控件Ixdwadotable)iflxdwadotable．FieldByName(’sel’)．Valuethen／／构造SQL语句计算该路线一单位数据的平均值、方差、最大值、最小值beginlx：=’％’*trim(Ixdwadotable．FieldsEo]．value)十’％’：bd：=’％’+trim(1xd_wadotable．Fields[1]．value)+’％’：dw：=’％’+trim(1xdwadotable．Fields[3]．value)上，％’：sql：=’selectisnu]l(avg(ysd)，0)aspjz，isnull(stdev(ysd)，0)aSsd，isnul】(max(ysd)，0)asma，isnul](min(ysd)，0)asmifromysdbwhere(sgsj>=’+’⋯+ye+⋯’+’andsgsj<：’+⋯’+yel+’⋯+’)and(1xmclikertrim(Itrim(’+⋯’+lx+⋯’+’))andsgdw1jkertrim(1trim(’+⋯’+dw十⋯’+’))’+’)’：／／通过查询控件执行SQL语句．46． 第5章界面设计与曲线实现ztcsaaOquery．Close：ztcsadoquery．SQL．Clear：ztcsadoquery，SQL．Add(sql)：ztcsadoquery．Active：=true：ifnot(ztcsadoquery．Eofandztcsadoquery．Bof)thenbeginztcsadoquery．First：pjz：=floor(ztcsadoquery．Fie]dByName(’pjz’)．value*1000)／1000：sd：=floor(ztcsadoquery．FieldByName(’sd’)．vahe*1000)／1000：ifsd>Othen／／调用正态分布函数获得该曲线的各个点的函数值begJ13tmp：=norⅢdist(pjz，sd，ma，mi，step)：iftmp<>nilthenbeginserie：=serie+l：tmpse[serie]：=TFastLineSeries．Create(self)：chartl．AddSeries(tmpse[serie])：chartl．Series[serie]．SeriesColor：=eolo[seriemod17]：chartl．Series[serie]．Cursor：=crcross：stringgridl．Cells[0，serie+1]：=trim(1xdwadotable．Fields[0]．value)：stringgridl．Cells【1，serie+1]：=trim(1xdwadotab】e．Fields[1]．value)：stringgridl．CelIs[2，serie+1]：=floattostr(round(pjz*1000)／1000)：stringgridl．Cells[3，serie+1]：=floattostr(round(sd*t000)／looo)：ds：=floor((ma—mi)／step)+2：／／调用图表控件cHARTl显示曲线chartl．series[seriel．Title：：trim(1xdwadotable．Fields[0]．va]ue)+trim(1xdwadotable．Fields[1]．value)：fori：=0todsdobeginchartl．Series[serie]．Add(floor(tmp[i][1]*1000)／i000，floattos47． 5．4系统测试策略5。4。1测试过程测试过程可以按4个步骤进行，即单元测试、组装测试、确认测试和系统测试。开始是单元测试，集中对源代码实现的每一个程序单元进行测试，检查各个程序模块是否正确的实现了规定的功能。然后，把已经测试过的模块组装起来，进行组装测试，主要对与设计相关的软件体系结构的构造进行测试。为此，在将一个一个实施了单元测试并确保无误的程序模块组装成软件系统的过程中，对正确性和程序结构等方面进行检查。确认测试则是检查是否完全、正确。最后是系统测试，把已经经过确认的软件纳入实际运行环境中，与其他系统成分组合在一起进行测试。5．4．2本系统测试策略(1)单元测试测试依据：测试方法：测试内容：测试人员：(2)组装测试测试依据：详细设计说明书和源程序清单；采用白盒测试，辅之以黑盒测试；模块接口、边界条件、出错处理；程序设计人员。概要设计说明书 第5章界面设计与曲线实现测试方法：采用自底向上，自顶向下结合的方式：测试内容：各个子功能组合起来．能否达到预期要求父功能；全局数测试人员：(3)确认测试测试依据：测试方法：测试内容：测试人员：(4)系统测试5．5本章小结据结构是否有问题：一个模块的功能是否对其他模块的功能产生不利的影响；模块间的连接是否顺畅，数据传输是否丢失等：测试小组。系统需求规格说明；用黑盒方法对整个系统进行有效性测试；软件功能与特性是否与需求相符；用户能否正常使用系统分析人员，软件使用客户。系统测试是将通过确认测试的软件，作为整个基于计算机系统的一个元素，与计算机硬件、外设、某些支持软件、数据和人员等其他因素结合在一起，在实际运行或使用环境下，对计算机进行一系列测试。本章依据前面叙述的基础理论、算法设计与实现为基础，采用DELPHI开发工具实现了压实度分析所需的各个不同的人机交互界面，其他检测项目的功能设计与此雷同。同时，结合罩程一压实度曲线和正态分布曲线的实现，详细分析了实现的过程并具体列出了实现的源代码。从而，针对本课题研究的图表分析的核心部分而言，己完全实现。另外，针对该软件系统，就今后对该系统的测试方法、策略和测试过程进行了描述。 结论一II曼皇舅曼曼曼量—■■皇曼!皇舅量曼■●●皇曼曼曼皇曼!曼置——■曼曼曼兰!曼曼量—●■曼曼邕!曼曼量罾——■■|曼邕苣量曼E—■——量曼皇该系统经过需求分析确定了需要开发的内容和实现的功能；通过数据库和系统开发工具的分析，确定了建立数据库的步骤、方法和原则，阐述了DELPHI工具中主要控件的作用、功能以及在本系统中的具体使用，明确了开发工具与后台数据库之间的关联方式；通过系统总体设计，具体实现了c／s模式下系统模块功能、数据库具体设计；通过数学理论的研究，对核心算法进行了理论实现：最后，就数学算法在系统中关键的曲线实现以及界面设计进行说明。该系统的设计达到了预期的目标，实现了需求分析阶段确定的主要功能和管理要求。一、系统的设计充分吸取了相关研究的设计思想公路工程质量检测项目的统计分析是一个复杂的管理过程，各个单位的管理人员对此都有许多经验和合理有效的处理方法，在本系统的设计过程中，充分考虑了这些经验、方法和思想，并结合石家庄管理的实际情况，将他们与合理的数学方法以及计算机技术结合起来，形成有机的结合，使得本系统达到了用户满意的程度。二、系统的设计与实现达到了用户的要求可以采用检测里程一检测数据曲线图的方式实现分析结果，同时显示平均值、代表值、极值和合格率。系统可以按时间、路线、标段、单位等方式进行纵向、横向对比分析，并在正态分布分析界面上显示相应的曲线数据，直观表现出代表工程的质量情况。三、能够提高工程质量监督管理的科学性通过分析在建工程内在工程质量的主要检测项目掌握工程的动态质量情况，还可统计分析连续年度内工程质量数据，掌握连续年度内工程质量的发展状态，也可统计分析某施工企业所完成的多个工程的质量数掘，掌握该施工企业的施工质量水平的发展情况，可以帮助我们了解某个地区沥青公路工程质量的发展情况，找出工程质量的通病，以便采取合理的措施。四、具有比较明显的应用效果和社会效益对质量监督部门，可以提高监督工作的质量管理和信息化水平；充分发掘档案资源的潜力，提高监督工作的时效性和针对性。对管理部门，可以为上级 北京1-业大学工程研ljl学位论文IIIII行政领导的质量决策管理和在建工程的质量动态管理提供参考依据。对施工企业，可以找出工程质量方面存在的问题和与其他施工企业的质量差距，从而有针对性的提高企业内部的管理水平，并解决突出的质量问题。五、该系统的设计主要有以下特点：·所采用的正态函数、GAMMA函数、LNGAMMA函数、T分布函数等算法正确、实用，具有较强的实际操作和现实应用。算法的实现比较科学、有效，能够解决该统计分析所提出的数据计算要求。●采用SQLSERVER2000作为数据库后台管理工具，利用DELPHI作为前台开发工具，工具选择能满足该课题开发的需要。●充分利用DELPHI工具、SOL数据库特点，对系统界面进行了设计与实现，对数据库模型、主外键选择、触发器设置等进行了介绍，特别是对图形化分析方式的实现进行了重点描述，抓住了技术关键点。●选择沥青路面工程质量检测中平整度、厚度、压实度三个检测项目建立数据库进行统计分析，利用连续型随机变量(既输入的检测数据)服从参数的萨态分布或高斯分布的特点，采用检测里程一检测数据曲线图的方式实现分析结果，同时显示平均值、代表值、极值和合格率的检测结果；在币态分布分析界面上显示相应的曲线数据，直观表现出代表工程的质量情况，抓住了主要开发点。对本课题而言，还有需要改进和提高的方面，诸如在网络环境的开发使用上，在多用户的管理上，在检测数据图表分析的数据插值方法上，在系统图形显示与实际检测数据图表的准确拟合上，等等，还有待进一步深入研究和思考，并进一步完善和提高。随着计算机技术的飞跃发展和数理统计方法的不断完善，人们对自然知识的认识必将日趋深入，对自然规律的掌握必将R趋准确，对质量管理的要求必将日渐规范，对相关应用软件的要求也必将日趋严格，我们可以通过交流和学习，借鉴国内外有关单位质量管理的新思路、新方法、新技术、新理念，以此不断促进开发出更加合理、更加高效的质量管理统计分析系统。 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致谢在本论文结束之际，谨向我的导师北京工业大学朱青教授、河北科技大学朱金钧教授致以深深的谢意。自入学之日起至今，朱青老师、朱金钧老师给予我的学术上的指导、精神上的鼓励令我受益匪浅，培养了我认真的学习态度、严谨的工作作风，令我体会到春风化雨般的温暖。感谢北京工业大学软件学院的两位院长和各位老师，谢谢他(她)们给我创造了良好的学习环境和再次学习深造的机会。三年的学习生活中，我得到河北科技大学信息科学与工程学院侯洁老师无微不至的关心、支持和照顾，得到其他授课老师们的大力帮助和指导，在此表示深深的谢意。感谢研究生同班的其他同学，他(她)们在工作和学习中给予我很多关心和帮助，让我学习到很多宝贵的知识，他(她)们就是我的一笔财富。感谢本课题组的其他同志，特别是曹树贵副教授，感谢他们在课题研究过程中给予我的支持和帮助。最后，我还要向在百忙之中审阅我的论文和参加答辩会的老师们表示深深的谢意!