水利工程巡檢系統的研究與應用

霍建偉，張軍琿，崔記東，李永勝

（1.黃河勘測規劃設計研究院有限公司，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，是國家重要的基礎設施，其運轉安全，安穩與否，直接關系到國民生計。由于水利工程的運行環境比較特別，在長期的運行過程中不可避免地會呈現各類問題，如果任憑這些問題發展而不加以管理，勢必會導致嚴重的結果[1]。因此，必須加強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行的必要條件。巡視檢查能夠及時發現問題，并及時做出應急響應。目前，工程巡檢依然以人工作業為主，在巡檢過程中通過紙質介質記錄巡檢過程中發現的問題。但是，工程巡檢一般都具有巡檢線路長、目標多、周圍環境復雜等特點，采用人工巡檢的方式人為因素錯誤突出、管理成本高、無法及時掌握巡檢實況信息和巡檢人員的工作和安全狀況，巡視質量無法保障。并且，通過紙質介質人去工填報巡檢結果工作強度大，容易產生巡檢項漏報、錯報等情況。傳統的紙質填報巡檢方式信息共享難、統計難、更新慢，缺乏電子臺賬記錄，在進行數據挖掘分析時，數據利用率較低，無法對可能產生的風險點、隱患等有效預警[2]。因此，研發工程巡檢系統并且應用于工程中的巡視檢查工作中，實現對配套工程的數字化、智能化巡視檢查和規范化管理，對配套工程及附屬設施安全運行意義重大[3]。

1 系統結構和總體框架

系統綜合利用衛星定位系統和移動互聯網技術，將傳統需要紙質填報的巡檢記錄通過移動APP 進行填報，提高巡檢過程的信息化水平，可實時掌握巡檢過程的實況信息、巡檢人員的工作狀況和處理上報的問題，實現問題的閉環管理，支持數據實時查詢、統計分析和生成各類統計報表，一鍵生成巡檢報告等操作。最終實現巡檢有計劃、過程有監督、事后有分析、處理可追蹤的智能化、數字化工程巡檢系統。

工程巡檢系統由巡檢系統管理端和巡檢APP 構成，工程巡檢系統管理端采用B/S 的架構方式，所有功能模塊均已Web 方式呈現，B/S 架構可以讓不同的系統使用人員在不同的地點以不同的連接方式訪問數據庫，保障信息傳遞的安全，也更方便快捷[4]。系統總體架構如圖1 所示，主要包括基礎設施層、數據層、服務層、用戶層和訪問層。

圖1 系統總體架構

基礎設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攜帶智能巡檢設備對巡檢過程中發現的問題進行實時上報，包括信息的采集、捕獲等；

傳輸層主要是構建網絡通信環境將采集到的信息上傳到指定位置，實現數據的互聯互通。

數據層主要是數據的存儲，數據層將數據分為基礎數據庫、巡檢數據庫、專題數據庫、分析數據庫和其他數據庫，實現數據的高效管理。

服務層按照巡檢工作的實際流程劃分了巡檢制度、巡檢計劃、巡檢記錄、問題管理和巡檢日報五個服務模塊。

訪問層主要由兩種訪問方式：Web PC 端和移動端。

用戶層主要面向的對象為管理人員和巡檢人員兩類。管理人員可通過系統實現在線實時查看巡檢人員巡檢狀態、巡檢路線的情況并且能夠處理上報的問題；巡檢人員通過移動設備完成下發的巡檢任務和相關問題的上報。

2 系統主要研究內容

2.1 系統組成

系統主要由巡檢APP 和巡檢系統管理端構成。管理人員通過管理端下發巡檢任務并且推送給巡檢人員，巡檢人員接收到巡檢任務后，通過移動終端（PAD、智能手機等）開展巡檢任務，并且對巡檢中發現的問題進行上報，對于緊急的問題可以越級上報處理，移動終端采用HTML5 進行功能封裝，操作簡單易用。巡檢人員完成巡檢后將巡檢信息和相關問題通過互聯網發送至管理端，管理人員通過管理端能夠實時查看巡檢人員的狀況、統計巡檢信息和處理上報的問題，對上報的問題形成閉環管理。

該結構分布性行，維護容易，適用于包括管理人員和巡檢人員的各類用戶，系統操作簡單而且能夠最大限度的實現數據共享，同時將數據集中存儲在專題數據中，可以有效做到數據和信息的集中管理。

2.2 巡檢系統管理端

巡檢系統管理端主要面向的用戶是管理人員，運行在PC 端，主要包含巡檢制度、巡檢計劃、巡檢記錄、巡檢日報和問題管理五個功能模塊。管理人員通過巡檢系統管理端，可以配置巡檢計劃下發給巡檢人員并且能夠查看相關巡檢任務詳情、工作狀況和處理巡檢過程中上報的問題。系統業務流程如圖2 所示。

圖2 業務流程

巡檢制度管理主要實現對各類巡檢制度進行上傳、查看和管理。各管理單位分別上傳各自巡檢制度，能夠對各類設施設備巡檢制度進行管理，保持巡查制度的現勢性，巡檢人員可以隨時查閱相關巡檢制度。

巡檢計劃由檢查項目、巡檢點、巡檢線路構成。其中檢查項目是最小單元，單個或多個檢查項目組成一個巡檢點，單個或多個巡檢點組成巡檢線路，單個或多個巡檢線路構成巡檢計劃。管理人員在制定巡檢計劃時，需要首先配置檢查項目，然后配置巡檢點，最后配置巡檢線路和巡檢計劃。巡檢計劃包含日常巡檢、定期巡檢、特別巡檢和專項巡檢四種巡檢類型。巡檢方式包含常規巡檢和無人機巡檢兩種方式。巡檢計劃配置下發后，巡檢人員會根據計劃要求完成相關巡檢并將巡檢結果上報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信息，為數據分析和數據挖掘提供了數據支持。巡檢記錄中詳細記錄了巡檢人員的每次巡檢情況，包括巡檢類型、責任人、巡檢日期和當前巡檢的巡檢點、檢查項和檢查結果等。

問題管理主要是對巡檢人員上報的問題進行處理，包括問題確認、問題處理等流程形成對問題的閉環管理。對于巡檢人員上報的問題，需要管理人員對問題確認后之后再由相關責任人處理，問題處理詳細記錄當前問題的處理人、處理日期、處理措施和相關照片視頻等信息。對于上報之后未處理的問題，系統會一直告警提示，直至問題關閉。

巡檢日報主要提供日報的管理功能，該功能能夠根據過程及各類設施設備巡查情況，按照模板自動生成季度、半年度、年度日常巡查總結報告，并且對各類巡查總結報告進行管理。

2.3 巡檢APP

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

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。

巡檢任務是最核心的模塊，其中包含了管理人員下發的具體巡檢事項，包括巡檢過程中需要重點關注的巡檢項和巡檢計劃，巡檢人員通過巡檢任務可以實時上報巡檢現場的所有信息至巡檢系統的管理端，供管理人員審核。巡檢人員在執行巡檢任務時，只需要按照管理人員下發的任務清單，根據現場情況，逐項勾選確認即可，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詳情信息，包括當前巡檢人、處理情況等，為數據分析和數據挖掘提供了數據支持。

問題上報模塊是巡檢系統的重要模塊，巡檢人員在執行巡檢任務的過程中，可以通過問題上報模塊上報問題。包括問題的詳情、發生位置、問題等級、現場照片、現場視頻等新信息，并且實時上傳到管理端，推送給管理人員供管理人員審查。情況緊急時，可以越級上報處理。

問題確認模塊主要面向的是管理人員。巡查人員將問題上報后，管理員根據問題的嚴重程度選擇問題的狀態，狀態主要包括已確認、駁回和擱置三種。已確認的問題屬于必須要處理的問題，管理人員在確認時需要選擇處理人，將該問題指派責任人處理跟蹤該問題，直至被關閉，形成閉環管理。被駁回的問題屬于上報有誤的問題或者上報的問題可以忽略不計；被擱置的問題屬于也要必須要處理的問題，該問題暫時只是被擱置暫時不處理，待時機成熟時將該問題重新喚醒指派給相關責任人處理；

問題處理模塊是管理人員確認后指派給相關責任人的管理模塊，管理人員指派過問題后，相關責任人會收到問題處理提醒，然后根據問題的具體情況做出處理措施，直至問題被關閉。

3 系統應用

該系統根據水利工程巡檢業務的實際工作需求設計開發，管理人員配置巡檢計劃時指定每次巡檢的具體事項，巡檢人員在使同移動APP 執行巡檢計劃時，按照指定的巡檢線路、檢查項目進行巡視檢查。巡檢人員在現場巡檢時只需要根據巡檢計劃中配置的巡檢清單逐項勾選或填寫相關記錄，并且能夠隨時上傳巡檢過程中發現的其他問題，通過上傳問題的照片、文字、視頻等形式，報告巡視檢查中的突發事項，有效減少巡檢工作量，提升工作效率。

管理者可通過巡檢管理平臺進行數據實時查詢、統計分析和生成各類統計報表，一鍵生成巡檢報告等操作。使得巡檢數據一目了然，為領導決策和數據挖掘分析提供可靠的數據支撐，實現了巡檢的全生命周期管理。該系統目前已在新疆、內蒙等實際工程中應用，應用使用過程中廣受好評，實現了巡檢從紙質填報到數字化的跳躍。系統運行穩定，性能可靠，經濟效益、社會效益顯著，推廣應用前景廣闊。

4 結 論

人工巡檢目前仍然是保障水利工程安全運行的必要條件。水利工程巡檢系統通過信息化、規范化等技術手段提升了巡視檢查的能力，使得巡檢系統成為保障水利工程安全運行的重要抓手。基于B/S 的架構方式構建了巡檢系統管理端，研發了巡檢制度、巡檢計劃、巡檢記錄、巡檢日報、問題管理等關鍵模塊。開發了配套的移動巡檢APP，將日常巡檢工作和巡檢內容中紙質介質填報的流程轉化為實現數字化管理方式，減少了人工填報繁瑣且易產生的錯誤問題，提高了巡檢效率。最終實現巡檢有計劃、過程有監督、事后有分析、處理可追蹤的智能化、數字化巡檢系統。