鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)研發(fā)

沈松勇，李 喆，季慶輝，陳希熾

(1.長江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010；2.鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局(籌)，武漢 430071)

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鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)研發(fā)

沈松勇1，李 喆1，季慶輝2，陳希熾1

(1.長江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010；2.鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局(籌)，武漢 430071)

針對鄂北地區(qū)水資源配置工程項(xiàng)目投資大、工期緊、輸水線路長、工程建設(shè)環(huán)節(jié)復(fù)雜、參建單位多，人員素質(zhì)參差不齊，容易產(chǎn)生規(guī)范化施工水平不足的問題，根據(jù)水利部頒發(fā)的水利工程建設(shè)管理相關(guān)技術(shù)規(guī)范及《鄂北地區(qū)水資源配置工程基建統(tǒng)計管理辦法》等內(nèi)部管理文件，采用Microsoft C#+Microsoft SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫方式，研發(fā)了鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)在丹襄建管部、棗隨建管部、廣悟建管部進(jìn)行了3個月的試運(yùn)行。結(jié)果表明，系統(tǒng)增加了多類型用戶復(fù)雜權(quán)限管理能力，規(guī)范了信息填報審核工作流程，提高了基建統(tǒng)計工作效率，更形象地展示了工程建設(shè)過程場景，實(shí)現(xiàn)了水利工程建設(shè)過程管理的規(guī)范化、透明化、痕跡化、流程化，大大提升了鄂北地區(qū)水資源配置工程信息化水平。

水資源配置；建管信息系統(tǒng)；鄂北地區(qū)；基建統(tǒng)計填報；三維可視化

1 研究背景

2016年4月，水利部召開網(wǎng)絡(luò)安全與信息化領(lǐng)導(dǎo)小組第一次全體會議，審議通過了《全國水利信息化“十三五”規(guī)劃》、《水利部信息化建設(shè)與管理辦法》，要求將創(chuàng)新作為重要驅(qū)動力，深化信息技術(shù)與各項(xiàng)水利工作的融合，積極研究大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)等技術(shù)應(yīng)用，強(qiáng)化信息化對水利各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的服務(wù)與支撐，推進(jìn)各類信息化資源整合共享，最大程度發(fā)揮水利信息化資源的應(yīng)用效率。當(dāng)前，國務(wù)院常委會審議通過的172項(xiàng)重大水利工程，正好趕上了水利信息化建設(shè)的大好時機(jī)。

水利工程建設(shè)管理信息化是水利信息化建設(shè)的重要內(nèi)容之一，全國各級水利建設(shè)管理部門對此進(jìn)行了初步探索。李靖等[1]研發(fā)了灌區(qū)用水管理信息系統(tǒng)，通過各種控制和鏈接數(shù)據(jù)庫，初步實(shí)現(xiàn)了信息自動處理，提高了工作效率；周斌等[2]設(shè)計了長江水利工程建設(shè)與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水利工程建設(shè)管理信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的共享；陳剛等[3]研制了水資源管理信息系統(tǒng)，建立了基于GIS的空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的交換。這些系統(tǒng)在辦公自動化方面，基本能滿足要求，但在水利工程建設(shè)的規(guī)范化、透明化、痕跡化、流程化管理方面存在一些不足。李喆等[4-5]研發(fā)了水利工程建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)，并在湖北省漳河灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程、荊江大堤綜合整治工程中投入試運(yùn)行，取得了初步的成果，但在多類型用戶復(fù)雜權(quán)限管理、工程建設(shè)信息的逐級填報與匯總、工程建設(shè)過程三維可視化展示方面略顯不足。

2 鄂北地區(qū)水資源配置工程

鄂北地區(qū)水資源配置工程是以丹江口水庫為水源，利用已建的湖北省引丹灌區(qū)清泉溝隧洞進(jìn)水閘為取水口，向鄂北地區(qū)供水，解決該地區(qū)干旱缺水問題的大型水資源配置工程。鄂北地區(qū)水資源配置工程全線自流引水，利用受水區(qū)36座水庫進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，設(shè)24處分水口。輸水線路總長269.34 km，設(shè)計供水人口482萬人，灌溉面積363.5萬畝。工程總投資180億元，總工期45個月。工程是在不影響南水北調(diào)中線一期工程調(diào)水規(guī)模和過程的前提下，通過調(diào)劑漢江中下游河道外用水量，適當(dāng)增加向鄂北地區(qū)供水量，以有效緩解鄂北地區(qū)長期的缺水矛盾，改善生態(tài)環(huán)境。

2.1 管理層級

根據(jù)調(diào)研，鄂北地區(qū)水資源配置工程采用4級管理層級。

(1) 第1層：局領(lǐng)導(dǎo)(局長，副局長，總工程師)；

(2) 第2層：局綜合部、局規(guī)劃與財務(wù)部、局工程部、局現(xiàn)場管理部；

(3) 第3層：丹襄工程建設(shè)管理部、棗隨工程建設(shè)管理部、廣悟工程建設(shè)管理部；

(4) 第4層：代建單位，即長江水利委員會工程建設(shè)管理局。

管理層級詳情如圖1所示。

圖1 鄂北水資源配置工程管理層級關(guān)系

2.2 參建單位與人員

根據(jù)調(diào)研，鄂北地區(qū)水資源配置工程主要參建單位如下所述。

(1) 設(shè)計單位：主要負(fù)責(zé)工程設(shè)計，即湖北省水利水電勘測設(shè)計院。

(2) 施工單位：主要負(fù)責(zé)明渠、暗涵、隧洞、水庫等的施工，主要包括中國葛洲壩集團(tuán)股份有限公司、中電建筑集團(tuán)有限公司等。

(3) 質(zhì)量檢測單位：包括平行檢測單位和第三方抽檢單位，主要負(fù)責(zé)施工過程質(zhì)量的評定檢測，有長江水利委員會長江科學(xué)院、武漢楚衡建設(shè)工程檢測有限公司、武漢正平水利水電工程質(zhì)量檢測有限公司。

(4) 監(jiān)理單位：主要負(fù)責(zé)工程建設(shè)的質(zhì)量、造價、進(jìn)度、驗(yàn)收等的控制審核，主要包括湖北華傲水利水電工程咨詢中心、河南華北水電工程監(jiān)理有限公司等。

(5) 征地移民單位：包括征地移民監(jiān)督評估單位和征地移民指揮部，主要負(fù)責(zé)移民征地工作。其中征地移民監(jiān)督評估單位有湖北騰升工程管理有限責(zé)任公司、湖北瑞洪工程管理有限公司和武漢市江河工程監(jiān)理咨詢有限公司，征地移民指揮部主要是沿線各區(qū)縣人民政府。

(6) 其他單位：主要包括設(shè)備采購單位(山東龍泉管道公司、北京韓建河山管業(yè)股份有限公司等)、安全監(jiān)測單位(長江空間信息技術(shù)工程有限公司)和水保環(huán)保單位(長江水利委員會長江科學(xué)院、長江水資源保護(hù)科學(xué)研究所)。

其對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

圖2 鄂北水資源配置工程參建單位對應(yīng)關(guān)系Fig.2 Relation of construction units involved in the North Hubei Water Transfer Project

以2015年開工的標(biāo)段為例，設(shè)計單位1家，施工單位18家，質(zhì)量檢測單位4家，監(jiān)理單位6家，征地移民指揮部7家，征地移民監(jiān)督評估單位3家，其他單位6家，共計45家，以平均每家單位有40個參建人員計算，共計1 800人左右。

綜上所述，鄂北地區(qū)水資源配置工程項(xiàng)目投資大、工期緊、輸水線路長、工程建設(shè)環(huán)節(jié)復(fù)雜、參建單位多，人員素質(zhì)參差不齊，容易產(chǎn)生規(guī)范化施工水平不足的問題。因此，采用信息化的手段，構(gòu)建鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)管理的規(guī)范化、透明化、痕跡化、流程化，是解決上述問題的必由之路。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 建設(shè)目標(biāo)

本系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是從鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)管理的實(shí)際需求出發(fā)，以鄂北工程建設(shè)管理相關(guān)技術(shù)規(guī)范為基礎(chǔ)，利用衛(wèi)星遙感、地理信息系統(tǒng)無線通訊、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，搭建鄂北水資源配置工程建設(shè)管理標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)處理平臺，達(dá)到參建單位全員參與、數(shù)據(jù)共享，提高協(xié)調(diào)溝通工作效率的目標(biāo)。該系統(tǒng)變規(guī)范為程序，實(shí)現(xiàn)痕跡運(yùn)行，提高工程建設(shè)管理透明度，可達(dá)到事前控制、事中監(jiān)督、事后跟蹤的效果；同時業(yè)務(wù)信息能快速查詢與分析，及時追溯，能大大提高鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)管理工作效率。

3.2 系統(tǒng)層次框架

系統(tǒng)采用底層數(shù)據(jù)支持，如文檔、圖片、空間信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫存儲；數(shù)據(jù)分析，即進(jìn)度分析、數(shù)據(jù)匯總、工程數(shù)據(jù)圖像化等手段。項(xiàng)目管理，即施工管理、監(jiān)理管理、設(shè)計變更管理等具體項(xiàng)目管理的三維層次框架，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)層次架構(gòu)

3.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)以參建各方為主體，以《水利工程建設(shè)項(xiàng)目施工監(jiān)理規(guī)范》(SL288—2015)、《水利水電單元工程質(zhì)量驗(yàn)收評定標(biāo)準(zhǔn)》(2012版)、《鄂北地區(qū)水資源配置工程基建統(tǒng)計管理辦法》等規(guī)范文件為依托，形成了一套完整的工程施工、基建統(tǒng)計、質(zhì)量評定、驗(yàn)工計價的流程，并能自動形成數(shù)據(jù)分析匯總，其主要的功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

圖5 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.5 Network topology structure of the system

3.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)參建各方之間通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器建立了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)鏈接關(guān)系，使得參建各方能在統(tǒng)一的平臺下有序地進(jìn)行項(xiàng)目管理，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錂C(jī)構(gòu)如圖5所示。

4 系統(tǒng)的初步實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用Windows 操作系統(tǒng)支持的Microsoft C#進(jìn)行軟件代碼編寫，以SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫為核心的Client/server 模式進(jìn)行開發(fā)，同時，也支持Browser/server 模式下的瀏覽與查閱，并用Skyline技術(shù)進(jìn)行了三維形象展示。目前，已經(jīng)完成了系統(tǒng)設(shè)計的初步功能。系統(tǒng)采用工作流(Workflow)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和處理流程一體化控制，以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的共享、交換、傳遞與監(jiān)控[6]。工作流管理聯(lián)盟(WfMC)提出工作流管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的參考模型，給出過程定義工具、過程定義、活動、數(shù)據(jù)流、控制流、工作流等概念，并規(guī)范了功能組成部件和接口[7-8]。系統(tǒng)登錄界面如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)登錄界面Fig.6 Login interfaces of the system

4.1 用戶權(quán)限設(shè)置

本系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，對每個登錄賬號根據(jù)其相應(yīng)的職務(wù)，對其權(quán)限進(jìn)行了劃分；在填報數(shù)據(jù)的過程中，又通過系統(tǒng)編碼的形式，對填報人員進(jìn)行了嚴(yán)格的層次分級，具體的權(quán)限劃分、層次分級見圖7。

圖7 系統(tǒng)用戶權(quán)限劃分Fig.7 Division of user authorization of the system

4.2 基建統(tǒng)計的上報與匯總

通過合理的權(quán)限劃分，施工單位在表單的填寫過程中可以只用填寫自己所需填寫的部分，然后交給監(jiān)理單位進(jìn)行審核；而建管部則可以通過“分級匯總”來對屬于自己轄區(qū)的施工單位數(shù)據(jù)按年月進(jìn)行統(tǒng)計匯總。圖8(a)是施工單位填寫的基建統(tǒng)計表格。

每一級單位在填寫完自己的部分后發(fā)送流程到下一部門，同時可以通過查看流程來查詢表單的流轉(zhuǎn)情況，具體如圖8(b)所示。當(dāng)下一部門沒有及時審閱流傳的情況下，還可以點(diǎn)擊“督辦催辦”按鈕來對流程進(jìn)行催促。同時，通過“日志信息”來對用戶的操作進(jìn)行保存，在流程中也可以清晰地看到每一位操作者的操作時間等信息，真正做到了痕跡化操作。日志信息情況如圖8(c)所示。

4.3 工程建設(shè)場景三維可視化展示

鄂北水資源配置工程建管信息系統(tǒng)在網(wǎng)頁上用Skyline實(shí)現(xiàn)了鄂北地區(qū)水資源配置工程沿線30 km地圖的三維展示，其整體頁面如圖9(a)所示，通過滾動鼠標(biāo)我們可以對局部地形進(jìn)行放大、縮小，圖9(b)是放大了的第一標(biāo)段周邊地圖，在地圖上可以通過點(diǎn)擊“第一標(biāo)段”的按鈕，來展示第一標(biāo)段的工程進(jìn)度，如圖10所示。

(a) 系統(tǒng)工程統(tǒng)計月報表

(b ) 系統(tǒng)基建統(tǒng)計表單流程

(a) 系統(tǒng)信息展示頁面

(b) 系統(tǒng)局部放大圖圖9 系統(tǒng)三維可視化展示Fig.9 Three-dimensional visualization display ofthe system

圖10 系統(tǒng)工程進(jìn)度圖(2016年6月)Fig.10 Engineeringprogresschartofthesystem(June2016)

5 結(jié) 語

鄂北地區(qū)水資源配置工程計劃投資180余億元，線路總長269.34 km，已參建單位45家，陸續(xù)還有40余家單位要進(jìn)場，投資大，參建單位復(fù)雜，采用信息化手段構(gòu)建建管信息系統(tǒng)，進(jìn)行規(guī)范的信息化管理是必要的。

根據(jù)水利部頒發(fā)的水利工程建設(shè)管理相關(guān)技術(shù)規(guī)范及《鄂北地區(qū)水資源配置工程基建統(tǒng)計管理辦法》等文件，結(jié)合鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)管理實(shí)際情況，采用Visual Basic 6.0+Microsoft SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫方式，研發(fā)了鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)。

目前，鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)已經(jīng)在丹襄建管部、棗隨建管部、廣悟建管部進(jìn)行了3個月試運(yùn)行。結(jié)果表明，系統(tǒng)增加了多類型用戶復(fù)雜權(quán)限管理能力，規(guī)范了信息填報審核工作流程，提高了基建統(tǒng)計工作效率，更形象地展示了工程建設(shè)過程場景，基本達(dá)到了預(yù)計目標(biāo)。下一步的工作重點(diǎn)為基于水利部最新頒布的水利工程單元質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)版本更新，鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)與現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成應(yīng)用，以及鄂北地區(qū)水資源配置工程建管信息系統(tǒng)移動版研發(fā)等。

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(編輯：黃 玲)

Design and Implementation of Construction Management InformationSystem for North Hubei Water Transfer Project

SHEN Song-yong1, LI Zhe1, JI Qing-hui2，CHEN Xi-chi1

(1.Spatial Information Technology Application Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China；2.Construction and Management Bureau of Water Resources Allocation Project in Northern Hubei Province (Planning), Wuhan 430071, China)

The North Hubei Water Transfer Project is the biggest water resource project in Hubei Province. It has problems inclusive of big investment,limited construction period,long water conveyance line,complex engineering process,many construction units involved,and uneven personnel quality.In view of this,according to technical specifications for hydro-project construction management issued by the Ministry of water resources and several internal management documents issued by the Administration of the North Hubei Water Transfer Project such asInfrastructureconstructionmanagementmeasuresfortheNorthHubeiWaterTransferProject, we designed and implemented theinformation system for the construction management of North Hubei Water Transfer Project with the combination of Microsoft C# and Microsoft SQL Server 2012 program languages. The system has already been used for trial in Danjiangkou-Xiangyang construction management branch, Zaoyang-Suizhou branch, and Guangshui-Dawu branch for three months. Results show that with the aid of the system, the complex hierarchical management of multi-type users is improved, the information reporting process is standardized, the efficiency of infrastructure statistics construction is enhanced, and the engineering construction process scenario is better displayed. The work flow is standardized, transparent, and can be traced, which suggests that the information level of the North Hubei Water Transfer Project is improved remarkably.

water resources allocation; construction management information system; North Hubei Province; statistical reporting and summary of infrastructure construction; 3D visualization

2016-07-20；

2016-08-15

湖北省水利廳信息化重點(diǎn)項(xiàng)目(CKSF2016023/KJ)；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(CKSF2015019/KJ)

沈松勇(1984-)，男，湖北武漢人，工程師，碩士，主要從事水利測繪、水利信息化等工作，(電話)027-82926469(電子信箱)milton840626@126.com。

10.11988/ckyyb.20160894

2016,33(11):68-72，77

TP391

A

1001-5485(2016)11-0068-05