小型水利工程质量监督信息化系统思考与设计

常 兴，王孟强，刘 刚，申恩帅

(1.天水市水利工程建设质量服务中心，甘肃 天水 741000；2.西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100；3.中国科学院水利部水土保持研究所，陕西 杨凌 712100)

目前国内小型水利工程的参建单位和市县级质量监督机构能力相对较弱，建设质量管理和档案管理水平难以达到规范要求，信息化管理系统是提升小型水利工程质量监督水平的一个手段[1]。

随着互联网、大数据、移动智能等技术的发展和提高，水利工程质量监督应用信息化管理系统的条件已经十分成熟[2- 8]。杨立刚等[6]利用数字化与大数据技术，研发了数字化质量验评平台，用以对水利枢纽工程质量验评。王诗玉等[7]实现了基于BIM技术对水利水电工程的质量验收管理。近期，水利部制定印发《2022年推进智慧水利建设水资源管理工作要点》，明确要求加快地区“互联网+监督”平台建设和运用推广，推行质量监督工作成果的规范管理、快速生成、实时掌控、动态分析等。为解决当前小型水利工程质量监督工作面临的实际困难与不足，提供了新的思路与机遇。本研究借鉴近年智慧政务、智慧城市等研发成果运行经验，提出了功能需求与实现方法，设计了一套信息化管理系统，对于保障小型水利工程质量监督工作的顺利实施具有重要意义。

1 质量监督信息化系统功能需求

针对水利工程质量过程复杂、影响因素多、质量通病普遍、质量问题隐蔽性强、终检局限性等特点，质量监督工作更显任务艰巨、专业性强，所以该系统功能需要达到标准化、规范化、流程化，并最终实现智能化。另外，水利工程质量监督过程中有许多环节和工作需要在现场完成，这就需要借助移动智能终端来实现。因此，系统需要设计为跨平台应用，PC端和移动终端，并且功能各有侧重。

1.1 PC端主要功能

一是实现质量监督全过程手续线上办理；二是在线填报工程信息及参建单位的基本情况；三是上传相关辅助证明材料的PDF文档及以施工现场、检查过程影像资料；四是查询引用工作常用规范和技术标准；五是查阅学习工作中常用报告、文书、表格模版，以及相关资料下载；六是自动建立工程质量监督档案，满足查询导出相关资料；七是质量监督管理数据统计、风险分析、安全预警与智能决策。

1.2 移动终端主要功能

一是质量监督工作相关标准规范查询，具体条款规定模糊检索；二是监督检查现场取证，文本录入、拍照、录音、录像等；三是各参建单位工程质量资料申报、审核、审签及确认等移动办公；四是质量检测取样、试验等关键环节的音像记录；五是关键部位远程视频监控与见证。

2 设计目标与实现方法

针对小型水利工程建设项目点多、量大、分布广的特点和管理需求，以解决参建单位管理人员不足、管控水平不高、质量意识较弱、档案资料不规范等问题为目标，该信息化系统需要具备通用性、易用性、实效性、安全稳定性等特点。系统设计框架如图1所示。

图1 系统设计框架图

2.1 以国家标准和行业规范为依据建成通用型平台

以国家现行的水利工程建设管理规定、质量监督管理规定、施工质量检验与评定规程、验收评定标准、质量检测等相关规范标准为依据，按工程建设管理流程为时间轴，以质量监督手续为进度结点，以工程项目划分为质量管控提纲，根据各参建单位质量责任体系中的任务分配用户组角色权限，根据建设流程及检验评定时限发送提醒信息。还可以根据各地特殊管理需求，补充质量标准和相关表格，满足系统全国通用性。

2.2 以微信小程序为移动端平台便于系统应用推广

把质量监督工作需要的现场数据采集、报验审签和资料查阅等功能集成到微信小程序上。对于开发者而言，微信小程序将移动端跨平台技术与微信APP进行深度集合，使研发成本更低，开发效率更高，产品迭代更快，推广普及更容易。对于用户而言，微信小程序不用安装，体量轻便，不占内存，扫码或搜索小程序即可进入，随时可用，用完即走，操作使用更方便。

2.3 以智能手机为移动终端载体方便信息及时反馈

智能手机已经基本普及，可以保证了移动终端的使用。随身携带手机的习惯，让参建单位相关人员随时可以进行信息反馈和工作处理，尤其是对现场管理人员，手机语音识别转文字功能可以轻松录入文本信息，拍照录像功能可以随时随地实现影像取证，5G和互联网可以满足资料及时上传和归档。

2.4 以互联网云平台为数据存储空间确保系统安全稳定

管理系统后台部署在互联网云平台，所有用户上传数据存储在云端，用户通过单个项目关联，实现数据交换，各用户数据同步在本地电脑建立备份，随时可以导出打印，一方面节省系统建设硬件投入，另一方面保证数据安全和系统稳定。

3 系统主要应用场景设计

3.1 PC端应用

主要用户为水行政主管部门、质量监督机构、项目法人(建设单位)和各参建单位，满足质量监督相关业务线上申报、不见面办理、文书下达、线上预警、线下监督、全程资料及时归档、按相关规范自动形成工程建设电子档案。还可以为注册用户和临时用户提供资料查询和学习功能。

3.1.1线上办理相关事项及流程

根据水利工程质量监督规定，线上可以办理的事项见表1。

3.1.2填报工程相关内容及关键信息

工程建设信息实现线上填报，根据规范要求设计填报界面与填写说明，引导工作人员逐项填写，实现申报规范化、工作流程化、数据标准化、汇总自动化，为智能化审核分析提供原始数据。

3.1.3提交相关辅助材料扫描件

对原材料出厂合格证、单位资质、人员证件等材料，还有过程中必须签字盖章又不能用电子签章代替的资料，扫描成JPEG、PDF等通用格式文件，按需上传，集中存储。所有资料在办理手续相关环节提示需要上传的资料内容与格式要求，借助图片自动识别功能，可以提取文件中的关键信息，辅助完成资料审核。

表1 水利工程质量监督事项内容

3.1.4下载常用规范及报告、表格模版

在云端服务器上存储水利工程质量监督相关的现行法律法规、规范性文件、技术标准，以及鉴定报告范例和常用表格模版，供工作人员查找学习和引用，规范档案资料，还可以根据不同项目特点，由当地所在质量监督机构上传经过审批的表格样式和填表说明，满足具体项目质量监督过程的需要。

3.1.5自动建立工程质量监督档案数据库

用数据库管理技术，实现过程资料全程留痕，按水利工程建设项目档案管理规定建立保存目录，为质量监督机构和项目法人、监理单位、施工单位等分别建立各自的项目档案，可以随时进行检索、查阅、导出、打印等操作，提高档案资料管理水平。

3.1.6质量监督数据统计、风险分析、安全预警与智能决策

根据各类工程质量通病及质量监督薄弱环节，以工程施工管理逻辑关系建立分析判断模型，开展质量风险自动分析与智能识别，为开展线下监督检查工作提供线索。比如：对照设计成果、项目划分等技术资料，根据原材料(或中间产品)进场报验资料可以计算出实际完成的工程量，根据单元工程施工质量验收评定表可以计算出需要的原材料量，两者比对可以分析是否有数据不匹配问题；根据施工进度推进时间，可以推断混凝土等特殊工期限制的单元工程(工序)是否符合质量标准要求。针对常见的工程实体质量安全隐患产生的原因，通过大数据积累和机器深度学习，完善判别模型，及早发现质量隐患，提高发现重点难点质量问题的能力，逐步实现工程质量安全风险智能预警。

3.2 移动终端应用

主要服务于室外工作场景和现场管理人员，突出智能手机的便捷灵活特点，处理数据量小、实效性强的事务，方便开展多角色、全天候、异地协同管理。

3.2.1查询相关标准规范

通过模糊查询为监督检查违规认定提供具体依据条款，方便准确地对违规行为下书面结论，助力质量监督下发的文书语言规范、叙述严谨、描述准确、法规引用正确。还可以指导工队班组规范施工，严格把控施工质量。

3.2.2规范质量监督检查

以质量监督工作清单、稽察问题清单及作业指导书等为指引，以线上数据分析发现问题为线索，及时开展现场检查，规范质量监督员现场监督检查。使日常检查、专项督查巡查、质量事故调查处理等工作实现过程记录与取证。

3.2.3各参建单位管理人员开展移动办公

主要为项目法人、施工单位、监理单位、设计单位、质量检测机构等参建单位办理申报、审核、审签、确认、核备等工作提供移动办公。系统登录账号通过实名认证，绑定电子签名，保证移动审签合法有效、数据可追溯。

3.2.4质量检测取样、试验等关键环节的音像记录

主要为跟踪检测和见证取样留存影像资料，保证检测过程规范、检测结果可靠、可信、可复查。

3.2.5关键部位远程视频监控与见证

通过视频通信方式，实现对关键部位开展远程视频监控或技术方案会诊，尤其对既重要、施工时间又紧张的部位，以远程视频代替人员到场就可实现多方见证，高效便捷，降低管理成本。

4 系统开发建议与预期效果

本系统根据用户工作思维习惯，先易后难，以实操代替培训，让管理人员从熟悉的传统模式逐步转变到信息化智能化模式，同时降低一次性开发投入，建议分3个阶段完成。

第一阶段，以质量监督机构和项目法人为目标用户，完成系统平台搭建，模拟线下传统工作模式和程序，开展监督手续线上办理，关键数据在线填报，备查资料以扫描件为主，移动终端实现实时查询功能，主要查询施工规范和工程进度等信息。

第二阶段，实现所有参建单位分角色完成质量监督工作在线办理和施工质量在线审签，跨平台填报数据，自动汇总、审核，并建立质量监督全过程电子档案，移动终端实现施工现场数据采集，修订相关制度，支持电子签名。

第三阶段，通过物联网技术，实现搅拌站、检测设备、电子量测仪器、图像识别等前端感知设备，自动采集数据并远程传输，在数据上报过程中减少人为干预。根据不断增加的工程数据，与质量安全问题案例分析，挖掘数据资源，建立智能判断模型，实现质量安全风险智能研判预警，为提高工程质量保障提供科学支撑。

本系统设计为B/S架构方式，低成本开发、运维、升级，重点面向市县级水利建设工程，在线注册账户、实名认证即可获得系统使用权限。从创建具体项目开始，以具体项目为组织单元，关联参建单位，同步建设档案资料，是针对我国小型水利工程质量监督工作而设计的信息化系统，其所用到的技术成熟，具有很强的操作性，在智慧水利系统中可以作为一个专题功能模块开发应用。该系统设计可以根据工程建设管理程序，把功能向前向延伸后，即可成为水利工程建设与运行管理系统，可拓展性很强，具有很大的开发价值。