小型水利工程質(zhì)量監(jiān)督信息化系統(tǒng)思考與設(shè)計

常 興，王孟強，劉 剛，申恩帥

(1.天水市水利工程建設(shè)質(zhì)量服務(wù)中心，甘肅 天水 741000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100；3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100)

目前國內(nèi)小型水利工程的參建單位和市縣級質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)能力相對較弱，建設(shè)質(zhì)量管理和檔案管理水平難以達到規(guī)范要求，信息化管理系統(tǒng)是提升小型水利工程質(zhì)量監(jiān)督水平的一個手段[1]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動智能等技術(shù)的發(fā)展和提高，水利工程質(zhì)量監(jiān)督應(yīng)用信息化管理系統(tǒng)的條件已經(jīng)十分成熟[2- 8]。楊立剛等[6]利用數(shù)字化與大數(shù)據(jù)技術(shù)，研發(fā)了數(shù)字化質(zhì)量驗評平臺，用以對水利樞紐工程質(zhì)量驗評。王詩玉等[7]實現(xiàn)了基于BIM技術(shù)對水利水電工程的質(zhì)量驗收管理。近期，水利部制定印發(fā)《2022年推進智慧水利建設(shè)水資源管理工作要點》，明確要求加快地區(qū)“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)督”平臺建設(shè)和運用推廣，推行質(zhì)量監(jiān)督工作成果的規(guī)范管理、快速生成、實時掌控、動態(tài)分析等。為解決當前小型水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作面臨的實際困難與不足，提供了新的思路與機遇。本研究借鑒近年智慧政務(wù)、智慧城市等研發(fā)成果運行經(jīng)驗，提出了功能需求與實現(xiàn)方法，設(shè)計了一套信息化管理系統(tǒng)，對于保障小型水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作的順利實施具有重要意義。

1 質(zhì)量監(jiān)督信息化系統(tǒng)功能需求

針對水利工程質(zhì)量過程復(fù)雜、影響因素多、質(zhì)量通病普遍、質(zhì)量問題隱蔽性強、終檢局限性等特點，質(zhì)量監(jiān)督工作更顯任務(wù)艱巨、專業(yè)性強，所以該系統(tǒng)功能需要達到標準化、規(guī)范化、流程化，并最終實現(xiàn)智能化。另外，水利工程質(zhì)量監(jiān)督過程中有許多環(huán)節(jié)和工作需要在現(xiàn)場完成，這就需要借助移動智能終端來實現(xiàn)。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計為跨平臺應(yīng)用，PC端和移動終端，并且功能各有側(cè)重。

1.1 PC端主要功能

一是實現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)督全過程手續(xù)線上辦理；二是在線填報工程信息及參建單位的基本情況；三是上傳相關(guān)輔助證明材料的PDF文檔及以施工現(xiàn)場、檢查過程影像資料；四是查詢引用工作常用規(guī)范和技術(shù)標準；五是查閱學(xué)習(xí)工作中常用報告、文書、表格模版，以及相關(guān)資料下載；六是自動建立工程質(zhì)量監(jiān)督檔案，滿足查詢導(dǎo)出相關(guān)資料；七是質(zhì)量監(jiān)督管理數(shù)據(jù)統(tǒng)計、風險分析、安全預(yù)警與智能決策。

1.2 移動終端主要功能

一是質(zhì)量監(jiān)督工作相關(guān)標準規(guī)范查詢，具體條款規(guī)定模糊檢索；二是監(jiān)督檢查現(xiàn)場取證，文本錄入、拍照、錄音、錄像等；三是各參建單位工程質(zhì)量資料申報、審核、審簽及確認等移動辦公；四是質(zhì)量檢測取樣、試驗等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的音像記錄；五是關(guān)鍵部位遠程視頻監(jiān)控與見證。

2 設(shè)計目標與實現(xiàn)方法

針對小型水利工程建設(shè)項目點多、量大、分布廣的特點和管理需求，以解決參建單位管理人員不足、管控水平不高、質(zhì)量意識較弱、檔案資料不規(guī)范等問題為目標，該信息化系統(tǒng)需要具備通用性、易用性、實效性、安全穩(wěn)定性等特點。系統(tǒng)設(shè)計框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框架圖

2.1 以國家標準和行業(yè)規(guī)范為依據(jù)建成通用型平臺

以國家現(xiàn)行的水利工程建設(shè)管理規(guī)定、質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定、施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程、驗收評定標準、質(zhì)量檢測等相關(guān)規(guī)范標準為依據(jù)，按工程建設(shè)管理流程為時間軸，以質(zhì)量監(jiān)督手續(xù)為進度結(jié)點，以工程項目劃分為質(zhì)量管控提綱，根據(jù)各參建單位質(zhì)量責任體系中的任務(wù)分配用戶組角色權(quán)限，根據(jù)建設(shè)流程及檢驗評定時限發(fā)送提醒信息。還可以根據(jù)各地特殊管理需求，補充質(zhì)量標準和相關(guān)表格，滿足系統(tǒng)全國通用性。

2.2 以微信小程序為移動端平臺便于系統(tǒng)應(yīng)用推廣

把質(zhì)量監(jiān)督工作需要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、報驗審簽和資料查閱等功能集成到微信小程序上。對于開發(fā)者而言，微信小程序?qū)⒁苿佣丝缙脚_技術(shù)與微信APP進行深度集合，使研發(fā)成本更低，開發(fā)效率更高，產(chǎn)品迭代更快，推廣普及更容易。對于用戶而言，微信小程序不用安裝，體量輕便，不占內(nèi)存，掃碼或搜索小程序即可進入，隨時可用，用完即走，操作使用更方便。

2.3 以智能手機為移動終端載體方便信息及時反饋

智能手機已經(jīng)基本普及，可以保證了移動終端的使用。隨身攜帶手機的習(xí)慣，讓參建單位相關(guān)人員隨時可以進行信息反饋和工作處理，尤其是對現(xiàn)場管理人員，手機語音識別轉(zhuǎn)文字功能可以輕松錄入文本信息，拍照錄像功能可以隨時隨地實現(xiàn)影像取證，5G和互聯(lián)網(wǎng)可以滿足資料及時上傳和歸檔。

2.4 以互聯(lián)網(wǎng)云平臺為數(shù)據(jù)存儲空間確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定

管理系統(tǒng)后臺部署在互聯(lián)網(wǎng)云平臺，所有用戶上傳數(shù)據(jù)存儲在云端，用戶通過單個項目關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，各用戶數(shù)據(jù)同步在本地電腦建立備份，隨時可以導(dǎo)出打印，一方面節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)硬件投入，另一方面保證數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)穩(wěn)定。

3 系統(tǒng)主要應(yīng)用場景設(shè)計

3.1 PC端應(yīng)用

主要用戶為水行政主管部門、質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)、項目法人(建設(shè)單位)和各參建單位，滿足質(zhì)量監(jiān)督相關(guān)業(yè)務(wù)線上申報、不見面辦理、文書下達、線上預(yù)警、線下監(jiān)督、全程資料及時歸檔、按相關(guān)規(guī)范自動形成工程建設(shè)電子檔案。還可以為注冊用戶和臨時用戶提供資料查詢和學(xué)習(xí)功能。

3.1.1線上辦理相關(guān)事項及流程

根據(jù)水利工程質(zhì)量監(jiān)督規(guī)定，線上可以辦理的事項見表1。

3.1.2填報工程相關(guān)內(nèi)容及關(guān)鍵信息

工程建設(shè)信息實現(xiàn)線上填報，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)計填報界面與填寫說明，引導(dǎo)工作人員逐項填寫，實現(xiàn)申報規(guī)范化、工作流程化、數(shù)據(jù)標準化、匯總自動化，為智能化審核分析提供原始數(shù)據(jù)。

3.1.3提交相關(guān)輔助材料掃描件

對原材料出廠合格證、單位資質(zhì)、人員證件等材料，還有過程中必須簽字蓋章又不能用電子簽章代替的資料，掃描成JPEG、PDF等通用格式文件，按需上傳，集中存儲。所有資料在辦理手續(xù)相關(guān)環(huán)節(jié)提示需要上傳的資料內(nèi)容與格式要求，借助圖片自動識別功能，可以提取文件中的關(guān)鍵信息，輔助完成資料審核。

表1 水利工程質(zhì)量監(jiān)督事項內(nèi)容

3.1.4下載常用規(guī)范及報告、表格模版

在云端服務(wù)器上存儲水利工程質(zhì)量監(jiān)督相關(guān)的現(xiàn)行法律法規(guī)、規(guī)范性文件、技術(shù)標準，以及鑒定報告范例和常用表格模版，供工作人員查找學(xué)習(xí)和引用，規(guī)范檔案資料，還可以根據(jù)不同項目特點，由當?shù)厮谫|(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)上傳經(jīng)過審批的表格樣式和填表說明，滿足具體項目質(zhì)量監(jiān)督過程的需要。

3.1.5自動建立工程質(zhì)量監(jiān)督檔案數(shù)據(jù)庫

用數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，實現(xiàn)過程資料全程留痕，按水利工程建設(shè)項目檔案管理規(guī)定建立保存目錄，為質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)和項目法人、監(jiān)理單位、施工單位等分別建立各自的項目檔案，可以隨時進行檢索、查閱、導(dǎo)出、打印等操作，提高檔案資料管理水平。

3.1.6質(zhì)量監(jiān)督數(shù)據(jù)統(tǒng)計、風險分析、安全預(yù)警與智能決策

根據(jù)各類工程質(zhì)量通病及質(zhì)量監(jiān)督薄弱環(huán)節(jié)，以工程施工管理邏輯關(guān)系建立分析判斷模型，開展質(zhì)量風險自動分析與智能識別，為開展線下監(jiān)督檢查工作提供線索。比如：對照設(shè)計成果、項目劃分等技術(shù)資料，根據(jù)原材料(或中間產(chǎn)品)進場報驗資料可以計算出實際完成的工程量，根據(jù)單元工程施工質(zhì)量驗收評定表可以計算出需要的原材料量，兩者比對可以分析是否有數(shù)據(jù)不匹配問題；根據(jù)施工進度推進時間，可以推斷混凝土等特殊工期限制的單元工程(工序)是否符合質(zhì)量標準要求。針對常見的工程實體質(zhì)量安全隱患產(chǎn)生的原因，通過大數(shù)據(jù)積累和機器深度學(xué)習(xí)，完善判別模型，及早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，提高發(fā)現(xiàn)重點難點質(zhì)量問題的能力，逐步實現(xiàn)工程質(zhì)量安全風險智能預(yù)警。

3.2 移動終端應(yīng)用

主要服務(wù)于室外工作場景和現(xiàn)場管理人員，突出智能手機的便捷靈活特點，處理數(shù)據(jù)量小、實效性強的事務(wù)，方便開展多角色、全天候、異地協(xié)同管理。

3.2.1查詢相關(guān)標準規(guī)范

通過模糊查詢?yōu)楸O(jiān)督檢查違規(guī)認定提供具體依據(jù)條款，方便準確地對違規(guī)行為下書面結(jié)論，助力質(zhì)量監(jiān)督下發(fā)的文書語言規(guī)范、敘述嚴謹、描述準確、法規(guī)引用正確。還可以指導(dǎo)工隊班組規(guī)范施工，嚴格把控施工質(zhì)量。

3.2.2規(guī)范質(zhì)量監(jiān)督檢查

以質(zhì)量監(jiān)督工作清單、稽察問題清單及作業(yè)指導(dǎo)書等為指引，以線上數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)問題為線索，及時開展現(xiàn)場檢查，規(guī)范質(zhì)量監(jiān)督員現(xiàn)場監(jiān)督檢查。使日常檢查、專項督查巡查、質(zhì)量事故調(diào)查處理等工作實現(xiàn)過程記錄與取證。

3.2.3各參建單位管理人員開展移動辦公

主要為項目法人、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、質(zhì)量檢測機構(gòu)等參建單位辦理申報、審核、審簽、確認、核備等工作提供移動辦公。系統(tǒng)登錄賬號通過實名認證，綁定電子簽名，保證移動審簽合法有效、數(shù)據(jù)可追溯。

3.2.4質(zhì)量檢測取樣、試驗等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的音像記錄

主要為跟蹤檢測和見證取樣留存影像資料，保證檢測過程規(guī)范、檢測結(jié)果可靠、可信、可復(fù)查。

3.2.5關(guān)鍵部位遠程視頻監(jiān)控與見證

通過視頻通信方式，實現(xiàn)對關(guān)鍵部位開展遠程視頻監(jiān)控或技術(shù)方案會診，尤其對既重要、施工時間又緊張的部位，以遠程視頻代替人員到場就可實現(xiàn)多方見證，高效便捷，降低管理成本。

4 系統(tǒng)開發(fā)建議與預(yù)期效果

本系統(tǒng)根據(jù)用戶工作思維習(xí)慣，先易后難，以實操代替培訓(xùn)，讓管理人員從熟悉的傳統(tǒng)模式逐步轉(zhuǎn)變到信息化智能化模式，同時降低一次性開發(fā)投入，建議分3個階段完成。

第一階段，以質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)和項目法人為目標用戶，完成系統(tǒng)平臺搭建，模擬線下傳統(tǒng)工作模式和程序，開展監(jiān)督手續(xù)線上辦理，關(guān)鍵數(shù)據(jù)在線填報，備查資料以掃描件為主，移動終端實現(xiàn)實時查詢功能，主要查詢施工規(guī)范和工程進度等信息。

第二階段，實現(xiàn)所有參建單位分角色完成質(zhì)量監(jiān)督工作在線辦理和施工質(zhì)量在線審簽，跨平臺填報數(shù)據(jù)，自動匯總、審核，并建立質(zhì)量監(jiān)督全過程電子檔案，移動終端實現(xiàn)施工現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，修訂相關(guān)制度，支持電子簽名。

第三階段，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)攪拌站、檢測設(shè)備、電子量測儀器、圖像識別等前端感知設(shè)備，自動采集數(shù)據(jù)并遠程傳輸，在數(shù)據(jù)上報過程中減少人為干預(yù)。根據(jù)不斷增加的工程數(shù)據(jù)，與質(zhì)量安全問題案例分析，挖掘數(shù)據(jù)資源，建立智能判斷模型，實現(xiàn)質(zhì)量安全風險智能研判預(yù)警，為提高工程質(zhì)量保障提供科學(xué)支撐。

本系統(tǒng)設(shè)計為B/S架構(gòu)方式，低成本開發(fā)、運維、升級，重點面向市縣級水利建設(shè)工程，在線注冊賬戶、實名認證即可獲得系統(tǒng)使用權(quán)限。從創(chuàng)建具體項目開始，以具體項目為組織單元，關(guān)聯(lián)參建單位，同步建設(shè)檔案資料，是針對我國小型水利工程質(zhì)量監(jiān)督工作而設(shè)計的信息化系統(tǒng)，其所用到的技術(shù)成熟，具有很強的操作性，在智慧水利系統(tǒng)中可以作為一個專題功能模塊開發(fā)應(yīng)用。該系統(tǒng)設(shè)計可以根據(jù)工程建設(shè)管理程序，把功能向前向延伸后，即可成為水利工程建設(shè)與運行管理系統(tǒng)，可拓展性很強，具有很大的開發(fā)價值。