水利工程建设项目管理系统的设计与开发

李 喆，谭德宝，张 穗，王荣平，王晓斌

(1.长江科学院空间信息技术应用研究所，武汉 430010;2.北京盟友软件技术有限公司，北京 100085)

1 工程背景

2011年《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》提出“大兴农田水利建设，加快中小河流治理和小型水库除险加固，抓紧解决工程性缺水问题，提高防汛抗旱应急能力，继续推进农村饮水安全建设”，预示着我国水利工程建设领域春天的来临。作为重大基础设施建设项目，水利工程具有项目投资大、工程建设环节复杂、参建单位多、工程技术水平高、质量要求严格、监督困难、易于诱发腐败等特点［1］。在中央和地方加大水利投资力度的情况下，如何切实加强水利投资项目和资金监督管理，预防和减少腐败发生，已经成为水利工程建设管理领域急需解决的一大重要课题。

解决上述问题的有效途径是依照法规办事。水利部已经颁布一系列技术规程，如“水利工程建设项目施工监理规程”(SL288—2003)［2］、“水利水电建设工程验收规程”(SL223—2008)［3］、“水利水电工程施工质量检验与评定表”(SL176—2007)［4］等。但由于水利工程建设内容差异很大，仍然存在着参建单位资质等级较低、人员素质较差、执行规范意识淡薄等问题，使得许多技术规程“停留在纸面上”，并没有完全贯彻实施，依照技术规程规范化施工水平仍然亟待提高。

最近10a来，以卫星遥感、全球定位系统、互联网、无线通讯、云计算等为代表的新一代信息技术已经得到了极大的发展，为水利信息化提供了新的方法。应用现代信息技术构建水利工程建设管理信息系统，实现水利工程建设管理电子办公和网络共享，成为水利信息化的重要内容。在水利工程建设管理信息系统构建方面，国内水利单位进行了许多试验性工作，取得一定的进展。胡和平等［5］研发全国农田水利基本建设管理信息系统，使得各省市区通过网络上报数据，提高工作效率和质量。周斌等［6］设计长江水利工程建设与管理信息系统，实现在Web环境下电子办公。王丽学等［7］研制基于GIS的东港灌区管理信息系统，达到空间数据与非空间数据交互的目标。但是，这些信息系统大多停留在办公自动化层面上，其建设目标是解决工程建设领域的数据共享、数据处理、数据库建设等某些问题，而并没有上升到依照水利工程建设规范程序化办事的高度上。

以现有技术规程规范为基础，应用新一代信息技术构建水利工程建设项目管理系统(CMIS－WR)，形成一个管理有序、监控有力、程序透明的水利工程建设管理规范化业务处理平台，使得水利工程建设管理规范化、制度化和程序化，达到水利工程建设管理全过程监督管理的目标。本系统构建了一个公正、透明、交互式的工程建设管理监控网络环境，确保建设项目严格依照相关规范执行，对提高工程建设管理透明度具有重要的政治、经济和社会意义。

2 需求分析

按照具体业务工作的不同，本系统用户分为2大类型。

(1)参建各方:水利工程建设管理的执行单位，主要包括业主单位、设计单位、施工单位、监理单位、运行管理单位等，主要执行资料录入、流程审批、综合查询等业务操作。

(2)监管部门:水利工程建设管理的上级主管部门，主要包括水利厅办公室、建设处、水库处、水土保持处、农村水利处、财务处、安全监督处、监察室等，主要执行流程审批、综合查询、决策分析等业务操作。

从项目执行过程上看，水利工程建设管理过程分为3个阶段。

(1)项目论证阶段:本阶段的主要用户是业主单位和上级主管部门，主要工作是工程可行性研究报告、工程立项审批、项目下达等。

(2)项目建设阶段:本阶段的主要用户是业主单位、设计单位、施工单位、监理单位和上级主管部门，主要工作是项目招投标、合同签订、开工报审、施工管理、设计变更、工程监理、验工计价、质量管理、安全管理、验收管理等。

(3)项目运行维护阶段:本阶段的主要用户是运行管理单位和上级主管部门，主要工作是运行管理、日常维护、质量管理等。

其中，前2个阶段是水利工程建设管理的重点，其主要业务流程如图1所示。

图1 水利工程建设项目管理业务流程Fig.1 Business flow of management informationsystem for water project construction

本系统的主要性能需求包括:同时满足500个用户在线处理、数据库容量达到TB级、资料提交与处理时间小于5s、数据库查询检索时间小于10s等。

3 系统设计

3.1 建设目标

本系统的建设目标是以水利工程建设管理相关技术规程规范为基础，利用卫星遥感、无线通讯、计算机网络、地理信息系统等新一代信息技术，研制覆盖水利工程建设管理全周期的水利工程建设管理信息平台，实现水利工程建设管理规范化、制度化和程序化。该系统提高了工程建设管理透明度，为工程建设过程实时监管和事后调查办案提供基础资料。

3.2 系统架构

水利工程建设项目管理系统采用以数据库为核心的Client/Server模式开发。系统结构为3层。

(1)数据层:水利工程建设管理过程中的各种资料数据，如文档、图片、视频、音频等，为具体业务功能的实现提供数据基础。

(2)业务层:水利工程建设管理过程中的各种业务功能，如工程立项审批、招标投标、合同签订、开工报审、施工管理、设计变更、工程监理、验工计价、质量管理、安全管理、验收管理等。由于不同系统用户需求具有一定的差异性，业务层必须尽可能实现所有功能以满足具体需求。

(3)表现层:水利工程建设管理过程中的各种人机交互服务，如资料输入、扫描上传、网络审批、表格打印、综合查询等。表现层是系统中直接与用户交互的模块，必须尽可能达到符合用户习惯、便于用户使用的目的。

3.3 功能设计

(1)基本信息管理:水利工程参建各方基本信息的综合记录，包括项目立项审批、项目基本信息、参建各方基本情况等。

(2)项目制度文件:水利工程建设管理过程中的制度相关文件，包括项目安全管理文件、质量控制文件等。

(3)业主建设文件:业主单位在工程建设项目管理全过程所形成的文件，包括项目前期文件、项目建设文件、移民征地文件、项目验收文件、附件资料等。

(4)招标投标管理:建设项目招标投标过程中的相关文件，包括评标专家组成员信息、资格预审信息、评标会议信息、中标单位备案信息等。

(5)合同费用管理:水利工程建设管理全过程中的合同文件，包括合同签订审查会签表、合同基本信息表、工程款结算支付单、合同费用支付台帐、质保金扣缴台帐、履约保函登记表、预付款支付台帐等。

(6)监理建设文件:监理单位在工程建设项目管理全过程所形成的文件，包括监理设计文件、监理审核文件、监理批复文件等。

(7)勘察设计管理:勘察设计单位在工程建设项目管理全过程所形成的文件，包括勘测任务书、勘测资料单、施工设计图纸核查意见单、设计图纸通知单、设计文件签收表、施工设计图纸签发表等。

(8)计划统计管理:水利工程建设管理全过程所形成的计划文件，包括资金使用计划、施工总计划、施工年度计划、施工季度计划、施工月度计划等。

(9)投资控制管理:水利工程建设管理全过程所形成的验工计价文件，包括综合概算清单、工程量清单、工程价款支付汇总表、工程价款支付申请书、工程价款付款证书、综合概算与实际完成对比表等。

(10)变更索赔管理:水利工程建设管理全过程所形成的变更索赔文件，包括变更申请报告、变更项目价格申报表、变更项目价格审核表、费用索赔审核表、索赔意向通知单、索赔申请报告、索赔意向通知单等。

(11)施工任务管理:水利工程建设管理全过程所形成的施工任务文件，包括工程分类管理、检验批划分标准、项目明细表、单位工程信息、分部工程明细、单元工程划分、工程部位明细、工程报验申请表等。

(12)施工质量管理:水利工程建设管理全过程所形成的施工质量文件，包括水土建筑物外观质量评定表、房屋建筑安装工程观感质量评定表、分部工程施工质量评定表、工程项目施工质量评定表、重要隐蔽单元工程质量等级签证表等。

(13)安全环境管理:水利工程建设管理全过程所形成的安全环境文件，包括应急预案、安全培训记录、安全技术交底、安全检查记录、安全奖罚记录、安全周报、安全月报、建设环境影响报告书、水土保持方案报告书等。

(14)施工现场管理:水利工程建设管理全过程所形成的施工现场管理文件，包括施工技术方案申报表、施工图用图计划报告、施工分包申报表、现场组织机构及主要人员报审表、材料构配件进场报验单、施工设备进场报验单等。

(15)监理日常管理:水利工程建设管理全过程所形成的的监理日常文件，包括工程开工许可证、施工违规警告通知单、工程返工指令单、工程暂停指令单、工程复工指令单、现场施工安全隐患整改指示单、施工安全违规警告通知单等。

(16)竣工资料管理:水利工程建设管理全过程所形成的竣工资料文件，包括验收应提供的资料目录、法人验收工作计划格式、法人验收申请报告格式、法人验收质量结论格式、分部工程验收鉴定书格式、单位工程验收鉴定书格式等。

4 关键技术

4.1 工作流

本系统采用工作流技术实现业务数据和处理流程一体化控制，实现业务信息共享、交换、传递与监控，提高项目运行管理的自动化程度，如图2所示。

图2 工作流技术结构Fig.2 Technological structure of business flow

工作流管理联盟(WfMC)提出工作流管理系统体系结构的参考模型，给出过程定义工具、过程定义、活动、数据流、控制流、工作流等概念，并规范了功能组成部件和接口［8－9］。本系统借鉴工作流管理系统体系结构，制定了水利工程建设项目管理系统的体系结构，主要分为3大部分。

(1)软件构件:完成相应功能的实现，包括流程过程定义，流程的发起、审批、监控、结束等。

(2)系统控制数据:存储系统和其他系统进行逻辑处理、流程控制、规则、约束条件、状态、结果等数据。

(3)其他应用与应用数据:供工作流系统调用的外部应用和数据。

4.2 开放式可扩展模型

本系统采用开放式可扩展体系3层结构模型，如图3所示。

该模型构建了一个面向水利工程建设管理业务处理的可扩展框架，并使用COM组件技术加以实现［10－11］。最底层是系统的各种支撑技术，如数据转换、数据传输、可视化追踪等;中间层是系统核心功能的具体实现，如业务分类管理、业务结构管理、数据库构建等;第3层是可以集成系统的各种应用软件系统，如图片扫描、网络传输、统计分析等;最外层是在其它各层的基础上提供了完整的应用解决方案。

本系统具有良好的开放性，使得基本模型与框架功能可扩展，“结构件”可模块化，满足不同需求的组装。系统通过采用建立系统管理模型与信息模型，并提供面向应用的建模工具与开发工具，支持用户的二次开发，真正适应用户要求。

图3 开放式可扩展3层模型Fig.3 An open-end extensible model of three layers

5 系统的初步实现

水利工程建设项目管理系统选择Windows XP Professional操作系统支持下的Microsoft VisualC﹟.NET2005和SQL Server2008数据库进行软件代码编写。目前已经完成了系统设计的各项功能，其总体界面如图4所示。

图4 系统总体界面Fig.4 Log-in interface and user view of the system

本系统选择湖北省漳河灌区续建配套与节水改造工程2011年度工程项目为典型示范进行系统测试与试运行。该项目建设内容是渠道疏挖衬砌、渠系建筑物整治等。业主单位是湖北省漳河灌区续建配套与节水改造工程项目办公室，施工单位是湖北禹龙水利水电工程有限公司，监理单位是湖北瑞洪工程管理有限公司。项目参建各方以本系统为业务处理平台，进行开工报审、人员报备、设备材料进场、资金支付、设计变更、监理管理等日常程序化工作。

湖北省水利厅相关处室(建设处、农水处、监察室等)可以远程登录到本系统中，对于工程建设资金、人员、质量、安全、审批流程等实行全过程电子监控。一旦发现违法违规信息，能够及时、准确地进行预警纠错、监督查处。下面以项目招投标、开工报审为实例，详细介绍业务流程的实现过程。

第1步:项目招投标(如图5)。以招投标信息为基础，确定项目中标单位(施工、监理)，分别签订合同(施工、监理)，并将合同基本信息录入本系统。

图5 项目招投标Fig.5 Information of tendering and bidding

第2步:项目中标单位基本信息录入(如图6)。将项目中标单位基本信息录入本系统，报业主单位审批。

第3步:项目中标单位人员备案信息录入(如图7)。将项目中标单位人员备案信息录入本系统，报业主单位审批。

第4步:项目开工申请审批(如图8)。施工单位将开工申请所需全部文件上传到本系统，待监理单位确认后，报业主单位审批。业主单位审批通过，纸质材料盖章签字完毕后，开工报审完成。

图6 项目中标单位基本信息Fig.6 Basic information of the bid winner

图7 项目中标单位人员备案信息Fig.7 Information of the personnel of the bid winner for record

图8 项目开工申请审批Fig.8 Application for project commencement approval

6 结语

在中央和地方加大水利投资力度的新形势下，以相关技术规程规范为基础构建水利工程建设项目管理系统，能够提高工程建设管理透明度，保证工程建设依法按时完成，为工程建设过程实时监管和事后调查办案提供基础资料。本系统选择湖北省漳河灌区续建配套与节水改造工程2011年度工程项目为典型案例，进行工程建设管理全过程网络电子化应用，取得较好的应用效益。下一步拟针对设计变更、工程量核算、资金支付等环节进行优化，以达到简单实用、便于用户操作等目标。

［1］陈鹏霄，唐大勘，张 穗．水利工程建设管理监察系统设计［J］．人民长江，2012，(4):108－111．(CHEN Peng-xiao，TANG Da-kan，ZHANG Sui．Design of Management and Corruption Supervisory System for Water Resources Project Construction［J］．Yangtze River，2012，(4):108－111．(in Chinese))

［2］SL 288—2003，水利工程建设项目施工监理规程［S］．北京:中国水利水电出版社，2004．(SL 288—2003，Regulation of the Supervision for Water Resources Project Construction［S］．Beijing:China Water Power Press，2004．(in Chinese))

［3］SL 223—2008，水利水电建设工程验收规程［S］．北京:中国水利水电出版社，2009．(SL 223—2008，Regulation of the Acceptance Inspection for Water Resources Project Construction［S］．Beijing:China Water Power Press，2009．(in Chinese))

［4］SL 176—2007，水利水电工程施工质量检验与评定表［S］．北京:中国水利水电出版社，2008．(SL 176—2007，Inspection and Assessment Tables of Construction Quality Regulation for Water Resources Project Construction［S］．Beijing:China Water Power Press，2008．(in Chinese))

［5］胡和平，田富强，顾斌杰．全国农田水利基本建设管理信息系统的功能和特点［J］．中国农村水利水电，2000，(3):1－3．(HU He-ping，TIAN Fu-qiang，GU Bin-jie．Functions and Features of Management Information System for Farmland Water Conservancy Construction in China［J］．China Rural Water and Hydropower，2000，(3):1－3．(in Chinese))

［6］周 斌，杨晓红，苏 勇．长江水利工程建设与管理信息系统规划简介［J］．人民长江，2002，(4):21－23．(ZHOU Bin，YANG Xiao-hong，SU Yong．Introduction to the Planning of Construction and Management Systemfor Water Projects in the Yangtze River［J］．Yangtze River，2002，(4):21－23．(in Chinese))

［7］王丽学，崔 鹭，付 翔，等．基于GIS的东港灌区管理信息系统［J］．中国农村水利水电，2006，(8):12－13．(WANG Li-xue，CUI Lu，FU Xiang，etal．Management Information System for Donggang Irrigation Area Based on GIS［J］．China Rural Water and Hydropower，2006，(8):12－13．(in Chinese))

［8］许 甸，李建华，刘星沙，等．支持多实例模式的动态工作流研究［J］．计算机应用，2006，(12):65－69．(XU Dian，LI Jian-hua，LIU Xing-sha，etal．Research on Dynamic Workflow Supporting Multiple Instances Pattern［J］．Journal of Computer Applications，2006，(12):65－69．(in Chinese))

［9］王凌云．基于Shark的动态工作流管理系统的研究与实现［D］．北京:北京邮电大学，2010．(WANG Lingyun．Design and Development of Dynamic Workflow Management System Based on Shark［D］．Beijing:Beijing U-niversity of Posts and Telecommunications，2010．(in Chinese))

［10］秦其明，王洪庆，刘海涛，等．海洋数据多维动态显示系统的设计与开发［J］．地理与地理信息科学，2003，(7):93－97．(QIN Qi-ming，WANG Hong-qing，LIU Hai-tao，etal．The Design and Development of Multidimensional Dynamic Visualization System for Oceanic Data［J］．Geography and Geographic Information Science，2003，(7):93－97．(in Chinese))

［11］李 喆，秦其明，王洪庆，等．组件技术在海洋数据多维动态显示系统中的应用［J］．海洋通报，2006，25(1):70－75．(LI Zhe，QIN Qi-ming，WANG Hongqing，etal．Application of COM Technique in Marine Remote Sensing Multidimensional Dynamic Visualization System［J］．Marine Science Bulletin，2006，25(1):70－75．(in Chinese))