在建水利工程安全智慧管理系統的設計與實現

謝 龍 ，吳 炎 ，方琛亮

（1.溫州市甌飛經濟開發投資有限公司，浙江 溫州 325025；2.杭州辛源科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 問題的提出

由于我國水資源時空分布不均，造成水旱災害頻發，為保證合理控制調配地表水和地下水，國家持續投入大量資金開展水利工程建設，在達到除害興利的目的之外，也為經濟發展、社會進步和生態環境改善起到巨大的推動作用。據相關資料表明，水利行業從2009年開始邁入加速通道，“十二五”期間水利建設投資達到2.11萬億元，比“十一五”期間增長183.85%，而“十三五”水利投資年均增速也在20.00%以上。同時2018年以來，以172項重大水利工程為代表的水利建設全面提速，其中130項工程開工建設，在建重大水利工程投資規模超過1.00萬億元。在如此大規模的水利工程建設背景之下，水利工程行業取得了長足的發展[1]，也對水利工程建設管理提出更高的要求。水利水電工程施工過程具有對象多樣化、工序復雜、工期較長、流動性大、施工環境惡劣、立體交叉作業頻繁以及施工操作人員整體素質偏低等眾多特點，這些特點又直接影響著施工現場安全[2]。如何保證建設工程的順利開展，最終發揮工程效益，對工程建設參建各方來說都是一項巨大的考驗，而施工組織不規范、安全行為不到位等相關原因而引發的安全事故又屢見不鮮、屢禁不止，只有加強安全管理工作，將安全意識和行為落實到每一項具體操作中，才能夠保證工程建設穩步開展。

隨著計算機行業的迅速發展，云計算云存儲、移動互聯、3S技術等眾多先進信息技術的出現，信息化、數字化、智能化浪潮全面普及，已經應用于生產生活的方方面面。由于信息技術本身具有數據收集、分析、監控、預警的優勢，利用信息化手段強化建設工程安全管理已成為大趨勢[3]，通過信息化手段提升安全管理水平，不僅可以提高管理效率，還能夠讓安全管理工作更加標準和規范，同時起到監督管理和輔助決策的重要作用。

2 水利工程安全智慧管理系統設計

2.1 建設目標

針對在建水利工程安全管理工作，根據《水利水電工程施工安全管理導則》《水利安全生產標準化評審標準》等相關標準規范要求，充分利用移動互聯、云服務、大數據分析等先進技術，結合日常安全管理工作，建設實用的安全管理系統，為法人、監理、施工等相關管理人員提供第一手安全管理資料，實現信息資源共享、優化工作流程、施工安全管理智能化，從而提高項目管理效率和精細度[4]。

強化整改落實。通過流程化設定，并結合消息提醒功能，轉換管理方式，使安全檢查及后續整改工作能夠及時高效的開展。

規范工作成果。制定格式統一的安全臺賬模版，通過系統進行安全臺賬在線填報，防止各方臺賬模版不統一、格式混亂和填報不規范等問題。

提升管理效率。能夠自動對系統數據進行分析處理，找出建設過程發生頻率較高的具體問題和責任單位，輔助管理人員提升管理質量。

2.2 架構設計

在建工程安全智慧管理系統架構設計采用通用3層架構（見圖1），自上而下依次為:交互層、業務層和數據層。

圖 1 系統架構圖

（1）交互層。采用B/S（Browser/WebServer）結構和H5結構，通過PC瀏覽器以及可安裝于移動智能終端的應用程序來展現系統具體的功能應用。

（2）業務層。通過統一業務邏輯服務，實現消息通訊、數據狀態分析、資料填報入庫、業務流程執行等具體專題服務的相互調用、觸發，以實現對各種業務應用的整體集成。

（3）數據層。包括數據標準規范相關的數據分析、對象定義、元數據，分析支撐的安全判定、空間分析、消息發布等組件模型，以及具體的工情信息、基礎空間、實時信息、臺賬檔案、風險信息、業務專題等數據庫表。

2.3 關鍵技術研究

（1）安全狀況分級。目前水利工程建設領域缺乏有效的等級判定，但在企業安全生產管理卻有一個著名的“海恩法則”。系統基于“海恩法則”再結合黃金分割原理，通過對入庫數據的實時監控，實現安全狀況判定，為管理人員提供輔助決策。系統中將安全狀況分為綠、黃、橙、紅4個等級，具體判定情況如下:

綠色:沒有一起隱患、輕微事故、未遂先兆的發生。

黃色:1 ～ 617 個隱患、1 ～ 17 次輕微事故、1 ～ 184 起未遂先兆存在。

橙色:618 ～ 999個隱患、18 ～ 28次輕微事故、185 ～299起未遂先兆存在；任何重復3次以上（不包括3次）的安全隱患；在整改期限內未整改完成的隱患；隱患屬于重大危險源。

紅色:1 000個及以上隱患、29次及以上輕微事故、300起及以上未遂先兆。

（2）業務流程設定。系統將主要安全檢查整改、安全費用申報、安全月報審核、標準化考核等重點功能都進行流程的設定，讓法人、監理、施工相關管理人員都參與到具體流程執行過程中（見圖2），這樣即能夠保證信息是由專人提交，又可以約束相關管理人員開展過程審查，最終提高信息的有效性、真實性，提升業務工作的開展效率。

圖 2 監理發起檢查流程圖

（3）臺賬模版定義。水利工程建設各方均屬不同組織企業，安全管理相關臺賬格式內容差異較大，系統以《水利水電工程施工安全管理導則》為基礎，結合《水利安全生產標準化評審標準》定義教育培訓、隱患排查、職業病防治、應急管理、危險源管理等臺賬模版，通過系統進行填報提交，實現臺賬格式的統一規范，提高安全臺賬成果質量。

（4）消息提醒功能。為達到“機器管人”的目的，系統充分利用現今成熟的短信群發、消息推送技術實現系統內、外的多重提醒手段，在流程執行及預警觸發時能夠第一時間通知相關人員。

3 功能模塊設計

根據建設目標要求并結合工程建設安全管理實際，在建工程安全智慧管理系統主要由安全智慧管理子系統和慧管理移動應用組成，二者分別應用于PC端瀏覽器和移動智能終端（見圖3）。

圖 3 系統功能結構圖

3.1 安全智慧管理子系統

安全智慧管理子系統采用B/S架構設計建設，兼容各大主流瀏覽器，并支持多標段應用，可多人同時在線協同操作進行安全事務處理，為工程建設各方提供全方位安全管理功能（見圖4）。

圖 4 安全智慧管理子系統界面圖

3.1.1 安全費用

針對安全費用的申報、維護，施工單位可根據實際工作開展情況在線填報安全費用，編輯費用清單、上傳發票圖片，再由項目經理認可后提交至監理、法人進一步審核、審批。安全費用功能模塊將傳統紙質申報審核工作轉變為線上操作，審核各環節可以清楚了解每項費用的具體組成和相關發票情況，并且歷史申報自動存檔，無論何時都可以調閱瀏覽，能夠有效提高工作效率。

3.1.2 隱患排查

隱患排查功能主要提供施工、監理、法人在安全檢查工作中進行在線登記記錄，并實現檢查后續整改落實的流程化處理。具體檢查流程分為施工部檢查、監理檢查和法人檢查3類，由安全員、安全負責人、監理員、監理工程師以及法人單位安全管理人員發起，記錄檢查時間、檢查類型、組織人、參與人、整改情況、檢查內容及情況、發現問題等內容，其中發現問題又包括問題屬性分類、問題等級、問題分類、問題描述及整改措施，以及現場影像資料。提交問題后系統將匹配相應的處理流程，自動流轉到下一步處理人并發送提醒消息，在之后的每一步處理過程中均會對操作進行記錄，至最終形成檢查臺賬時將能夠真實反應出每個環節的處理情況，以此改善整改落實不到位的問題。

3.1.3 電子臺賬

系統電子臺賬功能是以水利行業標準《水利水電工程施工安全管理導則》為基礎，支持項目法人、監理單位、施工單位共計13類安全生產檔案，相關管理人員能夠在線上傳電子文檔。同時系統還結合《水利安全生產標準化評審標準》要求，對教育培訓、職業病防治、危險源管理、隱患管理、應急管理等重點管理臺賬進行格式化填報，并在填報后自動生成標準模版的安全臺賬，使不同組織機構出具臺賬格式均統一規范。

3.1.4 考核管理

考核管理是將《水利安全生產標準化評審標準》中的考核內容轉變為安全管理目標，以此進一步規范日常安全管理工作。具體考核由法人單位開啟，施工單位自評，再由法人單位最終考核評分，考核結果系統自動歸檔統計，并提供考核排名，促進安全管理工作的進一步提升。

3.1.5 預警管理

系統設計預警功能，與流程相關的事務處理都會自動發送預警消息，同時提供自定義配置重點安全臺賬的填報預警，具體包括教育培訓、隱患排查、應急演練等，配置周期可具體到天/次、月/次，如相關管理人員未在設定周期提交相關安全臺賬，則系統自動發送預警消息至上級責任人，以此督促具體人員定期組織開展相關管理工作。

3.1.6 維護管理

系統維護管理提供用戶分組、角色管理、標段管理、組織機構管理以及相應的權限管理功能。系統功能模塊與角色、崗位進行關聯綁定，可以通過設置實現具體用戶可操作訪問的功能模塊。

3.2 慧管理移動應用

慧管理移動應用采用H5開發框架，支持跨平臺多終端使用，安裝后管理人員將無空間限制能夠隨時隨地訪問系統提供的安全管理服務，應用界面見圖5。

圖 5 慧管理移動應用界面圖

移動應用的主要功能如下:

（1）安全信息:提供移動端的安全信息接收功能，可在線瀏覽及提交回復。

（2）臺賬展示:提供權限范圍內臺賬資料的查詢瀏覽，臺賬資料按層級分類。

（3）預警記錄:可查閱與用戶相關的預警記錄，以及相應的預警設置要求。

（4）通知消息:可接收到具體事務相關的通知消息，以及延遲操作的催促提醒。

（5）事務處理:提供用戶進行流程事務的在線處理功能，用戶可在移動端進行事務的在線審核及維護工作。

4 應用及效果

截至2018年底，在建水利工程安全智慧管理系統已應用于省內外共20多個水利工程建設項目。使用單位均表示在應用系統之后，管理人員不僅提高工作效率，工作質量也得到提升，隨著管理方式的轉變，參建各方的安全意識也得到顯著的提升。

系統最早于2017年在溫州甌飛一期圍墾工程項目正式應用，應用后項目建設單位、監理單位及施工單位均表示系統功能齊全，臺賬自動生成、安全整改回復處理、隱患報警等功能，以及對安全事件的分級處理，提供的實時安全狀況都與實際安全管理工作緊密貼合，實現安全檢查流程化處理，滿足規范化、標準化的要求。安全問題從提交至最終整改解決，過程中系統會自動發送提醒消息，及時提醒相關管理人員，保證安全整改落實，實現閉環化管理，不僅為工程安全管理人員節省大量時間，也為安全管理決策提供較大幫助。

5 總結與思考

5.1 經驗總結

（1）將企業生產安全管理法則應用于水利工程建設領域，通過安全狀況分級及系統的自動判定功能，能夠快速了解各標段項目部的安全狀況，有利于管理人員抓住重點開展安全管理工作，同時也為后續數據分析打下基礎。

（2）通過信息化手段將傳統申報審核工作轉變為在線流程處理，不僅提高工作效率，也能夠保證執行過程中各環節責任人都能夠及時審核處理，提高信息的真實性與有效性，提升管理工作質量。

（3）安全臺賬模版的統一設定進一步規范參建各方的工作成果，杜絕以往格式混亂的情況，并且通過信息化預警規則，能夠自動催促管理人員組織開展相關工作，整體安全管理水平得到提高。

5.2 思考及改進

（1）提升教育培訓手段。安全意識不到位一直是安全管理工作的重點和難點，系統目前只是從安全臺賬角度督促教育培訓工作的開展，可從在線學習、在線測試、安全知識庫等方面考慮功能的改進和提升，將教育培訓工作從線下轉移到線上。

（2）做好數據分析工作。水利工程建設周期長，建設過程發生的安全問題眾多，通過信息化管理能夠對相關信息進行有效記錄，后續還需要在大量資料的基礎上進行深入的統計分析，大量可靠數據的分析運用，將對安全監管提供巨大幫助[5]。

（3）加強新技術應用與實踐。隨著信息技術的飛速發展，各類智能硬件層出不窮，近年來VR、AR、MR的快速普及，在水利工程建設領域也有著廣闊的應用前景，如何通過新技術來提高安全管理工作水平，是眾多水利工程管理人員長期探索實踐的方向之一。