水利工程安全监测报告自动整编技术研究与实践

胡斌斌 叶芳毅

摘要：水利工程安全监测是水利工程建设与运行管理的重要组成部分，工程在监测实施过程中积累了大量的人工或自动化监测成果，但各类监测报告仍需要大量专业人员进行编制。为解决当前存在的监测报告整编智能化水平较低、人工工作量较大、编制周期过长等问题，通过对合理设置编码、自定义模板格式、智能生成文档等关键技术进行研究，实现了监测报告的智能化整编与生成。研究成果已应用于多个水利工程项目实践之中，提升了水利工程安全监测报告整编的自动化水平。

关键词：安全监测; 监测报告; 智能化; 自动整编; 水利工程

中图法分类号：TP391 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.01.009

文章编号：1006 - 0081（2022）01 - 0050 - 05

0 引 言

中国现有水利大坝近10万座[1]，而安全监测在保障水利大坝和水利工程健康运行中发挥着重要作用[2]。目前中国大型水利工程基本上都运用了人工监测与自动化监测手段，建立了安全监测数据库及信息管理系统[3]。根据国际成熟经验，在水利工程安全定期鉴定制度框架基础上，将进一步实施安全监测报告制度。安全监测周报、月报、年报及各类型专题报告是大坝安全日常管理中的重要工作内容，也是相关管理单位的重要业务工作。监测数据整编成果需要定期以监测报告的形式报送主管单位[4]。

安全监测报告的内容覆盖面广，具有数据类型多样、数据量巨大、报告整编制作专业性强等特点[5]。目前中国各型电站的安全监测管理过程中，监测报告的制作仍主要依靠人工完成：首先从Excel文件或安全监测信息管理系统中查询报告相关的数据、图、表，然后复制到安全监测报告的Word文件中，这种方式效率低、易出错[6-8]。人工报告整编模式与自动化监测系统所强调的实时性、准确性、便利性要求存在较大差距，因此急需实现安全监测报告整编制作的自动化与智能化。本文通过对合理设置编码、自定义模板、智能生成文档等多项关键技术进行研究，保证了报告生成的效率及结果的正确性，具有较强的通用性，已成功应用于多个工程项目中。

1 报告智能整编技术原理

不同规模、类型的大坝，其工程结构、传感器布设各不相同，因此对于不同工程项目的安全监测报告，其文档目录结构也存在较大的不同。本文所述安全监测报告自动整编技术，以当前工程项目使用的监测报告为模板，首先通过设置编码标记出报告中需要更新替换的内容，然后通過自定义模板，为报告中的文字、图片、表格等需要替换的内容设置模板信息，最后利用编码后的Word文件、模板信息以及安全监测数据库监测信息自动进行数据统计和报告生成。该技术生成效率高、生成结果准确，且与工程项目现行报告样式及内容保持一致，具有较好的通用性。

报告智能整编技术及开发的软件支持B/S与C/S双架构。该功能作为安全监测管理系统中的功能模块存在，根据系统整体架构可进行适配。自动整编基本流程如图1所示。

1.1 编码设置

安全监测报告包含内容多样，其中既有关于工程项目基本情况的固定描述，也有关于时间段内监测数据的整编分析;前者属于相对固定的描述性话语，无需更新，后者需要在每期报告的整编过程中进行更新。对安全监测报告进行编码的过程，主要是标记出报告中需要更新的内容，便于后续以编码为索引进行模板设置和自动整编生成。编码无特定格式要求，但应注意使编码含义明确，便于人工检查识别;同时编码应具有唯一性，避免自动生成过程中以编码为索引时出现多个索引结果。

本文所采用的编码方式为“类型”+“编号”+“-”。图2中“Text5-：“Text”代表其类型为文本类型，其他类型包括“Form”“Image”等，该处指代标记对应的待替换目标类型为文本、表格或图片;“5”代表文本类型的第5个待替换内容;“-”为特殊符号无含义，但可避免在对编码进行索引时出现重复结果，在不添加特殊符号时搜索“Text1”，可能会将“Text11”中的“Text1”索引到。

1.2 模板设置

在设置编码的基础上，对所有的编码添加模板信息，计算机根据模板信息进行自动整编统计。在设置编码过程中，将监测报告需要更新的对象分为了文字、表格、图片3类。在设置模板的过程中，表格各个单元格同属于文字内容，如将文字与表格两类合并处理，只需要分别设置文字模板及图片模板。由于模板设置过程中需要对监测报告进行分析理解后再设置各项参数，因此模板设置工作需要人工操作，具体设置方式如下。

文字模板通过参数化的形式，记录下所有需要更新的对象位置以及整编计算所需的各项参数，包含：编码、测点编号、仪器类型、成果类型、值类型、值特征等。编码即为设置编码过程中所设置的编码，用于在文档中进行索引，标记需要更新对象的位置;测点编号、仪器类型、成果类型、值类型、值特征均为自动整编计算所需的参数。测点编号可为单个测点编号或多个测点编号组成的测点组合名称;值类型与值特征为关联关系，值类型包含成果值、点号、时间、考证四大类;值特征为值类型的下属对象，具体包括时间段最小值、时间段最大值、历史最小值、历史最大值、首次值、最近值等。

通过各项参数的组合，进行自动整编，基本完成了对安全监测报告中需要更新文字内容的覆盖。在后续新项目中，若出现需要更新的内容通过现有参数无法满足的情况时，只需在值类型、值特征表进行新增即可，该方式具备高度可扩展性，可满足多个工程项目需要，文字模板设置可视化界面如图3所示。

图片模板用于记录安全监测报告中需要更新图片对象的参数化信息。监测报告中需要更新的图片多为过程线图、分布图等安全监测数据图，图片包括图名、图例、线条、坐标轴等对象。图片模板支持对所有图上对象的颜色、尺寸、内容、范围等进行设置，包含图名的名称、字体、字号、颜色、图上位置;图例的名称、字体、字号、颜色、图上位置;线条的颜色、粗细、符号、名称、绑定的数据源;坐标轴的标注、范围、刻度等。通过对上述对象的设置与组合，可满足使用者对于安全监测报告中各类型图片内容及样式的个性化定制需求，完成初次设置工作后，所有信息存储于数据库，可在后续使用过程中便捷重复使用。图片模板设置的可视化界面及生成结果如图4所示。

1.3 文档智能生成

doc或docx格式的Word文件是世界范围内使用最广的文字处理文件格式。本文采用微软组件对象模型（COM）及其接口技术，实现对Word文档的查询、文字及图片更新替换、文档保存等操作，进而自动生成安全监测报告。文字模板调用的基本过程如下：

（1） 遍历文字模板，获取需要更新的文字内容对象;

（2） 设置文字模板中的编码为Selection.Text（查找的内容），执行查找指令Selection.Find.Execute以查询需要更新的对象;

（3） 根据文字模板中的参数化信息，自动构建查询语句在安全监测自动化系统配套的安全监测数据库进行数据查询，对查询到的数据通过自动统计整编获取特征值;

（4） 执行Content.Find.Excute指令，用整编得到的特征值替换查询到需要更新的对象;

（5） 继续遍历过程，重复进行查询、整编、更新过程，直至完成所有文字模板的更新。

图片模板的调用过程与文字模板的调用类似，即遍历图片模板，根据模板内容生成图片，替换指定位置处的图片，循环此过程即可完成图片内容的更新。

经过上述查找、统计、更新的过程后，便完成了全部文字和图片内容的更新，此方式可保持文档格式与原模板一致，最后执行Document.SaveAs指令将Word文件保存输出到指定路径即完成报告自动生成的全过程，生成结果如图5所示。安全监测报告模板由人工自定义制作完成，尤其在大型工程项目中，安全监测报告篇幅巨大，内容较多，模板制作量较大，为防止出现模板错误，程序在生成过程中若检测出异常情况则会记录所有错误信息，包括错误原因及对应模板的索引号，帮助使用者快速定位和解决错误，如图6所示。

以往在安全监测报告的人工编写传统过程中，对于编写人员有较高的要求，编写人员既要熟悉项目监测布置情况以及各类仪器监测原理及监测成果含义，还要掌握各类监测数据的分析统计方法，甚至需要运用专业软件进行图表的制作以及渗压系数、扬压力等关键值的计算。安全监测报告自动整编技术能够与安全监测自动化系统相结合，兼容内外观各类主流监测设备，智能化进行多种特征数据的查询统计，以及各类专业分析计算，并且其统计和分析计算类型可扩展，适用于不同坝型和不同监测布置的各类工程;同時能够对自动化监测数据中的空值和显著异常数据进行自动判断，将其剔除在统计对象之外，确保了统计结果的正确性。该技术能够有效替代人工进行监测报告编写，具备一定的智能化水平。

2 应用实践

安全监测自动化项目的实施，使水利工程项目具备了安全监测自动化观测的传感器与网络等硬件条件，配套实施的安全监测信息管理系统实现了自动化监测数据的自动获取、存储与展示。安全监测报告自动整编技术利用监测自动化软硬件设备及安全监测数据库，补齐了监测资料整编输出的最后一环。

依托“长江三峡水利枢纽安全监测自动化系统工程”“南水北调中线水源工程丹江口大坝安全监测整合及自动化系统建设项目”“云南澜沧江黄登水电站枢纽工程安全监测自动化系统”“苗尾水电站枢纽工程安全监测数据自动化采集及管理系统工程”等工程项目，安全监测报告自动整编功能在自动化监测建设成果的基础上实现了项目应用。图7为安全监测报告自动整编技术在黄登水电站应用的软件界面，图8～9为整编结果。

安全监测报告自动整编功能包含文字模板管理、图片模板管理、报告生成等功能页面，可实现编码设置、模板设置到全过程自动生成的可视操作;支持用户自主上传新模板并进行模板定义、模板修改等操作，具有较高的灵活性;同时具有完备的自动生成过程日志记录，实现了模板设置异常的检测与提示。

通过与自动化监测系统进行集成，该技术兼容内外观各类主流监测设备，智能化进行多种特征数据的查询统计，并且统计类型可扩展，能够自动判断自动化监测数据中的空值和显著异常的数据并将其剔除在统计对象之外，确保了统计结果的正确性。

以3 000支监测传感器的大中型项目为例，传统人工方式进行监测报告编写每天至少需要5人，随着项目规模的扩大，所需人数和时间将进一步增加。使用者在完成初次模板制作后，后续只需要定期选择时间段与模板文件，点击生成按钮即可一键自动生成安全监测报告，支持“周报”“月报”“年报”等各个时间尺度的监测报告及各类型专题监测报告的自动生成。即使是中国数据量最为庞大的三峡项目，应用该技术后，2 h内即可完成监测报告的自动整编，效率大幅提升。

在系统完成安全监测报告自动整编制作后，系统会在将所有自动生成内容标记为红色后以Word文件格式输出，便于使用者复核校对。基于本文技术路线，对于自动整编得到的安全监测报告，其格式及内容与各个工程项目固有的安全监测报告完全一致，使用者仅需进行报告的审阅与简单批注修订工作即可将监测报告提交上报，为水利工程安全监测运行维护管理节约了大量人力，有效提升了管理的自动化与智能化水平。

3 结 语

安全监测报告智能整编技术利用自动化监测数据对各类仪器监测数据进行分析统计，智能生成各类报表并能进行专业计算，显著降低了项目现场安全监测报告整编制作的技术难度，提高了制作的效率与准确性，提升了安全监测自动化系统在安全监测报告整编方面的实时性和智能性。该技术具有较高的自定义程度，可自动适配任意格式的安全监测报告，能较好地应用于水利工程安全监测中，对安全监测报告整编具有一定价值，并可为其它行业的报告自动整编制作系统开发提供参考。

参考文献：

[1] 水利部. 第一次全国水利普查公报[R]. 北京： 中国水利水电出版社， 2013.

[2] 张士辰， 杨正华， 盛宝金. 水库大坝安全年度报告制度探索实践 [J]. 中国水利， 2018（20）： 1-6.

[3] 徐敏龙. 水利工程运行期安全管理研究进展 [J]. 内蒙古水利， 2020 （7）： 54-56.

[4] 何金平. 大坝安全监测理论与应用 [M]. 北京： 中國水利水电出版社， 2010.

[5] 周启， 谭界雄， 高全， 等. 大坝安全监测资料整编分析报告自动生成系统[J]. 人民长江， 2019， 50（1）： 215-219.

[6] 王超. 辽宁省高速公路桥梁安全监测月度报告生成系统研究[J]. 北方交通， 2021（1）： 83-87.

[7] 洪凯， 陈小松， 张志霞， 等. 全场发电设备诊断分析报告的自动生成与应用 [J]. 水电站机电技术， 2017， 40（1）： 32-34.

[8] 庄振春， 王朝娜. 基于VBA的数据报告自动生成系统[J]. 电子设计工程， 2017， 25（11）： 57-60，64.

（编辑：高小雲）

Research and practice on automatic reorganization technology of

water engineering safety monitoring report

HU Binbin1，2，3， YE Fangyi1，2，3

（1. Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010， China; 2. Changjiang Spatial Information Technology Company， Wuhan 430010， China; 3. Hubei Engineering Research Center of Hydroinformation Sensing and Big Data， Wuhan 430010， China）

Abstract： Hydraulic engineering safety monitoring is an important part of hydraulic engineering construction and operation management. In the process of monitoring implementation， a large number of manual or automated monitoring results have been accumulated， but various monitoring reports still require a large number of professionals to prepare. To solve the problems of low intelligence， heavy manual workload and long preparation cycle in organization of monitoring reports， we carried out research on key technologies such as reasonable setting of codes， custom template formats， intelligent document generation， and realized the intelligent compilation and generation of monitoring reports. The research results have been applied to a number of hydraulic engineering projects in practice， which improved the automatic level of the reorganization of hydraulic engineering safety monitoring reports.

Key words： safety monitoring; monitoring report; intelligentization; automatic reorganization; hydraulic engineering