水利工程安全監(jiān)測報告自動整編技術(shù)研究與實踐

胡斌斌 葉芳毅

摘要：水利工程安全監(jiān)測是水利工程建設(shè)與運行管理的重要組成部分，工程在監(jiān)測實施過程中積累了大量的人工或自動化監(jiān)測成果，但各類監(jiān)測報告仍需要大量專業(yè)人員進(jìn)行編制。為解決當(dāng)前存在的監(jiān)測報告整編智能化水平較低、人工工作量較大、編制周期過長等問題，通過對合理設(shè)置編碼、自定義模板格式、智能生成文檔等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，實現(xiàn)了監(jiān)測報告的智能化整編與生成。研究成果已應(yīng)用于多個水利工程項目實踐之中，提升了水利工程安全監(jiān)測報告整編的自動化水平。

關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測; 監(jiān)測報告; 智能化; 自動整編; 水利工程

中圖法分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.01.009

文章編號：1006 - 0081（2022）01 - 0050 - 05

0 引 言

中國現(xiàn)有水利大壩近10萬座[1]，而安全監(jiān)測在保障水利大壩和水利工程健康運行中發(fā)揮著重要作用[2]。目前中國大型水利工程基本上都運用了人工監(jiān)測與自動化監(jiān)測手段，建立了安全監(jiān)測數(shù)據(jù)庫及信息管理系統(tǒng)[3]。根據(jù)國際成熟經(jīng)驗，在水利工程安全定期鑒定制度框架基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步實施安全監(jiān)測報告制度。安全監(jiān)測周報、月報、年報及各類型專題報告是大壩安全日常管理中的重要工作內(nèi)容，也是相關(guān)管理單位的重要業(yè)務(wù)工作。監(jiān)測數(shù)據(jù)整編成果需要定期以監(jiān)測報告的形式報送主管單位[4]。

安全監(jiān)測報告的內(nèi)容覆蓋面廣，具有數(shù)據(jù)類型多樣、數(shù)據(jù)量巨大、報告整編制作專業(yè)性強(qiáng)等特點[5]。目前中國各型電站的安全監(jiān)測管理過程中，監(jiān)測報告的制作仍主要依靠人工完成：首先從Excel文件或安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)中查詢報告相關(guān)的數(shù)據(jù)、圖、表，然后復(fù)制到安全監(jiān)測報告的Word文件中，這種方式效率低、易出錯[6-8]。人工報告整編模式與自動化監(jiān)測系統(tǒng)所強(qiáng)調(diào)的實時性、準(zhǔn)確性、便利性要求存在較大差距，因此急需實現(xiàn)安全監(jiān)測報告整編制作的自動化與智能化。本文通過對合理設(shè)置編碼、自定義模板、智能生成文檔等多項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，保證了報告生成的效率及結(jié)果的正確性，具有較強(qiáng)的通用性，已成功應(yīng)用于多個工程項目中。

1 報告智能整編技術(shù)原理

不同規(guī)模、類型的大壩，其工程結(jié)構(gòu)、傳感器布設(shè)各不相同，因此對于不同工程項目的安全監(jiān)測報告，其文檔目錄結(jié)構(gòu)也存在較大的不同。本文所述安全監(jiān)測報告自動整編技術(shù)，以當(dāng)前工程項目使用的監(jiān)測報告為模板，首先通過設(shè)置編碼標(biāo)記出報告中需要更新替換的內(nèi)容，然后通過自定義模板，為報告中的文字、圖片、表格等需要替換的內(nèi)容設(shè)置模板信息，最后利用編碼后的Word文件、模板信息以及安全監(jiān)測數(shù)據(jù)庫監(jiān)測信息自動進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和報告生成。該技術(shù)生成效率高、生成結(jié)果準(zhǔn)確，且與工程項目現(xiàn)行報告樣式及內(nèi)容保持一致，具有較好的通用性。

報告智能整編技術(shù)及開發(fā)的軟件支持B/S與C/S雙架構(gòu)。該功能作為安全監(jiān)測管理系統(tǒng)中的功能模塊存在，根據(jù)系統(tǒng)整體架構(gòu)可進(jìn)行適配。自動整編基本流程如圖1所示。

1.1 編碼設(shè)置

安全監(jiān)測報告包含內(nèi)容多樣，其中既有關(guān)于工程項目基本情況的固定描述，也有關(guān)于時間段內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的整編分析;前者屬于相對固定的描述性話語，無需更新，后者需要在每期報告的整編過程中進(jìn)行更新。對安全監(jiān)測報告進(jìn)行編碼的過程，主要是標(biāo)記出報告中需要更新的內(nèi)容，便于后續(xù)以編碼為索引進(jìn)行模板設(shè)置和自動整編生成。編碼無特定格式要求，但應(yīng)注意使編碼含義明確，便于人工檢查識別;同時編碼應(yīng)具有唯一性，避免自動生成過程中以編碼為索引時出現(xiàn)多個索引結(jié)果。

本文所采用的編碼方式為“類型”+“編號”+“-”。圖2中“Text5-：“Text”代表其類型為文本類型，其他類型包括“Form”“Image”等，該處指代標(biāo)記對應(yīng)的待替換目標(biāo)類型為文本、表格或圖片;“5”代表文本類型的第5個待替換內(nèi)容;“-”為特殊符號無含義，但可避免在對編碼進(jìn)行索引時出現(xiàn)重復(fù)結(jié)果，在不添加特殊符號時搜索“Text1”，可能會將“Text11”中的“Text1”索引到。

1.2 模板設(shè)置

在設(shè)置編碼的基礎(chǔ)上，對所有的編碼添加模板信息，計算機(jī)根據(jù)模板信息進(jìn)行自動整編統(tǒng)計。在設(shè)置編碼過程中，將監(jiān)測報告需要更新的對象分為了文字、表格、圖片3類。在設(shè)置模板的過程中，表格各個單元格同屬于文字內(nèi)容，如將文字與表格兩類合并處理，只需要分別設(shè)置文字模板及圖片模板。由于模板設(shè)置過程中需要對監(jiān)測報告進(jìn)行分析理解后再設(shè)置各項參數(shù)，因此模板設(shè)置工作需要人工操作，具體設(shè)置方式如下。

文字模板通過參數(shù)化的形式，記錄下所有需要更新的對象位置以及整編計算所需的各項參數(shù)，包含：編碼、測點編號、儀器類型、成果類型、值類型、值特征等。編碼即為設(shè)置編碼過程中所設(shè)置的編碼，用于在文檔中進(jìn)行索引，標(biāo)記需要更新對象的位置;測點編號、儀器類型、成果類型、值類型、值特征均為自動整編計算所需的參數(shù)。測點編號可為單個測點編號或多個測點編號組成的測點組合名稱;值類型與值特征為關(guān)聯(lián)關(guān)系，值類型包含成果值、點號、時間、考證四大類;值特征為值類型的下屬對象，具體包括時間段最小值、時間段最大值、歷史最小值、歷史最大值、首次值、最近值等。

通過各項參數(shù)的組合，進(jìn)行自動整編，基本完成了對安全監(jiān)測報告中需要更新文字內(nèi)容的覆蓋。在后續(xù)新項目中，若出現(xiàn)需要更新的內(nèi)容通過現(xiàn)有參數(shù)無法滿足的情況時，只需在值類型、值特征表進(jìn)行新增即可，該方式具備高度可擴(kuò)展性，可滿足多個工程項目需要，文字模板設(shè)置可視化界面如圖3所示。

圖片模板用于記錄安全監(jiān)測報告中需要更新圖片對象的參數(shù)化信息。監(jiān)測報告中需要更新的圖片多為過程線圖、分布圖等安全監(jiān)測數(shù)據(jù)圖，圖片包括圖名、圖例、線條、坐標(biāo)軸等對象。圖片模板支持對所有圖上對象的顏色、尺寸、內(nèi)容、范圍等進(jìn)行設(shè)置，包含圖名的名稱、字體、字號、顏色、圖上位置;圖例的名稱、字體、字號、顏色、圖上位置;線條的顏色、粗細(xì)、符號、名稱、綁定的數(shù)據(jù)源;坐標(biāo)軸的標(biāo)注、范圍、刻度等。通過對上述對象的設(shè)置與組合，可滿足使用者對于安全監(jiān)測報告中各類型圖片內(nèi)容及樣式的個性化定制需求，完成初次設(shè)置工作后，所有信息存儲于數(shù)據(jù)庫，可在后續(xù)使用過程中便捷重復(fù)使用。圖片模板設(shè)置的可視化界面及生成結(jié)果如圖4所示。

1.3 文檔智能生成

doc或docx格式的Word文件是世界范圍內(nèi)使用最廣的文字處理文件格式。本文采用微軟組件對象模型（COM）及其接口技術(shù)，實現(xiàn)對Word文檔的查詢、文字及圖片更新替換、文檔保存等操作，進(jìn)而自動生成安全監(jiān)測報告。文字模板調(diào)用的基本過程如下：

（1） 遍歷文字模板，獲取需要更新的文字內(nèi)容對象;

（2） 設(shè)置文字模板中的編碼為Selection.Text（查找的內(nèi)容），執(zhí)行查找指令Selection.Find.Execute以查詢需要更新的對象;

（3） 根據(jù)文字模板中的參數(shù)化信息，自動構(gòu)建查詢語句在安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)配套的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，對查詢到的數(shù)據(jù)通過自動統(tǒng)計整編獲取特征值;

（4） 執(zhí)行Content.Find.Excute指令，用整編得到的特征值替換查詢到需要更新的對象;

（5） 繼續(xù)遍歷過程，重復(fù)進(jìn)行查詢、整編、更新過程，直至完成所有文字模板的更新。

圖片模板的調(diào)用過程與文字模板的調(diào)用類似，即遍歷圖片模板，根據(jù)模板內(nèi)容生成圖片，替換指定位置處的圖片，循環(huán)此過程即可完成圖片內(nèi)容的更新。

經(jīng)過上述查找、統(tǒng)計、更新的過程后，便完成了全部文字和圖片內(nèi)容的更新，此方式可保持文檔格式與原模板一致，最后執(zhí)行Document.SaveAs指令將Word文件保存輸出到指定路徑即完成報告自動生成的全過程，生成結(jié)果如圖5所示。安全監(jiān)測報告模板由人工自定義制作完成，尤其在大型工程項目中，安全監(jiān)測報告篇幅巨大，內(nèi)容較多，模板制作量較大，為防止出現(xiàn)模板錯誤，程序在生成過程中若檢測出異常情況則會記錄所有錯誤信息，包括錯誤原因及對應(yīng)模板的索引號，幫助使用者快速定位和解決錯誤，如圖6所示。

以往在安全監(jiān)測報告的人工編寫傳統(tǒng)過程中，對于編寫人員有較高的要求，編寫人員既要熟悉項目監(jiān)測布置情況以及各類儀器監(jiān)測原理及監(jiān)測成果含義，還要掌握各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計方法，甚至需要運用專業(yè)軟件進(jìn)行圖表的制作以及滲壓系數(shù)、揚(yáng)壓力等關(guān)鍵值的計算。安全監(jiān)測報告自動整編技術(shù)能夠與安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)相結(jié)合，兼容內(nèi)外觀各類主流監(jiān)測設(shè)備，智能化進(jìn)行多種特征數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計，以及各類專業(yè)分析計算，并且其統(tǒng)計和分析計算類型可擴(kuò)展，適用于不同壩型和不同監(jiān)測布置的各類工程;同時能夠?qū)ψ詣踊O(jiān)測數(shù)據(jù)中的空值和顯著異常數(shù)據(jù)進(jìn)行自動判斷，將其剔除在統(tǒng)計對象之外，確保了統(tǒng)計結(jié)果的正確性。該技術(shù)能夠有效替代人工進(jìn)行監(jiān)測報告編寫，具備一定的智能化水平。

2 應(yīng)用實踐

安全監(jiān)測自動化項目的實施，使水利工程項目具備了安全監(jiān)測自動化觀測的傳感器與網(wǎng)絡(luò)等硬件條件，配套實施的安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動獲取、存儲與展示。安全監(jiān)測報告自動整編技術(shù)利用監(jiān)測自動化軟硬件設(shè)備及安全監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，補(bǔ)齊了監(jiān)測資料整編輸出的最后一環(huán)。

依托“長江三峽水利樞紐安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)工程”“南水北調(diào)中線水源工程丹江口大壩安全監(jiān)測整合及自動化系統(tǒng)建設(shè)項目”“云南瀾滄江黃登水電站樞紐工程安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)”“苗尾水電站樞紐工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化采集及管理系統(tǒng)工程”等工程項目，安全監(jiān)測報告自動整編功能在自動化監(jiān)測建設(shè)成果的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了項目應(yīng)用。圖7為安全監(jiān)測報告自動整編技術(shù)在黃登水電站應(yīng)用的軟件界面，圖8～9為整編結(jié)果。

安全監(jiān)測報告自動整編功能包含文字模板管理、圖片模板管理、報告生成等功能頁面，可實現(xiàn)編碼設(shè)置、模板設(shè)置到全過程自動生成的可視操作;支持用戶自主上傳新模板并進(jìn)行模板定義、模板修改等操作，具有較高的靈活性;同時具有完備的自動生成過程日志記錄，實現(xiàn)了模板設(shè)置異常的檢測與提示。

通過與自動化監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行集成，該技術(shù)兼容內(nèi)外觀各類主流監(jiān)測設(shè)備，智能化進(jìn)行多種特征數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計，并且統(tǒng)計類型可擴(kuò)展，能夠自動判斷自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)中的空值和顯著異常的數(shù)據(jù)并將其剔除在統(tǒng)計對象之外，確保了統(tǒng)計結(jié)果的正確性。

以3 000支監(jiān)測傳感器的大中型項目為例，傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行監(jiān)測報告編寫每天至少需要5人，隨著項目規(guī)模的擴(kuò)大，所需人數(shù)和時間將進(jìn)一步增加。使用者在完成初次模板制作后，后續(xù)只需要定期選擇時間段與模板文件，點擊生成按鈕即可一鍵自動生成安全監(jiān)測報告，支持“周報”“月報”“年報”等各個時間尺度的監(jiān)測報告及各類型專題監(jiān)測報告的自動生成。即使是中國數(shù)據(jù)量最為龐大的三峽項目，應(yīng)用該技術(shù)后，2 h內(nèi)即可完成監(jiān)測報告的自動整編，效率大幅提升。

在系統(tǒng)完成安全監(jiān)測報告自動整編制作后，系統(tǒng)會在將所有自動生成內(nèi)容標(biāo)記為紅色后以Word文件格式輸出，便于使用者復(fù)核校對?；诒疚募夹g(shù)路線，對于自動整編得到的安全監(jiān)測報告，其格式及內(nèi)容與各個工程項目固有的安全監(jiān)測報告完全一致，使用者僅需進(jìn)行報告的審閱與簡單批注修訂工作即可將監(jiān)測報告提交上報，為水利工程安全監(jiān)測運行維護(hù)管理節(jié)約了大量人力，有效提升了管理的自動化與智能化水平。

3 結(jié) 語

安全監(jiān)測報告智能整編技術(shù)利用自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)對各類儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計，智能生成各類報表并能進(jìn)行專業(yè)計算，顯著降低了項目現(xiàn)場安全監(jiān)測報告整編制作的技術(shù)難度，提高了制作的效率與準(zhǔn)確性，提升了安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)在安全監(jiān)測報告整編方面的實時性和智能性。該技術(shù)具有較高的自定義程度，可自動適配任意格式的安全監(jiān)測報告，能較好地應(yīng)用于水利工程安全監(jiān)測中，對安全監(jiān)測報告整編具有一定價值，并可為其它行業(yè)的報告自動整編制作系統(tǒng)開發(fā)提供參考。

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（編輯：高小雲(yún)）

Research and practice on automatic reorganization technology of

water engineering safety monitoring report

HU Binbin1，2，3， YE Fangyi1，2，3

（1. Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010， China; 2. Changjiang Spatial Information Technology Company， Wuhan 430010， China; 3. Hubei Engineering Research Center of Hydroinformation Sensing and Big Data， Wuhan 430010， China）

Abstract： Hydraulic engineering safety monitoring is an important part of hydraulic engineering construction and operation management. In the process of monitoring implementation， a large number of manual or automated monitoring results have been accumulated， but various monitoring reports still require a large number of professionals to prepare. To solve the problems of low intelligence， heavy manual workload and long preparation cycle in organization of monitoring reports， we carried out research on key technologies such as reasonable setting of codes， custom template formats， intelligent document generation， and realized the intelligent compilation and generation of monitoring reports. The research results have been applied to a number of hydraulic engineering projects in practice， which improved the automatic level of the reorganization of hydraulic engineering safety monitoring reports.

Key words： safety monitoring; monitoring report; intelligentization; automatic reorganization; hydraulic engineering