基于模板定制的水利工程安全监测报告自动生成技术

戴领 李少林 彭绍才 刘光彪 纪传波

摘要：

水利工程安全监测报告编制具有涵盖面广、工作量大、主要依靠人工完成的特点，为解决报告编制中易出现人为错误、效率低等问题，满足水利信息化和智能化的需求，在安全监测报告特性分析的基础上，提出基于模板定制的水利工程安全监测报告自动生成技术。该技术可实现网络端在线配置模板，快速智能生成报告，并将其应用于金沙水电站等安全监测工程，证明该项技术能有效减少人工错误和降低用户生成报告报表难度，具有较高准确性和较强可扩展性，可应用于不同水利工程安全监测项目。

关键词：

水利工程； 安全监测； 模板定制； 报告自动生成

中图法分类号：TV391

文献标志码：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.05.019

文章编号：1006-0081（2023）05-0117-05

0 引 言

水利工程安全监测贯穿整个水利工程运营周期，是掌握工程安全性态、控制风险的有效手段与方法，也是影响工程安全长效服役的关键环节［1］。安全监测周报、月报、年报以及各类专题报告是水利工程安全监测管理中的重要工作内容，专业人员定期将工程安全监测数据以报告的方式上交主管单位，以便管理人员能够充分掌握工程状态并在突发情况下及时做出应对措施［2-4］。

目前，水利工程安全监测报告主要依靠人工完成，专业人员通过自动化采集或人工采集方式收集观测数据并根据仪器出厂参数和公式计算出效应量，同时计算不同工程部位不同测点下监测效应量统计特征值并绘制相关过程图、组合图至监测报告中，再由专业人员根据测点数据、统计特征值、过程线等分析工程性态形成相应结论［5］。日常工作中，专业人员持续更新和维护监测数据，利用软件中的公式计算、宏等功能实现报告半自动化生成［6-9］。然而，随着安全监测自动化改造进程不断推进，监测数据量急剧增加，工作量逐步加大，传统的人工编制报告方式已难以满足现今水利信息化和智能化的需求，同时还存在人为错误、效率低等问题［10-13］。现有文档自动生成技术主要基于Microsoft Office相关的COM 组件、XML文档以及JAVA 体系下基于中间件JACOB，POI与ITEXT等形式，大多应用于对实验报告、医学报告等形式与内容较为简单且固定的报告生成。这些文档生成技術程序编码实现复杂，内容格式、样式与版式难以控制，且文档调整需修改源代码，难以保证报告生成的准确性和可扩展性［14-17］。急需在监测自动化系统基础上开发出高效可用的安全监测报告自动生成技术，以加快推进水利工程全生命周期智慧建设进程。

在研究分析安全监测报告特性的基础上，提出了一种基于模板定制的水利工程安全监测报告自动生成技术，通过对报告整体的拆解与重构，制定了一套报告模板制作流程，大大减轻了模板制作的工作量。同时研发出相应的数据替换技术，能够良好支持图表替换与修改，实现网页端在线配置模板，快速智能生成报告，有效降低人工错误和生成报告报表的难度，可应用于不同的水利工程安全监测项目中。

1 水利工程安全监测报告特性分析

安全监测报告主要是对工程安全监测设施的设置和运行情况进行总结和整理。根据时间间隔可以划分为月报、周报、年报等。以安全监测月报为例，其一般存储为Word文件，每月报告的样式和格式相同，涉及内容既有对工程项目情况的固定描述，也有关于时段内监测数据的分析，前者相对固定无需更新，后者则需在每期报告整编过程中更新。从报告结构角度分析，报告主要分为封面、目录、标题与正文，其中标题划分为一、二、三级标题等；正文主要由文本、表格与图片3种不同元素构成，文本内容大多重复，仅监测效应量统计特征值和相关结论需根据当月数据修改，同时替换表格相应时段内容和图片。从监测专业角度分析，报告主要记录工程各监测项目具体测值并获得相关结论，从而为评估工程整体的安全性态提供支持，其主体部分一般按照工程部位划分小节，每个工程部位再根据仪器或监测项目划分，不同工程部位相同监测仪器或项目的报告内容大部分相似，主要介绍该工程部位下测点布置情况、仪器安装情况、仪器损毁情况以及当月数据统计情况和一些需特殊说明的内容。不同规模与类型的大坝，其工程结构与传感器布设各不相同，因此其文档目录结构也存在较大不同。

综上所述，安全监测报告内容涵盖面较广，涉及数据类型众多，数据量大，且报告编制专业性较强，除水工专业基础外，还需掌握传感器、测量、计算机、信息处理等专业知识，同时，安全监测资料分析的相关技术要求和规程规范明确，对报告格式的规范性和质量性要求较高。

2 关键技术

与传统水利工程安全监测报告自动生成技术类似，基于模板定制的水利工程安全监测报告自动生成技术主要采用“模板制作-标记编码-数据替换”的思路，不同之处在于，该技术进行模板制作时，根据水利工程安全监测业务需求，将完整报告进行拆分，划分为封面、概述、各类型监测项目成果等，分别制作出封面模板、项目概述模块、多点位移计模板、渗流监测成果模板等。通过对不同模板的动态组合完成报告整体模板的制作，从而达到模板复用和减少制作模板工作量的目的。特别是对于某些大型工程，存在工程部位较多、监测报告体量大、整体制作模板工作量大、不同部位的监测项目和所用仪器类似的情况，采用本套模板制作流程，可使相同仪器部分共用1套模板，将不同部分的模板进行嵌套组合形成完整板块，有效降低报告模板制作工作量。

此外，该项技术依托于B/S架构，考虑到Word文件与HTML文件可以相互转换，同时浏览器对HTML文件的天然支持，以富文本编辑器为媒介，将Word模板文档以HTML格式展现在浏览器上，用户通过浏览器就可实时查看和制作模板，对其中需要更新部分进行编码和配置。同时在数据替换时分章节定位，通过HTML DOM节点树快速查找和替换占位符标记，以提高搜索和替换效率，最后从富文本编辑器中提取数据更新后的报告全文HTML字符串并导出为WORD文档。由于本技术采用HTML文件作为媒介，因此无需安装MS Office软件，同时可适配不同操作系统。其中文本标记对应文本配置，表格标记对应表格配置，图片标记对应图片配置，具体技术路线见图1。

2.1 报告模板制作

报告模板制作是技术核心。由于报告格式规范要求较高，目前采用程序语言操作Word文档，格式难度较大且难以保证格式规整，因此选择Word文件模板方式控制样式。基于某些报告内容较多，整体制作模板工作量大，且其中大部分内容可重复，如相同仪器监测的不同工程部位或项目描述基本相同，因此将报告进行拆解，创建成不同的元素模板，如封面模板、标题模板，仪器模板等。模板制作具体步骤如下。

（1） 根据水利工程安全监测业务需求，对安全监测报告Word文档进行拆分，划分为封面、概述、各类型监测项目成果等。

（2） 对各类模板中需要动态更新的文本、表格和图形进行编码和标记，其中文本记为#label_xxx#，表格为#table_xxx#，图片为#img_xxx#，标记无特定格式要求，但应注意编码含义明确，便于人工检查识别。由于模板分块制作，且数据分块写入，同一模板内容标记必须具有唯一性，不同模板间的标记可以相同。

（3） 在Office中将所有处理好的Word模板文件另存为HTML文件存库备用。

（4） 根据具体工程部位、监测项目、测点布置等因素，在网页端选择封面模板、项目概述模板以及仪器模板的各类动态组合，形成完整的工程安全监测日报、月报与年报模板，并在富文本编辑器中预览。

（5） 对模板中各标记进行测点关联配置，其中，对于文本标记配置，如开始日期、结束日期等简单标记仅需通过标记编码进行区分，如#label_startDate#、#label_endDate#等；对于某些监测效应量统计量标记，如某工程部位下监测项目当前效应量范围、时段内变化值范围等，则需绑定相应的测点信息以及数据库相关字段说明等，如测点编号，监测效应量字段名称等；对于表格标记配置，需预先配置出相应的表头，包括测点编号、埋设位置、埋设时间等基础信息，以及表格中是否包含变化量、最值等统计量信息；对于图片标记配置，需预先确定图上所有对象的颜色、尺寸和内容，包括图名、字体、字号、图例、线宽、线型等样式，然后根据成果图类型，配置对应的测点数据，如物理量组合图需配置展示物理量字段标识，过程线组合图则需确定相应测点编号组。

（6） 根据配置文件编写数据读取和处理接口，从安全監测自动化采集数据库中获取报告中文本、表格和图片所需要的测点数据。

2.2 报告自动生成技术

为降低报告生成难度和简化业务人员操作，该技术在报告模板的基础上，仅需设置数据集范围即可在网页端迅速生成报告，具体步骤如下：① 设置数据集时间范围及报告模板。② 将模板加载至富文本编辑器中，实现报告模板网页端预览，同时组合模板配置，构成模板数据请求输入。③ 根据请求输入调用已开发接口，从安全监测自动化采集数据库中读取相关数据，并写入模板中。其中，文本部分可通过编码查找替换方式完成数据写入；表格部分在HTMLDOM结构树中搜索Table节点后，根据选定时段内数据长度动态添加内容；图片部分根据模板数据输入，按照报告顺序搜索HTMLDOM结构树中IMG节点，然后依次在网页端绘制图片并转化成BASE64编码格式，作为数据源插入到图片节点上。④ 遍历报告模板所有章节后，将数据完全写入模板中，完成报告的在线展示，随后从富文本编辑器中提取报告并导出。导出报告中更新部分，填充黄色进行提示，以便于使用者复核校对。

3 应用与实践

安全监测仪器、网络通信等硬件设施的不断改良与发展使工程安全监测逐渐摆脱繁琐复杂的传统人工监测手段，向更加高效便捷的自动化手段迈进，逐步实现监测数据的自动获取、存储与展示，配套的安全监测信息管理系统也为监测报告自动生成提供了良好的基础数据支撑。

报告自动生成技术依托于工程安全监测信息化平台，成功应用于金沙江金沙水电站厂坝土建及安装工程安全监测工程、珠江三角洲水资源配置工程安全监测工程等项目中。以金沙水电站安全监测月报为例，报告除封面外共计5章，分别为安全监测仪器布置及施工进展情况、牛筋树河道整治及相关工程、厂坝土建及安装工程、花石崖、小结与巡视检查，其中2～4章为主体工程，再根据工程部位划分小节，如纵向围堰、导流明渠边坡等，各工程部位下根据仪器划分小节，如多点位移计、测压管、测斜管等。模板制作及报告生成具体步骤如下。

（1） 在Office软件中对报告拆解，并制作各部分模板，如封面模板，对文档封面中时段范围与报告期数进行编码，其他固定部分不变，并另存为HTML文件；监测仪器模板，根据监测仪器进行拆分，各类型监测仪器报告内容统一制作模板，其中多点位移计模板见图2，另存为HTML文件备用。

（2） 对模板中的所有标记进行配置，具体如图3所示，配置以JSON格式文件存储在后台备用，部分配置意义如下：id为HTML模板DOMID属性；templateName为调用模板名称；queryParam为标记配置，包含测点类型与效应量在数据库表中对应字段和涉及的所有测点编号，以及对应模板中的文本、表格和图片标记。对于文本标记，采用特定字符串代表不同类型统计量，如accmulation代表累积位移量等，同时附上计算累积位移量范围所涉及的测点编号；对于表格标记，根据模板中表格数、量以数组形式存储，配置包括表格数据来源、是否包含统计量等；对于图片标记，根据模板中图片数量以数组形式存储，配置包括图片数据来源、数据在数据库表中对应字段名、图例、坐标轴标题等。

（3） 用户在网页端将各类型模板根据文档结构排列组合，制作报告整体模板结构并将表征报告结构的索引文件存储在后台。网页端在线预览模板或生成报告时，可根据该文件调用已制作完成的HTML模板文件和JSON配置文件。

（4） 用户在网页端设置报告时段范围，选择报告模板，点击报告生成按钮后，程序自动调取模板文件，根据文件配置从金沙安全监测数据自动化采集数据库中调取数据，数据返回后，分节遍历标记，替换模板中的相应标记，生成安全监测月报，见图4。

4 结 语

本文提出基于模板定制的水利工程安全监测报告自动生成技术，在报告内容与格式上可与项目原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，即可将报告提交，突破了人工编写安全监测报告的传统模式，提高了资料整编分析的规范性和专业性。该报告自动生成技术能适应现行工程管理单位的业务需求和水利信息化的发展需要，具有推广应用价值，可为同类报告生成系统开发提供参考。

参考文献：

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（编辑：唐湘茜，张 爽）

Abstract：

The compilation of water conservancy project safety monitoring report has the characteristics of extensive involvement，heavy workload and manual completion.In order to solve the problems such as human error，low efficiency in the preparation of the report，and to meet the requirements of water conservancy information and intelligence，based on the analysis of the characteristics of the safety monitoring report，an automatic generation technology of water conservancy engineering safety monitoring report based on template customization was proposed.This technology can realize the online configuration of templates at the network end and generate reports quickly and intelligently，and was applied to safety monitoring projects such as Jinsha Hydropower Station.It has been verified that this technology can effectively reduce manual errors and reduce the difficulty for users to generate reports.With high accuracy and strong scalability，it can be applied to different safety monitoring projects of water conservancy projects.

Key words：

hydraulic engineering； safety monitoring； template customization； automatic report generation technology