建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張志得，冷自洋，蘇亞輝

（1.安徽大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，合肥 230601；2.安徽大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，合肥 230601）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著居民對(duì)住房需求的不斷加大，發(fā)地產(chǎn)開(kāi)發(fā)行業(yè)的宏觀環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化。我國(guó)的建筑行業(yè)在房地產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)下也在不斷的發(fā)展，加快建設(shè)信息化大都市，隨著越來(lái)越多的施工項(xiàng)目逐一落地，現(xiàn)有的管理模式已經(jīng)滿足不了飛速發(fā)展的施工管理需求，施工企業(yè)在承建工程項(xiàng)目中所面臨的工程量十分繁多，具有遍及范圍廣，施工周期漫長(zhǎng)等難點(diǎn)。而手工的多項(xiàng)目管理方法效率比較低下、資源配置不夠合理、溝通不及時(shí)，從而造成了時(shí)間、金錢和人力的過(guò)度浪費(fèi)。但現(xiàn)有比較成熟的建筑施工項(xiàng)目信息化管理系統(tǒng)未側(cè)重于計(jì)劃進(jìn)度管理，不能夠?qū)?xiàng)目中快延期的工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行智能化預(yù)警，不能夠起到全局管理的功能[1～3]。為了解決這一難題，設(shè)計(jì)了建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)，通過(guò)提前對(duì)工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同程度級(jí)別的預(yù)警，解決了管理者親臨現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督和辦公不便，同時(shí)還可以進(jìn)行跨地域辦公，通過(guò)該平臺(tái)將各項(xiàng)工作任務(wù)通過(guò)現(xiàn)代信息技術(shù)，合理科學(xué)的進(jìn)行流程化管理和組織，使工程管理的效率和可靠性得到了大大的提高，保證了任務(wù)按時(shí)完成。為企業(yè)建立了一個(gè)全面共享、高度統(tǒng)一的信息共享平臺(tái)。避免了各級(jí)人員不能及時(shí)溝通、資源配置不合理，造成物力以及人力的損失[4]。

1 系統(tǒng)需求分析與關(guān)鍵技術(shù)

通過(guò)對(duì)需求方所提功能的需求分析，從而制定了一個(gè)可行的方案。其中，軟件開(kāi)發(fā)的起始階段是對(duì)項(xiàng)目需求進(jìn)行分析，作為軟件生命周期中的一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，對(duì)后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)階段提供良好的鋪墊。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求

建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)所采用的技術(shù)，應(yīng)緊跟信息科技發(fā)展的步伐。同時(shí)，應(yīng)盡可能減少項(xiàng)目投資發(fā)生失誤的概率，確保順利完成開(kāi)發(fā)的工作，以犧牲最少的時(shí)間成本來(lái)解決最多的問(wèn)題是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求意義所在。

1.1.1 技術(shù)性

作為開(kāi)發(fā)人員所考慮的是采用的硬軟件和技術(shù)能否滿足系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的要求。當(dāng)前系統(tǒng)采用的是目前主流的B/S模式，采用的框架開(kāi)發(fā)技術(shù)為SpringMVC+SpringBoot+Hibernate4+EasyUI+SpringJDBC+Jquery，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為Java，數(shù)據(jù)庫(kù)使用的MySQL。

1.1.2 適用性原則

充分考慮到建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯所帶來(lái)的復(fù)雜性，所采用的技術(shù)選型和架構(gòu)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性以及可配置性，通過(guò)靈活的配置業(yè)務(wù)的處理邏輯和業(yè)務(wù)處理流程，達(dá)到工程項(xiàng)目智能化管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)要求。

1.1.3 易使用

考慮到基層管理人員計(jì)算機(jī)技能水平的相差不一，為了使管理人員使用簡(jiǎn)單、易于操作、便于維護(hù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到所有用戶在使用本系統(tǒng)可能發(fā)生的操作不便捷所有情況，因此應(yīng)設(shè)計(jì)出具有良好的人機(jī)交互性界面、清晰明了的業(yè)務(wù)流程、通俗易懂的操作，滿足用戶對(duì)系統(tǒng)的管理模式和內(nèi)容的要求。

1.2 業(yè)務(wù)流程分析

根據(jù)建筑施工的實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合信息化的特點(diǎn)，制定出建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警整體業(yè)務(wù)流程，如圖1所示。

1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算需求分

1.3.1 面向?qū)ο蟮男畔⑾到y(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)—B/S模式

針對(duì)建筑施工管理的開(kāi)發(fā)要求，本系統(tǒng)采用了基于B/S（Browser/Server）模型的3層結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)[5]。由客戶端、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器三部分組成。通過(guò)客戶端打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)瀏覽器輸入請(qǐng)求信息，Web服務(wù)器接收來(lái)自客戶端的HTTP請(qǐng)求，連接后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行處理，將處理后的結(jié)果返回Web服務(wù)器最返回到客戶端呈現(xiàn)結(jié)果給用戶[6]。

B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

1）適用面比較廣。

2）開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，共享性強(qiáng)。

3）系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)都相對(duì)比較容易，業(yè)務(wù)擴(kuò)展方便。

1.3.2 MVC架構(gòu)

MVC（Model-View-Controller）最早由名叫Trygve Reenskaug所提出來(lái)的，首先是被應(yīng)用到了SmallTalk-80[7]系統(tǒng)中。MVC編程是三向分解的應(yīng)用，對(duì)于表示層和數(shù)據(jù)層的相互分離MVC模式很好地體現(xiàn)了自身的價(jià)值，適合用于開(kāi)發(fā)與圖形用戶界面相關(guān)的應(yīng)用程序[8]。

1）控制器（Controller）

控制器首先接收來(lái)自客戶端的請(qǐng)求，然后對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的解析工作，并調(diào)用相對(duì)應(yīng)的模型和視圖，從而將結(jié)果呈現(xiàn)在瀏覽器上返回給用戶，以滿足用戶的需求。

2）模型（Model）

模型層包含業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)兩個(gè)部分，是應(yīng)用程序的主要核心。

3）視圖層（View）

視圖就是一組所謂的Html/JSP文件。這些HTML/JS不包含業(yè)務(wù)邏輯和模型信息，只有標(biāo)簽，其中一個(gè)模型可以對(duì)應(yīng)一個(gè)試圖也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)視圖。如圖2所示。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖1 建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)流程圖

圖2 MVC處理過(guò)程

建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)采用MVC架構(gòu)的集成開(kāi)發(fā)模式，基于JeeSite開(kāi)發(fā)平臺(tái)，前端UI基于jQuery+Bootstrap實(shí)現(xiàn)，后臺(tái)基于主流的SpringBoot+Spri ngMVC+MyBatis+ApacheShiro+Ehcache的穩(wěn)定框架[9,10]。采用面向?qū)ο蟮腏ava語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。根據(jù)建筑施工管理的實(shí)際需求和Java EE的技術(shù)特點(diǎn)，系統(tǒng)采用目前主流B/S結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)模式，利用MySQL作為后端數(shù)據(jù)庫(kù)的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了添加數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、查詢數(shù)據(jù)和修改數(shù)據(jù)的一體化操作，并利用目前最為主流的數(shù)據(jù)庫(kù)持久層Mybatis封裝JDBC，達(dá)到與MySQL的高效連接，組成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理層，同時(shí)利用具有模型-視圖-控制器（MVC）模型的Web應(yīng)用框架降低了各層之間的耦合性。Web服務(wù)器通過(guò)提供對(duì)外的專門(mén)接口供Android客戶端以及瀏覽器客戶端訪問(wèn)，具體使用HTTP協(xié)議傳送的Json格式的數(shù)據(jù)[11,12]。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3 功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)業(yè)務(wù)需求分析和建筑施工管理的流程，將系統(tǒng)劃分為5大功能模塊。其中5大功能模塊又包含了多個(gè)子模塊，具體功能模塊如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)模塊劃分

3.1 采購(gòu)管理

采購(gòu)管理主要負(fù)責(zé)由施工部門(mén)采購(gòu)施工所需的物資，對(duì)各類物品進(jìn)行采購(gòu)申請(qǐng)、采購(gòu)訂貨、物資校驗(yàn)、物資入庫(kù)、在線的錄入和分類化管理。同時(shí)包含了對(duì)各類供貨商供貨能力進(jìn)行了等級(jí)評(píng)分，保證了貨物的質(zhì)量和貨源的充足，實(shí)現(xiàn)企業(yè)完善的物資供應(yīng)管理信息。

3.2 合同管理

合同管理模塊主要負(fù)責(zé)整個(gè)合同管理的生命周期，包含合同起草審批、在線簽署、以及在線檢索和文檔歸類均可通過(guò)合同管理模塊在線完成。同時(shí)，用戶登錄系統(tǒng)后，會(huì)看到各自待審核的處理任務(wù)，有效的提高的合同管理的效率。

3.3 任務(wù)管理

任務(wù)管理模塊主要包含工期節(jié)點(diǎn)信息表和任務(wù)預(yù)警兩個(gè)子模塊，其中工期節(jié)點(diǎn)信息表錄入工程項(xiàng)目在不同時(shí)間段應(yīng)完成的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，包括了節(jié)點(diǎn)名稱、所屬部門(mén)、開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間等字段信息。任務(wù)預(yù)警模塊則負(fù)責(zé)對(duì)工期節(jié)點(diǎn)信息表中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的起始和結(jié)束時(shí)間與當(dāng)今時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，根據(jù)任務(wù)完成度百分比的不同進(jìn)行不同程度的預(yù)警。

3.4 財(cái)務(wù)管理

財(cái)務(wù)管理模塊主要用來(lái)負(fù)責(zé)對(duì)資金計(jì)劃的申請(qǐng)?jiān)俚礁鱾€(gè)部門(mén)的審批。同時(shí)對(duì)資金使用的過(guò)程中進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)于超計(jì)劃的資金支付進(jìn)行預(yù)警和拒付的功能。確保資金使用的合法性和安全性。

3.5 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要包含用戶管理和權(quán)限管理兩個(gè)子模塊，其中用戶管理由管理員錄入負(fù)責(zé)管理工期節(jié)點(diǎn)的個(gè)人信息。權(quán)限管理則用來(lái)通過(guò)給角色賦予不同的菜單鏈接，通過(guò)由管理員給用戶分配不同的角色，同時(shí)一個(gè)用戶可以擁有不同的角色，不同的角色又擁有不同權(quán)限，因此具有較好的靈活性。用戶登錄系統(tǒng)后所看到的界面是基于該用戶所賦予的角色來(lái)進(jìn)行訪問(wèn)的[13]。

4 功能界面

通過(guò)建筑預(yù)警管理系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，我們可以對(duì)快要延期的工期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行不同程度的預(yù)警進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在圖5中我們可以看到全部的任務(wù)節(jié)點(diǎn)級(jí)別、任務(wù)名稱、開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間以及工期等信息。在圖6中，我們可以看到全部一級(jí)任務(wù)節(jié)點(diǎn)的工期時(shí)間分布和一級(jí)任務(wù)節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的二級(jí)任務(wù)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間分布。通過(guò)對(duì)全部任務(wù)節(jié)點(diǎn)的匯總，起到了全局的把控效果。而任務(wù)預(yù)警管理則負(fù)責(zé)對(duì)工期節(jié)點(diǎn)信息表中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的起始和結(jié)束時(shí)間與當(dāng)今時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，根據(jù)任務(wù)完成度百分比的不同進(jìn)行不同顏色程度的預(yù)警。分為輕度預(yù)警、一般預(yù)警、中度預(yù)警、高度預(yù)警，方便管理者對(duì)工期節(jié)點(diǎn)制定出相應(yīng)的調(diào)整計(jì)劃，確保任務(wù)順利完成。如圖7所示。

圖5 工期節(jié)點(diǎn)的錄入

圖6 工期節(jié)點(diǎn)的時(shí)間分布

圖7 工期節(jié)點(diǎn)預(yù)警

5 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種建筑施工智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)工期包含的全部任務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，有效的解決了當(dāng)前房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商首先通過(guò)進(jìn)行公開(kāi)土地招標(biāo)到項(xiàng)目施工再到樓盤(pán)驗(yàn)收等一系列過(guò)程中，對(duì)于每一階段個(gè)別任務(wù)的延期超時(shí)對(duì)下一個(gè)任務(wù)節(jié)點(diǎn)能否順利按時(shí)完成的難題。體現(xiàn)了監(jiān)管的便捷性、預(yù)警的時(shí)效性、管理的分級(jí)性。對(duì)于同類型的工程項(xiàng)目信息管理，只需稍加修改就可復(fù)制使用，可以大大節(jié)約企業(yè)開(kāi)發(fā)成本和人力物力，具有廣泛的應(yīng)用性。