在建水利工程安全智慧管理系统的设计与实现

谢 龙 ，吴 炎 ，方琛亮

（1.温州市瓯飞经济开发投资有限公司，浙江 温州 325025；2.杭州辛源科技有限公司，浙江 杭州 310052）

1 问题的提出

由于我国水资源时空分布不均，造成水旱灾害频发，为保证合理控制调配地表水和地下水，国家持续投入大量资金开展水利工程建设，在达到除害兴利的目的之外，也为经济发展、社会进步和生态环境改善起到巨大的推动作用。据相关资料表明，水利行业从2009年开始迈入加速通道，“十二五”期间水利建设投资达到2.11万亿元，比“十一五”期间增长183.85%，而“十三五”水利投资年均增速也在20.00%以上。同时2018年以来，以172项重大水利工程为代表的水利建设全面提速，其中130项工程开工建设，在建重大水利工程投资规模超过1.00万亿元。在如此大规模的水利工程建设背景之下，水利工程行业取得了长足的发展[1]，也对水利工程建设管理提出更高的要求。水利水电工程施工过程具有对象多样化、工序复杂、工期较长、流动性大、施工环境恶劣、立体交叉作业频繁以及施工操作人员整体素质偏低等众多特点，这些特点又直接影响着施工现场安全[2]。如何保证建设工程的顺利开展，最终发挥工程效益，对工程建设参建各方来说都是一项巨大的考验，而施工组织不规范、安全行为不到位等相关原因而引发的安全事故又屡见不鲜、屡禁不止，只有加强安全管理工作，将安全意识和行为落实到每一项具体操作中，才能够保证工程建设稳步开展。

随着计算机行业的迅速发展，云计算云存储、移动互联、3S技术等众多先进信息技术的出现，信息化、数字化、智能化浪潮全面普及，已经应用于生产生活的方方面面。由于信息技术本身具有数据收集、分析、监控、预警的优势，利用信息化手段强化建设工程安全管理已成为大趋势[3]，通过信息化手段提升安全管理水平，不仅可以提高管理效率，还能够让安全管理工作更加标准和规范，同时起到监督管理和辅助决策的重要作用。

2 水利工程安全智慧管理系统设计

2.1 建设目标

针对在建水利工程安全管理工作，根据《水利水电工程施工安全管理导则》《水利安全生产标准化评审标准》等相关标准规范要求，充分利用移动互联、云服务、大数据分析等先进技术，结合日常安全管理工作，建设实用的安全管理系统，为法人、监理、施工等相关管理人员提供第一手安全管理资料，实现信息资源共享、优化工作流程、施工安全管理智能化，从而提高项目管理效率和精细度[4]。

强化整改落实。通过流程化设定，并结合消息提醒功能，转换管理方式，使安全检查及后续整改工作能够及时高效的开展。

规范工作成果。制定格式统一的安全台账模版，通过系统进行安全台账在线填报，防止各方台账模版不统一、格式混乱和填报不规范等问题。

提升管理效率。能够自动对系统数据进行分析处理，找出建设过程发生频率较高的具体问题和责任单位，辅助管理人员提升管理质量。

2.2 架构设计

在建工程安全智慧管理系统架构设计采用通用3层架构（见图1），自上而下依次为:交互层、业务层和数据层。

图 1 系统架构图

（1）交互层。采用B/S（Browser/WebServer）结构和H5结构，通过PC浏览器以及可安装于移动智能终端的应用程序来展现系统具体的功能应用。

（2）业务层。通过统一业务逻辑服务，实现消息通讯、数据状态分析、资料填报入库、业务流程执行等具体专题服务的相互调用、触发，以实现对各种业务应用的整体集成。

（3）数据层。包括数据标准规范相关的数据分析、对象定义、元数据，分析支撑的安全判定、空间分析、消息发布等组件模型，以及具体的工情信息、基础空间、实时信息、台账档案、风险信息、业务专题等数据库表。

2.3 关键技术研究

（1）安全状况分级。目前水利工程建设领域缺乏有效的等级判定，但在企业安全生产管理却有一个著名的“海恩法则”。系统基于“海恩法则”再结合黄金分割原理，通过对入库数据的实时监控，实现安全状况判定，为管理人员提供辅助决策。系统中将安全状况分为绿、黄、橙、红4个等级，具体判定情况如下:

绿色:没有一起隐患、轻微事故、未遂先兆的发生。

黄色:1 ～ 617 个隐患、1 ～ 17 次轻微事故、1 ～ 184 起未遂先兆存在。

橙色:618 ～ 999个隐患、18 ～ 28次轻微事故、185 ～299起未遂先兆存在；任何重复3次以上（不包括3次）的安全隐患；在整改期限内未整改完成的隐患；隐患属于重大危险源。

红色:1 000个及以上隐患、29次及以上轻微事故、300起及以上未遂先兆。

（2）业务流程设定。系统将主要安全检查整改、安全费用申报、安全月报审核、标准化考核等重点功能都进行流程的设定，让法人、监理、施工相关管理人员都参与到具体流程执行过程中（见图2），这样即能够保证信息是由专人提交，又可以约束相关管理人员开展过程审查，最终提高信息的有效性、真实性，提升业务工作的开展效率。

图 2 监理发起检查流程图

（3）台账模版定义。水利工程建设各方均属不同组织企业，安全管理相关台账格式内容差异较大，系统以《水利水电工程施工安全管理导则》为基础，结合《水利安全生产标准化评审标准》定义教育培训、隐患排查、职业病防治、应急管理、危险源管理等台账模版，通过系统进行填报提交，实现台账格式的统一规范，提高安全台账成果质量。

（4）消息提醒功能。为达到“机器管人”的目的，系统充分利用现今成熟的短信群发、消息推送技术实现系统内、外的多重提醒手段，在流程执行及预警触发时能够第一时间通知相关人员。

3 功能模块设计

根据建设目标要求并结合工程建设安全管理实际，在建工程安全智慧管理系统主要由安全智慧管理子系统和慧管理移动应用组成，二者分别应用于PC端浏览器和移动智能终端（见图3）。

图 3 系统功能结构图

3.1 安全智慧管理子系统

安全智慧管理子系统采用B/S架构设计建设，兼容各大主流浏览器，并支持多标段应用，可多人同时在线协同操作进行安全事务处理，为工程建设各方提供全方位安全管理功能（见图4）。

图 4 安全智慧管理子系统界面图

3.1.1 安全费用

针对安全费用的申报、维护，施工单位可根据实际工作开展情况在线填报安全费用，编辑费用清单、上传发票图片，再由项目经理认可后提交至监理、法人进一步审核、审批。安全费用功能模块将传统纸质申报审核工作转变为线上操作，审核各环节可以清楚了解每项费用的具体组成和相关发票情况，并且历史申报自动存档，无论何时都可以调阅浏览，能够有效提高工作效率。

3.1.2 隐患排查

隐患排查功能主要提供施工、监理、法人在安全检查工作中进行在线登记记录，并实现检查后续整改落实的流程化处理。具体检查流程分为施工部检查、监理检查和法人检查3类，由安全员、安全负责人、监理员、监理工程师以及法人单位安全管理人员发起，记录检查时间、检查类型、组织人、参与人、整改情况、检查内容及情况、发现问题等内容，其中发现问题又包括问题属性分类、问题等级、问题分类、问题描述及整改措施，以及现场影像资料。提交问题后系统将匹配相应的处理流程，自动流转到下一步处理人并发送提醒消息，在之后的每一步处理过程中均会对操作进行记录，至最终形成检查台账时将能够真实反应出每个环节的处理情况，以此改善整改落实不到位的问题。

3.1.3 电子台账

系统电子台账功能是以水利行业标准《水利水电工程施工安全管理导则》为基础，支持项目法人、监理单位、施工单位共计13类安全生产档案，相关管理人员能够在线上传电子文档。同时系统还结合《水利安全生产标准化评审标准》要求，对教育培训、职业病防治、危险源管理、隐患管理、应急管理等重点管理台账进行格式化填报，并在填报后自动生成标准模版的安全台账，使不同组织机构出具台账格式均统一规范。

3.1.4 考核管理

考核管理是将《水利安全生产标准化评审标准》中的考核内容转变为安全管理目标，以此进一步规范日常安全管理工作。具体考核由法人单位开启，施工单位自评，再由法人单位最终考核评分，考核结果系统自动归档统计，并提供考核排名，促进安全管理工作的进一步提升。

3.1.5 预警管理

系统设计预警功能，与流程相关的事务处理都会自动发送预警消息，同时提供自定义配置重点安全台账的填报预警，具体包括教育培训、隐患排查、应急演练等，配置周期可具体到天/次、月/次，如相关管理人员未在设定周期提交相关安全台账，则系统自动发送预警消息至上级责任人，以此督促具体人员定期组织开展相关管理工作。

3.1.6 维护管理

系统维护管理提供用户分组、角色管理、标段管理、组织机构管理以及相应的权限管理功能。系统功能模块与角色、岗位进行关联绑定，可以通过设置实现具体用户可操作访问的功能模块。

3.2 慧管理移动应用

慧管理移动应用采用H5开发框架，支持跨平台多终端使用，安装后管理人员将无空间限制能够随时随地访问系统提供的安全管理服务，应用界面见图5。

图 5 慧管理移动应用界面图

移动应用的主要功能如下:

（1）安全信息:提供移动端的安全信息接收功能，可在线浏览及提交回复。

（2）台账展示:提供权限范围内台账资料的查询浏览，台账资料按层级分类。

（3）预警记录:可查阅与用户相关的预警记录，以及相应的预警设置要求。

（4）通知消息:可接收到具体事务相关的通知消息，以及延迟操作的催促提醒。

（5）事务处理:提供用户进行流程事务的在线处理功能，用户可在移动端进行事务的在线审核及维护工作。

4 应用及效果

截至2018年底，在建水利工程安全智慧管理系统已应用于省内外共20多个水利工程建设项目。使用单位均表示在应用系统之后，管理人员不仅提高工作效率，工作质量也得到提升，随着管理方式的转变，参建各方的安全意识也得到显著的提升。

系统最早于2017年在温州瓯飞一期围垦工程项目正式应用，应用后项目建设单位、监理单位及施工单位均表示系统功能齐全，台账自动生成、安全整改回复处理、隐患报警等功能，以及对安全事件的分级处理，提供的实时安全状况都与实际安全管理工作紧密贴合，实现安全检查流程化处理，满足规范化、标准化的要求。安全问题从提交至最终整改解决，过程中系统会自动发送提醒消息，及时提醒相关管理人员，保证安全整改落实，实现闭环化管理，不仅为工程安全管理人员节省大量时间，也为安全管理决策提供较大帮助。

5 总结与思考

5.1 经验总结

（1）将企业生产安全管理法则应用于水利工程建设领域，通过安全状况分级及系统的自动判定功能，能够快速了解各标段项目部的安全状况，有利于管理人员抓住重点开展安全管理工作，同时也为后续数据分析打下基础。

（2）通过信息化手段将传统申报审核工作转变为在线流程处理，不仅提高工作效率，也能够保证执行过程中各环节责任人都能够及时审核处理，提高信息的真实性与有效性，提升管理工作质量。

（3）安全台账模版的统一设定进一步规范参建各方的工作成果，杜绝以往格式混乱的情况，并且通过信息化预警规则，能够自动催促管理人员组织开展相关工作，整体安全管理水平得到提高。

5.2 思考及改进

（1）提升教育培训手段。安全意识不到位一直是安全管理工作的重点和难点，系统目前只是从安全台账角度督促教育培训工作的开展，可从在线学习、在线测试、安全知识库等方面考虑功能的改进和提升，将教育培训工作从线下转移到线上。

（2）做好数据分析工作。水利工程建设周期长，建设过程发生的安全问题众多，通过信息化管理能够对相关信息进行有效记录，后续还需要在大量资料的基础上进行深入的统计分析，大量可靠数据的分析运用，将对安全监管提供巨大帮助[5]。

（3）加强新技术应用与实践。随着信息技术的飞速发展，各类智能硬件层出不穷，近年来VR、AR、MR的快速普及，在水利工程建设领域也有着广阔的应用前景，如何通过新技术来提高安全管理工作水平，是众多水利工程管理人员长期探索实践的方向之一。