基于智能手機的輸電線路質量驗評系統研究

顏 靜，謝芳毅，董言樂，林 松，李會娟，楊龍飛

(1.北京洛斯達數字遙感技術有限公司，北京 100120；2.中國南方電網超高壓輸電公司，廣東 廣州 510663)

1 概述

特高壓輸電線路工程施工質量管理是我國特高壓電力建設工程質量管理的主要內容。其中，工程施工質量的驗收評判是電力基建部門最重要的工作環節。為了保障輸電線路工程的施工質量，國家頒布了相應工程質量驗收與評定標準，國家電網公司、南方電網公司也頒布了相應的企業標準。但是，目前特高壓輸電線路施工質量驗評工作中仍然存在一些問題。

(1)特高壓輸電線路工程的工程信息、設計信息繁多，質量驗評的設計信息查詢繁瑣。

(2)目前電網施工現場的信息化程度不夠，現場作業時仍舊采用傳統的工作方式。信息共享性不強，管理者獲取信息滯后。

(3)施工過程資料管理粒度有待細化，需要提升對運行維護的支撐。

國家電網公司、南方電網公司分別建設了基建工程管理系統，對特高壓輸變電工程施工質量驗評的管理主要是對驗評表單結果掃描件的管理，缺乏依據桿塔的分工序的關聯查詢及統計分析功能，數據的共享性和實時性仍需加強。

在工程建設等的施工質量驗評方面，有已取得的研究成果可供參考：大連萬龍軟件有限公司開發的“公路工程質量管理系統”，實現了公路工程質量控制、質量日常管理等功能。寧葵等提出了采用計算機對工程建設質量控制驗評全過程的工作進行統一管理的思路，構建了工程建設質量驗評專家系統。劉赟等為了提高火電廠施工過程質量驗評工作的效率，建設了相應的質量驗評系統。何榮余等提出了基于C/S體系結構模式的中國火電工程質量檢驗評定系統。宋偉等使施工管理人員在施工現場應用移動終端辦公，及時獲取工程質量數據，促進了工程質量的提高。

本文提出構建輸電線路工程施工質量驗評系統的技術路線：以桿塔為基本管理單元，實現對工程基本信息等的批量管理，實現驗評表單的關聯填寫與上報審批等功能，從而促進輸電線路工程質量驗評過程信息的共享、工作流程的優化和工程質量驗評管理效率的提升。

2 業務分析

根據特高壓輸電線路質量驗評標準的要求，對質量驗評工作的業務分析。

2.1 質量評定要求

施工單位內部質量檢驗應采用三級檢驗制度。工程施工質量應按下列要求進行驗收：施工質量檢查、驗收和評定應按質量驗評標準所列分項工程、分部工程和單位工程進行；分項工程應驗收合格，方可對分部工程進行驗收；分部工程應驗收合格，方可對單位工程進行驗收、評定。

2.2 重點檢查的工序

施工過程要嚴格按照施工圖紙執行，為了保障施工質量，輸電線路工程重點對以下工序驗評：

(1)土石方工程

線路路徑復測及基礎坑的分坑與開挖、施工基面及電氣開方是土石方工程的重要工程，也是驗評的重點。

(2)基礎工程

基礎工程的澆制，重點檢查各類基礎型式(現澆基礎、掏挖基礎、巖石基礎等)的主筋、地腳螺栓埋深等參數。

(3)桿塔工程

桿塔工程也是質量評定的關鍵，應逐基桿塔檢驗。檢驗的重點為部件規格、節點主材彎曲、螺栓防松等。

(4)架線工程

檢查導地線(包含OPGW)展放、連接、緊線、附件安裝等過程，重點檢查導地線規格、導地線損傷修補情況、極導線排列、交叉跨越、附件安裝等情況是否安裝圖紙要求施工。

(5)接地工程

逐基檢查表面式接地和深埋式接地的接地體規格、電阻值、接地防腐等。

(6)防護設施

逐項檢查基礎防護設置、航空標識、限高標志等。

2.3 分析結論

根據上述業務應用需求，系統需要滿足的功能包括：

(1)設計的質量驗評系統要支持現場資料的實時獲取，方便施工、監理、業主的管理者快速獲取現場施工質量信息。

(2)要分工序對輸電線路的設計信息、施工信息進行管理。以桿塔為基礎，查詢各工序的信息。

(3)系統要支持設計信息的快速查詢獲取，支持設計參數與施工實際數據的對比，方便快速判定施工是否符合要求。

(3)要支持逐級審批功能，實現驗評表單的逐級檢驗。

(4)要考慮施工現場網絡條件不良時，現場采集數據的存儲與管理。

3 關鍵技術研究

3.1 智能移動終端技術

智能手機像個人電腦一樣，具有獨立的操作系統，獨立的運行空間，可以由用戶自行安裝軟件、游戲、導航等第三方服務商提供的程序，并可以通過移動通訊網絡來實現無線網絡接入。自20世紀90年代出現以來，智能手機的功能日漸強大，在人群中的普及率逐年提高。據美國皮尤研究機構2016年2月的調查顯示，智能手機在成年人群中的普及率，美國為72%，新興經濟體中為37%，中國為58%。

智能手機具有五大特點：①具備無線接入互聯網能力；②具有PAD的功能；③具有開放的操作系統；④擴展性強，對第三方軟件支持多；⑤運行速度快。其中谷歌安卓系統(及基于安卓衍生的第三方智能操作系統)的智能手機以較高市場占有率和較低的開發成本，為質量驗評移動APP解決方案提供了有利支撐。

3.2 云存儲技術

云存儲是指通過集群應用、網絡技術或分布式文件系統等功能，通過應用軟件把網絡中各種類型的存儲設備聚集起來，一致對外提供數據存儲功能和業務訪問功能的一個系統服務，最大程度的保證了數據的安全及節約了存儲空間。按照部署和服務方式的劃分，云存儲可以是企業內部的私有云，同時也可以是基于互聯網服務的公眾云。

我們采用的私有云存儲技術，其負載均衡、分布式計算、動態擴容的特點，保障了在施工現場、各項目部多用戶并發復雜關聯計算的效率和數據存儲按需獲取的要求，同時節約了硬件成本。

3.3 數據加密傳輸技術

質量驗評系統中的工程資料、施工信息等是重要的文件資料，所以本平臺的網絡通信安全非常重要。當前信息破壞與竊取方式多樣，而本系統又有多終端數據交互的特點，容易遭到網絡攻擊，所以必須做好數據交互中的數據安全工作。

數據加密作保證信息安全的主要方法，是數據安全的核心技術，也是當前金融系統常用的數據安全手段。目前常用的加密方法分為對稱加密和非對稱加密兩種方式。在本平臺中，采用了非對稱的加密方式：非對稱加密技術使用不同的密鑰對傳輸的數據進行加密和解密操作，不同于對稱加密，在非對稱加密中，加密密鑰僅用于加密而對解密完全無用；解密密鑰僅用于解密而對加密無用。密鑰分離的特點更好地保障了質量驗評信息在傳輸過程中的安全性。

4 質量驗評系統的設計

4.1 系統整體框架設計

為了方便施工現場實時采集施工檢查信息、方便管理者快速獲取檢查結果，采用移動端采集和展示數據。同時，為了方便內業對工程信息、圖紙中的設計參數的管理及后期檔案的整理歸檔，系統同時構建Web網站。質量驗評系統整體框架設計見圖 1。

架構的最底層是設備層，是系統構建的硬件基礎：主要的設備包括應用服務器、數據庫服務器、服務器管理終端、PC操作終端和移動端。應用服務器部署網頁版系統和數據同步的接口，數據庫服務器用于部署服務端數據庫。PC操作終端用于瀏覽服務器發布的網站。移動終端用于部署移動APP，實現信息采集和瀏覽。數據存儲層是在數據源的基礎上，通過ETL(抽取、轉換、加載)進行數據整合，形成供上層計算或業務使用的數據集。本系統采用關系數據庫和文件方式存儲業務數據，選用的數據庫為MySQL(服務器端)和SQLite(移動端)。

圖1 項目總體研究框架

通過數據存儲層的整合，形成了數據層，供上層功能應用。整合的數據集包括工程信息數據集、設計信息數據集、驗評表單數據集、系統數據集。

基于數據層，系統構建了相應的應用模塊，從而形成了應用層。應用層的功能模塊包括：工程信息管理、設計信息管理、驗評表單填報、系統管理功能。

用戶層展現了系統服務的對象。系統以門戶網站的型式和移動端APP型式來提供服務，服務的用戶包括建設管理單位、監理單位和施工單位。

4.2 系統部署設計

質量驗評系統的部署架構見圖2。系統采用B/S架構與移動端相結合的方式搭建。其中，中心機房配置應用服務器、數據服務器和管理終端。中心機房通過網關與Internet連通。PC機可以通過Internet訪問服務器。另外，用戶可以利用手機部署移動端端系統。移動端系統支持在線、離線應用：在離線情況下，移動端填寫的數據暫存本地；當有Wi-Fi/3G/4G網絡時，實現與服務器數據的同步。

圖2 系統部署架構

4.3 系統功能設計

系統有兩大功能模塊構成：Web端系統和移動端系統。

Web端功能包括：工程信息管理、設計信息管理、質量驗評信息管理和系統管理。

(1)工程信息管理：實現對線路的屬性信息、標段劃分信息、桿塔屬性信息的錄入、查詢瀏覽功能。

(2)設計信息管理：實現對輸電線路施工各工序階段質量驗評相關的設計信息的管理。

(3)質量驗評信息管理：實現對驗評表單的錄入(錄入過程中系統根據桿塔字段關聯自動錄入設計信息)、審批、查詢統計等功能。其中，質量驗評表單的審批支持多級審批：施工單位填寫驗評表單并提交審批→監理復核施工質量信息→業主審查施工質量。

(4)系統管理：包括對用戶單位管理、用戶管理、后臺配置等。

移動端功能包括：工程信息瀏覽、設計信息瀏覽、質量驗評信息填報、系統配置等。

(1)工程信息瀏覽：實現對網頁端錄入的工程信息的查詢瀏覽。

(2)設計信息瀏覽：實現對設計信息的查詢瀏覽。

(3)質量驗評信息填報：支持隨時隨地對驗評表單信息的錄入、查詢。

(4)系統配置：對用戶信息的管理、離線數據管理等。

5 質量驗評系統的實現與應用

5.1 系統實現

(1)網頁端系統實現

在系統的B/S架構中，系統的網頁端采用JAVA語言開發，基于J2EE搭建，借助成熟的數據報表套件FineReport搭建。采用HTML+JavaScript實現網頁客戶端的動態交互功能，采用CSS控制網頁效果。同時，針對不同瀏覽器進行兼容性開發。

(2)移動端的開發

移動端系統采基于Android操作系統開發。由于移動端要支持完全的離線應用，且為了實現移動端的個性化交互并保證運行效率，所以采用了原生開發方式。采用Java語言，以SQLite為數據庫開發。

移動端與服務器的接口采用Web Service技術，采用輕量級JSON作為數據交換格式。移動端使用時直接調用Web Service接口，傳入的參數是JSON格式的字符串，里面包含此次數據交互的一些請求參數，接口根據請求參數查詢服務器數據庫，準備好數據后，組成一個JSON字符串，再返回；移動端將返回的JSON字符串解析后進行處理，從而實現數據交互。

5.2 系統的應用

本系統已在云南金沙江中游送電廣西直流輸電線路工程、滇西北至廣東直流輸電線路工程中使用(填報驗評表單數見表1)。

表 1 滇西北工程利用系統填報表單數量(張，截至2017-04-13)

由于系統容易上手且系統具備批量導入、導出、自動查詢填報的功能，減少了施工單位驗評表單填報的工作量，得到了施工項目部的認可。另外，系統形成的驗評表單規范，方便查詢管理，得到了監理單位和業主單位的一致贊許。

6 結論

本文分析了特高壓輸電線路施工質量驗評業務需求，研究了質量驗評信息化管理的關鍵技術，構建了質量驗評系統，實現了驗評設計信息的自動填寫、數據的批量導入導出，支持依據桿塔分工序的驗評數據管理。借助移動端系統，可以實現現場的表單的實時錄入，同時方便監理、業主隨時監督工程質量。總之，系統增強了數據的共享性，減少了驗評工作量，細化了管理力度，保證了驗評資料的規范性。通過實際應用，驗證了系統的實用性。

本系統在工程中的推廣應用，將有效減少工程信息、設計信息錄入的工作量，提高信息的共享性；同時，提高驗評表設計信息填寫速度；有效促進驗評表單審批流程規范化；提高質量驗評管理的精細化程度。

系統還需要借助實際的應用不斷優化改進，以期為業主及參建單位提供更好的服務。