水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)研究

王吉生，韓建波

（山西萬(wàn)家寨水控水資源偏關(guān)分公司，山西 偏關(guān) 036400）

0 引言

萬(wàn)家寨引黃工程是從根本上解決山西水資源緊缺的大型跨流域調(diào)水工程，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境和提高人民生活水平的重大戰(zhàn)略工程。工程從偏關(guān)縣黃河萬(wàn)家寨水庫(kù)取水，設(shè)計(jì)年引水量12億m3，分別向北京、太原、大同、朔州供水。工程由總干線(xiàn)、南干線(xiàn)、聯(lián)接段和北干線(xiàn)組成，主要建筑物有泵站6座，隧洞21條，渡槽7座，調(diào)節(jié)水庫(kù)5座，PCCP管道176 km，引水線(xiàn)路總長(zhǎng)約442 km，每年向太原市供水6億m3，汾河生態(tài)補(bǔ)水2億m3，永定河生態(tài)補(bǔ)水2億m3，是北京冬奧會(huì)備用水源，為我省和北京經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。

萬(wàn)家寨引黃工程擁有泵站洞室、隧洞、埋涵、渡槽、PCCP管、調(diào)節(jié)水庫(kù)等各種水工建筑物，引水線(xiàn)路長(zhǎng)、建筑物種類(lèi)多、環(huán)境條件多變，運(yùn)行管理上難度大。雖然在輸水運(yùn)行、調(diào)度、監(jiān)控上采取了自動(dòng)化控制手段，但對(duì)水工建筑物的巡視、維修和養(yǎng)護(hù)管理工作，還必須依賴(lài)傳統(tǒng)人工手段去完成。傳統(tǒng)的管理模式存在的弊端有：大量紙質(zhì)資料妥善保管和查閱變得越來(lái)越不便，人員流動(dòng)和崗位變動(dòng)導(dǎo)致管理經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的傳承困難，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和作業(yè)流程在快節(jié)奏的工作中不易有效施展，加上部分基層執(zhí)行人員可能存在的惰性、忽視和經(jīng)驗(yàn)不足等問(wèn)題，都可能導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的隱患。另外，引黃工程運(yùn)行10多年來(lái)，雖然積累了一定的運(yùn)行和維修數(shù)據(jù)，但紙質(zhì)形式的資料不能進(jìn)行高效地統(tǒng)計(jì)分析，很難為運(yùn)行管理科學(xué)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在水工建筑物運(yùn)行管理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、作業(yè)流程、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)都基本具備的條件下，為杜絕傳統(tǒng)管理模式的固有弊端，讓水工建筑物的運(yùn)行管理更上一個(gè)臺(tái)階，采取高新技術(shù)手段進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、電子化、精細(xì)化、準(zhǔn)確化、模型化的科學(xué)管理已勢(shì)在必行。

1 系統(tǒng)的研發(fā)思路

水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)主要思路是借助公司生產(chǎn)系統(tǒng)綜合管理平臺(tái)的基礎(chǔ)框架和底層功能，以及偏關(guān)分公司協(xié)同作業(yè)平臺(tái)應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，充分利用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，由偏關(guān)分公司提出運(yùn)行管理的模型架構(gòu)和系統(tǒng)作業(yè)流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并提供轄區(qū)水工建筑物資源基礎(chǔ)參數(shù)和水工資源歸類(lèi)分級(jí)資料，再委托為協(xié)作單位，通過(guò)專(zhuān)題研究和技術(shù)攻關(guān)，建立水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)，推出適合引黃工程特點(diǎn)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修的標(biāo)準(zhǔn)化管理模式，建立水工資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，搭建運(yùn)行管理模型，通過(guò)技術(shù)整合和研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)水工建筑物的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、移動(dòng)化、數(shù)據(jù)化的運(yùn)行管理作業(yè)系統(tǒng)，提高作業(yè)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)，確保運(yùn)行、維護(hù)、檢修工作的效率和質(zhì)量，降低管理成本并實(shí)現(xiàn)有效管控，全面提升管理效益。

圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)綜合管理偏關(guān)分公司協(xié)同作業(yè)水工管理作業(yè)系統(tǒng)

2 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能

（1）針對(duì)水工資源的信息管理，通過(guò)分析各類(lèi)資源信息的共性，最終以統(tǒng)一的自然屬性、管理屬性、附加屬性進(jìn)行管理，讓水工資源的信息管理在簡(jiǎn)約基礎(chǔ)上合理可行，特別方便信息查詢(xún)管理。在水工資源的信息描述和獲取上，綜合采用GPS、RFID、UHF、PDA等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水工資源區(qū)域定位、地理信息、圖文信息的PDA采集，以及在電子地圖上的點(diǎn)、線(xiàn)、面的示意圖繪制，作業(yè)簽到和缺陷定位等功能。同時(shí)將水工資源信息同步到APP上，實(shí)現(xiàn)了水工資源信息隨身帶、隨時(shí)查的“電子口袋書(shū)”的便捷功能。

（2）針對(duì)水工資源的巡檢規(guī)范，采取將巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和資源分類(lèi)綁定的策略，實(shí)現(xiàn)資源和巡檢規(guī)范松耦合，巡檢規(guī)范可脫離水工資源獨(dú)立維護(hù)，又能靈活與水工資源建立關(guān)聯(lián)，為水工資源的巡檢作業(yè)建立切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范根據(jù)各類(lèi)水工建筑的巡檢特點(diǎn)，分為日常、停水和特殊巡檢3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都建立了詳細(xì)的巡檢規(guī)范要求、作業(yè)指導(dǎo)和常見(jiàn)缺陷描述，為巡檢作業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化操作導(dǎo)航。巡檢規(guī)范可通過(guò)APP的“電子口袋書(shū)”進(jìn)行查詢(xún)，也會(huì)跟隨巡檢作業(yè)任務(wù)下發(fā)到PDA上，讓巡檢人員依據(jù)巡檢規(guī)范和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行檢查，避免盲檢、漏檢等情況發(fā)生。

（3）針對(duì)水工資源的巡視管理，采用任務(wù)派發(fā)流轉(zhuǎn)程序，由巡視負(fù)責(zé)人全權(quán)負(fù)責(zé)巡視任務(wù)，進(jìn)行巡視前準(zhǔn)備，最終將巡視任務(wù)下載到PDA上進(jìn)行離線(xiàn)作業(yè)。作業(yè)過(guò)程中，嚴(yán)格依據(jù)巡檢任務(wù)的要求對(duì)各類(lèi)資源按照巡檢類(lèi)別和巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行導(dǎo)航巡視，采取GPS、RFID、UHF等技術(shù)實(shí)現(xiàn)到位簽到和缺陷定位，使用文字、拍照、錄像、錄音和手繪等功能實(shí)現(xiàn)缺陷的精確描述。巡視作業(yè)數(shù)據(jù)可隨時(shí)在聯(lián)網(wǎng)的情況下上報(bào)到平臺(tái)上接受審核，巡視完畢后，繼續(xù)流轉(zhuǎn)到生產(chǎn)口的各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行審核，最終辦結(jié)，產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)會(huì)被各作業(yè)部門(mén)分揀到消缺處理業(yè)務(wù)上報(bào)缺。整個(gè)審核流轉(zhuǎn)作業(yè)可以在電腦和APP上進(jìn)行。

（4）針對(duì)水工資源的檢修管理，由于管理上的復(fù)雜性和多變性，設(shè)計(jì)上暫時(shí)屏蔽了業(yè)務(wù)處理流轉(zhuǎn)機(jī)制，替代以項(xiàng)目管理機(jī)制，重點(diǎn)體現(xiàn)檢修項(xiàng)目各類(lèi)信息的采集、分類(lèi)和查閱上。項(xiàng)目信息采用實(shí)施階段、信息類(lèi)型等多個(gè)維度進(jìn)行分類(lèi)管理，可采用PDA實(shí)現(xiàn)檢修現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)信息采集作業(yè)，比如現(xiàn)場(chǎng)安全檢查、隱蔽工程檢查、施工進(jìn)度督促等，支持文字、拍照、錄音、錄像和手繪等多種數(shù)據(jù)采集方式。采集的數(shù)據(jù)可隨時(shí)上傳到平臺(tái)上進(jìn)行整理、分析、成冊(cè)，成為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)了解檢修現(xiàn)場(chǎng)和做出決策的良好渠道。項(xiàng)目信息支持電腦終端和APP上進(jìn)行。

（5）針對(duì)水工資源的消缺管理，設(shè)計(jì)上采取網(wǎng)上流轉(zhuǎn)報(bào)缺、納入維修計(jì)劃、網(wǎng)上流轉(zhuǎn)消缺的協(xié)同業(yè)務(wù)模式。整個(gè)消缺處理業(yè)務(wù)可同時(shí)在電腦終端和APP上進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上的閉環(huán)消缺。

（6）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)APP”（目前僅限安卓版本）將水工資源信息電子口袋書(shū)功能、巡視任務(wù)下載和離線(xiàn)作業(yè)功能、檢修項(xiàng)目管理功能、報(bào)缺消缺流轉(zhuǎn)處理處理功能集成在一起，根據(jù)角色、權(quán)限和任務(wù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行功能管理。APP在功能上直接支持GPS定位、在線(xiàn)（緩沖）地圖顯示、RFID掃描、UHF掃描、拍照、錄音、錄像、手繪等功能，具體作業(yè)需要配備專(zhuān)業(yè)的PDA設(shè)備。為了推動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)展，整個(gè)系統(tǒng)和APP在設(shè)計(jì)上采取初始數(shù)據(jù)邊采集邊作業(yè)相結(jié)合的方式，讓數(shù)據(jù)的采集初始化工作融入日常作業(yè)過(guò)程中。

（7）服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)采取J2EE和SSH框架，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL，可以基于專(zhuān)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)和數(shù)據(jù)交換，APP具有自動(dòng)切換內(nèi)外網(wǎng)的設(shè)定功能。

圖2 水工管理系統(tǒng)功能規(guī)劃圖

3 系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）綜合利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)、移動(dòng)終端技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提高作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的獲取能力，突破業(yè)務(wù)辦理的時(shí)空和終端限制。

圖3 水工管理系統(tǒng)拓樸圖

（2）充分結(jié)合數(shù)據(jù)序列化技術(shù)和檢索技術(shù)，整理分析各類(lèi)水工資源的自然屬性，為水工資源的電子化建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；從空間、功能、隸屬、連接、運(yùn)維等多個(gè)角度出發(fā)，整理分析各類(lèi)水工資源的管理屬性，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)分析技術(shù)搭建顆粒度粗細(xì)可調(diào)整的多層級(jí)的數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)。建立可從多個(gè)維度查詢(xún)分析的水工資源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理模型。

（3）根據(jù)水工資源巡檢作業(yè)的特點(diǎn)，建立多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的巡檢作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫(kù)，根據(jù)每次巡檢作業(yè)的實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)綁定，精確控制作業(yè)規(guī)程和作業(yè)內(nèi)容。

（4）利用生產(chǎn)綜管平臺(tái)的流程引擎、模板引擎技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)水工資源各類(lèi)數(shù)據(jù)采集和巡檢作業(yè)的網(wǎng)上流程化審批辦理機(jī)制，從而確保各類(lèi)作業(yè)規(guī)范、有序、可控，數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、有效。

（5）分析水工資源巡檢作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合移動(dòng)終端設(shè)備技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)和離線(xiàn)模式相結(jié)合的移動(dòng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水工資源、知識(shí)庫(kù)、專(zhuān)家?guī)斓碾S身帶、隨時(shí)查，按計(jì)劃依標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化的現(xiàn)場(chǎng)巡檢作業(yè)，實(shí)現(xiàn)文字、照片、音頻、視頻、示意圖等形式的多媒體采證、記錄和上傳。

圖4 移動(dòng)終端巡檢設(shè)備

（6）軟件產(chǎn)品搭建直接采取成熟應(yīng)用多年的協(xié)同作業(yè)平臺(tái)的基礎(chǔ)架構(gòu)，該基礎(chǔ)架構(gòu)具有豐富的底層功能可直接使用，比如身份驗(yàn)證、角色權(quán)限分配、流程引擎、電子表單、數(shù)字簽名、任務(wù)協(xié)作、文檔管理、消息推送和數(shù)據(jù)交換接口等，面向在線(xiàn)和離線(xiàn)的平板電腦和安卓移動(dòng)終端具有完善的底層支撐服務(wù)，可隨時(shí)搭建各種應(yīng)用。

（7）水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采取了松耦合積木結(jié)構(gòu)和信息顆粒度可定制的方案，在功能模塊上預(yù)留了接口設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)庫(kù)層次預(yù)留了字段設(shè)計(jì)，以隨時(shí)應(yīng)對(duì)軟件系統(tǒng)基于實(shí)際應(yīng)用的功能細(xì)化和拓展，確保軟件產(chǎn)品自身具有持續(xù)的成長(zhǎng)空間。

（8）采用生產(chǎn)綜管平臺(tái)的數(shù)據(jù)萬(wàn)能查詢(xún)組件和圖表分析技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)水工資源管理綜合數(shù)據(jù)智能化的查詢(xún)、篩選、排序、導(dǎo)出、統(tǒng)計(jì)和分析。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用推廣

水工建筑物巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)建立，水工建筑物的信息管理基本完成，水工巡視、檢修、消缺等業(yè)務(wù)正在開(kāi)展。預(yù)計(jì)2022年底，實(shí)現(xiàn)偏關(guān)分公司所管轄的水工建筑物的全面信息化管理，包括水工建筑物各類(lèi)信息的采集和電子化、巡檢標(biāo)準(zhǔn)的修訂和電子化、巡檢業(yè)務(wù)的網(wǎng)上任務(wù)派發(fā)和移動(dòng)作業(yè)，檢修業(yè)務(wù)的項(xiàng)目管理和移動(dòng)信息采集，缺陷報(bào)缺和消缺業(yè)務(wù)的流程化網(wǎng)上開(kāi)展，最終形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范結(jié)合軟硬件實(shí)現(xiàn)一體化的綜合解決方案。

預(yù)計(jì)通過(guò)偏關(guān)分公司試點(diǎn)應(yīng)用，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水工建筑物巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的精細(xì)化推行，大幅度提高水工建筑物的巡檢作業(yè)效率，節(jié)約人力資源，降低管理成本，保障水工建筑物的安全可靠供水；電子化、流程化的手段，可確保作業(yè)數(shù)據(jù)的豐富化和精確化，為基于數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)導(dǎo)決策提供真實(shí)可靠的依據(jù)，進(jìn)一步提升分公司的管理效益。

在偏關(guān)分公司成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，第二步將在山西萬(wàn)家寨水控水資源有限公司的各分公司推廣應(yīng)用。第三步，將面向水利資源的同行進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，以獲得服務(wù)推廣和成果推廣收益。

5 結(jié)束語(yǔ)

科技改變生活，創(chuàng)新改變世界。在人工智能飛速發(fā)展、自動(dòng)化應(yīng)用日趨成熟的今天，隧洞、渡槽、護(hù)坡等水工建筑物的巡檢方式傳統(tǒng)人海戰(zhàn)、紙質(zhì)化粗放式管理模式弊端凸顯。文章研究的應(yīng)用程序是利用軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與水工建筑物運(yùn)行管理深度融合，能幫助企業(yè)通過(guò)新一代信息技術(shù)提高企業(yè)運(yùn)行、維護(hù)、檢修工作效率和質(zhì)量，全面提升巡檢和管理人員工作效率，可大幅降低人力資源使用數(shù)量和成本，確保設(shè)備、設(shè)施的高效穩(wěn)定運(yùn)行，是現(xiàn)代企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)、信息化減員、數(shù)智化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)提檔升級(jí)、提質(zhì)增效的有效途徑。