交通工程領域的智慧質監(jiān)平臺設計與應用

朱林 鄭驊 唐建亞 徐慧

收稿日期：2023-09-01

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.034

摘? 要：當代社會對交通工程質量和安全監(jiān)督的重要性日益凸顯。為了應對這一挑戰(zhàn)，本文設計了一種基于大數據和物聯(lián)網等技術的智慧質監(jiān)系統(tǒng)，旨在實現監(jiān)理工作的可視化、數字化和智能化，同時質量監(jiān)督人員可以獲得更加全新的工作方式和更高效的工具，使他們能夠更有效地管理和確保交通工程的質量和安全性。通過該平臺的應用，還驗證了現代技術在質監(jiān)領域的前景和優(yōu)勢。

關鍵詞：智慧質監(jiān)；物聯(lián)網；數字化；交通工程

中圖分類號：TP311? ? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2024）06-0158-05

Design and Application of Smart Quality Supervision Platform in Traffic Engineering Field

ZHU Lin1， ZHENG Hua1， TANG Jianya2， XU Hui2

（1.Transportation Bureau in Wujiang District， Suzhou City， Suzhou? 215299， China;

2.Jiangsu Zhonglu Information Technology Co.， Ltd.， Nanjing? 211899， China）

Abstract： In contemporary society， the importance of quality and safety supervision in transportation engineering is increasingly prominent. To address this challenge， this paper designs a smart quality supervision system based on technologies such as big data and the Internet of Things. The aim is to achieve the visualization， digitization， and intelligence of supervisory work. At the same time， quality supervision personnel can gain access to new working methods and more efficient tools， enabling them to more effectively manage and ensure the quality and safety of transportation engineering projects. Through the application of this platform， the prospects and advantages of modern technology in the field of quality supervision are also validated.

Keywords： smart quality supervision; Internet of Things; digitalization; transportation engineering

0? 引? 言

隨著政府和公眾對工程質量安全監(jiān)督工作的期望值越來越高，業(yè)務量不斷增加，傳統(tǒng)的工作模式[1]也需要變更創(chuàng)新，有必要建立高效的質監(jiān)信息化管理體系[2]。為解決現有質量安全監(jiān)督過程中存在的短板，更好的發(fā)揮質量監(jiān)督機構在工程質量監(jiān)督方面強有力的作用，提高工程建設質量監(jiān)管水平，我們提出了交通工程領域的智慧質監(jiān)平臺。該平臺著力推動“行政監(jiān)督”向“執(zhí)行監(jiān)督”轉變、“行業(yè)管理”向“行業(yè)治理”轉變，充分發(fā)揮質量安全監(jiān)督在工程建設過程中的監(jiān)管作用，更好地提高交通工程建設質量和安全監(jiān)督的水平。

1? 智慧質監(jiān)平臺需求設計

智慧質監(jiān)平臺的核心是監(jiān)理工作在線化[3]，這主要體現在監(jiān)理工程師采取以巡視為主的方式進行施工現場監(jiān)理，將巡視的工作電子化，實現監(jiān)理工作的高效和規(guī)范。這種方式能夠有效地提高施工質量、方便管理、提高信息共享效率、提高監(jiān)理工作效率等好處。通過監(jiān)理工作在線化，質量監(jiān)督的職能“前移”，非現場執(zhí)法得以探索并提高比重，從而實現參建單位與政府監(jiān)督的信息共享，提高監(jiān)理工作的質量和效率。

通過前期調研，智慧質監(jiān)管理平臺需求如下：

1）需要將智慧質監(jiān)數據駕駛艙與智慧交通平臺中心接通，整合重點項目關鍵數據，例如揚塵、視頻、監(jiān)理工作等。此外，智慧質監(jiān)平臺還需要為后續(xù)重點項目預留接口，以實現對數據的接入和跟蹤，從而確保質量監(jiān)督機構工作可控、可追溯。

2）總監(jiān)、副總監(jiān)、專業(yè)監(jiān)理工程師日常巡視工作中需配置記錄儀，記錄儀通過內置聯(lián)網，將監(jiān)理數據傳輸到智慧質監(jiān)平臺，實現記錄儀與智慧質監(jiān)平臺的互聯(lián)。同時，記錄儀內置定位和拍攝功能，需要記錄監(jiān)理工程師的行動軌跡、巡視、旁站、平行檢驗、隱蔽工程、重要部位和關鍵工序等[4]，并將數據上傳到智慧質監(jiān)平臺。由質量監(jiān)督機構統(tǒng)一審批，督促監(jiān)理人員規(guī)范工作，從而真正落實監(jiān)督職能。

3）系統(tǒng)開放互聯(lián)，與第三方管理系統(tǒng)融為一體。目前大部分工程項目都開展了相關質量、安全、進度等管理系統(tǒng)的建設，智慧質監(jiān)平臺在設計中需建立規(guī)范接口，可共用已有系統(tǒng)的揚塵數據、視頻數據等，實現數據的統(tǒng)一建設和共享。

2? 智慧質監(jiān)平臺系統(tǒng)設計

2.1? 系統(tǒng)架構設計

智慧質監(jiān)平臺是一種基于互聯(lián)網技術的工程質量安全監(jiān)管系統(tǒng)，旨在實現對工程全生命周期的監(jiān)管和管理。為了滿足該系統(tǒng)的高可用性、高擴展性和高性能等要求，需要采用適合的軟件架構設計。

智慧質監(jiān)平臺的系統(tǒng)架構采用了分布式架構，主要包括前端展示層、應用層、業(yè)務邏輯層和數據層四個模塊[5]，系統(tǒng)架構圖如圖1所示。

1）前端展示層：負責系統(tǒng)的用戶界面展示，采用HTML5、CSS3和JavaScript等技術開發(fā)，提供用戶友好的操作體驗。

2）應用層：負責接收和處理用戶請求，采用Java語言開發(fā)，使用Spring框架和SpringMVC技術實現業(yè)務邏輯的處理和控制。

3）業(yè)務邏輯層：負責系統(tǒng)的業(yè)務邏輯處理，采用Java語言開發(fā)，使用Spring框架和MyBatis技術實現數據訪問和業(yè)務邏輯的處理。

4）數據層：負責系統(tǒng)的數據存儲和管理，采用MySQL數據庫管理系統(tǒng)進行數據存儲和管理，使用Redis緩存技術提高系統(tǒng)的性能。

系統(tǒng)采用微服務架構，將不同的業(yè)務模塊拆分成多個微服務進行部署，提高系統(tǒng)的可擴展性和可維護性。同時，系統(tǒng)采用Docker容器技術進行部署，方便系統(tǒng)的部署和管理。

圖1? 系統(tǒng)架構圖

2.2? 技術選型

為了實現智慧質監(jiān)管理平臺的高性能和可擴展性[6]，我們采用了以下技術：

1）前端技術：Vue.js框架、Element-UI組件庫、Axios網絡請求庫等。Vue.js是一款輕量級的MVVM框架，具有高效的渲染速度和靈活的組件化開發(fā)，可以快速構建高質量的用戶界面。Element-UI是一套基于Vue.js的UI組件庫，包含了常用的UI組件和布局模板，可以大大提高開發(fā)效率。Axios是一款基于Promise的網絡請求庫，可以輕松地與后端進行通信。

2）后端技術：Spring Boot框架、MyBatis框架、Swagger API文檔等。Spring Boot是一款輕量級的Web應用開發(fā)框架，具有快速開發(fā)和簡化配置的特點，可以快速構建高效的后端服務。MyBatis是一款優(yōu)秀的ORM框架，可以輕松實現Java對象和數據庫表的映射。Swagger是一款API文檔生成工具，可以自動生成API文檔，方便開發(fā)者進行接口測試和調試。

3）數據庫技術：MySQL數據庫、Redis緩存等。MySQL是一款開源的關系型數據庫管理系統(tǒng)，具有高效的數據存儲和管理能力，可以保證數據的穩(wěn)定性和安全性。Redis是一款高性能的緩存數據庫，可以緩存常用的數據，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

2.3? 安全架構

智慧質監(jiān)平臺是一種基于互聯(lián)網技術的工程質量安全監(jiān)管系統(tǒng)，其安全架構設計[7]很關鍵，針對智慧質監(jiān)平臺安全性做了以下策略：

2.3.1? 安全原則

最小權限原則：確保用戶和系統(tǒng)只擁有執(zhí)行其任務所需的最低權限級別，以減少潛在攻擊者的利用能力。

防御性編程：使用安全編碼實踐，如輸入驗證和輸出編碼，以防止常見的安全漏洞，如跨站點腳本攻擊（XSS）和SQL注入。

多層防御：采用多層次的安全措施，包括網絡防火墻、入侵檢測系統(tǒng)（IDS）、入侵防御系統(tǒng)（IPS）、反病毒軟件等。

數據加密：對重要的敏感數據進行加密，包括數據在傳輸和存儲時的加密。

安全審計和監(jiān)控：設置安全審計機制，實時監(jiān)控系統(tǒng)和網絡的活動，及時發(fā)現潛在威脅和入侵嘗試。

2.3.2? 身份認證和訪問控制

強化身份認證：采用多因素身份認證（MFA） 策略，以確保用戶的身份驗證更加可靠。

基于角色的訪問控制：將用戶權限與角色相對應，而不是直接給予個體用戶權限，以簡化管理并減少錯誤配置的可能性。

會話管理：實施有效的會話管理，包括設置會話超時和定期重新認證等，以減少會話劫持的風險。

2.3.3? 網絡安全

網絡分段：將網絡劃分為多個區(qū)域，根據安全等級分配資源，并限制跨區(qū)域訪問，以減少橫向移動的可能性。

防火墻：配置網絡防火墻以控制入站和出站流量，阻止不必要的服務和端口，并實施應用程序層防火墻（ALF）。

安全路由器和交換機：配置設備的安全功能，如安全路由、VLAN和端口安全等，以增強網絡安全性。

2.3.4? 應用程序安全

安全開發(fā)生命周期（SDL）：在應用程序開發(fā)過程中實施安全性，包括代碼審查、安全測試和漏洞修復。

輸入驗證：驗證用戶輸入，防止惡意輸入和攻擊。

輸出編碼：在輸出數據之前對其進行編碼，以防止跨站點腳本攻擊和其他輸出注入漏洞。

2.3.5? 數據保護

數據備份：定期備份重要數據，并將備份存儲在安全的離線位置，以防止數據丟失和勒索軟件攻擊。

數據最小化：只收集和保留必要的數據，并及時刪除不再需要的數據。

數據分類：根據敏感程度對數據進行分類，并實施相應的保護措施。

2.3.6? 系統(tǒng)和應用程序漏洞管理

安全補丁和更新：及時安裝系統(tǒng)和應用程序的安全補丁和更新，以修復已知漏洞。

漏洞掃描和評估：定期進行漏洞掃描和評估，及時發(fā)現并解決潛在的安全漏洞。

3? 智慧質監(jiān)平臺功能介紹

3.1? 記錄儀介紹

智慧質監(jiān)平臺配備了專業(yè)的記錄儀設備，如圖2所示，用于監(jiān)理人員的日常巡視工作，可以幫助監(jiān)理人員在日常巡視工作中進行實時記錄。智慧質監(jiān)平臺配備記錄儀有以下幾個優(yōu)勢：

1）資料收集和保護：記錄儀可以捕捉施工現場（圖3）的實際情況，如施工過程、質量檢查和安全措施等，有效地收集資料，確保監(jiān)理人員可以對工程質量和施工進度進行準確記錄。同時，這些記錄也可以用于保護監(jiān)理人員和公眾的權益，防止糾紛和不公平指責的發(fā)生。

2）透明度和公正性：通過記錄儀上傳的數據，監(jiān)理工作的進度和質量情況可以實時查看。這提高了監(jiān)督過程的透明度和公正性，不僅監(jiān)理人員可以清晰地展示他們的工作細節(jié)，也使業(yè)主和其他相關方能夠實時了解施工進展和質量狀況。

3）及時發(fā)現和處理問題：記錄儀設備能夠幫助監(jiān)理人員及時發(fā)現施工中的問題，例如施工缺陷、安全隱患等。一旦問題被發(fā)現，信息共享給施工人員可以立即采取行動，避免問題擴大和影響工程進度。

圖2? 記錄儀? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3? 施工現場

3.2? 平臺介紹

在完成上述需求和系統(tǒng)設計的基礎上，進行智慧質監(jiān)平臺的開發(fā)和測試工作，實現的功能主要如下：

1）監(jiān)理巡查資料上傳：在建筑、工程等施工過程中，監(jiān)理人員通過智慧質監(jiān)平臺，將巡查、檢查、驗收等過程中獲取的相關資料上傳至平臺。

通過智慧質監(jiān)平臺，監(jiān)理人員可以上傳巡查資料，及時發(fā)現并處理施工中的問題，從而提高施工質量，確保符合規(guī)范和標準。同時，相關人員可以方便地查詢、管理和統(tǒng)計巡查資料（如圖4所示），提高管理效率和工作效率，實現信息共享。巡查資料的上傳還能建立完整的資料庫，方便日后的工程驗收、質量檢查、維護等工作的開展。另外，監(jiān)理人員可以通過遠程巡查功能實現巡查效率的提升，減少時間和成本。

圖4? 資料查看

2）實時視頻對講：通過記錄儀，實現智慧質監(jiān)平臺與監(jiān)理人員或多方監(jiān)理人員間的實時視頻和語音通信的功能，可以提高工作效率和溝通效果，同時增加溝通渠道，為質量監(jiān)督工作帶來便捷。

實時視頻對講可以節(jié)省時間和成本，不需要雙方或多方到同一個地方參加會議，可以通過網絡或記錄儀進行遠程視頻對講。此外，實時視頻對講可以隨時隨地進行，不受時間和地域的限制，有助于提高監(jiān)理人員的工作效率。最后，實時視頻對講可以讓雙方或多方之間建立更為便捷和實時的溝通渠道，促進信息共享和協(xié)作，如圖5所示。

圖5? 實時視頻對講

3）監(jiān)理排名：智慧質監(jiān)平臺通過海量數據進行分析并內置相關算法，統(tǒng)計各監(jiān)理單位排名情況（圖6），評估各監(jiān)理單位工作質量，為管理者提供決策依據。

圖6? 監(jiān)理排名

通過評估監(jiān)理工作方式、效率等，可以發(fā)現監(jiān)理工作中存在的問題并加以解決，推動監(jiān)理工作的不斷提升和完善。這樣更好地實現工程建設質量監(jiān)督的目標，確保工程建設過程中質量的可控和穩(wěn)定[4]。

4）視頻、環(huán)保管理：與現有工程項目對接視頻、環(huán)保等數據，有效地監(jiān)管施工現場的揚塵情況，減少對周邊環(huán)境和居民的影響。通過視頻監(jiān)控，管理人員可以實時查看施工現場的情況，及時發(fā)現揚塵問題并采取相應的措施加以解決，如圖7、圖8所示。這有助于提高監(jiān)理人員的監(jiān)管效率和監(jiān)督能力，同時也保護了周邊環(huán)境和居民的利益。

4? 結? 論

本文介紹了交通工程領域的智慧質監(jiān)平臺的設計與應用。該平臺采用現代化技術，如大數據和物聯(lián)網，實現了質監(jiān)工作的數字化和智能化，提高了質量監(jiān)督機構的管理效率和工作質量。通過監(jiān)理工作在線化，實現監(jiān)理工作動態(tài)管理和跟蹤，質量監(jiān)督工作全面掌握。智慧質監(jiān)平臺配備了記錄儀、實時視頻對講、監(jiān)理排名、視頻、環(huán)保管理等功能，為監(jiān)管部門提供了全新的工作方式。

該平臺已成功應用于吳江區(qū)605省道改擴建工程、江陵路快速改造工程、大謝村碼頭等項目，證明了現代化技術在質監(jiān)領域的應用前景和優(yōu)勢。通過智慧質監(jiān)平臺的推廣和應用，我們可以進一步提高工程建設的整體水平和品質，推動質量安全監(jiān)督工作的不斷完善，為交通工程領域的可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻。

參考文獻：

[1] 趙錦生.公路工程路面施工中質量監(jiān)督存在的問題 [J].四川建材，2022，48（8）：121-122.

[2] 劉小江.淺析質監(jiān)機構如何加強公路工程安全監(jiān)督管理 [J].四川水泥，2019（6）：193.

[3] 陳雪松.基于信息化的行政執(zhí)法監(jiān)督體系研究 [J].法制博覽，2022（35）：62-64.

[4] 劉天智.建筑工程施工現場監(jiān)理工作要點分析 [J].城市建筑空間，2022，29（S2）：857-858.

[5] 沈夏磊.基于BIM+智慧工地精細化項目管理決策平臺的研究與應用 [J].工程質量，2023，41（11）：53-58.

[6] 陸琦，肖峰.SPDM系統(tǒng)與其他系統(tǒng)數據集成技術選型 [J].船舶標準化工程師，2021，54（5）：108-110+124.

[7] 劉婧璇，盧丹.智能互聯(lián)時代下物聯(lián)網分層安全架構及標準化進展 [J].信息通信技術與政策，2023，49（5）：85-90.

作者簡介：朱林（1989.07—），女，漢族，江蘇徐州人，工程師，碩士研究生，主要研究方向：交通工程。