金屬材料的大氣腐蝕是國(guó)內(nèi)外專業(yè)科研機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)。但是目前使用曝曬實(shí)驗(yàn)方法獲取的片段化腐蝕數(shù)據(jù)過(guò)于滯后，無(wú)法反映出金屬材料的實(shí)時(shí)大氣腐蝕信息。針對(duì)上述問(wèn)題，腐蝕實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種新型技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲取連續(xù)的腐蝕數(shù)據(jù)，已經(jīng)在大氣腐蝕監(jiān)測(cè)工作中發(fā)揮了重要作用。隨著大氣腐蝕研究領(lǐng)域信息化程度的不斷深入，腐蝕實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)種類不斷增多、接收頻率逐漸增高。在這種情況下仍然依靠人工方式處理數(shù)據(jù)，顯然無(wú)法滿足實(shí)時(shí)高效的要求。為了提高工作和科研效率，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有學(xué)者開(kāi)發(fā)出了適用于計(jì)算機(jī)端的腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件，并且已經(jīng)成功應(yīng)用于材料腐蝕監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中。但是計(jì)算機(jī)因其自身的缺陷受限于使用地點(diǎn)和場(chǎng)所等因素，無(wú)法很好地在任意環(huán)境下對(duì)材料的腐蝕狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

隨著智能手機(jī)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)成為了最為方便和快捷的數(shù)據(jù)接收和查詢終端。“數(shù)據(jù)+APP”是目前互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層面最有前景的發(fā)展方向之一，但是在國(guó)內(nèi)還鮮有采用智能手機(jī)對(duì)腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的APP軟件。本文選擇當(dāng)前智能手機(jī)市場(chǎng)占有率高且開(kāi)源免費(fèi)的Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一款A(yù)PP軟件，可以體現(xiàn)出“互聯(lián)網(wǎng)+腐蝕”獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)的移動(dòng)監(jiān)測(cè)和便攜式監(jiān)測(cè)。本文APP軟件能夠?qū)崟r(shí)在線接收并查看前端腐蝕數(shù)據(jù)采集器采集到的大氣腐蝕數(shù)據(jù)，并且可以實(shí)現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)的全方位可視化顯示，有助于管理人員和專業(yè)研究人員及時(shí)獲取材料的大氣腐蝕實(shí)時(shí)信息，便于更好地開(kāi)展材料的腐蝕防護(hù)工作。

1 APP軟件的設(shè)計(jì)

本文手機(jī)APP軟件配套應(yīng)用于一種新型電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)，本文提出了一種綜合利用手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等多種關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，可以滿足實(shí)際的腐蝕數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作的需求。

1.1 電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電阻探針是一種常用的腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)。本文使用的電阻探針能夠采集腐蝕電壓比數(shù)據(jù) （簡(jiǎn)稱腐蝕數(shù)據(jù)），可以很好地反映出金屬材料的腐蝕損耗和腐蝕速率等信息。某大學(xué)自主研發(fā)了一套成本低、精度高的新型電阻探針腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以全天候、自主監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境中的材料腐蝕數(shù)據(jù)以及部分環(huán)境數(shù)據(jù)，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)以電阻探針和單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的前端采集器為核心，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)定時(shí)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)送腐蝕數(shù)據(jù)等并保存。同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提供專用的API接口用來(lái)開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)配套的應(yīng)用軟件，可以提高腐蝕數(shù)據(jù)的利用率，最大限度增加系統(tǒng)的實(shí)用性。

1.2 APP軟件功能設(shè)計(jì)

本文APP軟件按照功能需求分成五個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別為注冊(cè)與登錄模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)可視化模塊，APP軟件功能框圖如圖2所示。

2 APP軟件的實(shí)現(xiàn)

2.1 APP軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境

本文APP軟件在Windows10操作系統(tǒng)環(huán)境下，使用Android Studio 2.3.3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、JDK 8 Java 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)工具包和Android 7.1.1 （Nougat） Android SDK開(kāi)發(fā)工具包進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用Nexus 5X Android Virtual Device （AVD） 模擬器 （簡(jiǎn)稱Android模擬器） 進(jìn)行開(kāi)發(fā)調(diào)試與測(cè)試。其中使用Java語(yǔ)言編程完成手機(jī)APP基本功能的實(shí)現(xiàn)和相關(guān)算法的編寫，使用Java語(yǔ)言與XML編譯語(yǔ)言混合編程的方式完成手機(jī)APP的界面設(shè)計(jì)，使用JSON格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和解析。本文APP軟件的所有結(jié)果均由Android模擬器產(chǎn)生。

2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸是APP軟件的重點(diǎn)。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使用HTTP協(xié)議對(duì)JSON格式數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸[14]。在使用APP軟件的過(guò)程中，根據(jù)功能的需求或程序的設(shè)定手動(dòng)或自動(dòng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求并且接收數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加載和更新。

2.3 數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)本地存儲(chǔ)是APP的關(guān)鍵。APP軟件需要存儲(chǔ)用戶注冊(cè)信息和接收到的服務(wù)器數(shù)據(jù)，用于安全檢測(cè)、快速調(diào)用和流量節(jié)省。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使用Android系統(tǒng)自帶的輕量級(jí)LitePal數(shù)據(jù)庫(kù)按照特定的格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并且可以將腐蝕數(shù)據(jù)等保存到可以移動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的SD卡中，方便導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析與研究。

2.4 數(shù)據(jù)查詢

本文APP軟件數(shù)據(jù)查詢功能集成在APP界面當(dāng)中，通過(guò)上下滑動(dòng)可以顯示出全部功能。數(shù)據(jù)查詢包括電阻探針?biāo)谖恢貌樵儭?shí)時(shí)大氣腐蝕數(shù)據(jù)查詢和環(huán)境數(shù)據(jù) （天氣狀況和大氣腐蝕要素） 查詢。在APP實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，電阻探針?biāo)谖恢貌樵兪褂肔istView方法能夠以列表的形式顯示地點(diǎn)數(shù)據(jù)；腐蝕數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)查詢使用ScrollView方法能夠?qū)崿F(xiàn)全部數(shù)據(jù)的集成顯示和超界面顯示。此外數(shù)據(jù)查詢部分還提供了腐蝕數(shù)據(jù)可視化接口與常用應(yīng)用接口，方便開(kāi)展更深層次的數(shù)據(jù)查詢工作。數(shù)據(jù)查詢功能框圖如圖3所示。

2.5 數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)可視化是腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要體現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中使用了Android中的Canvas、Paints和Gesture類來(lái)繪制數(shù)據(jù)曲線和讀取手指觸屏信息等。此外還編程實(shí)現(xiàn)了腐蝕數(shù)據(jù)變化百分率計(jì)算和數(shù)據(jù)可視化界面坐標(biāo)軸顯示范圍自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。數(shù)據(jù)可視化功能框圖如圖4所示。

數(shù)據(jù)可視化由兩部分組成，分別為“腐蝕數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)”和“腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”。“腐蝕數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)”用于顯示一天內(nèi)某固定時(shí)間點(diǎn)的腐蝕數(shù)據(jù)從而獲取腐蝕數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)周期內(nèi)的整體變化趨勢(shì)，同時(shí)點(diǎn)擊數(shù)據(jù)曲線可以得知具體某一點(diǎn)處的腐蝕數(shù)據(jù)數(shù)值。“腐蝕數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)”部分結(jié)果如圖5所示。“腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”通過(guò)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)加載可以實(shí)時(shí)顯示腐蝕數(shù)據(jù)的變化情況，分析和研究數(shù)據(jù)曲線可以得出材料實(shí)時(shí)腐蝕狀況等信息。此外，這部分還提供了3個(gè)附加功能。一是數(shù)據(jù)回看功能，通過(guò)向右滑動(dòng)數(shù)據(jù)曲線可以查看已經(jīng)加載過(guò)的腐蝕數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)變化度量功能，當(dāng)腐蝕數(shù)據(jù)增大時(shí)變化百分率用綠色顯示，當(dāng)腐蝕數(shù)據(jù)減小時(shí)變化百分率用紅色表示；三是數(shù)據(jù)曲線縮放功能，通過(guò)多個(gè)手指協(xié)同操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)曲線的縮放，既可以觀察腐蝕數(shù)據(jù)的整體變化特征又可以觀察腐蝕數(shù)據(jù)的局部細(xì)節(jié)變化特征。“腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”部分結(jié)果如圖6所示。

3 APP軟件的測(cè)試結(jié)果

3.1 測(cè)試實(shí)驗(yàn)基本信息

用于APP軟件測(cè)試的是部署在山東省青島市的電阻探針監(jiān)測(cè)設(shè)備采集并發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的腐蝕數(shù)據(jù)。APP軟件性能測(cè)試的地點(diǎn)在北京市，使用Android模擬器 （尺寸：5.2寸，分辨率1920×1080） 在WIFI環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試，使用某國(guó)產(chǎn)品牌Android手機(jī) （尺寸：5.2寸，分辨率1280×720） 和某國(guó)外品牌Android手機(jī) （尺寸：5.0寸，分辨率800×480） 在3G/4G/WIFI環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試。

3.2 APP軟件功能測(cè)試結(jié)果分析

3.2.1 Android模擬器調(diào)試與測(cè)試

將數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的腐蝕數(shù)據(jù)提取出來(lái)進(jìn)行對(duì)比分析。“腐蝕數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)”可視化曲線可以很好地反映出腐蝕數(shù)據(jù)的趨勢(shì)變化。與實(shí)際采集的數(shù)據(jù)對(duì)比可知，“腐蝕數(shù)據(jù)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)”可視化曲線可以消除環(huán)境變化對(duì)采集器硬件設(shè)備造成的影響，呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)無(wú)噪聲干擾、變化趨勢(shì)明顯。“腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”可視化曲線可以很好地反映出腐蝕數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)變化特點(diǎn)，但是由于受到手機(jī)界面尺寸的限制，所顯示的數(shù)值均取小數(shù)點(diǎn)后3位。隨機(jī)選取某一天的實(shí)際采集的腐蝕數(shù)據(jù)曲線與APP軟件“腐蝕數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)”可視化曲線對(duì)比，雖然可視化曲線的精度較實(shí)際數(shù)據(jù)有所下降，但是所反映數(shù)據(jù)的真實(shí)性沒(méi)有變化。

3.2.2 Android手機(jī)測(cè)試

分別使用不同的Android手機(jī)采用科學(xué)的方法對(duì)APP進(jìn)行測(cè)試[16]。安裝與刪除實(shí)驗(yàn)表明，APP軟件的安裝成功率100%，刪除成功率100%，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)安裝不成功和刪除不徹底的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)刷新實(shí)驗(yàn) （數(shù)據(jù)按小時(shí)更新，每天觀測(cè)8次，連續(xù)觀測(cè)一周） 表明，APP軟件數(shù)據(jù)傳輸成功率100%，數(shù)據(jù)解析成功率100%，數(shù)據(jù)顯示成功率100%，可能因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)狀況不佳或服務(wù)器性能問(wèn)題存在數(shù)據(jù)更新較慢或更新失敗的現(xiàn)象，重新刷新或多次刷新可以解決，不存在數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)可視化實(shí)驗(yàn) （與Android模擬器結(jié)果作比較） 表明，國(guó)外品牌Android手機(jī)因?yàn)槌叽缙?dǎo)致數(shù)據(jù)曲線顯示不全，手機(jī)分辨率低導(dǎo)致數(shù)字發(fā)生嚴(yán)重變形；國(guó)內(nèi)品牌Android手機(jī)數(shù)據(jù)曲線可以正常顯示，但是分辨率偏低導(dǎo)致數(shù)字發(fā)生輕微變形。

綜上所述，APP軟件可以很好地實(shí)現(xiàn)既定的功能，但是完成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)工作需要對(duì)手機(jī)的屏幕尺寸和分辨率有一定的要求，這樣才能更真實(shí)更精確地反映腐蝕數(shù)據(jù)的變化。目前的智能手機(jī)有著尺寸增大、分辨率增高且價(jià)格降低的特點(diǎn)，以上問(wèn)題會(huì)得到很好的解決，鑒于此，本文手機(jī)APP會(huì)很好地服務(wù)于材料腐蝕監(jiān)測(cè)工作。

4 結(jié)論

（1） 本文APP軟件可以彌補(bǔ)目前采用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式受時(shí)空因素限制的不足，具有很好的實(shí)用性、移動(dòng)性和便捷性。

（2） 本文APP軟件可以實(shí)現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸、穩(wěn)定接收與存儲(chǔ)，可以直觀地對(duì)腐蝕數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)全方位可視化顯示，可以實(shí)現(xiàn)腐蝕數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

（3） 由于腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相似性，本文APP軟件通過(guò)適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)可以應(yīng)用于其他類型的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有良好的推廣性，可以為腐蝕防護(hù)工作的日常監(jiān)測(cè)提供一種移動(dòng)便攜的新途徑。

（4） 由于APP軟件具有良好的可移植性，可以為腐蝕數(shù)據(jù)的共享提供一種新的手段和方法。