在建水利工程安全智慧管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

謝 龍 ，吳 炎 ，方琛亮

（1.溫州市甌飛經(jīng)濟開發(fā)投資有限公司，浙江 溫州 325025；2.杭州辛源科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 問題的提出

由于我國水資源時空分布不均，造成水旱災(zāi)害頻發(fā)，為保證合理控制調(diào)配地表水和地下水，國家持續(xù)投入大量資金開展水利工程建設(shè)，在達到除害興利的目的之外，也為經(jīng)濟發(fā)展、社會進步和生態(tài)環(huán)境改善起到巨大的推動作用。據(jù)相關(guān)資料表明，水利行業(yè)從2009年開始邁入加速通道，“十二五”期間水利建設(shè)投資達到2.11萬億元，比“十一五”期間增長183.85%，而“十三五”水利投資年均增速也在20.00%以上。同時2018年以來，以172項重大水利工程為代表的水利建設(shè)全面提速，其中130項工程開工建設(shè)，在建重大水利工程投資規(guī)模超過1.00萬億元。在如此大規(guī)模的水利工程建設(shè)背景之下，水利工程行業(yè)取得了長足的發(fā)展[1]，也對水利工程建設(shè)管理提出更高的要求。水利水電工程施工過程具有對象多樣化、工序復雜、工期較長、流動性大、施工環(huán)境惡劣、立體交叉作業(yè)頻繁以及施工操作人員整體素質(zhì)偏低等眾多特點，這些特點又直接影響著施工現(xiàn)場安全[2]。如何保證建設(shè)工程的順利開展，最終發(fā)揮工程效益，對工程建設(shè)參建各方來說都是一項巨大的考驗，而施工組織不規(guī)范、安全行為不到位等相關(guān)原因而引發(fā)的安全事故又屢見不鮮、屢禁不止，只有加強安全管理工作，將安全意識和行為落實到每一項具體操作中，才能夠保證工程建設(shè)穩(wěn)步開展。

隨著計算機行業(yè)的迅速發(fā)展，云計算云存儲、移動互聯(lián)、3S技術(shù)等眾多先進信息技術(shù)的出現(xiàn)，信息化、數(shù)字化、智能化浪潮全面普及，已經(jīng)應(yīng)用于生產(chǎn)生活的方方面面。由于信息技術(shù)本身具有數(shù)據(jù)收集、分析、監(jiān)控、預(yù)警的優(yōu)勢，利用信息化手段強化建設(shè)工程安全管理已成為大趨勢[3]，通過信息化手段提升安全管理水平，不僅可以提高管理效率，還能夠讓安全管理工作更加標準和規(guī)范，同時起到監(jiān)督管理和輔助決策的重要作用。

2 水利工程安全智慧管理系統(tǒng)設(shè)計

2.1 建設(shè)目標

針對在建水利工程安全管理工作，根據(jù)《水利水電工程施工安全管理導則》《水利安全生產(chǎn)標準化評審標準》等相關(guān)標準規(guī)范要求，充分利用移動互聯(lián)、云服務(wù)、大數(shù)據(jù)分析等先進技術(shù)，結(jié)合日常安全管理工作，建設(shè)實用的安全管理系統(tǒng)，為法人、監(jiān)理、施工等相關(guān)管理人員提供第一手安全管理資料，實現(xiàn)信息資源共享、優(yōu)化工作流程、施工安全管理智能化，從而提高項目管理效率和精細度[4]。

強化整改落實。通過流程化設(shè)定，并結(jié)合消息提醒功能，轉(zhuǎn)換管理方式，使安全檢查及后續(xù)整改工作能夠及時高效的開展。

規(guī)范工作成果。制定格式統(tǒng)一的安全臺賬模版，通過系統(tǒng)進行安全臺賬在線填報，防止各方臺賬模版不統(tǒng)一、格式混亂和填報不規(guī)范等問題。

提升管理效率。能夠自動對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行分析處理，找出建設(shè)過程發(fā)生頻率較高的具體問題和責任單位，輔助管理人員提升管理質(zhì)量。

2.2 架構(gòu)設(shè)計

在建工程安全智慧管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計采用通用3層架構(gòu)（見圖1），自上而下依次為:交互層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。

圖 1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

（1）交互層。采用B/S（Browser/WebServer）結(jié)構(gòu)和H5結(jié)構(gòu)，通過PC瀏覽器以及可安裝于移動智能終端的應(yīng)用程序來展現(xiàn)系統(tǒng)具體的功能應(yīng)用。

（2）業(yè)務(wù)層。通過統(tǒng)一業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)，實現(xiàn)消息通訊、數(shù)據(jù)狀態(tài)分析、資料填報入庫、業(yè)務(wù)流程執(zhí)行等具體專題服務(wù)的相互調(diào)用、觸發(fā)，以實現(xiàn)對各種業(yè)務(wù)應(yīng)用的整體集成。

（3）數(shù)據(jù)層。包括數(shù)據(jù)標準規(guī)范相關(guān)的數(shù)據(jù)分析、對象定義、元數(shù)據(jù)，分析支撐的安全判定、空間分析、消息發(fā)布等組件模型，以及具體的工情信息、基礎(chǔ)空間、實時信息、臺賬檔案、風險信息、業(yè)務(wù)專題等數(shù)據(jù)庫表。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)研究

（1）安全狀況分級。目前水利工程建設(shè)領(lǐng)域缺乏有效的等級判定，但在企業(yè)安全生產(chǎn)管理卻有一個著名的“海恩法則”。系統(tǒng)基于“海恩法則”再結(jié)合黃金分割原理，通過對入庫數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)安全狀況判定，為管理人員提供輔助決策。系統(tǒng)中將安全狀況分為綠、黃、橙、紅4個等級，具體判定情況如下:

綠色:沒有一起隱患、輕微事故、未遂先兆的發(fā)生。

黃色:1 ～ 617 個隱患、1 ～ 17 次輕微事故、1 ～ 184 起未遂先兆存在。

橙色:618 ～ 999個隱患、18 ～ 28次輕微事故、185 ～299起未遂先兆存在；任何重復3次以上（不包括3次）的安全隱患；在整改期限內(nèi)未整改完成的隱患；隱患屬于重大危險源。

紅色:1 000個及以上隱患、29次及以上輕微事故、300起及以上未遂先兆。

（2）業(yè)務(wù)流程設(shè)定。系統(tǒng)將主要安全檢查整改、安全費用申報、安全月報審核、標準化考核等重點功能都進行流程的設(shè)定，讓法人、監(jiān)理、施工相關(guān)管理人員都參與到具體流程執(zhí)行過程中（見圖2），這樣即能夠保證信息是由專人提交，又可以約束相關(guān)管理人員開展過程審查，最終提高信息的有效性、真實性，提升業(yè)務(wù)工作的開展效率。

圖 2 監(jiān)理發(fā)起檢查流程圖

（3）臺賬模版定義。水利工程建設(shè)各方均屬不同組織企業(yè)，安全管理相關(guān)臺賬格式內(nèi)容差異較大，系統(tǒng)以《水利水電工程施工安全管理導則》為基礎(chǔ)，結(jié)合《水利安全生產(chǎn)標準化評審標準》定義教育培訓、隱患排查、職業(yè)病防治、應(yīng)急管理、危險源管理等臺賬模版，通過系統(tǒng)進行填報提交，實現(xiàn)臺賬格式的統(tǒng)一規(guī)范，提高安全臺賬成果質(zhì)量。

（4）消息提醒功能。為達到“機器管人”的目的，系統(tǒng)充分利用現(xiàn)今成熟的短信群發(fā)、消息推送技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)、外的多重提醒手段，在流程執(zhí)行及預(yù)警觸發(fā)時能夠第一時間通知相關(guān)人員。

3 功能模塊設(shè)計

根據(jù)建設(shè)目標要求并結(jié)合工程建設(shè)安全管理實際，在建工程安全智慧管理系統(tǒng)主要由安全智慧管理子系統(tǒng)和慧管理移動應(yīng)用組成，二者分別應(yīng)用于PC端瀏覽器和移動智能終端（見圖3）。

圖 3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

3.1 安全智慧管理子系統(tǒng)

安全智慧管理子系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)設(shè)計建設(shè)，兼容各大主流瀏覽器，并支持多標段應(yīng)用，可多人同時在線協(xié)同操作進行安全事務(wù)處理，為工程建設(shè)各方提供全方位安全管理功能（見圖4）。

圖 4 安全智慧管理子系統(tǒng)界面圖

3.1.1 安全費用

針對安全費用的申報、維護，施工單位可根據(jù)實際工作開展情況在線填報安全費用，編輯費用清單、上傳發(fā)票圖片，再由項目經(jīng)理認可后提交至監(jiān)理、法人進一步審核、審批。安全費用功能模塊將傳統(tǒng)紙質(zhì)申報審核工作轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上操作，審核各環(huán)節(jié)可以清楚了解每項費用的具體組成和相關(guān)發(fā)票情況，并且歷史申報自動存檔，無論何時都可以調(diào)閱瀏覽，能夠有效提高工作效率。

3.1.2 隱患排查

隱患排查功能主要提供施工、監(jiān)理、法人在安全檢查工作中進行在線登記記錄，并實現(xiàn)檢查后續(xù)整改落實的流程化處理。具體檢查流程分為施工部檢查、監(jiān)理檢查和法人檢查3類，由安全員、安全負責人、監(jiān)理員、監(jiān)理工程師以及法人單位安全管理人員發(fā)起，記錄檢查時間、檢查類型、組織人、參與人、整改情況、檢查內(nèi)容及情況、發(fā)現(xiàn)問題等內(nèi)容，其中發(fā)現(xiàn)問題又包括問題屬性分類、問題等級、問題分類、問題描述及整改措施，以及現(xiàn)場影像資料。提交問題后系統(tǒng)將匹配相應(yīng)的處理流程，自動流轉(zhuǎn)到下一步處理人并發(fā)送提醒消息，在之后的每一步處理過程中均會對操作進行記錄，至最終形成檢查臺賬時將能夠真實反應(yīng)出每個環(huán)節(jié)的處理情況，以此改善整改落實不到位的問題。

3.1.3 電子臺賬

系統(tǒng)電子臺賬功能是以水利行業(yè)標準《水利水電工程施工安全管理導則》為基礎(chǔ)，支持項目法人、監(jiān)理單位、施工單位共計13類安全生產(chǎn)檔案，相關(guān)管理人員能夠在線上傳電子文檔。同時系統(tǒng)還結(jié)合《水利安全生產(chǎn)標準化評審標準》要求，對教育培訓、職業(yè)病防治、危險源管理、隱患管理、應(yīng)急管理等重點管理臺賬進行格式化填報，并在填報后自動生成標準模版的安全臺賬，使不同組織機構(gòu)出具臺賬格式均統(tǒng)一規(guī)范。

3.1.4 考核管理

考核管理是將《水利安全生產(chǎn)標準化評審標準》中的考核內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩芾砟繕耍源诉M一步規(guī)范日常安全管理工作。具體考核由法人單位開啟，施工單位自評，再由法人單位最終考核評分，考核結(jié)果系統(tǒng)自動歸檔統(tǒng)計，并提供考核排名，促進安全管理工作的進一步提升。

3.1.5 預(yù)警管理

系統(tǒng)設(shè)計預(yù)警功能，與流程相關(guān)的事務(wù)處理都會自動發(fā)送預(yù)警消息，同時提供自定義配置重點安全臺賬的填報預(yù)警，具體包括教育培訓、隱患排查、應(yīng)急演練等，配置周期可具體到天/次、月/次，如相關(guān)管理人員未在設(shè)定周期提交相關(guān)安全臺賬，則系統(tǒng)自動發(fā)送預(yù)警消息至上級責任人，以此督促具體人員定期組織開展相關(guān)管理工作。

3.1.6 維護管理

系統(tǒng)維護管理提供用戶分組、角色管理、標段管理、組織機構(gòu)管理以及相應(yīng)的權(quán)限管理功能。系統(tǒng)功能模塊與角色、崗位進行關(guān)聯(lián)綁定，可以通過設(shè)置實現(xiàn)具體用戶可操作訪問的功能模塊。

3.2 慧管理移動應(yīng)用

慧管理移動應(yīng)用采用H5開發(fā)框架，支持跨平臺多終端使用，安裝后管理人員將無空間限制能夠隨時隨地訪問系統(tǒng)提供的安全管理服務(wù)，應(yīng)用界面見圖5。

圖 5 慧管理移動應(yīng)用界面圖

移動應(yīng)用的主要功能如下:

（1）安全信息:提供移動端的安全信息接收功能，可在線瀏覽及提交回復。

（2）臺賬展示:提供權(quán)限范圍內(nèi)臺賬資料的查詢?yōu)g覽，臺賬資料按層級分類。

（3）預(yù)警記錄:可查閱與用戶相關(guān)的預(yù)警記錄，以及相應(yīng)的預(yù)警設(shè)置要求。

（4）通知消息:可接收到具體事務(wù)相關(guān)的通知消息，以及延遲操作的催促提醒。

（5）事務(wù)處理:提供用戶進行流程事務(wù)的在線處理功能，用戶可在移動端進行事務(wù)的在線審核及維護工作。

4 應(yīng)用及效果

截至2018年底，在建水利工程安全智慧管理系統(tǒng)已應(yīng)用于省內(nèi)外共20多個水利工程建設(shè)項目。使用單位均表示在應(yīng)用系統(tǒng)之后，管理人員不僅提高工作效率，工作質(zhì)量也得到提升，隨著管理方式的轉(zhuǎn)變，參建各方的安全意識也得到顯著的提升。

系統(tǒng)最早于2017年在溫州甌飛一期圍墾工程項目正式應(yīng)用，應(yīng)用后項目建設(shè)單位、監(jiān)理單位及施工單位均表示系統(tǒng)功能齊全，臺賬自動生成、安全整改回復處理、隱患報警等功能，以及對安全事件的分級處理，提供的實時安全狀況都與實際安全管理工作緊密貼合，實現(xiàn)安全檢查流程化處理，滿足規(guī)范化、標準化的要求。安全問題從提交至最終整改解決，過程中系統(tǒng)會自動發(fā)送提醒消息，及時提醒相關(guān)管理人員，保證安全整改落實，實現(xiàn)閉環(huán)化管理，不僅為工程安全管理人員節(jié)省大量時間，也為安全管理決策提供較大幫助。

5 總結(jié)與思考

5.1 經(jīng)驗總結(jié)

（1）將企業(yè)生產(chǎn)安全管理法則應(yīng)用于水利工程建設(shè)領(lǐng)域，通過安全狀況分級及系統(tǒng)的自動判定功能，能夠快速了解各標段項目部的安全狀況，有利于管理人員抓住重點開展安全管理工作，同時也為后續(xù)數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ)。

（2）通過信息化手段將傳統(tǒng)申報審核工作轉(zhuǎn)變?yōu)樵诰€流程處理，不僅提高工作效率，也能夠保證執(zhí)行過程中各環(huán)節(jié)責任人都能夠及時審核處理，提高信息的真實性與有效性，提升管理工作質(zhì)量。

（3）安全臺賬模版的統(tǒng)一設(shè)定進一步規(guī)范參建各方的工作成果，杜絕以往格式混亂的情況，并且通過信息化預(yù)警規(guī)則，能夠自動催促管理人員組織開展相關(guān)工作，整體安全管理水平得到提高。

5.2 思考及改進

（1）提升教育培訓手段。安全意識不到位一直是安全管理工作的重點和難點，系統(tǒng)目前只是從安全臺賬角度督促教育培訓工作的開展，可從在線學習、在線測試、安全知識庫等方面考慮功能的改進和提升，將教育培訓工作從線下轉(zhuǎn)移到線上。

（2）做好數(shù)據(jù)分析工作。水利工程建設(shè)周期長，建設(shè)過程發(fā)生的安全問題眾多，通過信息化管理能夠?qū)ο嚓P(guān)信息進行有效記錄，后續(xù)還需要在大量資料的基礎(chǔ)上進行深入的統(tǒng)計分析，大量可靠數(shù)據(jù)的分析運用，將對安全監(jiān)管提供巨大幫助[5]。

（3）加強新技術(shù)應(yīng)用與實踐。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各類智能硬件層出不窮，近年來VR、AR、MR的快速普及，在水利工程建設(shè)領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景，如何通過新技術(shù)來提高安全管理工作水平，是眾多水利工程管理人員長期探索實踐的方向之一。