信息技術在水利工程建設質量監督中的應用

郭亮亮，李 云

(1.貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 貴州 550002；(2.貴州省水利工程建設質量與安全中心，貴陽 貴州 550002)

“興水利、除水害”，歷來是安邦利民的大事。自新中國成立以來，水利工程建設一直是關系數十億人民群眾的重點民生工程，關系到每個人的切身利益，是社會主義現代化建設過程中不可缺少的內容[1]。在經歷了“十二五、十三五”的快速發展時期，國家大力推進水利基礎設施建設，水利事業得到了飛躍的發展，截至目前，全國已建成各類水庫9.8萬多座、總庫容8983億m3。面向“十四五”水利發展，“172、150”等一大批全國重大水利工程以及中小型水利基礎設施有待建設，其投資規模量大、惠民面廣、帶動力強的優勢仍顯現充分。

伴隨著我國經濟發展已由高速增長階段轉向高質量發展階段，推動新階段水利高質量發展，對做好水利工程建設工作提出了新的更高要求。在工程建設過程中，工程建設質量的重要性日益凸顯，質量的好壞將直接影響到人們群眾生活品質和生命財產安全，全社會對工程建設質量的關注也越來越多，重視程度越來越強，要求也越來越高，因此，質量管理永遠是工程建設管理的核心[2]。

要想做好水利工程建設質量管理工作，需要工程參建各方相互配合、統一協作，從施工第一線開始，嚴把質量關，分別從項目法人負責和政府監督管理等方面強化質量終身責任，落實現場質量監督檢查。同時，在開展質量監督過程中，引入信息技術手段，充分應用多種信息化智能終端產品以及云平臺系統等輔助完成工程質量監督工作，做好質量檢查整改的相關資料管理，保障每次質量監督有活動、有記錄、有成效、有資料，全過程監督留痕。

1 水利工程建設質量監督現狀分析

提升水利工程建設質量管理的關鍵在于要強化對建設過程進行全方位系統性的質量監督檢查。現有的水利工程建設質量監督主要分為傳統紙質或拍照檢查和監督檢查信息系統或平臺2種工作方式。其中，傳統或現階段有些水利工程建設質量監督工作大多仍停留在紙質記錄、人工填寫等方式上，需要大量依賴人工來完成，首先外業實地檢查工程建設現場情況、聽取各參建單位匯報、與各參建單位座談、了解和抽查原始資料及質量管理相關文件資料、確定和收集質量檢測樣本等，然后內業通過記錄或拍照的信息進行匯總整理監督檢查問題記錄，與問題清單及依據進行核對，最終形成監督檢查報告。

這種方式的質量監督存在工作繁瑣、耗人力、耗時長等問題，而且在問題抽查、記錄、匯總、檢查進度、檢查成果利用率低等方面嚴重存在不足之處，尤其是在多個工程或部位進行集中式監督檢查以及“回頭看”時，弊端更為凸顯。而監督檢查信息系統或平臺主要是利用便攜式筆記本電腦在現場進行信息錄入，但該方式可能存在條件不具備、攜帶不便等問題。本文在監督檢查信息系統或平臺的基礎上，面向移動端(如手機、iPad等)開發質量監督APP，充分利用云服務、無線網絡服務、GIS等信息技術手段為監督檢查用戶提供了“綜合信息化服務”的一種工作模式。綜合信息化服務模式將充分利用現代信息技術，以服務的模式為監督人員進行數據統一采集錄入、信息自動分析、智能判斷等，實現質量監督數據來源可查、去向可追、檢查留痕和實時分析，使其監督實施流程標準化、事項清單化、檢查記錄結構化、問題跟蹤機制化和辦公流程無紙化等。

2 運用于水利工程建設質量監督的關鍵信息技術

2.1 3S技術

地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GNSS)和遙感(RS)三者綜合統稱為3S技術。GIS技術是專門管理地理空間信息的計算機軟件系統，可以實現對地理信息的分析、處理和動態顯示等。質量監督人員可以利用信息系統或移動GIS服務瀏覽查看整個工程建設區域乃至重點工程點的地理空間信息，基于用戶的活動位置來交互信息。3S技術通過與計算機技術、移動及網絡通訊等相結合，實現了在不同終端產品上現場采集、保存、處理與分析質量監督數據成果，多用戶可圍繞同一工程或同一活動同時開展監督檢查。

2.2 多源信息疊加融合技術

水利工程建設質量監督覆蓋參建單位廣、涉及各類工程專業雜、建設細節內容多，從地理空間影像及位置定位到各類質量監督業務數據，其涉及到巨大的信息數據。基于3S技術形成對各類空間和業務的分析支持，結合地理數據、基礎參數、動態數據、歷史數據、圖層數據等多源信息，采用圖層疊加、數據聚合、空間分析、關聯分析、迭代分析等技術進行融合。從各參建單位及各類專業等多渠道來看，監督信息融合，能夠實現對工程提供更高精度、更多種類、范圍更廣的基礎數據資源，可將水利工程建設質量監督的覆蓋范圍、質量及實用程度大大提高。

2.3 網絡通信技術

高效且穩定的網絡通信能夠保障信息化服務中信息得到有效傳遞，它已成為信息系統體系架構中重要的組成部分之一。在日常的質量監督過程中，涉及內容多而雜，現場長時間的抽查檢查將會積累大量的數據，如果在離開現場后再對發現的問題記錄整理，很容易出現遺忘或漏掉的情況，而基于現場移動終端的數據采集功能，可以實現對記錄問題的記錄、處理和分析，監督數據的實時上傳、多人共享，并動態生成模板格式，能夠大大地減輕了后續的整理工作量。但是，水利工程大多建設在一些偏遠的山區地帶，質量監督工作必須深入現場一線，常常存在接收不到網絡信號，從而影響現場服務的現象。針對這種情況，可以先保存在終端設備的本地數據庫中，當有網絡信號時，將本地數據同步上傳至后臺服務器，從而解決網絡不可用的情況。

2.4 微服務架構技術

信息化服務系統開發采用“微服務開發規范”，按照微服務架構原則分解和開發小而獨立的應用，每個應用運行在獨立的進程中，采用輕量級標準化的通訊機制(REST API)互聯，且遵循松耦合和高內聚的原則，服務直接低耦合，服務內部高內聚合，便于模塊化集成和擴展。綜合分析水利工程建設質量監督涉及的各業務數據流，并考慮不同終端設備的應用，本質量監督綜合信息化服務平臺采用微服務架構來實現。每個微服務相對而言更為簡單和靈活，能夠獨立的部署，將龐大的應用分開部署到若干小的服務器上去，降低了硬件成本的同時還能方便運維。

3 信息化監督產品的設計與技術研發路線

水利工程質量監督信息化平臺建設采用應用和數據分離的方式設計，基礎設施及相關硬件支撐體系依托于云服務的IaaS(基礎架構即服務)模式來搭建部署，總體框架分為數據采集層、設施服務層、業務應用層、安全體系和標準體系。數據采集層主要完成對質量監督各類數據的信息化采集，包括移動端現場抽查發現并填報錄入記錄的問題描述、視頻、圖片、語音以及地理空間信息等；設施服務層主要應用云服務商提供的IaaS服務模式來進行部署應用，包括有云機房硬件服務器、云數據存儲服務器、網絡通信服務設施、應用組件支撐等；業務應用層主要涉及有網頁端管理平臺和移動端APP兩款產品，產品的后端又由多個微服務來構成。其平臺建設的設計架構如圖1所示。

圖1 平臺建設架構圖

3.1 功能設計及業務流程

質量監督信息化平臺的功能流程主要圍繞水利工程建設中的質量監督業務流程來開展建設，監督檢查活動的開展根據工程的實際情況，每次開展的監督檢查人員及數量也不盡相同。根據監督檢查的參與人員情況，可以將日常質量監督檢查的方式分為兩類：單人檢查和多人聯合檢查。從質量監督檢查的實施流程上來看，可以將其分為多個過程，主要包括有：創建活動、確定監督對象和被監督對象、添加問題記錄、分類生成監督檢查意見并推送責任單位、問題處理及反饋。具體的流程如圖2所示。

圖2 質量監督業務流程圖

3.2 技術研發路線

信息化監督產品的研發遵循軟件工程實施的標準化流程，采用軟件工程生命周期法與快速原型法相結合，在調研分析、綜合比較、詳細設計、代碼編制、系統測試、運行維護的基礎上，確定適合本水利工程建設質量監督管理工作業務的信息化平臺。同時，在實際開發、試用及應用過程中，不斷的測試、修改、使用、反饋、維護，使平臺逐步完善和優化。

4 信息化的開展水利工程建設質量監督

通過對水利工程建設質量監督信息化產品的研發，建立了一整套移動端監督APP和網頁端管理平臺，充分利用信息化技術來提高水利工程建設質量方面監督工作的效率，既可以提高項目法人及各參建單位的工程管理和質量保障及提升水平，又可以為監督管理人員提供了有效的管理方式，提高監督管理工作效率與水平。圍繞質量監督各業務流程及多端應用場景，下面分別介紹一些常用模塊的功能。

4.1 移動端監督APP

質量監督檢查工作是一個閉合的周期環路，在外業監督檢查過程中，應充分利用外業移動端APP開展監督檢查數據采集的優勢，快速搜集掌握一手數據信息，并自動化的上傳存儲在云數據庫中。當打開移動端軟件后，進入質量監督主頁面，包括有質量監督、待辦事項和我的3個主功能板塊。

在質量監督時，選擇監督實施檢查功能界面，可查看各工程對應的檢查列表信息，當開始檢查活動時，首先選擇創建活動按鈕，進入創建活動頁面，然后分別選擇或填寫所對應的活動名稱、工程、開始時間、檢查人員、檢查內容，最后完成活動的創建；活動初創建時問題列表為空，選擇問題列表即可添加問題記錄，在新增問題記錄時分別選擇或填寫所對應的責任單位、問題類型、問題類別、問題等級、問題標題和附加照片，最后點擊確認完成問題的單條新增；當完成所有問題添加時，點擊結束活動，完成本次監督活動的現場檢查(如圖3所示)。

圖3 創建活動與新增問題管理

4.2 網頁端管理平臺

網頁端管理平臺的數據核心來源于APP使用中產生的監督檢查過程的精細化數據，兩者可以數據實時同步共享，滿足多種場景下的業務操作。平臺分別從工程、人員、責任主體單位、監督活動、檢查情況、問題記錄等多個維度分別進行分析，深度挖掘數據價值，形成專題大屏，用數據說話，指導和輔助監督管理機構對水利工程建設質量監督工作進行高質量把控，以提高監督工作的質量和效率。選擇網頁端管理平臺的質量監督管理模塊，可查看各活動列表并推送給各責任單位，同時也可以查看各問題清單與對應的反饋及處理情況(如圖4—5所示)。

圖4 質量監督活動列表

圖5 各質量監督活動對應問題記錄

5 結語

圍繞水利工程建設質量監督的全過程分析研究，本文在現有監督管理的模式基礎上引入信息技術手段，為監督管理工作提供了新的創新模式，形成了一整套信息化標準化流程模式的解決方案，是推動水利高質量發展的重要舉措，也是踐行“推進智慧水利建設”這一條實施路徑的責任擔當。伴隨著水利發展的高質量、高標準要求，誠然，當前的信息化監督產品仍存在一定缺陷和不足，在通過信息技術手段實現水利工程建設監督工作進一步朝數字化、智能化等方面上發展仍有待進一步深入研究，同時在工程應用的拓展和延伸中還有待加強。