浙江水利工程质量智慧检测与监管研究

2021-08-13李艳丽傅国强费华飞

中国水利 2021年14期

赵礼，李艳丽，傅国强，张晔，费华飞

（1.浙江省水利水电工程质量与安全监督管理中心，310012，杭州；2.杭州千家网络有限公司，310000，杭州）

水利工程质量检测行业监管主要任务是通过加强对在建和已建水利工程质量有效管理，减少水利工程质量事故，保证水利工程质量目标。物联网时代出现了水利工程质量智慧检测概念，旨在提高检测资源利用率和检测效率，同时对水利工程质量检测行业监管产生影响。目前国内外水利工程质量检测信息化也取得了一定研究成果，建设了水利工程管理云平台、水利工程试验检测信息管理系统、水工混凝土结构智能化系统、碾压混凝土大坝施工仿真新方法、面板堆石坝工程压实实时监控系统、基于云/雾计算的水利工程安全系统等。浙江省水利水电工程质量与安全监督管理中心在国内率先将物联网与水利工程质量检测相结合，以期实现省级区域水利工程质量智慧检测并推动检测行业监管的变革。

一、浙江水利工程质量智慧检测的提出

1.目的

以物联网为核心,通过各种感知和识别技术以及智能检测设备,对浙江省水利工程五大类检测样品采集、检测流程监控和样品参数检测，通过无线和有线网络将获取的检测相关数据进行传输，采用云计算技术和大数据算法对检测资源和检测相关数据进行存储和分析，检测过程中所有检测样品、检测相关单位及人员、检测设备、计算机与网络连接在一起，从而实现浙江省水利工程质量检测样品、检测资源、检测相关数据和计算机设备的智能化识别、定位、追踪、监控，以及检测数据的实时分析和工程质量决策。

2.架构

（1）感知控制层

本层可实现浙江省水利工程五大类检测样品标识、位置信息和检测相关数据的获取，包括样品现场采样和委托，室内和现场条件下样品参数检测和标准检测报告生成，以及检测人员行为监控等。采用的感知和识别技术包括：样品参数检测技术、样品追溯和防伪技术、采样人员图像识别技术、检测设备AR识别技术、检测人员行为监控技术。

（2）数据传输层

综合利用短距离无线通信技术、有线传输技术、远距离无线通信技术，实现感知控制层产生的水利工程检测相关数据的汇聚并实时传输至数据中心。如将接入标准接口的回弹仪设备检测数据进行蓝牙无线传输；对室内混凝土样品参数检测数据和检测报告进行互联网传输。

（3）数据动态组织和管理层

图1浙江省水利工程质量智慧检测管理系统功能构架

由于浙江省水利工程质量检测资源和检测相关数据结构复杂、类型繁多，所以数据管理和存储是智慧检测架构的一个关键点。本层基于云计算技术构建了云数据中心和云存储中心，用于存放各种检测相关数据，如基础数据（检测相关单位和资质，检测相关人员及资质，检测设备信息等）、业务数据（检测数据、视频监控数据、统计分析数据和工作流数据等）。

（4）应用决策层

包括大数据算法和云服务中心，其中大数据算法用于对混凝土类、岩土类、金属结构类、量测类和机械类等五大类样品参数实时和历史检测数据的高性能计算、分析、挖掘，准确判断水利工程质量状况和变化趋势，为实时决策提供服务。大数据算法包括并行算法和多维数据分析等，可以分别从监督权属、检测单位、工程统计、工程分项统计的不同节点和角度进行多维统计分析。

云服务中心集成检测相关数据报表和数据分析的各种结果，采用技术包括数据可视化技术、面向服务的架构（SOA）和服务中间件技术，可直观显示各种数据分析结果（如直方图、饼状图、折线图和燃尽图等），能有效地为水利工程质量宏观决策提供依据，完成水利工程质量危急事件的预警、态势分析、应急联动等任务。

二、浙江省水利工程质量智慧检测管理系统建设与应用

1.系统建设

系统功能构架见图1，由4个子系统组成，样品（施工）和样品（监理或法人）采集系统可为施工单位、监理单位（项目法人）提供样品委托、样品台账和委托报告查询服务，参数检测系统为检测单位提供样品任务流转、参数检测、检测报告查询以及物联设备查询服务，检测监督系统为监督单位提供检测单位和人员管理、在线物联设备管理、检测过程视频监控、样品及样品追溯管理、检测报告管理和检测数据多维分析服务等。

2.系统应用

截至2020年4月，系统对浙江省水利工程质量检测资源和检测相关数据进行了统一管理，大量检测设备与计算机实现了智能物联，编制了五大类样品参数检测报告标准化模板，共收集浙江省各地区241 065份质量检测报告。随着智慧检测和管理系统的不断推广和完善，检测资源和检测相关数据将逐渐增长，形成水利工程质量检测大数据，进一步为浙江省水利工程质量评价和宏观决策提供数据基础。

三、基于智慧检测的浙江省水利工程质量检测行业监管体系

1.监管模型的提出

结合水利工程质量智慧检测架构建立智慧检测行业监管模型，见图2。模型由感知控制层、数据传输层、数据动态组织和管理层以及应用决策层组成，自下而上推动智慧检测行业监管特征、模式和职能转变，提高监管效率和降低监管成本。智慧检测行业监管优势体现在：①感知控制做基础、数据传输做保障、云计算技术和大数据算法做大脑；②相关检测数据实现及时采集与传输、智能处理与应用；③提供检测业务精确和流程管理；④实现检测过程的协作、透明和高效。

2.监管内容的统一和共享

（1）对检测样品的监管

在浙江省水利工程质量智慧检测过程中，每个样品都会有一个唯一的监督识别码和芯片编号ID，而这些编码信息会被RFID阅读器或手机端识别，并自动匹配卡片编号，保证了样品的追溯和防伪。智慧检测为样品与样品的交互提供通用的标准化平台，可对样品采样、委托和检测整个流程进行监管，可以方便、快捷、实时地获取关于样品的各种动态变更信息，实现了对样品流程的动态监控。

（2）对检测资源的监管

智慧检测行业监管整合了浙江省水利工程质量检测相关人员及资质、检测相关单位及资质、异构检测设备等各种检测资源，高效统一地管理检测资源，增强检测资源的应用服务能力，实现互联与共享并达到智慧状态，提高检测资源利用率。智慧检测所提供的互动模式有利于培养人员的合作性、协调性和积极性，降低了人员在检测过程中出现工作失误的概率，优化了浙江省各地区检测人力资源，提高人员的检测效率。

图2浙江省水利工程质量智慧检测行业监管模型

（3）检测相关数据的整合与共享

智慧检测行业监管是解决浙江省水利工程质量检测相关数据共享受阻和检测报告标准不统一等问题的有效途径，利用智慧检测的感知和识别技术以及云计算技术的数据整合作用，搭建了统一的检测和管理系统，实现了检测报告标准化，解决数据冗余的问题，有效地对检测相关数据进行共享，实现了浙江省各地区各单位的水利工程质量检测数据整合，消除“信息孤岛”，为检测各相关单位之间的有效协作提供条件。

3.监管特征的转变

（1）监管智能化

智慧检测使浙江省水利工程质量检测行业监管走向智能，实现了智能化监控和管理，通过云计算、大数据算法和可视化等智能计算技术，对海量检测资源和检测相关数据进行实时存储、分析、处理和显示。智慧检测行业监管始终处于智能化的样品参数检测数据采集—数据分析—质量决策—决策反馈的动态循环模式之中。

（2）监管虚拟化

智慧检测行业监管将浙江省水利工程质量检测过程中的检测资源和检测相关数据加以抽象并呈现，打破了各种检测资源之间的壁垒，保证智慧检测行业监管以优化的方式来应用这些检测资源和检测相关数据。

（3）监管互动化

通过水利工程质量智慧检测行业监管，建立检测样品、相关单位以及人员的网状系统，达到检测样品、单位以及人员之间沟通和交流，可以及时了解各单位需求，增强了各单位之间的检测业务协作性。

（4）监管标准化

在智慧检测监管过程中，标准统一是实现各单位检测数据交互和业务协作的基础，浙江省水利工程质量智慧检测需要统一的标准，包括业务流程标准、检测数据和报告标准、数据存储和交换标准、接口标准、安全标准和协议标准等。

4.监管模式的转变

智慧检测推动浙江省水利工程质量检测行业监管模式实现了几个转变：把检测结果静态监管，转变为检测流程动态监管；把检测资源的分享性状态，转变为检测资源的共享和整合状态；把检测资源分散的低效监管，转变为检测资源集中的高效监管。

5.监管职能的转变

智慧检测行业监管可将浙江省水利工程质量检测进行提前分析和布局，避免出现质量问题后再监管。智慧检测行业监管为施工单位、监理单位（项目法人）、检测单位和监管单位实时参与检测过程提供了途径。智慧检测行业监管职能从管控变为协调，协调各单位之间的关系，规范检测行为，使检测行业监管更加高效，提升了各单位在行业内的影响力和认可度。