水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)的構(gòu)建與工程應(yīng)用

徐洋洋,陳強(qiáng),李建雄,段雪兒,涂小兵

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,杭州,311122)

據(jù)水利部最新的《2020年全國(guó)水利發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》公布,全國(guó)水利建設(shè)完成投資8181.7億元,同比增長(zhǎng)21.9%,充分體現(xiàn)我國(guó)對(duì)水利建設(shè)的重視性[1]。水利工程是關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的重大建設(shè)項(xiàng)目,依托云平臺(tái)的構(gòu)建和應(yīng)用可以起到重要作用,經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn),管理云平臺(tái)對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)有很大的推動(dòng)作用,不僅可以控制工程建設(shè)全過(guò)程,推進(jìn)水利管理現(xiàn)代化,而且大幅提升了水利工程信息化、智能化水平[2-3]。

1 管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念

云平臺(tái)是指基于軟件、硬件資源的服務(wù),提供計(jì)算、儲(chǔ)存和網(wǎng)絡(luò)能力的云計(jì)算平臺(tái)。水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有前瞻性、先進(jìn)性、安全性、簡(jiǎn)易性和穩(wěn)定性等特點(diǎn),使得管理云平臺(tái)與系統(tǒng)、終端之間有著良好的兼容性和擴(kuò)展性[4]。具體來(lái)說(shuō),管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念應(yīng)依托移動(dòng)和固定寬帶網(wǎng)絡(luò),以BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心,充分運(yùn)用傳感網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、GIS、云計(jì)算、AI等新一代信息技術(shù),從“四化”方面進(jìn)行設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程施工的在線監(jiān)控、自動(dòng)監(jiān)督、遠(yuǎn)程監(jiān)管、輔助決策,進(jìn)而提升水利工程建設(shè)管理水平,促進(jìn)水利工程建設(shè)科技創(chuàng)新。

1.1 管理系統(tǒng)信息化

充分利用BIM+GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),整合傳感網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程視頻、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、WebGL等新一代信息技術(shù),依托移動(dòng)和固定寬帶網(wǎng)絡(luò),將模型、設(shè)備、傳感器、通信、數(shù)據(jù)鏈等子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通,建設(shè)統(tǒng)一的項(xiàng)目管理云平臺(tái)。同時(shí),將云平臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞標(biāo)準(zhǔn)化,打通項(xiàng)目應(yīng)用各模塊之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系,建立共享交換長(zhǎng)效機(jī)制,保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和可傳遞性,解決信息孤島問(wèn)題,避免重復(fù)投資,科學(xué)合理利用現(xiàn)有資源。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)管理便利化

充分利用現(xiàn)今較為成熟的監(jiān)測(cè)監(jiān)控和巡查巡檢設(shè)備,對(duì)建筑物施工過(guò)程、工地日常施工作業(yè)和施工區(qū)安全隱患進(jìn)行管控,實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào),視頻監(jiān)控遠(yuǎn)程控制、巡查檢視一鍵上傳等功能,提高項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)管控的便利性和實(shí)效性,節(jié)省人力資源。

1.3 業(yè)務(wù)管理標(biāo)準(zhǔn)化

利用現(xiàn)行的規(guī)程規(guī)范對(duì)項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)進(jìn)行分類梳理,達(dá)到業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化,業(yè)務(wù)表單統(tǒng)一化及模型應(yīng)用編碼化。依據(jù)職責(zé),對(duì)參建單位進(jìn)行任務(wù)劃分;依據(jù)層級(jí),對(duì)管理人員進(jìn)行權(quán)限匹配實(shí)現(xiàn)權(quán)責(zé)到人、任務(wù)清晰、精細(xì)分工、流程完善、歷史可查的標(biāo)準(zhǔn)化管理體系,實(shí)現(xiàn)多維度、多層次的項(xiàng)目管理架構(gòu)。

1.4 信息展示集成化

利用信息化平臺(tái),將項(xiàng)目管理過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以圖表、圖形、模型等方式集中展示,按照業(yè)務(wù)種類對(duì)信息進(jìn)行劃分,按業(yè)務(wù)邏輯對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析,形成項(xiàng)目進(jìn)度、費(fèi)用、質(zhì)量、安全管理的“一張圖”,清晰明了反映項(xiàng)目進(jìn)展情況,輔助進(jìn)行決策調(diào)度。

2 管理云平臺(tái)的架構(gòu)與模塊

水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示,采用“四橫四縱”總體架構(gòu),四橫為基礎(chǔ)設(shè)施體系、數(shù)據(jù)資源體系、應(yīng)用支撐體系和業(yè)務(wù)應(yīng)用體系,四縱為政策制度體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、組織保障體系和網(wǎng)絡(luò)安全體系。系統(tǒng)架構(gòu)建設(shè)將以“一個(gè)應(yīng)用、一個(gè)支撐、N個(gè)模塊”為原則,其中“一個(gè)應(yīng)用”為水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)應(yīng)用;“一個(gè)支撐”為以先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭載智能傳感技術(shù)作為整個(gè)工程的底層支撐;“N個(gè)模塊”為根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)管理的實(shí)際需求,涵蓋多層次多領(lǐng)域的相關(guān)功能模塊。

圖1 水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)將以建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)模塊為主要任務(wù),數(shù)據(jù)庫(kù)可作為驗(yàn)收成果進(jìn)行整體移交。在水利工程建設(shè)中,業(yè)務(wù)模塊根據(jù)建設(shè)實(shí)際進(jìn)行開(kāi)發(fā),主要模塊包括:黨建引領(lǐng)、前期管理、合同管理、進(jìn)度管理、費(fèi)用管理、質(zhì)量管理、安全管理、技術(shù)管理、數(shù)字管理、信息檔案管理等,業(yè)務(wù)模塊前端展示頁(yè)面進(jìn)行個(gè)性化開(kāi)發(fā)。應(yīng)用將采用B/S架構(gòu)、云端部署形式,不需要安裝客戶端,參建各方可通過(guò)瀏覽器登錄應(yīng)用參與項(xiàng)目管理,主要功能模塊介紹如下:

(1)黨建引領(lǐng)。黨建引領(lǐng)模塊包含支部建設(shè)和清廉工程兩大部分,支部建設(shè)重點(diǎn)對(duì)支部人員信息、支部工作動(dòng)態(tài)和支部標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等內(nèi)容進(jìn)行管理;清廉工程對(duì)本工程在建設(shè)過(guò)程中可能存在的廉政風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控,建立風(fēng)險(xiǎn)清單提醒相關(guān)人員注意風(fēng)險(xiǎn)事項(xiàng),對(duì)主要工作事項(xiàng)編制運(yùn)行流程圖,按圖實(shí)施,在系統(tǒng)醒目位置布設(shè)公開(kāi)舉報(bào)電話和郵箱,促進(jìn)群眾監(jiān)督。

(2)前期管理。前期管理模塊通過(guò)將工程立項(xiàng)到項(xiàng)目實(shí)施階段的所有報(bào)告、圖紙、專題、審查文件進(jìn)行分類歸集,在線存檔,方便日常調(diào)取資料。按照項(xiàng)目階段分為:項(xiàng)目建議書(shū)、可行性研究、初步設(shè)計(jì)三個(gè)階段,并對(duì)每個(gè)階段完成狀態(tài)、完成時(shí)間、所在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理,直觀反映項(xiàng)目推進(jìn)情況及主要障礙。

(3)合同管理。合同管理通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目產(chǎn)生的合同進(jìn)行系統(tǒng)管理,對(duì)合同相關(guān)方、合同金額、合同重要條款進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,直觀顯示合同完成狀態(tài)。重點(diǎn)對(duì)合同登記、合同支付、合同變更與索賠、合同違約等情況進(jìn)行精準(zhǔn)把控,嚴(yán)格執(zhí)行合同條款,維護(hù)各方合法權(quán)益,為工程順利實(shí)施提供保障。

(4)進(jìn)度管理。進(jìn)度管理模塊依據(jù)施工組織設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工現(xiàn)狀編制,按照計(jì)劃和實(shí)際兩條主線進(jìn)行管理,施工計(jì)劃在線編制,實(shí)際進(jìn)度實(shí)時(shí)反饋,并對(duì)實(shí)際和計(jì)劃的差異進(jìn)行分析。進(jìn)度計(jì)劃的各條作業(yè)可與模型構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián),依據(jù)時(shí)序進(jìn)行三維施工模擬,參建各方可直觀了解施工過(guò)程,對(duì)工程總體進(jìn)度安排有清晰把握?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)程對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行反饋,依據(jù)反饋的實(shí)際開(kāi)始/完成時(shí)間,生成實(shí)際施工進(jìn)度表。實(shí)際施工面貌可由模型直觀呈現(xiàn),通過(guò)不同顏色形象展示已完、在建、未建工程,直截了當(dāng)反映工程建設(shè)現(xiàn)狀。

(5)費(fèi)用管理。費(fèi)用管理重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目資金到位情況、進(jìn)度款報(bào)審、資金支付、費(fèi)用變更、支付報(bào)表等功能應(yīng)用,通過(guò)費(fèi)用數(shù)據(jù)在線審核,多方共享,減少審批環(huán)節(jié)和時(shí)間,提高工作效率。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的支出/收入表單,將工程量清單進(jìn)行拆分,按照施工進(jìn)度情況按月或標(biāo)段統(tǒng)計(jì)費(fèi)用使用/完成情況。統(tǒng)計(jì)差異較大的項(xiàng)目進(jìn)行分析,起到錯(cuò)漏排查、費(fèi)用校驗(yàn)的作用。

(6)質(zhì)量管理。質(zhì)量管理重點(diǎn)對(duì)質(zhì)量體系、質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)定、質(zhì)量問(wèn)題、質(zhì)量巡查等部分進(jìn)行管理。通過(guò)與質(zhì)檢站數(shù)據(jù)打通,一鍵同步質(zhì)量檢測(cè)數(shù)據(jù),檢測(cè)報(bào)告與送檢記錄一一關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)原材料、中間試件與實(shí)體質(zhì)量動(dòng)態(tài)管理,精準(zhǔn)掌握工程質(zhì)量。按照《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定表及填表說(shuō)明》將質(zhì)量評(píng)定表單進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理,打通表單之間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系,由下至上生成評(píng)定結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)評(píng)定數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)端應(yīng)用填報(bào),線上流程確認(rèn),實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化管理。對(duì)評(píng)定檔案通過(guò)編碼樹(shù)體系進(jìn)行管理,解決檔案雜亂問(wèn)題,方便后期查檔移交。

(7)安全管理。安全管理按照相關(guān)法律法規(guī)和安全管理規(guī)范制定安全管理原則,重點(diǎn)對(duì)安全責(zé)任體系、安全臺(tái)賬、危險(xiǎn)源、事故隱患、安全巡查等方面進(jìn)行管控,建立電子化安全管理臺(tái)賬,安全信息實(shí)時(shí)可查。建立臺(tái)風(fēng)、潮位、水雨情監(jiān)控系統(tǒng),臺(tái)風(fēng)路徑實(shí)時(shí)監(jiān)控,超標(biāo)洪水自動(dòng)預(yù)警。通過(guò)移動(dòng)端應(yīng)用對(duì)危險(xiǎn)、事故隱患、安全問(wèn)題進(jìn)行巡查,巡查任務(wù)一鍵派發(fā)、巡查問(wèn)題實(shí)時(shí)反饋,問(wèn)題處置落實(shí)到人,處理結(jié)果線上留檔,安全問(wèn)題閉環(huán)管理。

(8)技術(shù)管理。設(shè)計(jì)管理分為BIM模型管理、施工圖紙、設(shè)計(jì)變更等三部分?；贐IM+技術(shù)實(shí)現(xiàn)建造前置,沉浸式體驗(yàn)工程建成后的效果,參建各方通過(guò)瀏覽設(shè)計(jì)模型,直觀了解設(shè)計(jì)意圖,模型信息在線查詢,精準(zhǔn)把握建造意圖,詳細(xì)了解建設(shè)重點(diǎn)、難點(diǎn)。導(dǎo)入出圖計(jì)劃,按照出圖計(jì)劃精準(zhǔn)管理施工圖出圖時(shí)間,實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出圖及時(shí)率,把控設(shè)計(jì)進(jìn)度,施工圖紙支持在線預(yù)覽及下載,方便各方及時(shí)掌握設(shè)計(jì)情況,保證施工進(jìn)度。

(9)數(shù)字管理。數(shù)字工地要實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、料、法、環(huán)的全面管控,依托GIS系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)等輔助,實(shí)現(xiàn)人員定位、視頻監(jiān)控、物料統(tǒng)計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等功能應(yīng)用,支撐現(xiàn)場(chǎng)工地管理。

水利工程工地范圍大,參建人員多,可對(duì)項(xiàng)目部、主體工程施工區(qū)、鋼木加工區(qū)、員工宿舍區(qū)、主要通道進(jìn)出口布置視頻監(jiān)控,掌握實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)。對(duì)各區(qū)域設(shè)置無(wú)線廣播,方便日常消息通知和違規(guī)行為管理。如有必要可對(duì)施工區(qū)交叉作業(yè)的塔吊布置塔吊防碰撞監(jiān)測(cè)系統(tǒng),保證塔吊安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在主基坑作業(yè)區(qū)設(shè)置環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),進(jìn)行噪聲和揚(yáng)塵情況監(jiān)測(cè),并設(shè)置報(bào)警值,超出閾值進(jìn)行報(bào)警。

(10)信息檔案管理。信息管理模塊包括:收發(fā)文管理、會(huì)務(wù)管理、消息通知、大事記等內(nèi)容,可實(shí)現(xiàn)收發(fā)文同步移動(dòng)端短信提醒、工作事項(xiàng)自動(dòng)提前通知、消息通知等功能,并能對(duì)工程管理過(guò)程中的重大事項(xiàng)進(jìn)行記錄,方便回溯工程沿革。建立電子檔案管理系統(tǒng),按照檔案管理規(guī)定,設(shè)置符合要求的檔案目錄,實(shí)現(xiàn)過(guò)程資料一鍵歸檔,在線檔案實(shí)時(shí)預(yù)覽,按權(quán)限開(kāi)發(fā)下載。

3 管理云平臺(tái)的工程實(shí)例應(yīng)用

以某水利海塘安瀾工程建設(shè)為例分析建設(shè)管理云平臺(tái)的應(yīng)用,該海塘工程全長(zhǎng)25.6km,工程任務(wù)為防洪御潮,按300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),工程建設(shè)內(nèi)容為加固海塘堤腳16.48km,塘面修復(fù)9.57km,新建進(jìn)/出場(chǎng)交通斜道1座等。該工程為線性工程,施工范圍大,又處于強(qiáng)涌潮區(qū)域,且工程全部為水下工程,技術(shù)復(fù)雜,施工難度大,安全風(fēng)險(xiǎn)高。結(jié)合該水利工程的相關(guān)特點(diǎn),利用BIM+物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)構(gòu)建水利工程建設(shè)管理云平臺(tái),用以提升建設(shè)管理效率。通過(guò)建設(shè)管理云平臺(tái)及時(shí)將工程建設(shè)過(guò)程中所產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行人工或自動(dòng)維護(hù),進(jìn)而形成各種表單,參建各方通過(guò)線上進(jìn)行簽批留轉(zhuǎn),并為工程檔案管理提供支持。該水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)包括黨建引領(lǐng)、前期管理、合同管理、進(jìn)度管理、費(fèi)用管理、質(zhì)量管理、安全管理、技術(shù)管理、數(shù)字管理、信息檔案管理等功能模塊和相應(yīng)平臺(tái),如圖2所示。

圖2 某海塘安瀾工程建設(shè)管理云平臺(tái)首頁(yè)

同時(shí),該海塘工程建設(shè)管理系統(tǒng)也具有自身特色,業(yè)務(wù)范圍涵蓋從工程立項(xiàng)到工程竣工驗(yàn)收的全過(guò)程,運(yùn)用了BIM+GIS+物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了:(1)黨建進(jìn)工地、海塘建管清廉工程等黨管工程的創(chuàng)新探索;(2)依托數(shù)字化驗(yàn)評(píng)系統(tǒng)建設(shè)推動(dòng)質(zhì)量驗(yàn)評(píng)制度重塑;(3)利用BIM模型進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合,形成了數(shù)字資產(chǎn)管理新模式;(4)立足數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè),實(shí)現(xiàn)與多系統(tǒng)、多平臺(tái)的數(shù)據(jù)打通,應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

水利工程建設(shè)管理云平臺(tái)的設(shè)計(jì)要堅(jiān)持管理系統(tǒng)信息化、現(xiàn)場(chǎng)管理便利化、業(yè)務(wù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、信息展示集成化的原則,實(shí)現(xiàn)模式、管理、技術(shù)、體制機(jī)制和服務(wù)等方面的創(chuàng)新,通過(guò)完善云平臺(tái)的系統(tǒng)主要架構(gòu)與模塊,并與工程實(shí)例相結(jié)合,加強(qiáng)實(shí)踐應(yīng)用,從粗放式管理轉(zhuǎn)變?yōu)榫?xì)化、智慧化的云管理,從而提高了水利工程的建設(shè)質(zhì)量,為水利數(shù)字化、管理現(xiàn)代化改革打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。