遼寧省智慧水利質量檢測與監管探析

張 鴻

(遼寧省撫順水文局，遼寧 撫順 113015)

通過科學有效的管理已建和在建項目，最大程度地減少工程質量事故以及實現預期質量目標是水利工程質量檢測行業監管的主要任務。伴隨著物聯網技術的迅速發展，智慧水利的概念順勢而出，旨在規范質量檢測行業監管體系以及提高水利工程質量檢測效率、檢測資源利用率[1]。目前，中國信息化檢測工程質量也取得了顯著成效，建設了基于云/霧計算的水利工程安全系統、水利工程試驗檢測信息管理系統、面板堆石壩工程壓實實時監控系統、水工混凝土結構智能化系統、碾壓混凝土大壩施工仿真新方法、水利工程管理云平臺等[2-4]。在中國遼寧省率先實現了水利工程質量檢測與物聯網的有機融合，以期推動水利工程檢測行業監管的變革和實現省級區域工程質量智慧檢測。

1 遼寧省智慧水利的提出

1.1 智慧水利目的

采用各種智能檢測設備以及感知與識別技術，以物聯網為核心對遼寧省機械類、量測類、金屬結構類、巖土類、混凝土類等水利工程，實現樣品采集、參數檢測和流程監控，通過大數據和云計算存儲分析相關檢測數據以及檢測資源，檢測過程中所有檢測設備、檢測單位及人員、計算機、檢測樣品與互聯網絡連接，從而實現計算機與質量檢測相關數據、檢測資源、檢測樣品的智能化監控、追蹤、定位、識別，以及工程質量決策和數據實時分析[5]。

1.2 架構組成

1)感知控制層。該層能夠實現遼寧省水利工程相關檢測數據、位置信息的獲取和檢測樣品標識，包括檢測人員行為監控、標準檢測報告生成、現場與室內環境下樣品參數檢測、現場采樣與委托等。采用的感知與識別技術包括檢測人員行為監控技術、檢測設備AR識別技術、采樣人員圖像識別技術、樣品防偽與追溯技術、樣品參數檢測技術等。

2)數據傳輸層。該層利用短(遠)距離無線通信技術和有線傳輸技術，實現水利工程感知控制層有關檢測數據的匯聚以及向數據中心的實時傳輸，如互聯網傳輸室內混凝土樣品參數檢測數據、藍牙無線傳輸回彈儀設備接入標準接口的監測數據等。

3)數據動態組織與管理層。考慮到遼寧省水利工程質量檢測有關數據和資源類型繁多、結構復雜的實際情況，因此智慧檢測架構以數據存儲與管理為重點，應用云計算技術構建了數據動態管理層。該層利用云數據和云存儲中心能夠存放各種檢測數據，如工作流數據、統計分析數據、視頻監控數據、檢測數據等業務數據，檢測設備信息、檢測人員及資質、檢測單位和資質等基礎數據。

4)應用決策層。該層主要有云服務中心和大數據算法兩大模塊，其中云服務中心采用服務中間件技術、面向服務的SOA架構和數據可視化技術，集成數據分析各種成果和相關檢測數據報告直觀顯示數據分析結果，如燃盡圖、折線圖、餅狀圖、直方圖等多種形式，為完成水利工程應急聯動、態勢分析、質量危機事件預警等宏觀決策提供可靠依據。

大數據算法又包含多維數據分析、并行算法等，可以從工程分項統計、工程統計、檢測單位、監督權屬的不同角度和節點實現多維統計分析；大數據算法可用于對五大類(機械類、量測類、金屬結構類、巖土類、混凝土類等)樣品參數歷史和實時檢測數據的充分挖掘、合理分析、高性能計算，為實時決策提供服務以及實現工程質量變化趨勢的精準判別。

2 遼寧省智慧水利管理系統

2.1 系統建設

智慧水利管理系統功能架構，見圖1，由檢測監督、參數檢測、樣品(監理或法人)和樣品(施工)采集4個子系統所組成。

其中，檢測監督系統可為監督單位提供檢測數據多維分析、檢測報告管理、樣品及樣品追溯管理、檢測過程視頻監控、在線物聯設備管理、檢測人員和單位管理服務等；參數檢測系統可以提供任務流轉、物聯設備查詢、參數檢測、報告查詢等服務；施工、監理或者法人采集系統能夠提供樣品臺賬和報告查詢、委托等服務。

2.2 系統應用

目前，遼寧省智慧水利管理系統已實現全域水利工程質量檢測相關數據和資源的統一管理，實現了大多數檢測設備與計算機的智能物聯，編制了檢測報告標準化模板，對遼寧省各地區收集檢測報告上萬份。近年來，智慧檢測技術的快速發展以及檢測數據的持續增多，為大數據的形成提供了條件，為水利宏觀決策及其質量評價提供數據支持。

3 基于智慧檢測的行業監管體系

3.1 監管模型分析

水利行業監管模型以工程特征和檢測架構為基礎，結合實際情況融合各種模塊而成，基于智慧檢測的行業監管模型，見圖2。該模型由應用決策層、數據動態組織與管理層、數據傳輸層和感知控制層所組成，從下到上促進智慧檢測行業監管職能、模式、特征的轉變，從而降低監管成本以及提高監管效率，其優勢主要表現為[7]：①大數據算法與云計算技術為大腦、數據傳輸為保障、感知控制為基礎；②實現有關檢測數據的智能應用與處理、及時采集與傳輸；③提供規范化管理流程和精細化檢測業務；實現高效、透明、協作的檢測流程。

圖2 基于智慧檢測的行業監管模型

3.2 監管內容的共享與統一

1)監管檢測資源。智慧檢測行業監管整合了遼寧省各種檢測資源，如水利工程異構檢測設備、檢測相關單位、檢測人員及資質等，檢測資源統一高效管理，檢測資源利用率及其應用服務能力顯著增強，并達到智慧狀態實現共享與互聯[8]。這種互動模式有利于提高從業人員的工作協調性和積極性，在很大程度上減少檢測失誤概率，遼寧省各地區檢測人力資源得到優化，檢測效率明顯提高。

2)監管檢測樣品。在智慧檢測過程中每個樣品的芯片編號ID和監督識別碼都唯一，而手機端或RFID閱讀器會自動識別編碼信息，精準匹配相應的卡片編號，可為樣品追溯和防偽提供支持。標準化交互通用平臺能夠動態監控樣品委托、采樣、檢測的各個環節，對水利工程質量的各種動態變更信息實現實時、快捷、方便地獲取。

3)整合與共享檢測數據。智慧檢測行業監管是解決工程質量檢測數據共享困難、報告標準不統一等問題的有效方法，應用云計算和感知識別技術搭建的檢測管理系統實現了檢測報告的標準化和檢測數據的實時共享，有效解決了數據冗余問題，消除了遼寧省各地區水利信息“孤島”現象，為各檢測單位協作共享提供了技術支持[9]。

3.3 監管特征的改變

1)監管標準化。各檢測單位實現數據交互、業務協作的重要基礎就是標準統一，因此智慧檢測必須有統一的協議、安全、接口、業務流程、數據交換與存儲、檢測報告等標準。

2)監管互動化。通過行業監管逐步構建檢測網絡體系，確保檢測單位、樣品和人員的溝通以及各單位間的檢測業務協作性明顯增強，可為及時掌握各單位需求提供可靠保障[10]。

3)監管虛擬化。對于有關檢測資源和數據，智慧檢測行業監管加以抽象并顯現，打破了檢測資源的壁壘實現了檢測數據和檢測資源以優化的方式來應用。

4)監管智能化。智慧檢測實現了水利工程質量管理和監控的智能化，推動行業監管向智能方向發展，采用可視化、大數據算法和云計算等智能計算技術，實時存儲、處理、分析、顯示海量檢測相關數據和檢測資源，智慧檢測行業監管處于決策反饋-質量決策-數據分析-數據采集的智能化動態循環之中。

3.4 監管模式的改變

針對行業監管模式智慧檢測推動其實現了諸多轉變，例如將靜態監管檢測結果轉變成動態監管檢測流程，將分享性狀態的檢測資源轉變成整合和共享狀態，將低效率監管分散檢測資源轉變成高效監管集中檢測資源。

3.5 監管職能的改變

對于水利工程質量檢測智慧檢測行業監管實現了提前布局和分析，從根本上解決了監管滯后的問題。智慧檢測行業監管為監管、檢測、項目法人、監理、施工等單位全程參與檢測提供途徑，為規范檢測行為、協調各方關系和標準化管控提供了方法，顯著提高了監管效率以及各單位的認可度和行業影響力[11]。

4 結 語

對于遼寧省水利工程質量檢測行業監管改革智慧檢測發揮著積極促進作用，構建的智慧檢測行業監管體系實現了質量檢測從分散向集中模式的轉變。實踐過程中，通過智慧檢測與行業監管的深度融合有效解決了水利工程質量檢測中的相關問題，為提高遼寧省水利工程建設質量提供了可靠保障。