水利工程巡檢系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

霍建偉，張軍琿，崔記東，李永勝

（1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450003；2.云河（河南）信息科技有限公司，河南 鄭州 450003）

0 引 言

水利工程是百年大計(jì)，是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其運(yùn)轉(zhuǎn)安全，安穩(wěn)與否，直接關(guān)系到國(guó)民生計(jì)。由于水利工程的運(yùn)行環(huán)境比較特別，在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)呈現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，如果任憑這些問(wèn)題發(fā)展而不加以管理，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)果[1]。因此，必須加強(qiáng)水利工程的日常巡檢，工程巡檢仍然是保障水利工程安全運(yùn)行的必要條件。巡視檢查能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并及時(shí)做出應(yīng)急響應(yīng)。目前，工程巡檢依然以人工作業(yè)為主，在巡檢過(guò)程中通過(guò)紙質(zhì)介質(zhì)記錄巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。但是，工程巡檢一般都具有巡檢線路長(zhǎng)、目標(biāo)多、周?chē)h(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，采用人工巡檢的方式人為因素錯(cuò)誤突出、管理成本高、無(wú)法及時(shí)掌握巡檢實(shí)況信息和巡檢人員的工作和安全狀況，巡視質(zhì)量無(wú)法保障。并且，通過(guò)紙質(zhì)介質(zhì)人去工填報(bào)巡檢結(jié)果工作強(qiáng)度大，容易產(chǎn)生巡檢項(xiàng)漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)等情況。傳統(tǒng)的紙質(zhì)填報(bào)巡檢方式信息共享難、統(tǒng)計(jì)難、更新慢，缺乏電子臺(tái)賬記錄，在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析時(shí)，數(shù)據(jù)利用率較低，無(wú)法對(duì)可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、隱患等有效預(yù)警[2]。因此，研發(fā)工程巡檢系統(tǒng)并且應(yīng)用于工程中的巡視檢查工作中，實(shí)現(xiàn)對(duì)配套工程的數(shù)字化、智能化巡視檢查和規(guī)范化管理，對(duì)配套工程及附屬設(shè)施安全運(yùn)行意義重大[3]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和總體框架

系統(tǒng)綜合利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將傳統(tǒng)需要紙質(zhì)填報(bào)的巡檢記錄通過(guò)移動(dòng)APP 進(jìn)行填報(bào)，提高巡檢過(guò)程的信息化水平，可實(shí)時(shí)掌握巡檢過(guò)程的實(shí)況信息、巡檢人員的工作狀況和處理上報(bào)的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的閉環(huán)管理，支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)分析和生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，一鍵生成巡檢報(bào)告等操作。最終實(shí)現(xiàn)巡檢有計(jì)劃、過(guò)程有監(jiān)督、事后有分析、處理可追蹤的智能化、數(shù)字化工程巡檢系統(tǒng)。

工程巡檢系統(tǒng)由巡檢系統(tǒng)管理端和巡檢APP 構(gòu)成，工程巡檢系統(tǒng)管理端采用B/S 的架構(gòu)方式，所有功能模塊均已Web 方式呈現(xiàn)，B/S 架構(gòu)可以讓不同的系統(tǒng)使用人員在不同的地點(diǎn)以不同的連接方式訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，保障信息傳遞的安全，也更方便快捷[4]。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、用戶層和訪問(wèn)層。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括感知層和傳輸層。感知層主要是由巡查人員通過(guò)攜帶智能巡檢設(shè)備對(duì)巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)上報(bào)，包括信息的采集、捕獲等；

傳輸層主要是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境將采集到的信息上傳到指定位置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

數(shù)據(jù)層主要是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)層將數(shù)據(jù)分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、巡檢數(shù)據(jù)庫(kù)、專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)、分析數(shù)據(jù)庫(kù)和其他數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理。

服務(wù)層按照巡檢工作的實(shí)際流程劃分了巡檢制度、巡檢計(jì)劃、巡檢記錄、問(wèn)題管理和巡檢日?qǐng)?bào)五個(gè)服務(wù)模塊。

訪問(wèn)層主要由兩種訪問(wèn)方式：Web PC 端和移動(dòng)端。

用戶層主要面向的對(duì)象為管理人員和巡檢人員兩類(lèi)。管理人員可通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)查看巡檢人員巡檢狀態(tài)、巡檢路線的情況并且能夠處理上報(bào)的問(wèn)題；巡檢人員通過(guò)移動(dòng)設(shè)備完成下發(fā)的巡檢任務(wù)和相關(guān)問(wèn)題的上報(bào)。

2 系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由巡檢APP 和巡檢系統(tǒng)管理端構(gòu)成。管理人員通過(guò)管理端下發(fā)巡檢任務(wù)并且推送給巡檢人員，巡檢人員接收到巡檢任務(wù)后，通過(guò)移動(dòng)終端（PAD、智能手機(jī)等）開(kāi)展巡檢任務(wù)，并且對(duì)巡檢中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行上報(bào)，對(duì)于緊急的問(wèn)題可以越級(jí)上報(bào)處理，移動(dòng)終端采用HTML5 進(jìn)行功能封裝，操作簡(jiǎn)單易用。巡檢人員完成巡檢后將巡檢信息和相關(guān)問(wèn)題通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至管理端，管理人員通過(guò)管理端能夠?qū)崟r(shí)查看巡檢人員的狀況、統(tǒng)計(jì)巡檢信息和處理上報(bào)的問(wèn)題，對(duì)上報(bào)的問(wèn)題形成閉環(huán)管理。

該結(jié)構(gòu)分布性行，維護(hù)容易，適用于包括管理人員和巡檢人員的各類(lèi)用戶，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單而且能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時(shí)將數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在專(zhuān)題數(shù)據(jù)中，可以有效做到數(shù)據(jù)和信息的集中管理。

2.2 巡檢系統(tǒng)管理端

巡檢系統(tǒng)管理端主要面向的用戶是管理人員，運(yùn)行在PC 端，主要包含巡檢制度、巡檢計(jì)劃、巡檢記錄、巡檢日?qǐng)?bào)和問(wèn)題管理五個(gè)功能模塊。管理人員通過(guò)巡檢系統(tǒng)管理端，可以配置巡檢計(jì)劃下發(fā)給巡檢人員并且能夠查看相關(guān)巡檢任務(wù)詳情、工作狀況和處理巡檢過(guò)程中上報(bào)的問(wèn)題。系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程如圖2 所示。

圖2 業(yè)務(wù)流程

巡檢制度管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)巡檢制度進(jìn)行上傳、查看和管理。各管理單位分別上傳各自巡檢制度，能夠?qū)Ω黝?lèi)設(shè)施設(shè)備巡檢制度進(jìn)行管理，保持巡查制度的現(xiàn)勢(shì)性，巡檢人員可以隨時(shí)查閱相關(guān)巡檢制度。

巡檢計(jì)劃由檢查項(xiàng)目、巡檢點(diǎn)、巡檢線路構(gòu)成。其中檢查項(xiàng)目是最小單元，單個(gè)或多個(gè)檢查項(xiàng)目組成一個(gè)巡檢點(diǎn)，單個(gè)或多個(gè)巡檢點(diǎn)組成巡檢線路，單個(gè)或多個(gè)巡檢線路構(gòu)成巡檢計(jì)劃。管理人員在制定巡檢計(jì)劃時(shí)，需要首先配置檢查項(xiàng)目，然后配置巡檢點(diǎn)，最后配置巡檢線路和巡檢計(jì)劃。巡檢計(jì)劃包含日常巡檢、定期巡檢、特別巡檢和專(zhuān)項(xiàng)巡檢四種巡檢類(lèi)型。巡檢方式包含常規(guī)巡檢和無(wú)人機(jī)巡檢兩種方式。巡檢計(jì)劃配置下發(fā)后，巡檢人員會(huì)根據(jù)計(jì)劃要求完成相關(guān)巡檢并將巡檢結(jié)果上報(bào)至管理端供管理人員審核。

巡檢記錄主要是所有巡檢的記錄查詢，記錄了所有的歷史巡檢任務(wù)信息，為數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘提供了數(shù)據(jù)支持。巡檢記錄中詳細(xì)記錄了巡檢人員的每次巡檢情況，包括巡檢類(lèi)型、責(zé)任人、巡檢日期和當(dāng)前巡檢的巡檢點(diǎn)、檢查項(xiàng)和檢查結(jié)果等。

問(wèn)題管理主要是對(duì)巡檢人員上報(bào)的問(wèn)題進(jìn)行處理，包括問(wèn)題確認(rèn)、問(wèn)題處理等流程形成對(duì)問(wèn)題的閉環(huán)管理。對(duì)于巡檢人員上報(bào)的問(wèn)題，需要管理人員對(duì)問(wèn)題確認(rèn)后之后再由相關(guān)責(zé)任人處理，問(wèn)題處理詳細(xì)記錄當(dāng)前問(wèn)題的處理人、處理日期、處理措施和相關(guān)照片視頻等信息。對(duì)于上報(bào)之后未處理的問(wèn)題，系統(tǒng)會(huì)一直告警提示，直至問(wèn)題關(guān)閉。

巡檢日?qǐng)?bào)主要提供日?qǐng)?bào)的管理功能，該功能能夠根據(jù)過(guò)程及各類(lèi)設(shè)施設(shè)備巡查情況，按照模板自動(dòng)生成季度、半年度、年度日常巡查總結(jié)報(bào)告，并且對(duì)各類(lèi)巡查總結(jié)報(bào)告進(jìn)行管理。

2.3 巡檢APP

巡檢APP 是工程巡檢系統(tǒng)的重要組成部分，是巡檢人員在巡檢過(guò)程中上報(bào)問(wèn)題的重要工具[5]。其主要功能如圖3所示。主要包括巡檢制度、巡檢任務(wù)、巡檢記錄、問(wèn)題上報(bào)、問(wèn)題確認(rèn)、問(wèn)題處理等功能模塊。

圖3 巡檢APP 主要功能圖

巡檢制度提供同管理端的制度管理功能，方便管理人員和巡檢人員查詢。

巡檢任務(wù)是最核心的模塊，其中包含了管理人員下發(fā)的具體巡檢事項(xiàng)，包括巡檢過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的巡檢項(xiàng)和巡檢計(jì)劃，巡檢人員通過(guò)巡檢任務(wù)可以實(shí)時(shí)上報(bào)巡檢現(xiàn)場(chǎng)的所有信息至巡檢系統(tǒng)的管理端，供管理人員審核。巡檢人員在執(zhí)行巡檢任務(wù)時(shí)，只需要按照管理人員下發(fā)的任務(wù)清單，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，逐項(xiàng)勾選確認(rèn)即可，操作方便，提高巡檢效率。

巡檢記錄主要是所有巡檢的記錄查詢，記錄了所有的歷史巡檢任務(wù)詳情信息，包括當(dāng)前巡檢人、處理情況等，為數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘提供了數(shù)據(jù)支持。

問(wèn)題上報(bào)模塊是巡檢系統(tǒng)的重要模塊，巡檢人員在執(zhí)行巡檢任務(wù)的過(guò)程中，可以通過(guò)問(wèn)題上報(bào)模塊上報(bào)問(wèn)題。包括問(wèn)題的詳情、發(fā)生位置、問(wèn)題等級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)照片、現(xiàn)場(chǎng)視頻等新信息，并且實(shí)時(shí)上傳到管理端，推送給管理人員供管理人員審查。情況緊急時(shí)，可以越級(jí)上報(bào)處理。

問(wèn)題確認(rèn)模塊主要面向的是管理人員。巡查人員將問(wèn)題上報(bào)后，管理員根據(jù)問(wèn)題的嚴(yán)重程度選擇問(wèn)題的狀態(tài)，狀態(tài)主要包括已確認(rèn)、駁回和擱置三種。已確認(rèn)的問(wèn)題屬于必須要處理的問(wèn)題，管理人員在確認(rèn)時(shí)需要選擇處理人，將該問(wèn)題指派責(zé)任人處理跟蹤該問(wèn)題，直至被關(guān)閉，形成閉環(huán)管理。被駁回的問(wèn)題屬于上報(bào)有誤的問(wèn)題或者上報(bào)的問(wèn)題可以忽略不計(jì)；被擱置的問(wèn)題屬于也要必須要處理的問(wèn)題，該問(wèn)題暫時(shí)只是被擱置暫時(shí)不處理，待時(shí)機(jī)成熟時(shí)將該問(wèn)題重新喚醒指派給相關(guān)責(zé)任人處理；

問(wèn)題處理模塊是管理人員確認(rèn)后指派給相關(guān)責(zé)任人的管理模塊，管理人員指派過(guò)問(wèn)題后，相關(guān)責(zé)任人會(huì)收到問(wèn)題處理提醒，然后根據(jù)問(wèn)題的具體情況做出處理措施，直至問(wèn)題被關(guān)閉。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

該系統(tǒng)根據(jù)水利工程巡檢業(yè)務(wù)的實(shí)際工作需求設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，管理人員配置巡檢計(jì)劃時(shí)指定每次巡檢的具體事項(xiàng)，巡檢人員在使同移動(dòng)APP 執(zhí)行巡檢計(jì)劃時(shí)，按照指定的巡檢線路、檢查項(xiàng)目進(jìn)行巡視檢查。巡檢人員在現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)只需要根據(jù)巡檢計(jì)劃中配置的巡檢清單逐項(xiàng)勾選或填寫(xiě)相關(guān)記錄，并且能夠隨時(shí)上傳巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的其他問(wèn)題，通過(guò)上傳問(wèn)題的照片、文字、視頻等形式，報(bào)告巡視檢查中的突發(fā)事項(xiàng)，有效減少巡檢工作量，提升工作效率。

管理者可通過(guò)巡檢管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢、統(tǒng)計(jì)分析和生成各類(lèi)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，一鍵生成巡檢報(bào)告等操作。使得巡檢數(shù)據(jù)一目了然，為領(lǐng)導(dǎo)決策和數(shù)據(jù)挖掘分析提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，實(shí)現(xiàn)了巡檢的全生命周期管理。該系統(tǒng)目前已在新疆、內(nèi)蒙等實(shí)際工程中應(yīng)用，應(yīng)用使用過(guò)程中廣受好評(píng)，實(shí)現(xiàn)了巡檢從紙質(zhì)填報(bào)到數(shù)字化的跳躍。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

4 結(jié) 論

人工巡檢目前仍然是保障水利工程安全運(yùn)行的必要條件。水利工程巡檢系統(tǒng)通過(guò)信息化、規(guī)范化等技術(shù)手段提升了巡視檢查的能力，使得巡檢系統(tǒng)成為保障水利工程安全運(yùn)行的重要抓手。基于B/S 的架構(gòu)方式構(gòu)建了巡檢系統(tǒng)管理端，研發(fā)了巡檢制度、巡檢計(jì)劃、巡檢記錄、巡檢日?qǐng)?bào)、問(wèn)題管理等關(guān)鍵模塊。開(kāi)發(fā)了配套的移動(dòng)巡檢APP，將日常巡檢工作和巡檢內(nèi)容中紙質(zhì)介質(zhì)填報(bào)的流程轉(zhuǎn)化為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理方式，減少了人工填報(bào)繁瑣且易產(chǎn)生的錯(cuò)誤問(wèn)題，提高了巡檢效率。最終實(shí)現(xiàn)巡檢有計(jì)劃、過(guò)程有監(jiān)督、事后有分析、處理可追蹤的智能化、數(shù)字化巡檢系統(tǒng)。