水利工程安全監測報告自動整編技術研究與實踐

胡斌斌 葉芳毅

摘要：水利工程安全監測是水利工程建設與運行管理的重要組成部分，工程在監測實施過程中積累了大量的人工或自動化監測成果，但各類監測報告仍需要大量專業人員進行編制。為解決當前存在的監測報告整編智能化水平較低、人工工作量較大、編制周期過長等問題，通過對合理設置編碼、自定義模板格式、智能生成文檔等關鍵技術進行研究，實現了監測報告的智能化整編與生成。研究成果已應用于多個水利工程項目實踐之中，提升了水利工程安全監測報告整編的自動化水平。

關鍵詞：安全監測; 監測報告; 智能化; 自動整編; 水利工程

中圖法分類號：TP391 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.01.009

文章編號：1006 - 0081（2022）01 - 0050 - 05

0 引 言

中國現有水利大壩近10萬座[1]，而安全監測在保障水利大壩和水利工程健康運行中發揮著重要作用[2]。目前中國大型水利工程基本上都運用了人工監測與自動化監測手段，建立了安全監測數據庫及信息管理系統[3]。根據國際成熟經驗，在水利工程安全定期鑒定制度框架基礎上，將進一步實施安全監測報告制度。安全監測周報、月報、年報及各類型專題報告是大壩安全日常管理中的重要工作內容，也是相關管理單位的重要業務工作。監測數據整編成果需要定期以監測報告的形式報送主管單位[4]。

安全監測報告的內容覆蓋面廣，具有數據類型多樣、數據量巨大、報告整編制作專業性強等特點[5]。目前中國各型電站的安全監測管理過程中，監測報告的制作仍主要依靠人工完成：首先從Excel文件或安全監測信息管理系統中查詢報告相關的數據、圖、表，然后復制到安全監測報告的Word文件中，這種方式效率低、易出錯[6-8]。人工報告整編模式與自動化監測系統所強調的實時性、準確性、便利性要求存在較大差距，因此急需實現安全監測報告整編制作的自動化與智能化。本文通過對合理設置編碼、自定義模板、智能生成文檔等多項關鍵技術進行研究，保證了報告生成的效率及結果的正確性，具有較強的通用性，已成功應用于多個工程項目中。

1 報告智能整編技術原理

不同規模、類型的大壩，其工程結構、傳感器布設各不相同，因此對于不同工程項目的安全監測報告，其文檔目錄結構也存在較大的不同。本文所述安全監測報告自動整編技術，以當前工程項目使用的監測報告為模板，首先通過設置編碼標記出報告中需要更新替換的內容，然后通過自定義模板，為報告中的文字、圖片、表格等需要替換的內容設置模板信息，最后利用編碼后的Word文件、模板信息以及安全監測數據庫監測信息自動進行數據統計和報告生成。該技術生成效率高、生成結果準確，且與工程項目現行報告樣式及內容保持一致，具有較好的通用性。

報告智能整編技術及開發的軟件支持B/S與C/S雙架構。該功能作為安全監測管理系統中的功能模塊存在，根據系統整體架構可進行適配。自動整編基本流程如圖1所示。

1.1 編碼設置

安全監測報告包含內容多樣，其中既有關于工程項目基本情況的固定描述，也有關于時間段內監測數據的整編分析;前者屬于相對固定的描述性話語，無需更新，后者需要在每期報告的整編過程中進行更新。對安全監測報告進行編碼的過程，主要是標記出報告中需要更新的內容，便于后續以編碼為索引進行模板設置和自動整編生成。編碼無特定格式要求，但應注意使編碼含義明確，便于人工檢查識別;同時編碼應具有唯一性，避免自動生成過程中以編碼為索引時出現多個索引結果。

本文所采用的編碼方式為“類型”+“編號”+“-”。圖2中“Text5-：“Text”代表其類型為文本類型，其他類型包括“Form”“Image”等，該處指代標記對應的待替換目標類型為文本、表格或圖片;“5”代表文本類型的第5個待替換內容;“-”為特殊符號無含義，但可避免在對編碼進行索引時出現重復結果，在不添加特殊符號時搜索“Text1”，可能會將“Text11”中的“Text1”索引到。

1.2 模板設置

在設置編碼的基礎上，對所有的編碼添加模板信息，計算機根據模板信息進行自動整編統計。在設置編碼過程中，將監測報告需要更新的對象分為了文字、表格、圖片3類。在設置模板的過程中，表格各個單元格同屬于文字內容，如將文字與表格兩類合并處理，只需要分別設置文字模板及圖片模板。由于模板設置過程中需要對監測報告進行分析理解后再設置各項參數，因此模板設置工作需要人工操作，具體設置方式如下。

文字模板通過參數化的形式，記錄下所有需要更新的對象位置以及整編計算所需的各項參數，包含：編碼、測點編號、儀器類型、成果類型、值類型、值特征等。編碼即為設置編碼過程中所設置的編碼，用于在文檔中進行索引，標記需要更新對象的位置;測點編號、儀器類型、成果類型、值類型、值特征均為自動整編計算所需的參數。測點編號可為單個測點編號或多個測點編號組成的測點組合名稱;值類型與值特征為關聯關系，值類型包含成果值、點號、時間、考證四大類;值特征為值類型的下屬對象，具體包括時間段最小值、時間段最大值、歷史最小值、歷史最大值、首次值、最近值等。

通過各項參數的組合，進行自動整編，基本完成了對安全監測報告中需要更新文字內容的覆蓋。在后續新項目中，若出現需要更新的內容通過現有參數無法滿足的情況時，只需在值類型、值特征表進行新增即可，該方式具備高度可擴展性，可滿足多個工程項目需要，文字模板設置可視化界面如圖3所示。

圖片模板用于記錄安全監測報告中需要更新圖片對象的參數化信息。監測報告中需要更新的圖片多為過程線圖、分布圖等安全監測數據圖，圖片包括圖名、圖例、線條、坐標軸等對象。圖片模板支持對所有圖上對象的顏色、尺寸、內容、范圍等進行設置，包含圖名的名稱、字體、字號、顏色、圖上位置;圖例的名稱、字體、字號、顏色、圖上位置;線條的顏色、粗細、符號、名稱、綁定的數據源;坐標軸的標注、范圍、刻度等。通過對上述對象的設置與組合，可滿足使用者對于安全監測報告中各類型圖片內容及樣式的個性化定制需求，完成初次設置工作后，所有信息存儲于數據庫，可在后續使用過程中便捷重復使用。圖片模板設置的可視化界面及生成結果如圖4所示。

1.3 文檔智能生成

doc或docx格式的Word文件是世界范圍內使用最廣的文字處理文件格式。本文采用微軟組件對象模型（COM）及其接口技術，實現對Word文檔的查詢、文字及圖片更新替換、文檔保存等操作，進而自動生成安全監測報告。文字模板調用的基本過程如下：

（1） 遍歷文字模板，獲取需要更新的文字內容對象;

（2） 設置文字模板中的編碼為Selection.Text（查找的內容），執行查找指令Selection.Find.Execute以查詢需要更新的對象;

（3） 根據文字模板中的參數化信息，自動構建查詢語句在安全監測自動化系統配套的安全監測數據庫進行數據查詢，對查詢到的數據通過自動統計整編獲取特征值;

（4） 執行Content.Find.Excute指令，用整編得到的特征值替換查詢到需要更新的對象;

（5） 繼續遍歷過程，重復進行查詢、整編、更新過程，直至完成所有文字模板的更新。

圖片模板的調用過程與文字模板的調用類似，即遍歷圖片模板，根據模板內容生成圖片，替換指定位置處的圖片，循環此過程即可完成圖片內容的更新。

經過上述查找、統計、更新的過程后，便完成了全部文字和圖片內容的更新，此方式可保持文檔格式與原模板一致，最后執行Document.SaveAs指令將Word文件保存輸出到指定路徑即完成報告自動生成的全過程，生成結果如圖5所示。安全監測報告模板由人工自定義制作完成，尤其在大型工程項目中，安全監測報告篇幅巨大，內容較多，模板制作量較大，為防止出現模板錯誤，程序在生成過程中若檢測出異常情況則會記錄所有錯誤信息，包括錯誤原因及對應模板的索引號，幫助使用者快速定位和解決錯誤，如圖6所示。

以往在安全監測報告的人工編寫傳統過程中，對于編寫人員有較高的要求，編寫人員既要熟悉項目監測布置情況以及各類儀器監測原理及監測成果含義，還要掌握各類監測數據的分析統計方法，甚至需要運用專業軟件進行圖表的制作以及滲壓系數、揚壓力等關鍵值的計算。安全監測報告自動整編技術能夠與安全監測自動化系統相結合，兼容內外觀各類主流監測設備，智能化進行多種特征數據的查詢統計，以及各類專業分析計算，并且其統計和分析計算類型可擴展，適用于不同壩型和不同監測布置的各類工程;同時能夠對自動化監測數據中的空值和顯著異常數據進行自動判斷，將其剔除在統計對象之外，確保了統計結果的正確性。該技術能夠有效替代人工進行監測報告編寫，具備一定的智能化水平。

2 應用實踐

安全監測自動化項目的實施，使水利工程項目具備了安全監測自動化觀測的傳感器與網絡等硬件條件，配套實施的安全監測信息管理系統實現了自動化監測數據的自動獲取、存儲與展示。安全監測報告自動整編技術利用監測自動化軟硬件設備及安全監測數據庫，補齊了監測資料整編輸出的最后一環。

依托“長江三峽水利樞紐安全監測自動化系統工程”“南水北調中線水源工程丹江口大壩安全監測整合及自動化系統建設項目”“云南瀾滄江黃登水電站樞紐工程安全監測自動化系統”“苗尾水電站樞紐工程安全監測數據自動化采集及管理系統工程”等工程項目，安全監測報告自動整編功能在自動化監測建設成果的基礎上實現了項目應用。圖7為安全監測報告自動整編技術在黃登水電站應用的軟件界面，圖8～9為整編結果。

安全監測報告自動整編功能包含文字模板管理、圖片模板管理、報告生成等功能頁面，可實現編碼設置、模板設置到全過程自動生成的可視操作;支持用戶自主上傳新模板并進行模板定義、模板修改等操作，具有較高的靈活性;同時具有完備的自動生成過程日志記錄，實現了模板設置異常的檢測與提示。

通過與自動化監測系統進行集成，該技術兼容內外觀各類主流監測設備，智能化進行多種特征數據的查詢統計，并且統計類型可擴展，能夠自動判斷自動化監測數據中的空值和顯著異常的數據并將其剔除在統計對象之外，確保了統計結果的正確性。

以3 000支監測傳感器的大中型項目為例，傳統人工方式進行監測報告編寫每天至少需要5人，隨著項目規模的擴大，所需人數和時間將進一步增加。使用者在完成初次模板制作后，后續只需要定期選擇時間段與模板文件，點擊生成按鈕即可一鍵自動生成安全監測報告，支持“周報”“月報”“年報”等各個時間尺度的監測報告及各類型專題監測報告的自動生成。即使是中國數據量最為龐大的三峽項目，應用該技術后，2 h內即可完成監測報告的自動整編，效率大幅提升。

在系統完成安全監測報告自動整編制作后，系統會在將所有自動生成內容標記為紅色后以Word文件格式輸出，便于使用者復核校對。基于本文技術路線，對于自動整編得到的安全監測報告，其格式及內容與各個工程項目固有的安全監測報告完全一致，使用者僅需進行報告的審閱與簡單批注修訂工作即可將監測報告提交上報，為水利工程安全監測運行維護管理節約了大量人力，有效提升了管理的自動化與智能化水平。

3 結 語

安全監測報告智能整編技術利用自動化監測數據對各類儀器監測數據進行分析統計，智能生成各類報表并能進行專業計算，顯著降低了項目現場安全監測報告整編制作的技術難度，提高了制作的效率與準確性，提升了安全監測自動化系統在安全監測報告整編方面的實時性和智能性。該技術具有較高的自定義程度，可自動適配任意格式的安全監測報告，能較好地應用于水利工程安全監測中，對安全監測報告整編具有一定價值，并可為其它行業的報告自動整編制作系統開發提供參考。

參考文獻：

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[8] 莊振春， 王朝娜. 基于VBA的數據報告自動生成系統[J]. 電子設計工程， 2017， 25（11）： 57-60，64.

（編輯：高小雲）

Research and practice on automatic reorganization technology of

water engineering safety monitoring report

HU Binbin1，2，3， YE Fangyi1，2，3

（1. Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010， China; 2. Changjiang Spatial Information Technology Company， Wuhan 430010， China; 3. Hubei Engineering Research Center of Hydroinformation Sensing and Big Data， Wuhan 430010， China）

Abstract： Hydraulic engineering safety monitoring is an important part of hydraulic engineering construction and operation management. In the process of monitoring implementation， a large number of manual or automated monitoring results have been accumulated， but various monitoring reports still require a large number of professionals to prepare. To solve the problems of low intelligence， heavy manual workload and long preparation cycle in organization of monitoring reports， we carried out research on key technologies such as reasonable setting of codes， custom template formats， intelligent document generation， and realized the intelligent compilation and generation of monitoring reports. The research results have been applied to a number of hydraulic engineering projects in practice， which improved the automatic level of the reorganization of hydraulic engineering safety monitoring reports.

Key words： safety monitoring; monitoring report; intelligentization; automatic reorganization; hydraulic engineering