水利工程建设安全检查数字平台设计与实现

孔德坤 ，黄建红 ，纪献柯 ，彭 超

（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 江苏科兴项目管理有限公司，江苏 南京 210003）

0 引言

数字中国建设要求把智慧社会建设作为发展创新型国家的重要内容[1]，水利部印发《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》，提出以数字孪生流域建设带动智慧水利发展，加快构建具有“四预”功能的智慧水利体系，提升水利决策与管理的科学化、精准化、高效化能力和水平。未来智慧水利的建设应结合先进信息技术的驱动引领作用，加快推进先进技术与传统水利业务的深度融合，推动智慧水利建设的高质量发展[2]。利用云计算、物联网技术等智能化信息手段，对水利数据进行分析处理，是水利工程行业更好地为社会发展服务的必由之路[3]。就工程建设的安全管理而言，如何全面、准确地开展隐患排查对提升现场安全管理水平意义重大。

安全隐患排查的目的是及时发现现场存在的安全问题，采取有效的治理措施消除隐患，确保现场施工安全。张建航[4]指出，大多数事故发生前，人的不安全行为或因素已多次重复出现，事故发生前消除这些因素，可以在一定程度上抑制事故的发生。陈清等[5]以闭环管理为指导思想，设计了一套安全隐患管理系统，实现了隐患排查治理的“发现—整改—验收—检查评估”线上闭环管理，可实现隐患治理的线上流转。武渭民等[6]研究和开发了基于 OA 的隐患集成管理系统，采用 B/S 架构体系实现了集线上办公与隐患排查治理于一体的信息管理。樊启祥等[7]借助安全系统的信息化和工程的数字化，对水电工程施工期安全隐患进行全面识别和实时分析治理，建立智能化安全管控体系。

当前，水利工程建设安全隐患排查平台已基本实现“发现—整改—验收—检查评估”线上闭环管理，但在隐患与规范标准对应方面未进行深入研究，市场未见能够实现隐患与规范标准完全对应的检查平台。因此，开展水利工程建设安全检查平台的隐患与规范标准数据库的研究，建立实现隐患与标准规范对标找差的数字平台，具有较高现实意义。

1 总体设计

1.1 技术路线分析

水利工程建设安全检查数字平台（以下简称数字平台）建设通过资料收集，汇总整理水利工程建设行业常见的安全隐患，找出与之对应的规范条文，以此为基础建立安全隐患数据库。在充分调研水利工程项目对安全隐患排查的需求后，分析隐患排查系统各节点之间的逻辑关系，梳理各板块功能实现的流程，开发了隐患排查治理系统。通过前期收集整理安全管理相关资料，建立安全教育知识库，搭建教育培训平台。总体技术路线如图1 所示。

图1 总体技术路线

1.2 总体架构设计

数字平台使用层分为网页 PC 端和移动 App 端，主要面向从业的建设、监理及施工等单位安全技术人员，开展现场安全隐患排查治理。建设、监理单位技术人员作为安全检查和复查人员，将现场巡查发现的隐患发送施工单位进行隐患整改。通过权限配置，数字平台也可作为施工单位内部安全隐患排查小工具使用。隐患数据库包括表现形式、引用的规范名称及相关条文内容，所有的隐患问题均为长期工程经验累积。App 端数据与 PC 端数据完全同步，检查人员能够按照策划编排任务开展安全检查；现场通过 App端排查的隐患，能够对应 PC 端隐患知识库，可在线查询对应的规范条文。同时数字平台支持手机端连接教育培训平台，用户可在移动 App 端进行线上教育。

数字平台适用于多层级用户，PC 端采用 B/S 架构，App 端采用 React Native 开发框架，可节约运维成本，降低系统部署难度，便于后期统一维护和管理。数字平台属于跨端应用开发，同时拥有 Web 和原生应用的特点，是 Web 与 React Native 结合的模式。数字平台总体架构按照分层设计原则构建[8]，自下而上分为数据层、应用层和用户层[9]，总体架构如图2 所示。数字平台采用 B/S + App 结构模式开发，技术成熟先进，安全可靠[10]。

图2 平台总体架构

1.2.1 数据层

数据层由基础数据管理、隐患数据库和教育知识库三部分组成。基础数据管理包括用户、权限、角色和组织等 8 项管理模块，是数字平台的基础数据信息，用于建立具体项目，分配用户权限，保证数字平台的正常运行。

隐患数据库以水利行业常见的安全隐患标准为基础，结合当前水利稽查清单，以现场实际需求为出发点组建。教育知识库类似网络云盘，按照行业安全管理需求，收集整理教育培训资料，后台按类别导入形成知识库。

1.2.2 应用层

应用层由以下三部分组成：1） 隐患排查系统，主要实现策划编排安全专项检查、日常隐患排查治理、和隐患数据导出 3 项功能；2） 报表管理系统，基于现场排查的隐患进行分类统计，可统计各项隐患占比，动态记录隐患整改完成率；3） 教育培训平台，此平台为独立平台，直接从隐患排查系统模块跳转进入，实现用户、培训、试卷、统计等 4 项管理功能，能助力从业单位建立线上教育培训机制。

1.2.3 用户层

用户层主要面向水利行业建设主管部门进行项目巡查，可用于建设、施工和监理单位现场隐患排查治理，作为现场安全管理从业人员排查隐患的移动工具。用户提前录入项目基础信息，手持数字平台App，即可开展现场隐患排查治理工作，同时作为安全知识学习平台使用。

2 隐患数据库建立

当前市场上信息化平台基本都能实现隐患问题的上传、整改、回复及存档等功能，但隐患对应的规范标准需线下查找。数字平台能够实现隐患与规范条文的一一对应，在现场发现隐患上传问题时，可检索到对应的规范条文，作为指导现场安全隐患排查治理的移动工具书使用。数字平台采用 MySQL 数据库，从数据加密、访问控制、数据备份和恢复、网络安全、日志记录、数据分类等方面进行数据管理，加强数据库的安全性，同时支持数据在不同服务器之间复制，实现数据的备份与共享。

参照水利工程安全标准规范及稽查清单，梳理了水利工程常见的隐患类别，按照土石方工程、基坑工程、双排脚手架、起重吊装、电焊和气焊、钢筋工程、混凝土工程、水上作业等 20 项隐患类别进行分类，覆盖水利工程现场安全管理所有检查项。结合现场施工及安全管理经验，统计了 1 498 条常见安全隐患，并按 20 项隐患类别进行归类，再找出对应的规范条文，建立安全隐患数据库。数字平台能根据施工类型自动进行隐患分类，在 PC 端和 App 端均能实现检索查阅功能。表 1是安全隐患数据库关键信息示例，主要包含隐患常见的表现形式、规范名称、条目、具体条文内容等关键信息，通过输入隐患名称，可在线查询对应的规范条文。

表1 安全隐患数据库关键信息

3 功能实现

数字平台使用 2 台云服务器，一台服务器用于存储数据，另一台服务器用于安装应用服务，当前磁盘容量均为 500 GB，具有较强的可扩展性。PC 端包括项目基础数据管理、数据库管理、策划编排、隐患排查、隐患导出、报表管理及教育培训等功能，App 端包括进度检查、隐患排查、问题反馈、教育培训和安全总览等功能模块。

3.1 隐患排查系统

3.1.1 策划编排

项目负责人可在 PC 端制定检查计划，设置检查需求，明确检查范围及责任人，在线提交审批报告，审批通过后将检查任务分模块下达到指定检查人员。检查人员在收到项目负责人安排的工作任务后，根据任务要求进行隐患排查，现场可随时调用隐患数据库，将规范要求作为隐患排查的依据。同时，检查出的隐患能按照类别分类统计，并实时跟踪隐患处理情况，统计隐患整改完成率，及时提醒相关责任人完成隐患整改，实现专项检查线上流转，提高了检查效率。

3.1.2 隐患排查

隐患排查时，先由安全检查人现场进行隐患排查，发现隐患后报送整改人员进行整改，最后返回复查人员进行验收，通过复查即流程结束，未通过复查须再次送整改，流程如图3 所示。

图3 隐患排查流程图

通过 App 现场巡查、在线提交、线下整改、线上审批等流程，点选问题描述即可自动识别风险等级，实现隐患排查治理的线上闭环管理，隐患输入示例如图4 所示。隐患排查可检索导入与之对应的规范条文，作为现场检查依据。移动 App 隐患排查替换了原有手工台账、流转签字、人工统计的传统方式，使现场隐患排查工作更加便捷。此外，隐患排查系统具有到期隐患提示功能，能够对不同级别的隐患等级进行分类整理，使隐患记录更加条理、规范。

图4 App 隐患输入示例

隐患排查任务分为巡检和已巡检任务，显示今天、昨天、本周及以前所记录的隐患。基于前期建立的隐患数据库，现场隐患排查时选择隐患类别，系统会自动匹配相关的隐患条目，并识别出对应的风险等级，实现智能化隐患排查。

3.1.3 隐患导出

排查的隐患问题可按项目分类统计，所有问题后台均有记录留存，自动生成隐患排查治理台账，每条记录包含问题说明、检查和整改时间。能够回溯查看隐患排查录入、整改和验收等关键信息，区别显示隐患当前的整改状态。隐患排查系统提供了隐患记录检索功能，可根据隐患时间、地点和类型等条件进行检索查询，方便掌握隐患的排查治理情况，同时支持隐患详情 PDF 导出。

针对水利行业主管部门第三方巡查项目，隐患需求有所不同，隐患排查系统可将当天巡查的问题按项目进行分类，支持多条隐患在 1 张表单显示，表单信息包括项目名称、检查时间、隐患类别、问题说明及隐患照片等，检查人员可将当天项目检查问题导出留档。

3.2 报表管理系统

所有排查出的隐患可实现分类报表统计，饼状图统计示例如图5 所示。图 5 统计了某一水利建设项目 2021 年度现场安全隐患排查情况，2021 年度通过App 排查隐患 318 条，其中临边防护类隐患最多，占比为 32%，施工用电类隐患次之，占比为 12%。该饼状图能够自动对现场识别的隐患进行分类，并统计占比情况，决策者可有针对性地加强薄弱环节的安全管理，为提升现场安全管理水平提供参考依据。对隐患进行分类统计，便于汇总成隐患分析报告。切换报表能够动态记录隐患整改完成率，用户可从非项目的角度查看当前组织及组织以下的项目概况。隐患排查问题统计可从多维度分析展示，包括近 3 个月项目使用情况、巡检情况、项目进度、整改情况等，可为项目风险防控提供数据支持。

图5 隐患分类统计

安全总览即在手机端查看的报表，点击安全总览，可以看到当前组织下的项目概况，显示当前组织下的项目使用率、使用项目总数、未使用项目数、所有项目的未消重大隐患、超期未消重大隐患等信息。App 安全总览可按照当天、1 周、本月、半年 4 个维度，展示工序类、策划类、进度类、任务类 4 类用户反馈的问题。点击问题反馈区域，可查看相应问题详情。

3.3 教育培训平台

教育培训模块独立于数字平台，所属知识库区别于安全隐患数据库，可实现文件上传、共享和下载学习；同时支持多种格式文件上传，可分类存储上传的文件，作为网络云盘使用。教育培训平台是供安全技术人员考试、培训和学习的平台，覆盖水利工程行业所有安全培训重点，适用于现场全部安全管理人员。

用户通过编排培训任务及上传知识，实现教育培训管理；也可通过试卷题库管理，编排考试计划，考核教育培训效果，所有培训记录支持导出留档。根据现场隐患排查治理情况，可将问题解决方案录入教育培训平台，有针对性地组织专题培训，方便技术人员充分利用碎片化时间进行培训学习，能极大提高全员安全管理技术水平。

3.4 网络信息安全

数字平台申请的 5 个域名均建立在企业二级域名下，通过主域名可实现外网访问，外网地址通过电信备案，其中教育培训平台为独立网址，由隐患排查系统跳转进入。

PC 端与 App 端正式对外网公布前均通过网络安全渗透测试，并在上线前修复所有安全漏洞，网络安全性高。

4 结语

水利工程建设安全检查数字平台对项目隐患排查治理、安全教育培训有较高的现实意义，能够提高水利工程隐患排查治理的规范性和高效性，利用后台报表数据统计可分析隐患排查情况，为项目安全风险防控提供决策依据。同时， 教育培训平台可实现覆盖全员的安全教育，助力项目建立完善的线上安全教育培训机制。

本研究提出的数字平台能够实现隐患与规范标准的对标找差，补齐隐患排查治理的短板，可作为指导现场安全隐患排查治理的移动工具书使用。数字平台采用 B/S + App 结构开发，运用的技术成熟、先进、可靠，开发方式遵循标准化、模块化和可扩充的原则，实用性强，在此基础上易于扩充开发，具有很好的推广意义和应用价值。未来可向 AI 自动识别领域拓展，实现隐患拍照自动识别，实现真正意义上的智慧安全检查。