基于微信平臺(tái)的邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序開發(fā)

陳國周 詹素華 陳為群

摘要：微信平臺(tái)為程序開發(fā)者提供了強(qiáng)大的開發(fā)工具，適合用來開發(fā)移動(dòng)互聯(lián)的邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序。本文介紹了微信平臺(tái)在移動(dòng)端程序開發(fā)方面的優(yōu)勢(shì)，給出邊坡工程移動(dòng)端程序開發(fā)的流程圖以及詳細(xì)步驟，包括圖形實(shí)時(shí)顯示方法、計(jì)算模塊的代碼編寫、微信小程序的預(yù)覽及發(fā)布流程，最后形成了程序掃描碼，讀者直接用微信掃碼可以進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計(jì)算。

關(guān)鍵詞：邊坡工程;計(jì)算程序;微信平臺(tái);微信小程序;移動(dòng)端軟件;程序開發(fā)

中圖分類號(hào)：TU43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）04-0189-03

0 引言

滑坡在我國是常見的地質(zhì)災(zāi)害，因此邊坡工程是巖土工程中經(jīng)常遇到的工程類型，很多較成熟的商業(yè)軟件都提供了這方面的計(jì)算模塊，如FLAC、Plaxis、Geostudio、理正巖土、同濟(jì)啟明星、MIDAS等，這些軟件可以完成較為復(fù)雜的邊坡工程設(shè)計(jì)[1，2]。也有一些研究人員使用各種程序語言開發(fā)了相關(guān)的計(jì)算軟件[3-5]。隨著移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的來臨，用戶需要更加方便快捷的計(jì)算工具，如果能使用隨身攜帶的手機(jī)移動(dòng)端來計(jì)算，將是個(gè)很方便的方法。黃宏偉預(yù)測(cè)，利用云計(jì)算技術(shù)，巖土工程專業(yè)計(jì)算分析軟件將由產(chǎn)品模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉?wù)模式，這樣更易于推廣，能更好地滿足客戶需求[6]。楊敏認(rèn)為，在未來基于網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)中，軟件的服務(wù)將有一個(gè)重要特征：軟件產(chǎn)品與服務(wù)融為一體，例如在線計(jì)算、查詢，直接通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)該功能，即軟件本身就是以服務(wù)的形式存在[7]。崔年治認(rèn)為在軟件開發(fā)方面，應(yīng)該以共享數(shù)據(jù)為連接紐帶，把移動(dòng)技術(shù)、云存儲(chǔ)、云計(jì)算、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等各種新技術(shù)充分貫通，集成應(yīng)用，可節(jié)約出大量的時(shí)間去提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量[8]。

筆者認(rèn)為在移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代，巖土工程的專業(yè)軟件會(huì)分化，一個(gè)方向是向更復(fù)雜的多相耦合、多工種協(xié)同去發(fā)展，需要更大的內(nèi)存、更快的計(jì)算能力;另一個(gè)方向則是走去中心化的道路，把較簡(jiǎn)單的計(jì)算功能（比如邊坡穩(wěn)定的計(jì)算公式）轉(zhuǎn)移到移動(dòng)端，以方便巖土工作者使用[9]。本文介紹了基于微信平臺(tái)的邊坡穩(wěn)定計(jì)算軟件開發(fā)過程與使用效果。

1 微信小程序簡(jiǎn)介

微信公眾平臺(tái)是騰訊公司打造的一個(gè)綜合平臺(tái)，提供微信公眾號(hào)及微信小程序的注冊(cè)開發(fā)。依托微信平臺(tái)的小程序開發(fā)，可以通過盡可能簡(jiǎn)單、高效的方式讓開發(fā)者在微信中開發(fā)具有原生APP體驗(yàn)的服務(wù)。微信小程序是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模式，有很多組件（視圖組件）可以選用，但是沒有window、document的概念，因此無法使用Dom庫，如JQuery。

程序開發(fā)者需要使用騰訊公司提供的“開發(fā)者工具”，來完成小程序創(chuàng)建和代碼編輯。開發(fā)者工具在電腦上安裝完成后，打開并使用微信掃碼登錄。選擇創(chuàng)建“項(xiàng)目”，填入申請(qǐng)到的AppID，設(shè)置一個(gè)本地項(xiàng)目的名稱，比如“基坑工程項(xiàng)目”，并選擇一個(gè)本地的文件夾作為代碼存儲(chǔ)的目錄，點(diǎn)擊“新建項(xiàng)目”就開始了程序的編寫[10]。

2 微信小程序框架

微信小程序框架的核心是一個(gè)響應(yīng)的數(shù)據(jù)綁定系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)分為兩塊，即視圖層（View）和邏輯層（App Service），如圖1所示，并在視圖層與邏輯層間提供了數(shù)據(jù)傳輸和事件系統(tǒng)，可以讓開發(fā)者可以方便地聚焦于數(shù)據(jù)與邏輯上。

框架可以讓數(shù)據(jù)與視圖非常簡(jiǎn)單地保持同步。當(dāng)做數(shù)據(jù)修改的時(shí)候，只需要在邏輯層修改數(shù)據(jù)，視圖層就會(huì)做相應(yīng)的更新?？蚣苓€提供了豐富的微信原生API，可以方便的調(diào)起微信提供的能力，如獲取用戶信息，本地存儲(chǔ)，支付功能等[11]。

在進(jìn)行移動(dòng)端軟件開發(fā)時(shí)，會(huì)用到多個(gè)頁面，比如邊坡工程至少需要土層輸入頁面、邊坡尺寸頁面、支護(hù)頁面、計(jì)算結(jié)果頁面等等。而微信小程序框架管理了整個(gè)程序的頁面路由，可以做到頁面間的無縫切換，并給以頁面完整的生命周期。開發(fā)者需要做的只是將頁面的數(shù)據(jù)、方法及生命周期函數(shù)注冊(cè)進(jìn)框架中，其他的一切復(fù)雜的操作都交由框架處理。

3 程序流程及其實(shí)現(xiàn)

3.1 程序流程圖

根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能，筆者給出程序的流程圖如圖2所示。從流程圖可以看出，程序中有較多的頁面跳轉(zhuǎn)與返回，因?yàn)槭謾C(jī)屏幕相對(duì)電腦屏幕來說小了很多，需要通過多個(gè)頁面來實(shí)現(xiàn)特定的功能。

3.2 程序?qū)崿F(xiàn)

3.2.1 圖形的實(shí)時(shí)顯示

在移動(dòng)端軟件中，友好的圖形界面是必不可少的，微信小程序中的繪圖和Android、OS等移動(dòng)開發(fā)是相同的，都是創(chuàng)建個(gè)上下文，在畫布canvas上畫出圖形。canvas標(biāo)簽?zāi)J(rèn)寬度為300px，高度為225px，但我們希望畫面隨著用戶的手機(jī)屏幕的大小而自動(dòng)變化，這就需要調(diào)用手機(jī)屏幕的寬度及高度尺寸，代碼如下所示：

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;

}

}）;

畫布canvas就像是數(shù)學(xué)上的坐標(biāo)軸，以屏幕左上角為圓點(diǎn)，X軸向右為正，Y軸向下為正（這點(diǎn)和數(shù)學(xué)上相反的）。

3.2.2 計(jì)算模塊

邊坡穩(wěn)定計(jì)算軟件的核心內(nèi)容是其計(jì)算模塊，該模塊屬于小程序的邏輯層，是用JavaScript編寫的，放在后綴為js的文件里。邏輯層將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后發(fā)送給視圖層，同時(shí)接受視圖層的事件反饋。在JavaScript 的基礎(chǔ)上，微信小程序有自己的特點(diǎn)：①增加 App 和 Page 方法，進(jìn)行程序和頁面的注冊(cè)。②提供豐富的API，如掃一掃，支付等微信特有能力。③每個(gè)頁面有獨(dú)立的作用域，并提供模塊化能力。④開發(fā)者寫的所有代碼最終將會(huì)打包成一份 JavaScript，并在小程序啟動(dòng)的時(shí)候運(yùn)行，直到小程序銷毀。下面以土壓力系數(shù)計(jì)算為例，代碼如下：

//KaSoil土層主動(dòng)土壓力系數(shù)，KpSoil被動(dòng)土壓力系數(shù)

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 程序的預(yù)覽與發(fā)布

開發(fā)者可以使用開發(fā)工具來預(yù)覽小程序，檢查小程序在移動(dòng)客戶端上的真實(shí)表現(xiàn)。點(diǎn)擊開發(fā)工具頂部操作欄的預(yù)覽按鈕，開發(fā)工具會(huì)自動(dòng)打包當(dāng)前項(xiàng)目，并上傳小程序代碼至微信的服務(wù)器，成功之后會(huì)在界面上顯示一個(gè)二維碼。使用微信掃碼即可在手機(jī)客戶端上看到小程序的真實(shí)表現(xiàn)，并且在手機(jī)上使用。由于最終程序是運(yùn)行于微信平臺(tái)，為了保證小程序的質(zhì)量，以及符合相關(guān)的規(guī)范，小程序的發(fā)布需要經(jīng)過騰訊公司審核[12]。點(diǎn)擊開發(fā)者工具頂部操作欄的上傳按鈕，填寫版本號(hào)以及項(xiàng)目備注，上傳代碼提交審核。審核通過之后，需要開發(fā)者手動(dòng)點(diǎn)擊發(fā)布，小程序才會(huì)發(fā)布到線上提供服務(wù)。用戶要使用該程序，只需在手機(jī)的微信里搜索“土木計(jì)算”小程序，打開之后就可以使用?；蛘哂梦⑿艗叽a圖3所示的小程序二維碼，直接進(jìn)入程序首頁。

4.2 程序運(yùn)行效果

在手機(jī)微信里打開“土木計(jì)算”小程序（如圖4所示），點(diǎn)擊里面的“邊坡穩(wěn)定分析”模塊，就進(jìn)入“邊坡穩(wěn)定計(jì)算”的界面，輸入相關(guān)的土層參數(shù)、邊坡尺寸參數(shù)，然后點(diǎn)擊“計(jì)算”，這時(shí)程序會(huì)提示是否需要支護(hù)，如果需要支護(hù)則輸入錨桿參數(shù)，再點(diǎn)擊“計(jì)算”。

輸入邊坡高度為45m，邊坡水平投影長(zhǎng)度為66m?；衙媾c水平夾角25度。土體參數(shù)容重20kN/m3，粘聚力18.5kPa，摩擦角15°，計(jì)算出無支護(hù)狀態(tài)下邊坡穩(wěn)定系數(shù)是0.91，不能滿足規(guī)范的穩(wěn)定安全要求。接下來增加支護(hù)措施，點(diǎn)擊“輸入支護(hù)信息”，輸入錨桿的排數(shù)、單根錨桿的錨固力、錨桿與水平的夾角及錨桿的水平間距。這些數(shù)據(jù)可以反復(fù)調(diào)整，比如當(dāng)錨桿排數(shù)為11排、單根錨固力為1000KN、錨桿水平夾角未20度、錨桿水平間距為4m時(shí)（如圖5所示），計(jì)算得到的穩(wěn)定系數(shù)是1.34，滿足規(guī)范的要求。

5 結(jié)語

本文基于微信平臺(tái)開發(fā)了邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序，主要得出以下結(jié)論：

（1）使用微信平臺(tái)提供的開發(fā)工具，可以開發(fā)出邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序，經(jīng)幾百位用戶的試用，該程序可以滿足基本的計(jì)算要求。

（2）該程序運(yùn)行在手機(jī)移動(dòng)端，不必下載安裝，直接在微信里打開即可計(jì)算。程序本身大小不足1M，基本對(duì)智能手機(jī)內(nèi)存沒有影響。

（3）由于微信平臺(tái)對(duì)程序容量的限制，該程序?qū)儆谳p便型的應(yīng)用，更加復(fù)雜的功能，比如自動(dòng)生成計(jì)算書還無法實(shí)現(xiàn)。

本程序只是應(yīng)用了微信平臺(tái)所提供的一部分工具，還有很多微信平臺(tái)的潛力沒有充分挖掘出來，計(jì)算程序還有待于后續(xù)進(jìn)一步完善。

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