基于“互聯(lián)網+”的勘察信息化云平臺設計與應用

韓琳琳　潘勇　占建琴

摘要：文章分析了傳統(tǒng)勘察作業(yè)方式的弊端及原因，提出了基于“互聯(lián)網+”的勘察信息化云平臺設計思路，并對比分析了勘察模式和信息化模式下6個勘察環(huán)節(jié)的效率和用時。分析結果表明：在信息化模式下，編錄和處理一個常規(guī)鉆孔用時由50.1 min縮短至15.86 min，勘察的效率和質量得到了提高。

關鍵詞：工程勘察；互聯(lián)網+；信息化

0引言

工程勘察是建設工程的前期和基礎性工作，為后續(xù)設計、施工提供準確、真實的地質資料，有著舉足輕重的作用［1］。近年來，勘察工作的紙質化、碎片化、重復低效化，越來越不符合數(shù)字化時代的要求［2］。隨著我國勘察協(xié)會發(fā)布《工程勘察設計行業(yè)“十四五”信息化工作指導意見》，2025年，大型勘察設計行業(yè)骨干企業(yè)需要基本實現(xiàn)數(shù)字化轉型，且部分龍頭企業(yè)要達到國際先進水平［3］。在勘察行業(yè)中推進數(shù)字化進程，實現(xiàn)信息化勘察管理，勢不可擋［4］。

1 傳統(tǒng)勘察現(xiàn)存弊端及原因

1.1 傳統(tǒng)勘察作業(yè)方式存在的弊端

工程勘察過程持續(xù)時間短則數(shù)周，長則逾年，具有流程復雜、戰(zhàn)線漫長、相關方多、工作量大的特點［5］。傳統(tǒng)勘察信息化程度低，越來越難以滿足現(xiàn)代生產需求，編錄人員現(xiàn)場采用“紙+筆+手機拍照”的形式進行現(xiàn)場編錄，回到內業(yè)，再將數(shù)據錄入到相關勘察軟件中［6］?，F(xiàn)場資料多，工作量重復，不同項目之間數(shù)據不能通用，需要人工對項目進行統(tǒng)計，無法完成質量與進度的同步管理［7］。總的來說，存在以下四大弊端：

（1）操作方式原始：外業(yè)編錄采用“紙+筆+手機拍照”的形式，現(xiàn)場需要填寫大量的編錄表，重復低效，技術含量低，樣式參差不齊；部分編錄人員書寫不規(guī)范，筆跡難以辨認，加大了后期數(shù)據處理的難度。

（2）數(shù)據流轉緩慢：外業(yè)紙質化編錄數(shù)據，內業(yè)還需要數(shù)字化錄入相關勘察軟件，內外業(yè)脫節(jié)，數(shù)據流轉緩慢，協(xié)同性差，時間花費多。且技術層、管理層難以進行及時指導和有效監(jiān)管。

（3）數(shù)據核查低效：編錄現(xiàn)場，鉆孔深度深，編錄工作量大，巖芯照片多，忙亂之中，照片錯拍漏拍時有發(fā)生，原位測試深度、取樣深度、巖性分層深度時常錯亂，而紙質版數(shù)據的錯誤常常不能在勘察現(xiàn)場被及時發(fā)現(xiàn)；數(shù)據的錯誤流入下游工序時已經呈現(xiàn)指數(shù)級增長，加大了數(shù)據核查、糾偏的難度。

（4）數(shù)據管理混亂：紙質版數(shù)據無法存儲，需要將紙質版數(shù)據轉化為電子化數(shù)據，再重新進行統(tǒng)計整理。因此，無法及時地進行勘察進度管理、勘察過程的真實性監(jiān)管，同時勘察的質量管理和安全生產管理也無法得到保障。

1.2 原因分析

勘察工作主要分為外業(yè)階段和內業(yè)階段。對內外業(yè)勘察流程進行梳理核查發(fā)現(xiàn)，影響勘察效率低下的原因有4大方面：人為因素（勞務管理調動能力差）、專業(yè)技能（編錄員經驗不足、鉆探工人技能水平低、布孔方案調整）、信息化程度低（內外業(yè)脫節(jié)）和成果整理（辦公軟件應用不熟練）。再對4大影響因素進行詳細分析，發(fā)現(xiàn)主要影響因素為勘察信息化程度低，主要原因為內外業(yè)脫節(jié)，數(shù)據需要重復書寫、錄入、統(tǒng)計，協(xié)同性差，費時費力。

為了更好地分析勘察信息化程度低的原因，將勘察工作的基本流程劃分為現(xiàn)場編錄、樣簽填寫、巖芯拍照、照片存檔、數(shù)據統(tǒng)計、錄入理正軟件6個環(huán)節(jié)，繼續(xù)分析不同環(huán)節(jié)的用時，選出用時多的主要環(huán)節(jié)進行改進。本文選取了5個典型的項目，對傳統(tǒng)勘察工作用時進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果如表1所示?？辈旃ぷ髁繛椋恒@孔深度為30 m，現(xiàn)場編錄1份，樣簽填寫5張，巖芯拍照7張，照片命名存檔7張，數(shù)據統(tǒng)計10項（含樣品個數(shù)、原位測試、鉆孔進尺、工程進度、地層巖性、鉆孔水位等），數(shù)據錄入理正軟件1份。

通過統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，在6個環(huán)節(jié)中，數(shù)據統(tǒng)計和錄入理正軟件費時最多，約為13 min。傳統(tǒng)模式下勘察工作多采用紙筆記錄、人工手動干預等較原始辦法進行，普遍存在重復工作量多、單位工作耗時長、頁面整潔性差、成果標準各異、操作過程復雜的弊端，勘察環(huán)節(jié)比較分散，系統(tǒng)性和整體性較弱。

因此，在大數(shù)據背景下，亟須研發(fā)一套基于“互聯(lián)網+”的勘察信息化系統(tǒng)，提高勘察信息化程度，能夠實現(xiàn)野外編錄無紙化，地層信息標準化，巖芯照片上傳同步化，項目管理信息化等功能，實現(xiàn)傳統(tǒng)勘察技術全過程化管理、信息化存儲。

2 信息化云平臺的設計

為了更好地研發(fā)系統(tǒng)，重新梳理勘察的階段，將其分為前期準備、外業(yè)勘察、內業(yè)整理等3個大階段（見圖1），細分三大階段的詳細流程，擬定信息化的系統(tǒng)框架。

基于“互聯(lián)網+”研發(fā)一套勘察信息化云平臺，包括手機APP端和電腦WEB端?？辈煨畔⒒破脚_基本框架如圖2所示，包括4個方面：數(shù)據庫/接口、業(yè)務層、展示層和安全體系，實現(xiàn)外業(yè)信息化采集數(shù)據（數(shù)據庫），自動同步上傳到電腦端并對數(shù)據進行分析統(tǒng)計（業(yè)務層），最后在電腦WEB端和手機APP端展示相關成果（展示層），進而實現(xiàn)勘察全過程信息化、數(shù)字化。同時，安全體系可以保障整個系統(tǒng)的安全。該系統(tǒng)包括18個功能模塊104項具體功能，涵蓋了勘察的內外業(yè)工作流程，將傳統(tǒng)勘察的“紙+筆”模式轉化為了“手機+電腦”的電子化模式。功能模塊見表2。

3 信息化云平臺的應用

為了凸顯勘察信息化云平臺的使用效果，本文對影響勘察效率低下的6個環(huán)節(jié)進行了對比，結果如下：

3.1 外業(yè)編錄

傳統(tǒng)模式：編錄員手持編錄表，對照巖芯用鉛筆逐行紙質編錄，需要對巖芯進行詳細描述，包括巖性、顏色、狀態(tài)、結構等，書寫內容多，編錄樣式參差不齊，且編錄表易遺失或污損。

信息化模式：可以根據區(qū)域地質或初步勘察等地質資料，創(chuàng)建擬建項目的標準地層，在野外直接調用標準地層修改分層深度，即可完成外業(yè)編錄，若現(xiàn)場巖芯與標準地層內容不符，可對標準地層進行修改。采用手機APP端可以完成電子化外業(yè)編錄，編錄內容實時同步上傳至電腦端，生成規(guī)范、標準的電子編錄表。

3.2 樣簽填寫

傳統(tǒng)模式：現(xiàn)場人員用鉛筆填寫大量樣簽，用封口膠粘貼到樣品，樣簽易污損，難以辨認，編寫樣式參差不齊，且技術人員稍不留神信息填寫錯誤導致后期核查費時。

信息化模式：手機APP錄入取樣信息后，每個樣品生成唯一的二維碼。手機藍牙連接便攜打印機，利用APP打印樣簽，直接粘貼到樣品上，樣簽自動生成、批量打印、粘貼便利且樣簽內容標準化，后期通過掃描二維碼可以隨時查看樣品的動態(tài)。

3.3 巖芯拍照

傳統(tǒng)模式：拍照需要提前制作實體巖芯牌并運輸至現(xiàn)場，每拍一張照片都得擦改實體巖芯牌并妥善擺放，需要工人協(xié)助。拍照時由于角度問題，易導致巖芯照片變形，尤其是整孔巖芯照，變形嚴重。

信息化模式：能夠快速自定義電子巖芯牌，節(jié)能環(huán)保，巖芯牌內容格式標準化，巖芯拍照輔助框拍出照片更美觀。系統(tǒng)具有巖芯拼接功能，能夠將分箱巖芯照片自動化拼接，無需再拍整孔巖芯照，且會將巖性分層深度添加到整箱巖芯中，輔助技術人員檢查巖芯分層情況。

3.4 照片存檔

傳統(tǒng)模式：需要在手機眾多照片中找到所需要的照片并將其復制到電腦，然后逐一打開照片再命名，最后創(chuàng)建文件夾將照片分類放置，重復性高、技術含量低、耗時長，易出錯。

信息化模式：照片自動智能化命名、分類，手機拍照后自動上傳至電腦端，只需要在電腦端按需下載項目照片即可，操作耗時短，且下載后的照片已經自動命名。

3.5 數(shù)據統(tǒng)計

傳統(tǒng)模式：根據現(xiàn)場編錄數(shù)據，建立Excel表格或錄入理正軟件，手動統(tǒng)計項目的相關信息。

信息化模式：外業(yè)采集的數(shù)據經過后臺數(shù)據分析，自動進行數(shù)據統(tǒng)計，直接在手機APP端或電腦WEB端查看即可。

3.6 錄入理正軟件

傳統(tǒng)模式：需對照現(xiàn)場編錄表，逐個錄入鉆孔的相關地質信息，每個鉆孔錄入時間為5～20 min不等，由于太多重復性無腦操作，使技術人員更易疲憊，易導致錄入數(shù)據和原始記錄不一致，增加后續(xù)的復核更正工作量。

信息化模式：在電腦WEB端可一鍵下載編錄數(shù)據，直接導入理正或華寧軟件，無論幾十、幾百或幾千個鉆孔，整個操作不過一兩分鐘，顯著提高了工作效率，且數(shù)據與原始編錄數(shù)據一致，減少了后期復核的工作量。

對比勘察的6個重要環(huán)節(jié)，對傳統(tǒng)模式和信息化模式下的用時進行統(tǒng)計（見圖3）。由圖3可知：傳統(tǒng)模式下，對一個30 m的鉆孔進行勘察，用時為50.1 min，而信息化模式下，用時僅15.86 min，時間縮短了2/3，效率提高了近70%，尤其是費時比較長的數(shù)據統(tǒng)計和錄入理正軟件兩個環(huán)節(jié)。由于提高了工程勘察的信息化，打通了內外業(yè)的信息化通道，實現(xiàn)了數(shù)據協(xié)同共享，大大縮短了這兩個環(huán)節(jié)的用時，從源頭上變革了勘察技術的工作習慣，大幅提高了勘察的工作效率和勘察質量。

總的來說，勘察信息化技術具有以下五大優(yōu)點：（1）程序化與標準化，流程合一，高效便捷，成果標準美觀；（2）及時性與協(xié)同性，實現(xiàn)技術指導同步，內外業(yè)協(xié)同；（3）高效性與整體性，能夠對項目進度整體進行把控，使項目提質增效；（4）智能性與預警性，及時發(fā)現(xiàn)外業(yè)采集數(shù)據中的錯漏碰缺，避免流入下游環(huán)節(jié)；（5）溯源性與透視性，能夠預防造假，確保數(shù)據真實可靠。

從平臺研發(fā)至今，已經在多達398個項目中進行了推廣應用，涵蓋了公路勘察、市政勘察、水運勘察、房建勘察、地鐵勘察等8大勘察領域，涉及鉆孔48 058個，累計進尺達到93萬m。信息化云平臺的推廣應用，從根本上改善了傳統(tǒng)勘察各環(huán)節(jié)工作效能低、數(shù)據共享性差、資料利用低、管理難度大等弊病，提高了勘察工作的效率和質量，節(jié)約了人力物力，有效縮短了勘察工作周期，為項目的順利實施提供了保障。

4 結語

（1）傳統(tǒng)勘察存在操作方式原始、數(shù)據流轉緩慢、數(shù)據核查低效和數(shù)據管理混亂等特點，導致其工作流程復雜、工作環(huán)節(jié)耗時多、成果標準各異，效率低下。

（2）在大數(shù)據背景下，基于“互聯(lián)網+”理論，研發(fā)了一套勘察信息化云平臺，該平臺具有18個功能模塊，涵蓋了勘察外業(yè)、內業(yè)所有流程，具有程序化與標準化、及時性與協(xié)同性、高效性與整體性、智能性與預警性和溯源性與透視性等特點。

（3）對傳統(tǒng)模式和信息化模式下勘察環(huán)節(jié)進行詳細對比發(fā)現(xiàn)，信息化模式下勘察時間由50.1 min縮短至15.86 min，大大地縮減了勘察用時，顯著提高了勘察效率和質量。

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［7］唐正輝，李世明，潘榮建.鉆孔數(shù)據標準化關鍵問題研究［J］，中國勘察設計，2021（11）：99-101.

作者簡介：韓琳琳（1988—），碩士，工程師，主要從事巖土工程設計、科研等方面的工作。