電力建設數字化智能評價系統

陸凱鳳 丁皓磊 韓笑梅 郭玉臣

摘要：電網工程建設是個復雜過程，環節繁雜、參與方多造成評價管理難度大，現階段項目總結評價還停留在低效率的傳統評價模式中。分析電力建設評價的需求，制定基于智能識別與轉換技術、可視化組件庫、結構化數據分析庫和大數據技術的電力建設數字化智能評價系統方案，并構建數字化智能評價系統，實現工程評價業務和結算管理的智能化、自動化、規范化，并為電網建設全過程數字管理提供數據支撐。

關鍵詞：電力建設;綜合評價;數字化;智能結算;大數據分析

中圖分類號：TP315? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）36-0020-05

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

電網工程建設是典型的流程型行業，分為項目前期、工程前期、工程建設和總結評價四個階段?？偨Y評價階段包括了綜合評價管理、工程建設管理總結、檔案移交、結算管理、達標投產及創優管理等多方面，涉及業主項目部、監理項目部、設計單位和施工項目部等多參與方的數據采集與分析，數量龐雜且較大，難于管理[1]。

目前電力建設項目評價與結算數字化程度不夠，項目總結評價還停留在由建設管理單位對項目參與各方進行傳統的離線式評價并留存紙質報告或離散數字文件的階段，想對工程進行及時準確的管理就存在數據量大、收集不及時、易發生遺漏和產生誤差等問題。

按國家電網公司“深化基建隊伍改革、強化施工安全管理”配套措施和國家電網公司基建管理通用制度的要求，結合生產實踐，建成總結評價階段的數字化管理評價體系和平臺，實現數字化評價信息的收集，解決上述問題，為生產管理的提質增效服務[2]。

2 系統介紹

2.1 系統組成

系統包括服務軟件和客戶端軟件。

服務軟件包含服務器和數據系統兩部分。服務器主要完成發布服務信息、文件格式轉換、內容識別、智能評價、智能結算及文件管理等功能。數據系統基于關系型數據，生成數據庫表，反映模塊內部以及模塊間的關系，并提供數據接口。

客戶端包括PC客戶端軟件和移動客戶端軟件（App）。面向使用者完成文件管理、自動評價打分、工程總結等功能。

2.2 系統功能

系統實現了從工程籌備階段到工程竣工階段的全過程動態評價。如圖1，包括具有評價功能的綜評和達標模塊，輔助用戶對工程進行便捷智能結算的結算模塊以及管理系統內部人員、日志和數據庫的管理模塊。

2.2.1 客戶端軟件（PC）

PC端的軟件主要由綜合評價模塊、達標評價模塊、結算分析模塊和管理模塊組成，實現了工程評價和結算的全過程數字化。

綜評模塊為用戶提供了與綜評相關的各公司、各工程各部門、各階段的文件的查看、上傳、下載和修改的途徑。系統會根據已收集的各類型綜評評分標準形成打分模板庫，會根據已收集的文檔建立工程綜評文檔目錄庫。用戶根據權限分別有文件管理、消息通知自動評分，評分統計報告等功能。

達標模塊功能除了填報的表格和打分標準不同外，用戶操作與綜評模塊類似。

結算模塊為工程進行前和進行過程中項目各階段費用統籌等問題提供輔助參考。首先，軟件應用過程中，系統會收集各項資料，將各個項目的結算數據存入結算數據庫，當樣本數據足夠多后，系統會結合人工智能和大數據技術對數據進行的處理分析，為當前進行的項目進行投資預測和結算提前報警。其次，在PC用戶端上，系統提供不同階段結算數據對比溯源服務，用戶可以通過生成的結算對比報告，了解到項目情況和項目費用的情況，系統也支持用戶將報告數據導出和人工上傳結算報告。在PC界面上，用戶將看到可視化的圖像或數據動態展示的按時間維度、統計部門或費用類型統計的項目階段費用對比表格，并附有具體說明，作為參考。

管理模塊為用戶之間的溝通，工程、人員的統籌管理和文件的有效收集管理提供輔助。包括權限、模板、日志理、數據等管理功能。

2.2.2 移動端軟件（App）

移動端軟件有著與客戶端軟件相同的四大模塊功能，但模塊內部提供的具體實際功能有所不同?？紤]到電力工程項目以及數據的龐雜性，移動端功能未開放全部功能。由于手機移動性強、使用方便的優點，使得使用者無論在公司內還是工程實地，都可以實時獲得工程信息，與相關人員溝通。

2.3 系統邏輯結構

從邏輯上系統數據經底層數據采集處理后，形成規范的關系和非關系數據庫，數據庫經數據引擎被系統業務邏輯模塊處理，處理結果供各應用模塊調用，最后以Web形式和App形式供各類用戶使用，參見圖2。

2.3.1 數據采集處理

該層所列數據是智能評價系統的所有應用的支撐，涵蓋了各類角色所提供的數據。通過智能評價系統提供的接口，業主項目部提供工程相關數據，包括項目數據、達標標準、綜評標準、結算數據、審價數據、招標清單數據和造價數據等。另一方面，設計單位，施工項目部和監理項目部則上傳其被業主要求或工程規定需要上傳的圖紙和文檔等。

2.3.2 邏輯層

該層即數據處理層，通過數據引擎對采集的數據進行處理。先將所得數據進行格式轉換，規范其文件格式并進行內容識別，為其他應用提供支持。業主項目部所提供的數據轉化為達標評價、綜合評價、智能結算和智能考核的依據，而設計、施工和監理部門上傳的文件則為待評價文件，系統對其進行合理的存儲與管理。

2.3.3 應用層

通過邏輯層，處理好的數據為應用層提供后端支持。應用層利用邏輯層處理好的數據進行前端功能的實現，包括對各設計、施工和監理的達標評價及綜合評價，幫助業主和管理員實現工程結算以及平臺管理。

2.3.4 表現層

智能評價系統通過Web端和手機端呈現給使用者，并依照需求發送相應郵件或短信通知事件相關負責人。

2.4 實施意義

2.4.1 規范工程的評價業務流程、提高評價與結算效率

系統規范了評價流程，完善了評價制度，使得評價流程清晰，避免混亂的辦事流程和較低的辦事效率。系統無紙化的文件操作，實現了在線辦公和移動辦公，提升評價與結算效率，幫助電力使用部門優化崗位、減少投入。

2.4.2 實現信息快捷發布，高效地溝通協作

在工程任意階段的文件需求和消息通知都可以通過系統進行實時快速的發布，使得各部門之間、各部門與管理者之間，能高效地進行溝通和協作，打破信息孤島，提高工作效率，有利于項目的高度集成[3]。

2.4.3 降低相關工作人員工作門檻，幫助人員提升辦公素質

系統明確的文件提交指導、自動評分（評價）和結算輔助降低了工作的入手難度，同時在長期使用系統的過程中，又可以使員工適應數字化的辦公方式，提高工作素質。

2.4.4 有效控制工程造價

系統覆蓋工程建設的全過程，整合各階段的工作內容，實現全過程的造價控制，通過限額設計、優化設計和精細化管理等措施提高投資效益，確保項目投資目標的實現[4]。

2.4.5 分解參建單位管理壓力

前瞻性的管理能夠為建設單位減輕項目管理工作的壓力。在項目運行的過程中，統籌團隊工作，制定縝密的計劃，合理地把任務分解和工作界面劃分，主持召開例會和不定期的工作會議從而解決項目管理分歧，給出指導建議，結合系統各參與方互動功能，確保分解的目標按期保質完成，推進項目進展。

2.4.6 推進電力部門數字化進程

系統可以發掘電力部門潛藏的數據財富，彌補電力部門在評價和結算方面數字化和智能化的缺失。系統利用大數據分析來輔助電力部門在工程中規避錯誤，提高其做出智慧決策的能力，激發電力部門工程建設的活力，讓電力部門在建設和發展中占據主動地位。

3 系統框架

3.1 應用人員結構

本系統用戶身份管理分為管理員模塊和普通用戶模塊，管理員模塊包括超級管理員（電力公司所有）和管理員（業主項目部所有），普通用戶模塊由設計單位、施工項目部、監理項目部組成。

普通用戶可以在綜評和達標模塊中看到與自己相關的項目文件，通過項目提示與要求上傳、查看、下載和更改各自部門的文件，但不參與結算模塊。上層管理員則有權對工程進行綜評、達標和結算的管理操作。

各普通用戶可以通過消息模塊接收管理員發來的私信并與其溝通，上層管理員也可通過私信功能與其他上層管理員或乙方公司進行聯系，同時上層管理員還可發送全體消息，這樣便形成了各方之間的信息互通。

超級管理員另查看所有日志信息，管理系統中所有用戶（管理員和普通用戶），為管理員添加工程的功能。

3.2 軟件結構

3.2.1 軟件結構

用戶通過客戶端對軟件進行操作，客戶端軟件向服務器發出請求，服務器端接收請求并從數據系統的數據庫獲取完成功能所需的數據，同時，服務器端數據的改變也會更新至數據系統。

3.2.2 軟件模型圖

系統前端通過JSP、HTML、DHTML、JS、Applet實現，用戶在對前端進行操作時，前端將請求發送至后端處理層，處理層包括業務服務、事務管理等部分，處理層通過數據存取層和應用集成得到后端數據源的數據支持。在處理層之間進行互相通信時，應保證安全性。

3.2.3 軟件邏輯

系統通過Hibernate框架與數據庫建立關系，使業務層與具體數據庫分開，完成數據和對象的持久化。后端使用SpringBoot框架為前端提供支持。Web端使用Vue-element框架，App端使用uni-app框架，兩者都以Vue.js為基礎。系統開發、發布和管理統一快捷。

3.3 模塊功能

3.3.1 管理模塊

在管理模塊中，軟件功能分為四類：一是對用戶的管理功能，通過該類功能，管理員能在系統中進行用戶的增刪改查、消息通知、權限設置，用戶可以進行自身密碼修改和登錄退出;二是工程管理功能，包括管理工程模板，建立工程并對工程進行查看、編輯（包括工程屬性、工程備注、工程階段的編輯和修改）操作;三是日志功能，通過此功能用戶可以進行日志的記錄、查看、導出和刪除操作;四是數據庫管理功能，包括數據備份和模板管理。

3.3.2 評價模塊

評價主要針對設計、施工、監理三個部門進行，分為兩步。首先是對文檔的收集與管理，該功能收集各類型工程綜評評分標準（包括設計、施工、監理）、文檔（包括設計、施工、監理）、建立綜評評分標準和文檔目錄庫。為系統進行評價收集依據，同時也完成了對工程建設過程文件的整理收錄。之后系統通過自動識別收錄文件內容和特征要素，根據綜評表格（包括設計、施工、監理）和達標標準進行自動評價、打分，所得的綜評結果可由管理員人工進行打分調整。

3.3.3 結算模塊

結算軟件分為智能考核、智能結算、數據轉換、結算資料管理及業主項目結算操作顯示五個模塊。智能考核模塊負責為用戶提供綜評分數，以供用戶進行合理的結算操作。智能結算模塊負責根據用戶上傳的文件自動生成包括項目進展和費用情況在內的項目總覽，并且按照時間維度，統計各部門在項目各階段的費用情況，形成易讀的對比表格。系統的生成的結算報告數據可供用戶導出。數據轉換模塊負責對投標清單、合同清單、審價清單的智能識別和格式轉換入庫。結算資料管理模塊負責前期資料、招標資料、變更資料及審價資料的收集和管理。業主項目結算操作顯示模塊則負責為用戶提供相應的上傳文件、查看報告、導出報告等操作選擇界面。

3.4 硬件結構

3.4.1 本地方案

本地方案中，Web服務器及數據庫放在本地，手機App端用戶及外網用戶需要通過互聯網訪問服務器，該類訪問需要通過防火墻以保證安全。而內網用戶則可直接使用內部局域網進行訪問。

3.4.2 云端方案

在云端方案中，服務器和數據庫放置在云端，本地不再需要空間安置服務器、交換機、硬盤等硬件設備。所有的用戶都可通過互聯網對其進行訪問，相較于本地方案，云端方案在成本和配置便捷性方面有一定優勢。

4 關鍵技術研究

4.1 智能識別與轉換

智能識別是評價系統實現自動打分的基礎技術要求。在本系統中，智能識別與轉換包含兩個大的方面，一方面是對紙質文檔內容的識別和對各種格式電子檔的轉換，基于深度學習的智能圖形識別技術、基于電力建設文檔規范的基礎中文語義識別和自適應的智能數據格式轉換技術。主要針對工程建設文檔的正文部分，通過智能識別抓取文中規范要素，對比評價標準。如工程建設團隊人員組成規定中有對人員數量、資質的規定，通過建設單位提供的書面介紹對比人員是否合規。

另一方面是智能圖形識別技術，將包含有手寫文字、印章的圖片交給計算機翻譯，計算機先對圖片進行灰度化、二值化、噪聲去除等處理，而后抓取圖像特征與數據庫比對識別出對應文字并輸出。主要針對識別文檔中的簽名和蓋章是否合規。

4.2 基于ElementUI的打分構建

ElementUI提供了相當豐富的組件系統，其中表格組件是本系統中打分部分的主要技術基礎，其支持對表格各行進行個性化渲染、固定表頭、固定列、多級表頭、單選、多選、排序、篩選、自定義模板、展開行、樹形數據與懶加載、表尾合計、合并行或列、自定義索引等功能和高細粒度的API設定，為打分功能的各種個性化需求保駕護航。

4.3 基于Pandas庫的自動結算對比技術

在整個電力建設項目結束時，往往會對整個項目的所有花費進行結算，并且會把結算的結果和項目各階段開始時的預算表、記錄表等進行對比，以便對整個項目的完成情況以及成本控制情況進行全方位的了解。電力建設工程產生的結算報表一般是由人工核算的Excel表格和由電力內部ERP系統導出的Excel表格組成，兩者雖然是同格式的表格，但其表頭內容不盡相同，人工核算的部分更是有格式不規范的情況出現。因此單純簡單的表格數據對比處理方法不適用于電力建設場景下的結算數據對比。

系統使用Python數據分析相關包Pandas作為分析基礎。 Pandas是分析結構化數據的工具集;它的使用基礎是Numpy（提供高性能的矩陣運算）;用于數據挖掘和數據分析，同時也提供數據清洗功能。Python兩種基于Pandas的數據結構：Pandas Series和Pandas DataFrame，借助這兩種數據結構，能夠直觀地處理帶標簽數據和關系數據[5]。通過解析表項，獲取各表格表頭結構與內容，根據結算對比規范方法，結合字符串相似度匹配算法，建立各對比項映射關系進行數據對比。

剖析電力建設工程中的各階段的結算表格，總結結算表格中的關鍵要素和特征，設計對比方案。通過Pandas庫的支持，系統最終實現了能切入正題，清晰明了的結算對比表格。以投標與結算報表之間的對比為例，設計如圖10的對比算法。

4.4 結算大數據分析技術

評價系統的大數據分析基于商務智能（Business Intelligence，BI），結合多個工程樣本數據，通過對結算報告的數據分類，從縱向、橫向進行各個維度深度分析，找到項目設計概算時可能長期存在的盲點并提出改進意見，為工程建設的概算、結算提供指導依據，有效控制投資成本[6]。

敏捷BI元數據管理更加靈活，可以細分為數據連接層（Connection）、數據模型層（Data Model）和數據可視化層（VizQL）。通過對電力建設同一項目不同時期、同一時期不同項目以及不同時期屬性類似項目之間的前期建設各數據進行連接、篩選、整合、多表聯結以及數據融合，通過對多組多情況工程結算數據的針對性對比，研究各類數據與工程結算之間的影響關系，并以可視化圖表的方式呈現不同維度數據的分布情況。支持初級可視化分析，如創建條形圖、直方圖、餅圖、折線圖等;也可進行高級可視化分析，如創建帕累托圖、盒須圖、瀑布圖等。

為了讓數據分析結果不只被數據創建用戶使用，用戶可以通過導出工作表、發布工作表、導出圖像、導出PDF的方式分享數據分析成果。

4.5 結算報告的自動生成

當電力建設工程進入結算階段時，可由系統自動生成結算報告?？傮w思路為模板定制、修改計算、轉換生成三個步驟。報告具有固定的模板，在對應位置系統會將對應內容填入，而且數據與報告描述存在聯動，數據修改報告自動調整。在結算報告的自動生成的同時，該項目的數據自動入庫，作為數據庫的一部分參與其他項目的對比分析，也可以作為今后其他項目規劃的參考。

對于數據，在必要時可以創建數據圖表，對數據進行可視化。借用圖表展現數據間的關系和意義，展示事件全貌和整體趨勢，發現數據間隱含的內部關系，更容易讓別人理解。

5 系統使用

在實踐中，依靠電力建設數字化智能評價系統對工程建設的全過程進行動態評價。在工程籌備階段，管理員利用用戶管理和工程管理功能可完成對工程和用戶的增刪改查。建立的工程下對應有達標、綜評和結算三種操作，在綜評和達標界面，管理員可設置需要上傳的文件要求和說明供用戶參考。

在工程實施全過程中，各部門用戶在系統提供的綜評或達標界面中按照項目提示與要求上傳文件或下載規定的文件，系統根據文件上傳狀態自動評分，再由管理員查看用戶所上傳的文件，對各公司進行人工打分調整，用戶可實時查看文件被審閱的狀態。

在工程每一階段結束后，業主和管理員需要對工程進行結算操作。甲方在結算界面上上傳所需文件，系統將會查閱各階段結算表，生成對比項，進一步自動生成結算報告，同時該項目的數據自動入庫，作為數據庫的一部分參與其他項目的對比分析。

另外，超級管理員在工程實施全過程中可以實時查閱系統中所有日志信息，并可以管理系統中所有用戶。

6 結束語

電力建設數字化智能評價系統將實現工程評價和結算的全過程數字化，規范工程的評價業務流程，促進電力建設生產和管理的提質增效。系統一方面利用計算機處理數據快捷可靠的特性，極大降低了結算對比的誤差，提高了評價和結算的效率;另一方面通過大數據技術對公司眾多工程中積累下的數據進行分析，與后續工程進行智能匹配，為其提供參照和意見。另外，系統還實現了工程中各參與方之間的信息溝通數字化，有利于減少參與者之間的合作難度，降低工作人員的工作門檻，有效提升工作人員的辦公素質。

本設計已實現，系統上線有效地解決了電網建設評價的痛點問題，也為電網建設數字化綜合評價奠定了基礎，指明了方向。

參考文獻：

[1] 國家電網公司基建部組.國家電網公司業主項目部標準化工作手冊.220kV輸變電工程分冊[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2] 陳楷.基于人工智能技術的基建安全管控與違章識別探索[J].數字技術與應用，2020，38（6）：167-168.

[3] 廣東重工設計院全過程工程咨詢“1+N”服務模式的探索與思考[J].中國勘察設計，2018（10）：54-59.

[4] 蔣美榮.淺析全過程咨詢在項目建設管理中的重要性[J].區域治理，2018（17）：87.

[5] 馬孝宗.基于Pandas實現Excel文件的批量導入與分析[J].現代信息科技，2020，4（1）：60-62.

[6] 宋曉晴，劉坤彪.基于大數據分析技術的商業智能在電子商務數據分析中的應用[J].商場現代化，2020（20）：29-31.

【通聯編輯：謝媛媛】