基于模板定制的水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術

戴領 李少林 彭紹才 劉光彪 紀傳波

摘要：

水利工程安全監(jiān)測報告編制具有涵蓋面廣、工作量大、主要依靠人工完成的特點，為解決報告編制中易出現(xiàn)人為錯誤、效率低等問題，滿足水利信息化和智能化的需求，在安全監(jiān)測報告特性分析的基礎上，提出基于模板定制的水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術。該技術可實現(xiàn)網絡端在線配置模板，快速智能生成報告，并將其應用于金沙水電站等安全監(jiān)測工程，證明該項技術能有效減少人工錯誤和降低用戶生成報告報表難度，具有較高準確性和較強可擴展性，可應用于不同水利工程安全監(jiān)測項目。

關鍵詞：

水利工程； 安全監(jiān)測； 模板定制； 報告自動生成

中圖法分類號：TV391

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.05.019

文章編號：1006-0081（2023）05-0117-05

0 引 言

水利工程安全監(jiān)測貫穿整個水利工程運營周期，是掌握工程安全性態(tài)、控制風險的有效手段與方法，也是影響工程安全長效服役的關鍵環(huán)節(jié)［1］。安全監(jiān)測周報、月報、年報以及各類專題報告是水利工程安全監(jiān)測管理中的重要工作內容，專業(yè)人員定期將工程安全監(jiān)測數(shù)據以報告的方式上交主管單位，以便管理人員能夠充分掌握工程狀態(tài)并在突發(fā)情況下及時做出應對措施［2-4］。

目前，水利工程安全監(jiān)測報告主要依靠人工完成，專業(yè)人員通過自動化采集或人工采集方式收集觀測數(shù)據并根據儀器出廠參數(shù)和公式計算出效應量，同時計算不同工程部位不同測點下監(jiān)測效應量統(tǒng)計特征值并繪制相關過程圖、組合圖至監(jiān)測報告中，再由專業(yè)人員根據測點數(shù)據、統(tǒng)計特征值、過程線等分析工程性態(tài)形成相應結論［5］。日常工作中，專業(yè)人員持續(xù)更新和維護監(jiān)測數(shù)據，利用軟件中的公式計算、宏等功能實現(xiàn)報告半自動化生成［6-9］。然而，隨著安全監(jiān)測自動化改造進程不斷推進，監(jiān)測數(shù)據量急劇增加，工作量逐步加大，傳統(tǒng)的人工編制報告方式已難以滿足現(xiàn)今水利信息化和智能化的需求，同時還存在人為錯誤、效率低等問題［10-13］。現(xiàn)有文檔自動生成技術主要基于Microsoft Office相關的COM 組件、XML文檔以及JAVA 體系下基于中間件JACOB，POI與ITEXT等形式，大多應用于對實驗報告、醫(yī)學報告等形式與內容較為簡單且固定的報告生成。這些文檔生成技術程序編碼實現(xiàn)復雜，內容格式、樣式與版式難以控制，且文檔調整需修改源代碼，難以保證報告生成的準確性和可擴展性［14-17］。急需在監(jiān)測自動化系統(tǒng)基礎上開發(fā)出高效可用的安全監(jiān)測報告自動生成技術，以加快推進水利工程全生命周期智慧建設進程。

在研究分析安全監(jiān)測報告特性的基礎上，提出了一種基于模板定制的水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術，通過對報告整體的拆解與重構，制定了一套報告模板制作流程，大大減輕了模板制作的工作量。同時研發(fā)出相應的數(shù)據替換技術，能夠良好支持圖表替換與修改，實現(xiàn)網頁端在線配置模板，快速智能生成報告，有效降低人工錯誤和生成報告報表的難度，可應用于不同的水利工程安全監(jiān)測項目中。

1 水利工程安全監(jiān)測報告特性分析

安全監(jiān)測報告主要是對工程安全監(jiān)測設施的設置和運行情況進行總結和整理。根據時間間隔可以劃分為月報、周報、年報等。以安全監(jiān)測月報為例，其一般存儲為Word文件，每月報告的樣式和格式相同，涉及內容既有對工程項目情況的固定描述，也有關于時段內監(jiān)測數(shù)據的分析，前者相對固定無需更新，后者則需在每期報告整編過程中更新。從報告結構角度分析，報告主要分為封面、目錄、標題與正文，其中標題劃分為一、二、三級標題等；正文主要由文本、表格與圖片3種不同元素構成，文本內容大多重復，僅監(jiān)測效應量統(tǒng)計特征值和相關結論需根據當月數(shù)據修改，同時替換表格相應時段內容和圖片。從監(jiān)測專業(yè)角度分析，報告主要記錄工程各監(jiān)測項目具體測值并獲得相關結論，從而為評估工程整體的安全性態(tài)提供支持，其主體部分一般按照工程部位劃分小節(jié)，每個工程部位再根據儀器或監(jiān)測項目劃分，不同工程部位相同監(jiān)測儀器或項目的報告內容大部分相似，主要介紹該工程部位下測點布置情況、儀器安裝情況、儀器損毀情況以及當月數(shù)據統(tǒng)計情況和一些需特殊說明的內容。不同規(guī)模與類型的大壩，其工程結構與傳感器布設各不相同，因此其文檔目錄結構也存在較大不同。

綜上所述，安全監(jiān)測報告內容涵蓋面較廣，涉及數(shù)據類型眾多，數(shù)據量大，且報告編制專業(yè)性較強，除水工專業(yè)基礎外，還需掌握傳感器、測量、計算機、信息處理等專業(yè)知識，同時，安全監(jiān)測資料分析的相關技術要求和規(guī)程規(guī)范明確，對報告格式的規(guī)范性和質量性要求較高。

2 關鍵技術

與傳統(tǒng)水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術類似，基于模板定制的水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術主要采用“模板制作-標記編碼-數(shù)據替換”的思路，不同之處在于，該技術進行模板制作時，根據水利工程安全監(jiān)測業(yè)務需求，將完整報告進行拆分，劃分為封面、概述、各類型監(jiān)測項目成果等，分別制作出封面模板、項目概述模塊、多點位移計模板、滲流監(jiān)測成果模板等。通過對不同模板的動態(tài)組合完成報告整體模板的制作，從而達到模板復用和減少制作模板工作量的目的。特別是對于某些大型工程，存在工程部位較多、監(jiān)測報告體量大、整體制作模板工作量大、不同部位的監(jiān)測項目和所用儀器類似的情況，采用本套模板制作流程，可使相同儀器部分共用1套模板，將不同部分的模板進行嵌套組合形成完整板塊，有效降低報告模板制作工作量。

此外，該項技術依托于B/S架構，考慮到Word文件與HTML文件可以相互轉換，同時瀏覽器對HTML文件的天然支持，以富文本編輯器為媒介，將Word模板文檔以HTML格式展現(xiàn)在瀏覽器上，用戶通過瀏覽器就可實時查看和制作模板，對其中需要更新部分進行編碼和配置。同時在數(shù)據替換時分章節(jié)定位，通過HTML DOM節(jié)點樹快速查找和替換占位符標記，以提高搜索和替換效率，最后從富文本編輯器中提取數(shù)據更新后的報告全文HTML字符串并導出為WORD文檔。由于本技術采用HTML文件作為媒介，因此無需安裝MS Office軟件，同時可適配不同操作系統(tǒng)。其中文本標記對應文本配置，表格標記對應表格配置，圖片標記對應圖片配置，具體技術路線見圖1。

2.1 報告模板制作

報告模板制作是技術核心。由于報告格式規(guī)范要求較高，目前采用程序語言操作Word文檔，格式難度較大且難以保證格式規(guī)整，因此選擇Word文件模板方式控制樣式?；谀承﹫蟾鎯热葺^多，整體制作模板工作量大，且其中大部分內容可重復，如相同儀器監(jiān)測的不同工程部位或項目描述基本相同，因此將報告進行拆解，創(chuàng)建成不同的元素模板，如封面模板、標題模板，儀器模板等。模板制作具體步驟如下。

（1） 根據水利工程安全監(jiān)測業(yè)務需求，對安全監(jiān)測報告Word文檔進行拆分，劃分為封面、概述、各類型監(jiān)測項目成果等。

（2） 對各類模板中需要動態(tài)更新的文本、表格和圖形進行編碼和標記，其中文本記為#label_xxx#，表格為#table_xxx#，圖片為#img_xxx#，標記無特定格式要求，但應注意編碼含義明確，便于人工檢查識別。由于模板分塊制作，且數(shù)據分塊寫入，同一模板內容標記必須具有唯一性，不同模板間的標記可以相同。

（3） 在Office中將所有處理好的Word模板文件另存為HTML文件存庫備用。

（4） 根據具體工程部位、監(jiān)測項目、測點布置等因素，在網頁端選擇封面模板、項目概述模板以及儀器模板的各類動態(tài)組合，形成完整的工程安全監(jiān)測日報、月報與年報模板，并在富文本編輯器中預覽。

（5） 對模板中各標記進行測點關聯(lián)配置，其中，對于文本標記配置，如開始日期、結束日期等簡單標記僅需通過標記編碼進行區(qū)分，如#label_startDate#、#label_endDate#等；對于某些監(jiān)測效應量統(tǒng)計量標記，如某工程部位下監(jiān)測項目當前效應量范圍、時段內變化值范圍等，則需綁定相應的測點信息以及數(shù)據庫相關字段說明等，如測點編號，監(jiān)測效應量字段名稱等；對于表格標記配置，需預先配置出相應的表頭，包括測點編號、埋設位置、埋設時間等基礎信息，以及表格中是否包含變化量、最值等統(tǒng)計量信息；對于圖片標記配置，需預先確定圖上所有對象的顏色、尺寸和內容，包括圖名、字體、字號、圖例、線寬、線型等樣式，然后根據成果圖類型，配置對應的測點數(shù)據，如物理量組合圖需配置展示物理量字段標識，過程線組合圖則需確定相應測點編號組。

（6） 根據配置文件編寫數(shù)據讀取和處理接口，從安全監(jiān)測自動化采集數(shù)據庫中獲取報告中文本、表格和圖片所需要的測點數(shù)據。

2.2 報告自動生成技術

為降低報告生成難度和簡化業(yè)務人員操作，該技術在報告模板的基礎上，僅需設置數(shù)據集范圍即可在網頁端迅速生成報告，具體步驟如下：① 設置數(shù)據集時間范圍及報告模板。② 將模板加載至富文本編輯器中，實現(xiàn)報告模板網頁端預覽，同時組合模板配置，構成模板數(shù)據請求輸入。③ 根據請求輸入調用已開發(fā)接口，從安全監(jiān)測自動化采集數(shù)據庫中讀取相關數(shù)據，并寫入模板中。其中，文本部分可通過編碼查找替換方式完成數(shù)據寫入；表格部分在HTMLDOM結構樹中搜索Table節(jié)點后，根據選定時段內數(shù)據長度動態(tài)添加內容；圖片部分根據模板數(shù)據輸入，按照報告順序搜索HTMLDOM結構樹中IMG節(jié)點，然后依次在網頁端繪制圖片并轉化成BASE64編碼格式，作為數(shù)據源插入到圖片節(jié)點上。④ 遍歷報告模板所有章節(jié)后，將數(shù)據完全寫入模板中，完成報告的在線展示，隨后從富文本編輯器中提取報告并導出。導出報告中更新部分，填充黃色進行提示，以便于使用者復核校對。

3 應用與實踐

安全監(jiān)測儀器、網絡通信等硬件設施的不斷改良與發(fā)展使工程安全監(jiān)測逐漸擺脫繁瑣復雜的傳統(tǒng)人工監(jiān)測手段，向更加高效便捷的自動化手段邁進，逐步實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據的自動獲取、存儲與展示，配套的安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)也為監(jiān)測報告自動生成提供了良好的基礎數(shù)據支撐。

報告自動生成技術依托于工程安全監(jiān)測信息化平臺，成功應用于金沙江金沙水電站廠壩土建及安裝工程安全監(jiān)測工程、珠江三角洲水資源配置工程安全監(jiān)測工程等項目中。以金沙水電站安全監(jiān)測月報為例，報告除封面外共計5章，分別為安全監(jiān)測儀器布置及施工進展情況、牛筋樹河道整治及相關工程、廠壩土建及安裝工程、花石崖、小結與巡視檢查，其中2～4章為主體工程，再根據工程部位劃分小節(jié)，如縱向圍堰、導流明渠邊坡等，各工程部位下根據儀器劃分小節(jié)，如多點位移計、測壓管、測斜管等。模板制作及報告生成具體步驟如下。

（1） 在Office軟件中對報告拆解，并制作各部分模板，如封面模板，對文檔封面中時段范圍與報告期數(shù)進行編碼，其他固定部分不變，并另存為HTML文件；監(jiān)測儀器模板，根據監(jiān)測儀器進行拆分，各類型監(jiān)測儀器報告內容統(tǒng)一制作模板，其中多點位移計模板見圖2，另存為HTML文件備用。

（2） 對模板中的所有標記進行配置，具體如圖3所示，配置以JSON格式文件存儲在后臺備用，部分配置意義如下：id為HTML模板DOMID屬性；templateName為調用模板名稱；queryParam為標記配置，包含測點類型與效應量在數(shù)據庫表中對應字段和涉及的所有測點編號，以及對應模板中的文本、表格和圖片標記。對于文本標記，采用特定字符串代表不同類型統(tǒng)計量，如accmulation代表累積位移量等，同時附上計算累積位移量范圍所涉及的測點編號；對于表格標記，根據模板中表格數(shù)、量以數(shù)組形式存儲，配置包括表格數(shù)據來源、是否包含統(tǒng)計量等；對于圖片標記，根據模板中圖片數(shù)量以數(shù)組形式存儲，配置包括圖片數(shù)據來源、數(shù)據在數(shù)據庫表中對應字段名、圖例、坐標軸標題等。

（3） 用戶在網頁端將各類型模板根據文檔結構排列組合，制作報告整體模板結構并將表征報告結構的索引文件存儲在后臺。網頁端在線預覽模板或生成報告時，可根據該文件調用已制作完成的HTML模板文件和JSON配置文件。

（4） 用戶在網頁端設置報告時段范圍，選擇報告模板，點擊報告生成按鈕后，程序自動調取模板文件，根據文件配置從金沙安全監(jiān)測數(shù)據自動化采集數(shù)據庫中調取數(shù)據，數(shù)據返回后，分節(jié)遍歷標記，替換模板中的相應標記，生成安全監(jiān)測月報，見圖4。

4 結 語

本文提出基于模板定制的水利工程安全監(jiān)測報告自動生成技術，在報告內容與格式上可與項目原有的安全監(jiān)測報告完全一致，使用者僅需進行報告的審閱與簡單批注修訂工作，即可將報告提交，突破了人工編寫安全監(jiān)測報告的傳統(tǒng)模式，提高了資料整編分析的規(guī)范性和專業(yè)性。該報告自動生成技術能適應現(xiàn)行工程管理單位的業(yè)務需求和水利信息化的發(fā)展需要，具有推廣應用價值，可為同類報告生成系統(tǒng)開發(fā)提供參考。

參考文獻：

［1］ 周啟，譚界雄，高全，等.大壩安全監(jiān)測資料整編分析報告自動生成系統(tǒng)［J］.人民長江，2019，50（1）：215-219.

［2］ 李碧君，付紅軍，胡揚宇，等.電網年度運行方式自動優(yōu)化計算與報告生成系統(tǒng)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2010，34（4）：112-115.

［3］ 秦淑芳.混凝土壩監(jiān)測報告自生成系統(tǒng)研究［J］.人民長江，2017，48（13）：100-102.

［4］ 劉瑩，解啟瞻.基于LabVIEW的word校準報告自動生成研究［J］.中國科技信息，2018（9）：63-65.

［5］ 胡斌斌，葉芳毅.水利工程安全監(jiān)測報告自動整編技術研究與實踐［J］.水利水電快報，2022，43（1）：50-54.

［6］ 劉雄，王軍，琚格格，等.基于LabView與SQL Server的檢測報告生成系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.艦船電子工程，2018，38（5）：93-97.

［7］ 王煒，倫濤，袁野.基于Matlab自動生成測試報告的研究［J］.兵工自動化，2019（3）：23-27.

［8］ 黃兵鋒，盛俏，劉杰暢，等.基于模版定制的報告自動生成方法［J］.湖北汽車工業(yè)學院學報，2016，30（4）：39-42.

［9］ 柏欣雨.基于智能模板的消化內鏡報告自動生成系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［D］.濟南：山東大學，2021.

［10］ 齊敬佩.檢測報告和企業(yè)報表自動生成系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.北京：北京郵電大學，2020.

［11］ 王兵兵.公文文檔自動生成系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.大連：大連理工大學，2019.

［12］ 李輝，陳洪超，周瑋奇，等.一校一報告系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.信息與電腦（理論版），2019（13）：79-83.

［13］ 拜曉蒙，孔月萍，傅彥茹，等.一種VC驅動Office組件的報告自動生成方法［J］.科技風，2019（14）：70-72.

［14］ 王超.遼寧省高速公路橋梁安全監(jiān)測月度報告生成系統(tǒng)研究［J］.北方交通，2021（1）：83-87.

［15］ 劉鵬，秦巍，周永輝，等.基于動態(tài)網頁的Word報告自動生成方法［J］.計算機工程，2012，38（5）：279-280，284.

［16］ 劉靜，朱光瑩，王娜娜.基于WORD格式圖文報告的自動生成技術及應用［C］∥中國核學會.中國核學會2015年學術年會論文集.綿陽：中國核學會，2015.

［17］ 周千明，朱欣娟，胡西民.基于Aspose技術的自定義模板文檔生成方法［J］.計算機系統(tǒng)應用，2015，24（6）：235-238.

（編輯：唐湘茜，張 爽）

Abstract：

The compilation of water conservancy project safety monitoring report has the characteristics of extensive involvement，heavy workload and manual completion.In order to solve the problems such as human error，low efficiency in the preparation of the report，and to meet the requirements of water conservancy information and intelligence，based on the analysis of the characteristics of the safety monitoring report，an automatic generation technology of water conservancy engineering safety monitoring report based on template customization was proposed.This technology can realize the online configuration of templates at the network end and generate reports quickly and intelligently，and was applied to safety monitoring projects such as Jinsha Hydropower Station.It has been verified that this technology can effectively reduce manual errors and reduce the difficulty for users to generate reports.With high accuracy and strong scalability，it can be applied to different safety monitoring projects of water conservancy projects.

Key words：

hydraulic engineering； safety monitoring； template customization； automatic report generation technology