实时检测动态信息系统在福建省高速公路工地试验室的应用

■范胜辉

(福建省高速公路建设总指挥部工程处，福州 350000)

1 前言

国家 “十二五规划纲要”在 “十二五期间我国高等级公路发展规划与建设”中明确提出5 年建成国家高速公路网3.5 万公里， 到2015 年国家高速公路网全部建成， 通车里程达到8.3 万公里， 基本覆盖50 万以上人口城市。地方高速公路网5 年建设约3 万公里，其中新开工1.2 万公里。 到2015 年， 国地两网高速公路共计通车里程约达14 万公里。随着我国对基础建设投入的加大和高速公路的蓬勃发展，交通行业日益兴旺，同时国家对交通行业的质量管理要求也越来越高。各级交通质量管理部门也在利用各种手段加强对交通工程质量的管理，计算机信息管理作为一种现代管理方式参与了对交通工程质量的管理，为工程建设管理提供了精准、有力、高效的管理手段。

2 信息系统开发的必要性

2.1 建设工程量与日俱增，监督力量严重不足

我国每年在建工程不断增加，各级工程质量监督机构所承担的监督工作与社会责任日益加重，监督人员工作量增大、监管力量严重不足。每个工程所涉及的材料供应、各方责任主体及检测机构数量多，信息量大、且来源复杂，导致监督人员很难及时、全面地掌握完整的信息。试验室出具的报告是否真实、准确，监管部门很难判别，一旦出现工程质量问题，监督人员往往无法分析原因、追究责任。

2.2 施工企业对试验室重视程度不高

试验室检测是为质量管理提供科学的数据依据的，是施工企业中非常重要的部门，但也是很多施工企业最不重视的部门。作为重要环节之一的检测工作存在很多问题，如：有的试验室试验过程操作不规范甚至人为控制试验过程的现象，造成检测数据不准确；有的试验室替换样品，或人为将试验不合格的数据修改出具合格报告，造成试验数据虚假；个别试验室甚至不做试验直接出报告等。

2.3 缺乏检测数据统计分析，无法准确反映工程质量状况

对建设工程进行科学的统计分析，有助于准确地掌握工程质量状况，为建设主管部门决策提供科学依据。由于缺乏信息化管理手段，各级质量监督部门目前无法有效开展工程质量分析评估。

3 实时检测动态信息系统介绍

福建省高速公路工地试验室实时检测动态信息系统是利用互联网数据交换平台实现工程质量检测信息的实时、自动上传，确保省级行业管理部门、项目业主、监理单位等相关主管部门能及时获得各工程项目的质量检测数据，可随时根据质量监督工作的要求调用、查询和汇总工程项目的质量数据，有助于对工程项目尤其是控制性工程实施有效的实体质量监管。利用监管平台，实现对施工标段工地试验室、第三方检测试验室等检测机构质量行为的高效监管。

3.1 系统组成

福建省高速公路工地试验室实时检测动态信息系统由试验室数据自动采集系统、 网络数据交换平台和监管信息平台三部分组成。

3.1.1 试验室数据自动采集系统

采用微机控制电液伺服万能试验机及微机控制电液伺服压力试验机测控系统， 从试验机操作方式上由人工操作改为微机自动控制， 实现数据的自动采集与实时上传。

通过对现有试验仪器的信息化改造，压力机实现等载荷速率加载或等应力速率加载， 满足GB、 ISO、ASTM 等标准对于混凝土、岩石、集料等材料的抗压强度试验要求；万能机实现力、位移、变形三闭环控制功能，控制精度高，可靠性好，满足相关标准对于金属拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验要求，采用多通道的自适应PID 闭环控制算法，实现了整个过程(主要包括力，位移，变形等)的全自动控制，实现测量过程数据和试验结果(最大力、抗拉强度、屈服强度、非比例延伸强度、 弹性模量、 断后延伸率等参数) 的自动计算和保存。

3.1.2 网络数据交换平台

数据交互格式为标准的XML 格式， 打包后的XML 数据包统一存放在一个临时表中。传输服务程序每隔一分钟对所有表进行扫描一次， 当有数据时把XML 数据包通过互联网发送到远程的监管系统服务器上。

接收方式为服务器中安装多个监听端口，以7×24h的运行模式接收所有监测仪上传来的数据。 同时为提高各端口的接收效率， 避免端口堵塞、 等待、 丢包问题，接收程序加上负载均衡的功能，使程序易于水平扩展。

3.1.3 监管信息平台

监管平台采用 “中心存储、各方使用”的原则进行管理，即数据集中存储在中心数据库服务器，管理平台为工程的参建各方提供查询接口进行数据的查询、统计与分析。平台支持跨地域、大数据、多级用户结构等。根据各种条件查询到各试验室上传的样品信息、检测报告、力学性能试验曲线、数据更改记录、异常记录、试验室数据传输服务程序的在线时间等。

3.2 系统流程

实时检测动态信息系统从数据的采集与存储、传输至监管平台、及平台的监管功能均自动完成，无须人工操作干预，系统工作流程如图1 所示。

图1 系统流程图

3.3 系统实施

监管平台服务器部在中心机房，为各使用单位开放传输标准接口。技术人员对各试验室的设备进行技术改造，安装实时采集软件，配置相应的传输端口，即可实现检测数据的实时上传，具体实施要点如下：

(1)对试验机进行电液伺服改造，屏蔽原设备和原软件手动操作及人为干预的相关设施及功能。

(2)组建试验室局域网，使试验室及办公室于同一局域网，安装试验室检测管理软件，实现试验数据不落地、无纸化审批、自动传输。

(3)配置试验室识别码，开通传输端口，实现实时监测、实时传输。

4 系统具体应用情况

福建省高速公路建设总指挥部于2013 年开始， 在全省在建高速公路工地试验室安装实时检测动态信息管理系统，在防止假报告、假数据，提高监督效率方面起到了明显效果。目前，全省在建高速公路项目累计完成206 家工地试验室(含第三方检测试验室)的信息化改造工作，在建项目所有的工地试验室均完成安装实时检测动态信息系统，全省工地试验室进入信息化管理时代。

(1)实现工程质量检测信息化、网络化、数据采集精确化、试验人员操作规范化。避免人工因素的干扰，更提高试验公正性。

经过对试验机的油路系统进行改造，加装液压伺服控制系统和数据采集系统，计算机根据数据采集系统的数据信号通过控制系统对材料试验进行控制，使材料试验机按所选定的检验项目的标准进行试验，改造后的试验机的加荷速度能按试验规范的设定要求进行自动控制，整个试验过程无须人工操作。

(2)各试验室的检测数据实时采集，并将相关的工程部位、样品信息及报告信息通过互联网统一上传中心数据库。

工程部位节点内置在系统，试验室在形成检测报告时，直接选择工程部位，可避免用户输入可能产生的差错，在信息监管平台上可以直接根据工程节点，检索到相对应的检测数据，并自动分析。

(3)监管平台与试验机数据采集系统无缝对接，有效预防了下列违规行为：人为控制试验加荷过程，采用试验样品以大代小， (如大直径钢筋代替小直径钢筋做试验、高标号的试块代替低标号试块做试验)，人为控制卸荷值(在样品没有破型或拉断的情况下通过切断试验机电源，开启回油阀卸荷，人为控制数据采集系统的采集值)。

(4) 监管信息平台的各项信息， 并具备动态分析、预警与报警功能。

监管信息平台对汇总的质量检测数据进行各种查询、统计和分析并能形成各种报表，为监督管理人员提供有力的决策支持、提高监管效率、减轻工作量、遏制可能产生的工程质量问题。

①利用信息化平台，对实时上传的数据进行统计分析，包括试验过程异常、无实时曲线数据、数据比对异常等。试验过程异常是指试验过程中进行人工干预；无实时曲线数据是指未经试验，直接录入试验结果值；数据比对异常是指分析实时曲线的结果值与报告出具的结果值不符， 人为强制修改试验结果值即会导致数据比对异常。监管管理人员通过查看平台的预警信息，可为监督检查提供了强有力的依据，不用到现场即能掌握试验全过程情况。

②利用信息化平台对检测人员的监控，杜绝无证上岗、一证多用等情况发生。工地试验室上传的数据信息中，包含人员信息，信息化平台可实时的判断出试验人员是否有证、是否同时出现在多个工程项目。

③信息化平台对不合格报告实时汇总，让监督人员第一时间掌握相关检测情况，解决了以前出现不合格情况后瞒报、漏报，上报周期长等问题。监督人员根据上传的数据信息，能在第一时间做出决策，杜绝可能会导致工程质量问题隐患。

④通过信息化平台对检测数据的汇总统计，监督人员随时随地了解工地试验室检测工作量。按年、月、日及周进行汇总统计；按检测日期、报告日期等条件进行查询统计；按工程部位进行查询统计等，监督人员不用到现场即能完成部分监督检查工作，避免现场检查试验室提前准备、 掩饰问题等情况的发生。 信息化平台客观、真实的反应了检测情况。

⑤信息化平台对工地试验室在线时间的统计，与出具的报告数量进行比对，分析出试验室是否有不做、少做试验的情况。

5 还需改进的方面

互联互通是目前信息化的发展的趋势，与多方单位进行数据互联互通，可节省资源，更加高效、快捷进行工程质量监管管理。

目前实时检测动态信息系统主要是针对于力学相关的检测数据，针对于现场检测、土工、集料、沥青、地基基础等检测项目未能纳入，下期目标将开展信息平台检测项目的扩充，达到所有的检测数据都能通过平台监管。

实时检测动态信息系统还设想与视频系统、拌合站生产信息系统、检测员岗位系统、设备计量系统等进行互联互通，这对提升工程质量监管管理能力、减轻监管工作量等方面能起到质的变化。

6 结束语

实时检测动态信息系统以工程质量的监督管理为核心，按照工程质量监督检查的工作程序和工作方法，通过实施完全整合的一体化解决方案，实现工程质量信息从采样、存储、传输、管理等各个环节的全面信息化，提高工程质量监督的工作水平和工作效率，实现全面的质量管理和有效的政府监管。福建省高速公路工地试验室实时检测动态信息系统的投入使用，为高速公路建设管理提供了科学、准确、高效的信息化管理平台，使全省高速公路在建工程的建设管理再上新的台阶。

[1]张云勇.中间件技术原理与应用[M].清华大学出版社，2004.

[2]周洪波.物联网:技术、应用、标准和商业模式[M].电子工业出版社，2011.