數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)的研究

胡崛群，詹德佑，蔡 鋒

(浙江方圓檢測集團股份有限公司，杭州 310018)

0 引 言

國家“十四五”規(guī)劃提出，要堅定不移地建設(shè)制造強國、質(zhì)量強國、網(wǎng)絡(luò)強國和數(shù)字中國。檢驗檢測行業(yè)數(shù)智化改革不僅服務(wù)于我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提升、助力實體經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，也是檢測機構(gòu)精細(xì)化運營體制升級的新路徑，邁向檢測認(rèn)證智慧化的必經(jīng)之路[1]。近年來已有部分檢驗檢測機構(gòu)利用數(shù)字技術(shù)“在線化、無接觸、可追溯”的特性，有效提升了保障檢驗檢測結(jié)果正確性的能力，將更多的工作從線下移到線上。利用二維碼、物聯(lián)網(wǎng)、電子認(rèn)證等技術(shù)，實現(xiàn)手機下單委托、檢測過程實時查詢、自主下載電子報告等服務(wù)，通過業(yè)務(wù)全流程無紙化改造，顯著提升服務(wù)體驗，促進(jìn)檢驗檢測業(yè)務(wù)提質(zhì)增效[1]，高效規(guī)范客觀地為客戶提供檢驗檢測服務(wù)，推動行業(yè)的科技進(jìn)步和社會經(jīng)濟發(fā)展。

1 工程檢驗檢測項目的原始記錄存在的主要問題

在檢驗檢測工作中，原始記錄是出具檢驗檢測報告唯一的數(shù)據(jù)信息來源。根據(jù)CNAS CI 01對現(xiàn)場檢驗的要求：“應(yīng)及時記錄檢查過程中獲得的觀測資料和數(shù)據(jù)，以防丟失有關(guān)信息”。根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局《檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定管理辦法》第三十條的要求：“檢驗檢測機構(gòu)應(yīng)當(dāng)對檢驗檢測原始記錄和報告歸檔留存，保證其具有可追溯性。原始記錄和報告的保存期限不少于6年”。檢驗檢測機構(gòu)應(yīng)確保檢驗檢測結(jié)果是真實客觀可追溯的。

1.1 記錄方式相對落后

目前國內(nèi)檢驗檢測機構(gòu)現(xiàn)場檢驗工作的原始記錄大多采用手寫記錄模式，在結(jié)果和數(shù)據(jù)的整理、校核、填寫方面耗費大量時間和精力，增加現(xiàn)場檢測工作量，影響工作效率和工作質(zhì)量[2]。以高速公路涉及的機電設(shè)備的試驗檢測為例，包括安裝在公路沿線的監(jiān)控設(shè)施、照明設(shè)施、誘導(dǎo)設(shè)施、可變情報板，以及隧道內(nèi)和隧道口的消防、緊急電話、指示標(biāo)志、可變限速板、照明系統(tǒng)、逃生誘導(dǎo)設(shè)施等不同類型的被測對象，每個被測對象都要填寫相應(yīng)的設(shè)備名稱、所處地點位置樁號、檢測時間、檢測天氣情況和名目繁多的檢測數(shù)據(jù)，并需保存歷史檢測記錄,內(nèi)容紛繁復(fù)雜。手寫記錄模式對數(shù)據(jù)的真實性有較大影響。

1.2 數(shù)據(jù)公正客觀存疑

參與檢驗檢測的人員雖然安排了檢測和校核的分工，但紙質(zhì)原始數(shù)據(jù)填寫不清晰、數(shù)據(jù)不完整、改動不合規(guī)的情況時常發(fā)生，無法對數(shù)據(jù)的采集、編輯、核實等操作步驟進(jìn)行全過程監(jiān)管，嚴(yán)重影響了檢驗檢測工作的客觀性和嚴(yán)肅性。

1.3 追溯管理不夠規(guī)范

工程項目不僅要進(jìn)行首次安裝后的項目驗收測試，設(shè)施投入運行后還須進(jìn)行定期跟蹤測試和對標(biāo)評判,比如，高速公路收費系統(tǒng)中的ETC門架系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和入口稱重系統(tǒng)，除完成規(guī)定的試驗檢測外，還須每年對聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息安全措施的等級保護(hù)基本要求作評估[3]。這就需要檢驗檢測機構(gòu)不斷收集保存檢驗檢測過程中的數(shù)據(jù)、音視頻記錄，通過查看、核實、比對歷史資料和相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，評判被測設(shè)施的完好狀況。而紙質(zhì)原始記錄在儲存、查詢、調(diào)閱等環(huán)節(jié)易造成不規(guī)范，檢測結(jié)果的溯源性較差。

2 解決方案

2.1 設(shè)計思路

為減少現(xiàn)場工程檢驗手工記錄數(shù)據(jù)所造成的可追溯性較弱、檢驗檢測人員現(xiàn)場管理不易控制等影響，同時要減少整理、校核、填寫的工作量，降低紙質(zhì)原始記錄的出錯率和隨意性，提升項目檢測運轉(zhuǎn)的時效性，采取數(shù)智化手段改進(jìn)原始記錄的記錄方式和實時記錄時間的自動跟隨就非常必要。對檢驗檢測獲得的數(shù)據(jù)、結(jié)果等信息以文字、圖片、音視頻等電子化方式保存，讓原始數(shù)據(jù)更全面、數(shù)據(jù)鏈更完整、可追溯性更強；通過預(yù)留接口與現(xiàn)有系統(tǒng)對接，使檢驗檢測數(shù)據(jù)互聯(lián)互通發(fā)揮更大作用；通過身份識別和位置信息采集，加強對人員和項目的管控，確保檢驗檢測流程客觀公正。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)由記錄單元、存儲單元、傳輸單元和編輯單元等環(huán)節(jié)組成，可采用多種互聯(lián)網(wǎng)連接方式。收到項目委托要求后，由綜合管控系統(tǒng)業(yè)務(wù)受理員負(fù)責(zé)錄入相關(guān)信息,并分配給指定檢驗檢測人員。管理員通過綜合管控系統(tǒng)可查看和管控檢測工單指派、進(jìn)展情況，對工單實現(xiàn)全流程管控。根據(jù)所分配的作業(yè)單，檢驗檢測人員登錄移動端領(lǐng)取任務(wù)并選擇對應(yīng)的檢測設(shè)備和原始記錄模板，項目基礎(chǔ)信息由系統(tǒng)在檢測任務(wù)獲取環(huán)節(jié)自動填充，記錄數(shù)據(jù)后可將記錄保存并導(dǎo)入工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)，完成全項目檢測數(shù)據(jù)采集后啟動報告簽批流程。工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)功能流程如圖1所示：

圖1 工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)功能流程

2.3 設(shè)備支持和系統(tǒng)對接

現(xiàn)場檢驗工作受環(huán)境、場景、網(wǎng)絡(luò)等多種因素影響，因此終端應(yīng)用應(yīng)支持手機、PAD等不同終端設(shè)備[4]，并為不同的終端提供不同的適配界面。前端設(shè)備兼容4G/5G網(wǎng)絡(luò)，并支持接入無線網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)通過接口配置，在采用GPS定位+移動互聯(lián)網(wǎng)+全媒體數(shù)據(jù)采集技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過預(yù)留接口與檢驗檢測業(yè)務(wù)單位已有的管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報、儲存、統(tǒng)計、預(yù)測等服務(wù)。從已有的實驗室管理LIMS系統(tǒng)獲取工單信息和設(shè)備信息，在工單管理中顯示已登記的產(chǎn)品/項目信息，在設(shè)備管理中顯示可選設(shè)備的信息。統(tǒng)一由管理員將工單分配給具體檢驗檢測人員，在工單管理中能顯示工單的處理狀態(tài)，便于管理者掌握項目進(jìn)展和人員安排情況。

2.4 功能設(shè)計

檢驗檢測人員登錄移動端應(yīng)用后根據(jù)當(dāng)前任務(wù)選擇工單，系統(tǒng)自動填充項目基礎(chǔ)信息，并自動定位登錄設(shè)備的位置，確保檢驗檢測人員的身份和位置信息的后期溯源。檢驗檢測人員可對項目基本信息進(jìn)行核對、更新、確認(rèn)，并為項目選擇所需檢驗檢測設(shè)備以及原始記錄文件，完成檢驗檢測原始數(shù)據(jù)錄入后將記錄文檔保存并提交至數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)，完成現(xiàn)場檢驗檢測工作。原始記錄文件按照標(biāo)準(zhǔn)化工程檢驗檢測流程的順序展示所包含的檢測項，檢驗檢測人員可依照流程進(jìn)行記錄結(jié)果的填寫，避免重復(fù)和錯漏檢測項。每一個檢測檢驗項支持文字記錄，并可通過拍照、錄制音視頻等方式保存可視化的原始信息，保證數(shù)據(jù)的原始性、真實性、可追溯性，實現(xiàn)檢驗原始記錄的規(guī)范、準(zhǔn)確、有效和不被篡改。

在后臺管理系統(tǒng)的檔案信息中歸檔所有已檢的檢驗檢測原始記錄，管理員可對記錄進(jìn)行復(fù)核，同時支持導(dǎo)出保存，管理員可對檢測員、模板、領(lǐng)域、類別等進(jìn)行管理設(shè)置。在檢測員管理中可對檢測人員的賬號密碼進(jìn)行認(rèn)證并授權(quán)，實現(xiàn)統(tǒng)一管控。在模板管理中按領(lǐng)域類別進(jìn)行原始記錄模板設(shè)計，設(shè)計應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)章約定的要求(如數(shù)值修約和極限數(shù)值的表示等)，在確認(rèn)記錄規(guī)范情況下，做到內(nèi)容切合實際、版面清晰明了。同時還可根據(jù)專業(yè)類別和標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行定制化調(diào)整，原始記錄模板文件的命名按照規(guī)則進(jìn)行，并按樹狀拓?fù)浼軜?gòu)分類，方便管理與調(diào)閱查詢。

2.5 控制管理和數(shù)據(jù)安全

系統(tǒng)允許多終端多用戶同時使用，為保證用戶的使用感受，頁面響應(yīng)時間被控制在可接受范圍內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)庫可按需求進(jìn)行編輯，按不同的標(biāo)準(zhǔn)要求建立專用模板，如電子警察系統(tǒng)、公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等。

通過系統(tǒng)登錄授權(quán)、移動端應(yīng)用實時定位等手段實現(xiàn)對檢驗檢測人員的身份認(rèn)證、檢驗檢測地點的定位溯源、檢驗記錄信息的實時同步，實現(xiàn)檢驗檢測項目進(jìn)展、人員工作動態(tài)的實時反饋。

數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、編輯、核實、儲存和傳輸?shù)炔僮鞑襟E實行全過程監(jiān)測記錄，確保實驗數(shù)據(jù)做到更改有痕跡、過程可追溯、數(shù)據(jù)能核驗，防止人為或意外的誤操作對數(shù)據(jù)造成影響。確保項目檢測、校核、存檔過程的清晰記錄，同時記錄項目檢驗檢測操作行為，形成操作日志。通過設(shè)計數(shù)據(jù)的自動保存,避免因終端卡頓、故障等情況導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。通過技術(shù)手段對數(shù)據(jù)加密，保障數(shù)據(jù)在操作和傳輸過程中的安全可靠，滿足《信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基本要求》及其配套標(biāo)準(zhǔn)的安全通用要求和安全擴展要求[3]。

3 系統(tǒng)提升

為滿足工程檢驗檢測業(yè)務(wù)實時、智能、數(shù)據(jù)聚合與安全等方面的關(guān)鍵需求，滿足現(xiàn)場檢驗記錄全流程管理、檢驗檢測增值服務(wù)結(jié)果數(shù)據(jù)鏈的完整形成和檢驗檢測行為的全方位管控提供基礎(chǔ)性服務(wù)，引入邊緣計算與云計算協(xié)同的后臺模式，分階段實施，分階段見效,實現(xiàn)：多檢驗檢測作業(yè)點原始記錄管理，檢驗檢測增值服務(wù)開展，強化對檢驗檢測工作的全方位管控。

3.1 優(yōu)化提升目標(biāo)

與中心服務(wù)器相比，作業(yè)現(xiàn)場用戶的手機、PAD等硬件終端處理數(shù)據(jù)的能力相對受限，終端設(shè)備無法執(zhí)行復(fù)雜的分析。通常需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，進(jìn)行處理和運算，把結(jié)果信息通過中繼返回終端。若將來自終端設(shè)備的信息送往邊緣節(jié)點，由邊緣節(jié)點計算端進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾和處理，執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，可降低“事事上云”的計算能耗和帶寬成本。

3.1.1 提升計算能力

邊緣計算平臺建在靠近數(shù)據(jù)發(fā)生源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，是融合網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力的開放平臺[5]。支持邊緣設(shè)備調(diào)度等功能，收集前端工程檢驗檢測記錄作業(yè)數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化邊緣計算的解決方案，提升計算能力,提高數(shù)據(jù)存儲和處理效率。云平臺負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)集，邊緣平臺負(fù)責(zé)實時分析和響應(yīng),云-邊協(xié)同可更好滿足工程檢驗檢測業(yè)務(wù)實時、智能、數(shù)據(jù)聚合與安全等方面的關(guān)鍵需求。

3.1.2 升級技術(shù)架構(gòu)

基于邊緣計算的數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)將升級為由記錄終端、網(wǎng)絡(luò)通信和邊緣計算裝置三層結(jié)構(gòu)組成。檢測終端層數(shù)據(jù)通過由LoRa/Wi-Fi/IO等傳輸“管道”構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)通信層，將終端數(shù)據(jù)送往邊緣計算裝置層。邊緣計算裝置層含檢測人員資質(zhì)管理模塊、檢測項目全程管理模塊、檢測數(shù)據(jù)閾值監(jiān)視模塊、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范池、原始檢測記錄數(shù)據(jù)倉庫、預(yù)測模型池、分析評判系統(tǒng)、預(yù)警系統(tǒng)、綜合管控系統(tǒng)、常用數(shù)理統(tǒng)計工具庫、人工智能應(yīng)用簡易工具庫等，邊緣計算結(jié)果通過信息處理推送、現(xiàn)場預(yù)警展示及處理，由通信層傳送監(jiān)測終端。利用邊緣計算節(jié)點的功能,實行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的存放和檢驗檢測數(shù)值比對；多個檢驗檢測工作點原始記錄存檔、檢索和管理、歷史檢測資料比對；提供被測設(shè)備設(shè)施完好率預(yù)測數(shù)學(xué)模型及預(yù)測數(shù)據(jù)輸出的工具；現(xiàn)場各檢驗檢測工作點的綜合管控?？蓪⑦吘売嬎愣颂幚淼慕Y(jié)果傳云平臺存放。

3.1.3 挖掘數(shù)據(jù)價值

將匯總的項目數(shù)據(jù)在檢驗檢測管控中心以駕駛艙形式展示，對同類指標(biāo)不同環(huán)境(氣溫，濕度，天氣，季節(jié)等)、不同狀態(tài)(滿載、空載)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，判斷確定下一次檢測的時間和預(yù)期檢測的目標(biāo)值，開展預(yù)防性檢測，被測設(shè)施設(shè)備的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)服務(wù)?？梢詫υ囼炇以O(shè)備的使用、維修保養(yǎng)情況進(jìn)行全方面的監(jiān)控和追蹤[6]。

3.2 管控框架和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

現(xiàn)階段錄入的數(shù)據(jù)由移動終端通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳云平臺處理保存，邊緣計算端的軟硬件平臺規(guī)劃、搭建和實驗室演練已就緒，數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)將升級為由移動終端通過通信“管道”上傳至邊緣計算端進(jìn)行綜合處理，對完成處理的數(shù)據(jù)返回到移動終端，并在云平臺實行備份。試驗演練表明,采用邊緣計算端模式在響應(yīng)速度、智能化自治管控能力、檢驗檢測增值服務(wù)開展的便利性安全性有很大提高。構(gòu)建的“云、管、邊、端”協(xié)同的數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)[5]管控框架如圖2所示。

圖2 “云、管、邊、端”管控框架

使用遠(yuǎn)程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)為管控框架提供數(shù)據(jù)傳輸“管道”，為不同的作業(yè)場景提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，為工程檢驗記錄作業(yè)場景獲取信息提供傳輸通道，實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)、研判結(jié)果、異常提醒等數(shù)據(jù)的交互貫通。

3.3 多終端支持

邊緣端側(cè)應(yīng)根據(jù)工程檢驗記錄作業(yè)場景需求，考慮攜帶的便利性，采用嵌入式、輕型化邊緣計算設(shè)備。對邊緣設(shè)備的接口采用統(tǒng)一與標(biāo)準(zhǔn)化定義，方便接入不同廠家的邊緣設(shè)備，滿足作業(yè)場景需求?？梢苿拥倪吘売嬎阊b置的硬件組成如圖3所示。

圖3 邊緣計算裝置主要硬件組成

其中：

(1)在功能滿足需求前提下，采用小型化，低功耗，無風(fēng)扇的ARM主板。在邊緣計算裝置中處理數(shù)據(jù)、視頻、AI分析，實現(xiàn)邏輯管理。

(2)采用輕量化的LoRa網(wǎng)關(guān)或Wi-Fi網(wǎng)關(guān)模組，減少硬件占用空間，減少設(shè)備功耗。

(3)采用高性能鋰電池。

(4)采用簡潔、輕質(zhì)、導(dǎo)熱材料外殼。

4 結(jié) 語

數(shù)智化工程檢驗結(jié)果記錄系統(tǒng)通過檢驗檢測記錄模式改革，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化作業(yè)，提高了工作效率。該項目適用各類檢測檢驗機構(gòu)及計量機構(gòu)，實現(xiàn)工程檢驗原始記錄收集，基于收集的數(shù)據(jù)對工程檢驗原始記錄結(jié)果進(jìn)行分析，對工程檢驗過程進(jìn)行多維度管控,同時可提供檢驗檢測的增值服務(wù)。檢驗檢測機構(gòu)可獨立使用該系統(tǒng)，也可通過預(yù)留接口與已有系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通，并能根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場景進(jìn)行定制開發(fā)。為響應(yīng)國家“碳達(dá)峰”和“碳中和”的號召，通過軟件系統(tǒng)的推廣普及，推動日常工作向綠色低碳和環(huán)保高效方向發(fā)展，通過數(shù)智化改革賦能推動檢驗檢測行業(yè)升級，成為行業(yè)智慧檢測提升的推手，成為政府和監(jiān)管部門提升監(jiān)管效率的抓手，成為企業(yè)與公眾值得信任的幫手。