關于建筑安全監理信息分析預警系統軟件實現

周聰，易波

(湖南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙410082)

建筑行業一直都是我國國民經濟的重要支柱，也是我國最具規模和活力的基礎產業。由于我國沒有形成一個完善健全的建筑安全監管和預警體系，使得建筑工程建設管理水平、技術水平、施工水平有所局限。隨著當前互聯網得到迅速發展，將建筑監理的理念與互聯網技術相結合，利用現代計算機軟件技術建立一個快捷、健全的建筑安全預警和監理信息管理系統有著重要的研究和應用價值。

本系統運用強大的數據庫功能，在現場施工過程中操作用戶將現場檢測到的數據輸入到預警系統中，通過與系統數據庫中的歷史數據相融合，與有效的數據模型進行匹配，若存在相關問題則進行預警，生成記錄，并查詢追蹤到的相應的建議處理措施，處理該安全隱患；若不存在則要將該數據反饋給專家，專家通過分析，再進行數據融合,從而實現警情的預警與防范、數據收集等，以便于及時發現潛在威脅，提出應急預案，防患于未然。本系統也實現了信息化的遠程監管，通過Web瀏覽器使監管單位能夠隨時瀏覽施工過程中的預警信息。同時通過視頻監控系統使得監管單位以及企業單位能夠實時了解監控整個施工現場的真實情況。不但加強了建筑單位與施工現場的信息交互，同時使建筑過程中遇到的安全隱患得到了及時處理，大大提高了建筑施工安全管理水平。

1 系統的結構和總體框架

本系統主要包括問題規范查詢、預警分析、工程日志、信息反饋四大模塊。系統用戶分為4種：現場用戶、監管用戶、企業用戶和管理員。現場用戶主要是現場施工人員；監管用戶和企業用戶都屬于管理現場用戶的上級部門，監管主要是與工程有關的監理公司，通過地區來劃分管轄范圍；企業用戶主要是工程有關的企業公司；管理員擁有最高權限。系統主要對建筑施工過程中的預警信息進行管理和顯示，并利用網絡技術與監理單位實現即時通信，使預警信息得到及時處理。本系統總體框架如圖1所示。

圖1 系統結構原理圖

2 基于的J2EE系統架構

2.1 系統開發環境

系統數據庫采用 SQL SERVER 2008[1]；采用 Eclipse作為編輯代碼工具；采用Tomcat作為服務器；用Java語言開發，引用了Nutz架包，本系統沒有采用傳統的SSH框架,而是采用了輕便的新型的Nutz框架;引用了Jquery包[2]。

2.2 NUTZ結構

由于系統采用B/S(Browser/Server)模式。相比于傳統的C/S(Client/Server)模式，其客戶端不需要安裝專門的軟件，只需要瀏覽器即可。瀏覽器通過Web服務器與數據庫進行交互，可以方便地在不同平臺下工作，客戶端零安裝、零維護，并具有高擴展性。

本系統采用了 Html、JavaScript、Java語言進行開發。利用了新型的Nutz框架實現MVC模式。Nutz是一組輕便小型的框架的集合，但它的各個部分可以被獨立使用，而且它是開源的，完全免費的。Nutz框架完全可以獨立地用來開發一個Web項目，它主要提供了以下幾個基本的功能：

(1)DAO。提供了針對JDBC的薄封裝，DAO接口提供了對數據庫的基本操作的封裝，如 Insert(插入）、Delete(刪除)、Update(更新）、Fetch(獲取)、Query(查詢）、Clear(清除,一條SQL根據條件刪除多條記錄）。在DAO中也能自定義復雜的SQL條件語句,實現對數據庫的更復雜的操作。

(2)Ioc。主要是用來存儲對象之間的依賴關系，并提供一些接口讓使用者獲取這些對象。

(3)Nutz.Mvc。是和一個Web服務器一起工作的，它的作用就是把客戶端的標準的HTTP請求映射到對應的Java函數中，從而實現Java函數對HTTP請求的處理。在這個映射過程中，它會完成參數的解析并提供幾種基本的渲染 HTTP輸出流的方式(如 JSP、View、JSon)。Nut.Mvc的核心思想就是通過注解@At把一個HTTP請求與一個Java函數聯系起來[3]。

典型的MVC模式視圖層對應View，負責顯示數據庫提取出來的數據以及用戶界面。例如Html頁面的視圖、JSP頁面的表格、Jquery中諸多控件等數據視圖層顯示的功能。

數據庫層對應的則是Modle層，通常模型對象負責在數據庫中存取數據。而Entity實體層則是數據表格的映射，都必須通過Entity層一一對應，業務邏輯層對數據庫的所有操作也是通過對Entity層進行的。

業務邏輯層對應Controller，也是整個Nutz框架的核心部分，從視圖讀取數據，控制用戶輸入，并向模型發送數據。業務邏輯層分為3層：Module層、Service層以及DAO層。3層都可以對Entity層進行操作，只是關系層次復雜的一次通過Module、Service、DAO層依次進行，最后使用DAO層來操作數據交互，這樣有助于分清程序的層次，有助于以后的維護和閱讀。所有層的跳轉都是通過Ntz.Ioc(Inversion of Control)來控制的。Nutz的程序結構如圖2所示。

3 系統功能和流程設計

3.1 問題查詢

該模塊主要為現場用戶提供查詢施工現場所遇到的建筑規范問題以及向系統提出新問題。問題查詢流程如圖3所示。

3.1.1 問題規范查詢

圖2 Nutz框架程序結構圖

圖3 問題查詢流程圖

建筑行業有著一整套施工規范，在施工過程中需要負責人及時地查詢與工程有關聯的問題規范。本模塊采用的是Apache的Solr搜索引擎。Solr是基于Lucene的獨立的開放源碼的企業全文搜索服務器軟件,具有比Lucene更為豐富的更易使用的查詢語言，同時實現了可配置、可擴展并對查詢性能進行了優化，并且提供了一個完善的功能管理界面。它主要分為客戶端和服務端。客戶端負責與用戶進行交互，接收輸入的查詢內容，向服務端發送查詢請求；服務端通過Solr對數據庫建立索引，實現全文搜索。Solr技術的引入使得搜索更加簡單快捷，而且穩定高效[4]。

在輸入框下面輸入相應的問題，再選項按鈕“按名稱查詢”，“按內容查詢”和“按標題查詢”，點擊查詢或者按“Enter”鍵都可以進行對應的查詢。查詢結果將以一定的順序排列并且分頁顯示，關鍵字會在搜索記錄中以紅色高亮顯示。查詢精度可以達到90%以上。具體的技術實現框架如圖4所示。

這可以看作是Nutz與Solr的結合，關鍵字通過視圖層傳遞到控制層，與前面Nutz不同的是沒有通過本身的搜索操作query(查詢)函數進行搜索，而是通過接口連接Solr獨立搜索引擎,提供強大的全文搜索功能。對klCriterion規范表格進行全文搜索，并且將搜索關鍵字高亮處理，同時將搜索結果分頁返回到視圖層頁面。

3.1.2 添加問題記錄

圖4 規范查詢的技術框架圖

在搜索過程中有可能出現用戶搜索的問題在目前的問題規范數據庫中查詢不到的情況，對此系統提供了一個添加問題的功能。用戶可以通過反饋搜索不到的問題提交到后臺數據庫,每隔一段時間數據庫管理員會對所有新的問題進行篩選,并對有價值的問題請專業人士進行補充并存入規范數據庫,從而不斷完善問題規范數據庫。

3.2 問題分析

建筑行業在施工過程中出現的“危險點”或“危險區”實為一種極不正常情況，在施工安全預警中稱之為警或警情。警或警情的嚴重程度(即“危險點”或“危險區”的危險程度)就是施工安全預警的警度。施工安全預警不僅要及時預報警情，而且要準確預報警度。預報警度是預警的目的。

本系統參照有關專家意見將施工安全預警的警度劃分為4個不同的警區：無警警區、一級警區、二級警區、三級警區。相應地要分無警警限、一級警限、二級警限、三級警限[5]。

3.2.1 預警分析

預警分析過程可以看作是一個模式識別的過程。把未知警度的新預警樣本與已知警度的預警標準樣本進行比較辨別，從而確定新預警樣本所歸屬于的預警模式類別。預警分析的方法流程如圖5所示。

3.2.2 預警記錄

圖5 預警分析流程圖

預警記錄模塊的主要作用是顯示施工過程中該用戶遇到的所有預警情況的記錄，并提供一個平臺讓現場用戶解決該警情。而監管方可同時看到該記錄，隨時監控警情，以督促得到解決。因此，預警記錄應該具有以下幾個功能：(1)顯示該項目用戶的所有預警記錄；(2)根據預警日期、預警級別、狀態對記錄進行查詢顯示；(3)查看詳情并解決該問題：可以查看每條預警記錄的級別、現象、建議處理措施等情況，解決該問題時需要消除碼。預警記錄的功能設計圖如圖6所示。

圖6 預警記錄業務流程圖

3.3 工程日志

工程日志模塊是現場用戶記錄施工現場每天的真實情況并由負責人實名制提交。不僅可以新增和編輯每天施工現場情況，同時可以查看已記錄過的日志詳細信息。可以方便以后回顧重要事件以及發生事故后及時追究事故原因和責任人。工程日志的基本流程如圖7所示。

圖7 工程日志流程圖

同時采用了JQuery框架中datepicker插件實現日歷的功能，不僅可以提供日志日期查詢，并且能夠在日期的顏色上區別出哪天有日志記錄，例如灰色表示無日志記錄并且鼠標不能點擊；藍色表示有日志記錄，點擊日期即可進入對應的日志記錄頁面。JQuery最基本的應用就是通過元素的id號對元素進行各種操作，如給元素賦值、提取元素的值及控制元素的顯示等。再通過Javascript中的AJAX進行前后臺的數據交換。在AJAX中可以傳遞想要傳遞到數據庫的參數，并可以定義數據交互的形式，以及成功提交后執行的操作。

現場用戶可以通過新增工程日記錄施工現場每天的情況以供自己以及上級部門用戶查看。

用戶在填寫日志出現紕漏時，可以重新編輯添加過的日志信息。但為了保證信息安全，只能在提交日志的48 h內才能編輯日志，逾時則無法編輯該條日志信息。

用戶還可以通過按工程日志的名稱、提交時間來查看符合自己要求的工程日志信息。查詢結果通過JQuery控件翻頁顯示。

3.4 信息反饋

信息反饋是現場用戶將需要反饋的信息通過系統反饋到選擇的上級用戶，上級用戶可以對此反饋進行回復，達到上下級在線交流的目的。此模塊類似一個現場用戶與上級用戶之間的對話。信息反饋的流程如圖8所示。

圖8 信息反饋流程圖

本系統實現了一個基于新型框架Nutz結構設計開發的建筑質量監理預警系統，不僅具備現場施工場地日常使用的工程日志記錄和信息反饋，還具有一個建筑行業中的規范查詢系統，方便施工時及時查看相關的建筑問題規范。同時具有最重要的預警系統，用戶輸入的施工信息通過與系統進行模式匹配，利用3個級別的預警實現不同程度的預警，從而保證整個建筑行業的施工安全。

[1]郭鄭州,陳軍紅.SQL Server 2008完全學習手冊[M].北京：清華大學出版社,2011.

[2]單東林,張曉菲,魏然.鋒利的 jQuery(第 2版)[M].北京：人民郵電出版社,2012.

[3]Nutz(de)文檔[EB/OL].[2014-3-20]http：//nutzam.com/doc/html/.

[4]王小森.基于solr的搜索引擎的設計與實現 [D].北京：北京郵電大學，2011.

[5]張明麗.基于支持向量機建筑施工安全預警模型的研究[J].中國安全生產科學技術,2011,7(3)：59-60.