基于智能手機(jī)的輸電線路質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)研究

顏 靜，謝芳毅，董言樂，林 松，李會(huì)娟，楊龍飛

(1.北京洛斯達(dá)數(shù)字遙感技術(shù)有限公司，北京 100120；2.中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司，廣東 廣州 510663)

1 概述

特高壓輸電線路工程施工質(zhì)量管理是我國(guó)特高壓電力建設(shè)工程質(zhì)量管理的主要內(nèi)容。其中，工程施工質(zhì)量的驗(yàn)收評(píng)判是電力基建部門最重要的工作環(huán)節(jié)。為了保障輸電線路工程的施工質(zhì)量，國(guó)家頒布了相應(yīng)工程質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司也頒布了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，目前特高壓輸電線路施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)工作中仍然存在一些問題。

(1)特高壓輸電線路工程的工程信息、設(shè)計(jì)信息繁多，質(zhì)量驗(yàn)評(píng)的設(shè)計(jì)信息查詢繁瑣。

(2)目前電網(wǎng)施工現(xiàn)場(chǎng)的信息化程度不夠，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)仍舊采用傳統(tǒng)的工作方式。信息共享性不強(qiáng)，管理者獲取信息滯后。

(3)施工過程資料管理粒度有待細(xì)化，需要提升對(duì)運(yùn)行維護(hù)的支撐。

國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司分別建設(shè)了基建工程管理系統(tǒng)，對(duì)特高壓輸變電工程施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)的管理主要是對(duì)驗(yàn)評(píng)表單結(jié)果掃描件的管理，缺乏依據(jù)桿塔的分工序的關(guān)聯(lián)查詢及統(tǒng)計(jì)分析功能，數(shù)據(jù)的共享性和實(shí)時(shí)性仍需加強(qiáng)。

在工程建設(shè)等的施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)方面，有已取得的研究成果可供參考：大連萬(wàn)龍軟件有限公司開發(fā)的“公路工程質(zhì)量管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了公路工程質(zhì)量控制、質(zhì)量日常管理等功能。寧葵等提出了采用計(jì)算機(jī)對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量控制驗(yàn)評(píng)全過程的工作進(jìn)行統(tǒng)一管理的思路，構(gòu)建了工程建設(shè)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)專家系統(tǒng)。劉赟等為了提高火電廠施工過程質(zhì)量驗(yàn)評(píng)工作的效率，建設(shè)了相應(yīng)的質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)。何榮余等提出了基于C/S體系結(jié)構(gòu)模式的中國(guó)火電工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定系統(tǒng)。宋偉等使施工管理人員在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用移動(dòng)終端辦公，及時(shí)獲取工程質(zhì)量數(shù)據(jù)，促進(jìn)了工程質(zhì)量的提高。

本文提出構(gòu)建輸電線路工程施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)的技術(shù)路線：以桿塔為基本管理單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程基本信息等的批量管理，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)評(píng)表單的關(guān)聯(lián)填寫與上報(bào)審批等功能，從而促進(jìn)輸電線路工程質(zhì)量驗(yàn)評(píng)過程信息的共享、工作流程的優(yōu)化和工程質(zhì)量驗(yàn)評(píng)管理效率的提升。

2 業(yè)務(wù)分析

根據(jù)特高壓輸電線路質(zhì)量驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)工作的業(yè)務(wù)分析。

2.1 質(zhì)量評(píng)定要求

施工單位內(nèi)部質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)采用三級(jí)檢驗(yàn)制度。工程施工質(zhì)量應(yīng)按下列要求進(jìn)行驗(yàn)收：施工質(zhì)量檢查、驗(yàn)收和評(píng)定應(yīng)按質(zhì)量驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)所列分項(xiàng)工程、分部工程和單位工程進(jìn)行；分項(xiàng)工程應(yīng)驗(yàn)收合格，方可對(duì)分部工程進(jìn)行驗(yàn)收；分部工程應(yīng)驗(yàn)收合格，方可對(duì)單位工程進(jìn)行驗(yàn)收、評(píng)定。

2.2 重點(diǎn)檢查的工序

施工過程要嚴(yán)格按照施工圖紙執(zhí)行，為了保障施工質(zhì)量，輸電線路工程重點(diǎn)對(duì)以下工序驗(yàn)評(píng)：

(1)土石方工程

線路路徑復(fù)測(cè)及基礎(chǔ)坑的分坑與開挖、施工基面及電氣開方是土石方工程的重要工程，也是驗(yàn)評(píng)的重點(diǎn)。

(2)基礎(chǔ)工程

基礎(chǔ)工程的澆制，重點(diǎn)檢查各類基礎(chǔ)型式(現(xiàn)澆基礎(chǔ)、掏挖基礎(chǔ)、巖石基礎(chǔ)等)的主筋、地腳螺栓埋深等參數(shù)。

(3)桿塔工程

桿塔工程也是質(zhì)量評(píng)定的關(guān)鍵，應(yīng)逐基桿塔檢驗(yàn)。檢驗(yàn)的重點(diǎn)為部件規(guī)格、節(jié)點(diǎn)主材彎曲、螺栓防松等。

(4)架線工程

檢查導(dǎo)地線(包含OPGW)展放、連接、緊線、附件安裝等過程，重點(diǎn)檢查導(dǎo)地線規(guī)格、導(dǎo)地線損傷修補(bǔ)情況、極導(dǎo)線排列、交叉跨越、附件安裝等情況是否安裝圖紙要求施工。

(5)接地工程

逐基檢查表面式接地和深埋式接地的接地體規(guī)格、電阻值、接地防腐等。

(6)防護(hù)設(shè)施

逐項(xiàng)檢查基礎(chǔ)防護(hù)設(shè)置、航空標(biāo)識(shí)、限高標(biāo)志等。

2.3 分析結(jié)論

根據(jù)上述業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，系統(tǒng)需要滿足的功能包括：

(1)設(shè)計(jì)的質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)要支持現(xiàn)場(chǎng)資料的實(shí)時(shí)獲取，方便施工、監(jiān)理、業(yè)主的管理者快速獲取現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量信息。

(2)要分工序?qū)旊娋€路的設(shè)計(jì)信息、施工信息進(jìn)行管理。以桿塔為基礎(chǔ)，查詢各工序的信息。

(3)系統(tǒng)要支持設(shè)計(jì)信息的快速查詢獲取，支持設(shè)計(jì)參數(shù)與施工實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比，方便快速判定施工是否符合要求。

(3)要支持逐級(jí)審批功能，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)評(píng)表單的逐級(jí)檢驗(yàn)。

(4)要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)條件不良時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 智能移動(dòng)終端技術(shù)

智能手機(jī)像個(gè)人電腦一樣，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，獨(dú)立的運(yùn)行空間，可以由用戶自行安裝軟件、游戲、導(dǎo)航等第三方服務(wù)商提供的程序，并可以通過移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入。自20世紀(jì)90年代出現(xiàn)以來(lái)，智能手機(jī)的功能日漸強(qiáng)大，在人群中的普及率逐年提高。據(jù)美國(guó)皮尤研究機(jī)構(gòu)2016年2月的調(diào)查顯示，智能手機(jī)在成年人群中的普及率，美國(guó)為72%，新興經(jīng)濟(jì)體中為37%，中國(guó)為58%。

智能手機(jī)具有五大特點(diǎn)：①具備無(wú)線接入互聯(lián)網(wǎng)能力；②具有PAD的功能；③具有開放的操作系統(tǒng)；④擴(kuò)展性強(qiáng)，對(duì)第三方軟件支持多；⑤運(yùn)行速度快。其中谷歌安卓系統(tǒng)(及基于安卓衍生的第三方智能操作系統(tǒng))的智能手機(jī)以較高市場(chǎng)占有率和較低的開發(fā)成本，為質(zhì)量驗(yàn)評(píng)移動(dòng)APP解決方案提供了有利支撐。

3.2 云存儲(chǔ)技術(shù)

云存儲(chǔ)是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，通過應(yīng)用軟件把網(wǎng)絡(luò)中各種類型的存儲(chǔ)設(shè)備聚集起來(lái)，一致對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)，最大程度的保證了數(shù)據(jù)的安全及節(jié)約了存儲(chǔ)空間。按照部署和服務(wù)方式的劃分，云存儲(chǔ)可以是企業(yè)內(nèi)部的私有云，同時(shí)也可以是基于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的公眾云。

我們采用的私有云存儲(chǔ)技術(shù)，其負(fù)載均衡、分布式計(jì)算、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的特點(diǎn)，保障了在施工現(xiàn)場(chǎng)、各項(xiàng)目部多用戶并發(fā)復(fù)雜關(guān)聯(lián)計(jì)算的效率和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)按需獲取的要求，同時(shí)節(jié)約了硬件成本。

3.3 數(shù)據(jù)加密傳輸技術(shù)

質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)中的工程資料、施工信息等是重要的文件資料，所以本平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信安全非常重要。當(dāng)前信息破壞與竊取方式多樣，而本系統(tǒng)又有多終端數(shù)據(jù)交互的特點(diǎn)，容易遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊，所以必須做好數(shù)據(jù)交互中的數(shù)據(jù)安全工作。

數(shù)據(jù)加密作保證信息安全的主要方法，是數(shù)據(jù)安全的核心技術(shù)，也是當(dāng)前金融系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)安全手段。目前常用的加密方法分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密兩種方式。在本平臺(tái)中，采用了非對(duì)稱的加密方式：非對(duì)稱加密技術(shù)使用不同的密鑰對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密操作，不同于對(duì)稱加密，在非對(duì)稱加密中，加密密鑰僅用于加密而對(duì)解密完全無(wú)用；解密密鑰僅用于解密而對(duì)加密無(wú)用。密鑰分離的特點(diǎn)更好地保障了質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息在傳輸過程中的安全性。

4 質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

為了方便施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集施工檢查信息、方便管理者快速獲取檢查結(jié)果，采用移動(dòng)端采集和展示數(shù)據(jù)。同時(shí)，為了方便內(nèi)業(yè)對(duì)工程信息、圖紙中的設(shè)計(jì)參數(shù)的管理及后期檔案的整理歸檔，系統(tǒng)同時(shí)構(gòu)建Web網(wǎng)站。質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)見圖 1。

架構(gòu)的最底層是設(shè)備層，是系統(tǒng)構(gòu)建的硬件基礎(chǔ)：主要的設(shè)備包括應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、服務(wù)器管理終端、PC操作終端和移動(dòng)端。應(yīng)用服務(wù)器部署網(wǎng)頁(yè)版系統(tǒng)和數(shù)據(jù)同步的接口，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器用于部署服務(wù)端數(shù)據(jù)庫(kù)。PC操作終端用于瀏覽服務(wù)器發(fā)布的網(wǎng)站。移動(dòng)終端用于部署移動(dòng)APP，實(shí)現(xiàn)信息采集和瀏覽。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層是在數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)上，通過ETL(抽取、轉(zhuǎn)換、加載)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，形成供上層計(jì)算或業(yè)務(wù)使用的數(shù)據(jù)集。本系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和文件方式存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，選用的數(shù)據(jù)庫(kù)為MySQL(服務(wù)器端)和SQLite(移動(dòng)端)。

圖1 項(xiàng)目總體研究框架

通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的整合，形成了數(shù)據(jù)層，供上層功能應(yīng)用。整合的數(shù)據(jù)集包括工程信息數(shù)據(jù)集、設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)集、驗(yàn)評(píng)表單數(shù)據(jù)集、系統(tǒng)數(shù)據(jù)集。

基于數(shù)據(jù)層，系統(tǒng)構(gòu)建了相應(yīng)的應(yīng)用模塊，從而形成了應(yīng)用層。應(yīng)用層的功能模塊包括：工程信息管理、設(shè)計(jì)信息管理、驗(yàn)評(píng)表單填報(bào)、系統(tǒng)管理功能。

用戶層展現(xiàn)了系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象。系統(tǒng)以門戶網(wǎng)站的型式和移動(dòng)端APP型式來(lái)提供服務(wù)，服務(wù)的用戶包括建設(shè)管理單位、監(jiān)理單位和施工單位。

4.2 系統(tǒng)部署設(shè)計(jì)

質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)的部署架構(gòu)見圖2。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)與移動(dòng)端相結(jié)合的方式搭建。其中，中心機(jī)房配置應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和管理終端。中心機(jī)房通過網(wǎng)關(guān)與Internet連通。PC機(jī)可以通過Internet訪問服務(wù)器。另外，用戶可以利用手機(jī)部署移動(dòng)端端系統(tǒng)。移動(dòng)端系統(tǒng)支持在線、離線應(yīng)用：在離線情況下，移動(dòng)端填寫的數(shù)據(jù)暫存本地；當(dāng)有Wi-Fi/3G/4G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器數(shù)據(jù)的同步。

圖2 系統(tǒng)部署架構(gòu)

4.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)有兩大功能模塊構(gòu)成：Web端系統(tǒng)和移動(dòng)端系統(tǒng)。

Web端功能包括：工程信息管理、設(shè)計(jì)信息管理、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息管理和系統(tǒng)管理。

(1)工程信息管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的屬性信息、標(biāo)段劃分信息、桿塔屬性信息的錄入、查詢?yōu)g覽功能。

(2)設(shè)計(jì)信息管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路施工各工序階段質(zhì)量驗(yàn)評(píng)相關(guān)的設(shè)計(jì)信息的管理。

(3)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)驗(yàn)評(píng)表單的錄入(錄入過程中系統(tǒng)根據(jù)桿塔字段關(guān)聯(lián)自動(dòng)錄入設(shè)計(jì)信息)、審批、查詢統(tǒng)計(jì)等功能。其中，質(zhì)量驗(yàn)評(píng)表單的審批支持多級(jí)審批：施工單位填寫驗(yàn)評(píng)表單并提交審批→監(jiān)理復(fù)核施工質(zhì)量信息→業(yè)主審查施工質(zhì)量。

(4)系統(tǒng)管理：包括對(duì)用戶單位管理、用戶管理、后臺(tái)配置等。

移動(dòng)端功能包括：工程信息瀏覽、設(shè)計(jì)信息瀏覽、質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息填報(bào)、系統(tǒng)配置等。

(1)工程信息瀏覽：實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)頁(yè)端錄入的工程信息的查詢?yōu)g覽。

(2)設(shè)計(jì)信息瀏覽：實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)信息的查詢?yōu)g覽。

(3)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息填報(bào)：支持隨時(shí)隨地對(duì)驗(yàn)評(píng)表單信息的錄入、查詢。

(4)系統(tǒng)配置：對(duì)用戶信息的管理、離線數(shù)據(jù)管理等。

5 質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

5.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

(1)網(wǎng)頁(yè)端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)的B/S架構(gòu)中，系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)端采用JAVA語(yǔ)言開發(fā)，基于J2EE搭建，借助成熟的數(shù)據(jù)報(bào)表套件FineReport搭建。采用HTML+JavaScript實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)客戶端的動(dòng)態(tài)交互功能，采用CSS控制網(wǎng)頁(yè)效果。同時(shí)，針對(duì)不同瀏覽器進(jìn)行兼容性開發(fā)。

(2)移動(dòng)端的開發(fā)

移動(dòng)端系統(tǒng)采基于Android操作系統(tǒng)開發(fā)。由于移動(dòng)端要支持完全的離線應(yīng)用，且為了實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端的個(gè)性化交互并保證運(yùn)行效率，所以采用了原生開發(fā)方式。采用Java語(yǔ)言，以SQLite為數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)。

移動(dòng)端與服務(wù)器的接口采用Web Service技術(shù)，采用輕量級(jí)JSON作為數(shù)據(jù)交換格式。移動(dòng)端使用時(shí)直接調(diào)用Web Service接口，傳入的參數(shù)是JSON格式的字符串，里面包含此次數(shù)據(jù)交互的一些請(qǐng)求參數(shù)，接口根據(jù)請(qǐng)求參數(shù)查詢服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，組成一個(gè)JSON字符串，再返回；移動(dòng)端將返回的JSON字符串解析后進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

5.2 系統(tǒng)的應(yīng)用

本系統(tǒng)已在云南金沙江中游送電廣西直流輸電線路工程、滇西北至廣東直流輸電線路工程中使用(填報(bào)驗(yàn)評(píng)表單數(shù)見表1)。

表 1 滇西北工程利用系統(tǒng)填報(bào)表單數(shù)量(張，截至2017-04-13)

由于系統(tǒng)容易上手且系統(tǒng)具備批量導(dǎo)入、導(dǎo)出、自動(dòng)查詢填報(bào)的功能，減少了施工單位驗(yàn)評(píng)表單填報(bào)的工作量，得到了施工項(xiàng)目部的認(rèn)可。另外，系統(tǒng)形成的驗(yàn)評(píng)表單規(guī)范，方便查詢管理，得到了監(jiān)理單位和業(yè)主單位的一致贊許。

6 結(jié)論

本文分析了特高壓輸電線路施工質(zhì)量驗(yàn)評(píng)業(yè)務(wù)需求，研究了質(zhì)量驗(yàn)評(píng)信息化管理的關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了質(zhì)量驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)評(píng)設(shè)計(jì)信息的自動(dòng)填寫、數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入導(dǎo)出，支持依據(jù)桿塔分工序的驗(yàn)評(píng)數(shù)據(jù)管理。借助移動(dòng)端系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的表單的實(shí)時(shí)錄入，同時(shí)方便監(jiān)理、業(yè)主隨時(shí)監(jiān)督工程質(zhì)量?？傊?，系統(tǒng)增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的共享性，減少了驗(yàn)評(píng)工作量，細(xì)化了管理力度，保證了驗(yàn)評(píng)資料的規(guī)范性。通過實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了系統(tǒng)的實(shí)用性。

本系統(tǒng)在工程中的推廣應(yīng)用，將有效減少工程信息、設(shè)計(jì)信息錄入的工作量，提高信息的共享性；同時(shí)，提高驗(yàn)評(píng)表設(shè)計(jì)信息填寫速度；有效促進(jìn)驗(yàn)評(píng)表單審批流程規(guī)范化；提高質(zhì)量驗(yàn)評(píng)管理的精細(xì)化程度。

系統(tǒng)還需要借助實(shí)際的應(yīng)用不斷優(yōu)化改進(jìn)，以期為業(yè)主及參建單位提供更好的服務(wù)。