信息技术在水利工程建设质量监督中的应用

郭亮亮，李 云

(1.贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵阳 贵州 550002；(2.贵州省水利工程建设质量与安全中心，贵阳 贵州 550002)

“兴水利、除水害”，历来是安邦利民的大事。自新中国成立以来，水利工程建设一直是关系数十亿人民群众的重点民生工程，关系到每个人的切身利益，是社会主义现代化建设过程中不可缺少的内容[1]。在经历了“十二五、十三五”的快速发展时期，国家大力推进水利基础设施建设，水利事业得到了飞跃的发展，截至目前，全国已建成各类水库9.8万多座、总库容8983亿m3。面向“十四五”水利发展，“172、150”等一大批全国重大水利工程以及中小型水利基础设施有待建设，其投资规模量大、惠民面广、带动力强的优势仍显现充分。

伴随着我国经济发展已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，推动新阶段水利高质量发展，对做好水利工程建设工作提出了新的更高要求。在工程建设过程中，工程建设质量的重要性日益凸显，质量的好坏将直接影响到人们群众生活品质和生命财产安全，全社会对工程建设质量的关注也越来越多，重视程度越来越强，要求也越来越高，因此，质量管理永远是工程建设管理的核心[2]。

要想做好水利工程建设质量管理工作，需要工程参建各方相互配合、统一协作，从施工第一线开始，严把质量关，分别从项目法人负责和政府监督管理等方面强化质量终身责任，落实现场质量监督检查。同时，在开展质量监督过程中，引入信息技术手段，充分应用多种信息化智能终端产品以及云平台系统等辅助完成工程质量监督工作，做好质量检查整改的相关资料管理，保障每次质量监督有活动、有记录、有成效、有资料，全过程监督留痕。

1 水利工程建设质量监督现状分析

提升水利工程建设质量管理的关键在于要强化对建设过程进行全方位系统性的质量监督检查。现有的水利工程建设质量监督主要分为传统纸质或拍照检查和监督检查信息系统或平台2种工作方式。其中，传统或现阶段有些水利工程建设质量监督工作大多仍停留在纸质记录、人工填写等方式上，需要大量依赖人工来完成，首先外业实地检查工程建设现场情况、听取各参建单位汇报、与各参建单位座谈、了解和抽查原始资料及质量管理相关文件资料、确定和收集质量检测样本等，然后内业通过记录或拍照的信息进行汇总整理监督检查问题记录，与问题清单及依据进行核对，最终形成监督检查报告。

这种方式的质量监督存在工作繁琐、耗人力、耗时长等问题，而且在问题抽查、记录、汇总、检查进度、检查成果利用率低等方面严重存在不足之处，尤其是在多个工程或部位进行集中式监督检查以及“回头看”时，弊端更为凸显。而监督检查信息系统或平台主要是利用便携式笔记本电脑在现场进行信息录入，但该方式可能存在条件不具备、携带不便等问题。本文在监督检查信息系统或平台的基础上，面向移动端(如手机、iPad等)开发质量监督APP，充分利用云服务、无线网络服务、GIS等信息技术手段为监督检查用户提供了“综合信息化服务”的一种工作模式。综合信息化服务模式将充分利用现代信息技术，以服务的模式为监督人员进行数据统一采集录入、信息自动分析、智能判断等，实现质量监督数据来源可查、去向可追、检查留痕和实时分析，使其监督实施流程标准化、事项清单化、检查记录结构化、问题跟踪机制化和办公流程无纸化等。

2 运用于水利工程建设质量监督的关键信息技术

2.1 3S技术

地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GNSS)和遥感(RS)三者综合统称为3S技术。GIS技术是专门管理地理空间信息的计算机软件系统，可以实现对地理信息的分析、处理和动态显示等。质量监督人员可以利用信息系统或移动GIS服务浏览查看整个工程建设区域乃至重点工程点的地理空间信息，基于用户的活动位置来交互信息。3S技术通过与计算机技术、移动及网络通讯等相结合，实现了在不同终端产品上现场采集、保存、处理与分析质量监督数据成果，多用户可围绕同一工程或同一活动同时开展监督检查。

2.2 多源信息叠加融合技术

水利工程建设质量监督覆盖参建单位广、涉及各类工程专业杂、建设细节内容多，从地理空间影像及位置定位到各类质量监督业务数据，其涉及到巨大的信息数据。基于3S技术形成对各类空间和业务的分析支持，结合地理数据、基础参数、动态数据、历史数据、图层数据等多源信息，采用图层叠加、数据聚合、空间分析、关联分析、迭代分析等技术进行融合。从各参建单位及各类专业等多渠道来看，监督信息融合，能够实现对工程提供更高精度、更多种类、范围更广的基础数据资源，可将水利工程建设质量监督的覆盖范围、质量及实用程度大大提高。

2.3 网络通信技术

高效且稳定的网络通信能够保障信息化服务中信息得到有效传递，它已成为信息系统体系架构中重要的组成部分之一。在日常的质量监督过程中，涉及内容多而杂，现场长时间的抽查检查将会积累大量的数据，如果在离开现场后再对发现的问题记录整理，很容易出现遗忘或漏掉的情况，而基于现场移动终端的数据采集功能，可以实现对记录问题的记录、处理和分析，监督数据的实时上传、多人共享，并动态生成模板格式，能够大大地减轻了后续的整理工作量。但是，水利工程大多建设在一些偏远的山区地带，质量监督工作必须深入现场一线，常常存在接收不到网络信号，从而影响现场服务的现象。针对这种情况，可以先保存在终端设备的本地数据库中，当有网络信号时，将本地数据同步上传至后台服务器，从而解决网络不可用的情况。

2.4 微服务架构技术

信息化服务系统开发采用“微服务开发规范”，按照微服务架构原则分解和开发小而独立的应用，每个应用运行在独立的进程中，采用轻量级标准化的通讯机制(REST API)互联，且遵循松耦合和高内聚的原则，服务直接低耦合，服务内部高内聚合，便于模块化集成和扩展。综合分析水利工程建设质量监督涉及的各业务数据流，并考虑不同终端设备的应用，本质量监督综合信息化服务平台采用微服务架构来实现。每个微服务相对而言更为简单和灵活，能够独立的部署，将庞大的应用分开部署到若干小的服务器上去，降低了硬件成本的同时还能方便运维。

3 信息化监督产品的设计与技术研发路线

水利工程质量监督信息化平台建设采用应用和数据分离的方式设计，基础设施及相关硬件支撑体系依托于云服务的IaaS(基础架构即服务)模式来搭建部署，总体框架分为数据采集层、设施服务层、业务应用层、安全体系和标准体系。数据采集层主要完成对质量监督各类数据的信息化采集，包括移动端现场抽查发现并填报录入记录的问题描述、视频、图片、语音以及地理空间信息等；设施服务层主要应用云服务商提供的IaaS服务模式来进行部署应用，包括有云机房硬件服务器、云数据存储服务器、网络通信服务设施、应用组件支撑等；业务应用层主要涉及有网页端管理平台和移动端APP两款产品，产品的后端又由多个微服务来构成。其平台建设的设计架构如图1所示。

图1 平台建设架构图

3.1 功能设计及业务流程

质量监督信息化平台的功能流程主要围绕水利工程建设中的质量监督业务流程来开展建设，监督检查活动的开展根据工程的实际情况，每次开展的监督检查人员及数量也不尽相同。根据监督检查的参与人员情况，可以将日常质量监督检查的方式分为两类：单人检查和多人联合检查。从质量监督检查的实施流程上来看，可以将其分为多个过程，主要包括有：创建活动、确定监督对象和被监督对象、添加问题记录、分类生成监督检查意见并推送责任单位、问题处理及反馈。具体的流程如图2所示。

图2 质量监督业务流程图

3.2 技术研发路线

信息化监督产品的研发遵循软件工程实施的标准化流程，采用软件工程生命周期法与快速原型法相结合，在调研分析、综合比较、详细设计、代码编制、系统测试、运行维护的基础上，确定适合本水利工程建设质量监督管理工作业务的信息化平台。同时，在实际开发、试用及应用过程中，不断的测试、修改、使用、反馈、维护，使平台逐步完善和优化。

4 信息化的开展水利工程建设质量监督

通过对水利工程建设质量监督信息化产品的研发，建立了一整套移动端监督APP和网页端管理平台，充分利用信息化技术来提高水利工程建设质量方面监督工作的效率，既可以提高项目法人及各参建单位的工程管理和质量保障及提升水平，又可以为监督管理人员提供了有效的管理方式，提高监督管理工作效率与水平。围绕质量监督各业务流程及多端应用场景，下面分别介绍一些常用模块的功能。

4.1 移动端监督APP

质量监督检查工作是一个闭合的周期环路，在外业监督检查过程中，应充分利用外业移动端APP开展监督检查数据采集的优势，快速搜集掌握一手数据信息，并自动化的上传存储在云数据库中。当打开移动端软件后，进入质量监督主页面，包括有质量监督、待办事项和我的3个主功能板块。

在质量监督时，选择监督实施检查功能界面，可查看各工程对应的检查列表信息，当开始检查活动时，首先选择创建活动按钮，进入创建活动页面，然后分别选择或填写所对应的活动名称、工程、开始时间、检查人员、检查内容，最后完成活动的创建；活动初创建时问题列表为空，选择问题列表即可添加问题记录，在新增问题记录时分别选择或填写所对应的责任单位、问题类型、问题类别、问题等级、问题标题和附加照片，最后点击确认完成问题的单条新增；当完成所有问题添加时，点击结束活动，完成本次监督活动的现场检查(如图3所示)。

图3 创建活动与新增问题管理

4.2 网页端管理平台

网页端管理平台的数据核心来源于APP使用中产生的监督检查过程的精细化数据，两者可以数据实时同步共享，满足多种场景下的业务操作。平台分别从工程、人员、责任主体单位、监督活动、检查情况、问题记录等多个维度分别进行分析，深度挖掘数据价值，形成专题大屏，用数据说话，指导和辅助监督管理机构对水利工程建设质量监督工作进行高质量把控，以提高监督工作的质量和效率。选择网页端管理平台的质量监督管理模块，可查看各活动列表并推送给各责任单位，同时也可以查看各问题清单与对应的反馈及处理情况(如图4—5所示)。

图4 质量监督活动列表

图5 各质量监督活动对应问题记录

5 结语

围绕水利工程建设质量监督的全过程分析研究，本文在现有监督管理的模式基础上引入信息技术手段，为监督管理工作提供了新的创新模式，形成了一整套信息化标准化流程模式的解决方案，是推动水利高质量发展的重要举措，也是践行“推进智慧水利建设”这一条实施路径的责任担当。伴随着水利发展的高质量、高标准要求，诚然，当前的信息化监督产品仍存在一定缺陷和不足，在通过信息技术手段实现水利工程建设监督工作进一步朝数字化、智能化等方面上发展仍有待进一步深入研究，同时在工程应用的拓展和延伸中还有待加强。