基于智慧工地的船閘工程質(zhì)量綜合評價技術(shù)研究

沈冬梅 王彤

摘要：該文從“人、機、料、法、環(huán)”等多個方面分析了影響船閘工程質(zhì)量的因素，從影響施工質(zhì)量全過程評價的角度，確定了船閘工程質(zhì)量評價的關(guān)鍵參數(shù)，深入分析研究了幾種常用的綜合評價模型原理，通過大量文獻調(diào)研分析，詳細地總結(jié)了各方法的優(yōu)缺點、常用范圍、適用條件和模塊設(shè)計，并選用層次分析法建立了船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型。

關(guān)鍵詞：智慧工地?船閘工程?工程質(zhì)量?綜合評價

中圖分類號：U461

Research?on?Comprehensive?Evaluation?Technology?for?the?Quality?of?Lock?Engineering?Based?on?Smart?Construction?Sites

SHEN?Dongmei??WANG?Tong

（Jiangsu?East?Trans?Intelligent?Control?Technology?Group?Co.，?Ltd.，?Nanjing，?Jiangsu?Province，?210000?China）

Abstract：?This?article?analyzes?the?factors?that?affect?the?quality?of?lock?engineering?from?multiple?aspects?such?as?"humans，?machines，?materials，?methods?and?the?environment".?From?the?perspective?of?evaluating?the?entire?process?affecting?construction?quality，?this?paper?determines?the?key?parameters?for?evaluating?the?quality?of?lock?engineering，?analyzes?and?studies?the?principle?of?several?commonly-used?comprehensive?evaluation?models?in?depth，?summarizes?the?advantages?and?disadvantages，?commonly-used?scope，?applicable?conditions?and?module?design?of?each?method?in?detail?through?extensive?literature?research?and?analysis，?and?uses?the?analytic?hierarchy?process?to?establish?a?data?model?for?evaluating?the?quality?of?lock?engineering.

Key?Words：?Smart?construction?site;?Lock?engineering;?Engineering?quality;?Comprehensive?evaluation

由于傳統(tǒng)的船閘工程質(zhì)量管理方式在很大程度上依賴人工，容易受到主觀因素的影響。同時，由于船閘工程建設(shè)周期長，設(shè)計單位、實施單位及管理部門眾多，是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，當(dāng)前船閘工程構(gòu)造物的施工方法大多采用濕法作業(yè)，即鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，這種施工模式工序多，質(zhì)量控制因素多，存在質(zhì)量通病，空鼓、開裂、滲漏等問題[1-2]。而現(xiàn)行《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS?257-2008）對工程質(zhì)量檢驗結(jié)果劃分為“合格”與“不合格”，各工序環(huán)節(jié)存在的質(zhì)量通病被掩蓋，弱化了施工過程中的質(zhì)量管理，甚至可能導(dǎo)致一些隱性問題的產(chǎn)生，從長遠來看可能會影響工程質(zhì)量和使用壽命的問題。同時現(xiàn)有的質(zhì)量檢測為點抽檢方式，現(xiàn)場檢測工作量大，覆蓋面有限，船閘工程整體質(zhì)量評價結(jié)果的可信度需要進一步提升[3]。因此需要針對施工的全過程建立更為詳細和全面的評價標準，以提升工程整體質(zhì)量評價結(jié)果的可靠程度和可信程度。

近年來，智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展為船閘工程質(zhì)量管理帶來了新的機遇。智慧工地作為一種集成了這些先進技術(shù)的現(xiàn)代工程管理模式，可以實現(xiàn)工程質(zhì)量、進度、成本和安全等方面的全面監(jiān)控和管理。通過智慧工地技術(shù)，將實現(xiàn)工程建設(shè)過程中的靈敏感知、高速傳輸、精準識別、快速分析、優(yōu)化決策、自動控制等。但是，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，全國多個省份在工程建設(shè)方面相繼出臺了各類智慧工地建設(shè)標準、指南。但也只是注重于數(shù)據(jù)的采集、存儲，還處于大數(shù)據(jù)的形成階段。施工過程中花精力、大價錢實時采集的數(shù)據(jù)，并沒有很好的指導(dǎo)工程建設(shè)。歸其原因是現(xiàn)有的智慧工地建設(shè)沒有對數(shù)據(jù)進行深入挖掘應(yīng)用[4-5]。

1船閘工程質(zhì)量評價關(guān)鍵參數(shù)體系

船閘工程質(zhì)量評價關(guān)鍵參數(shù)體系建立可分為目標確定、參數(shù)初選、參數(shù)體系完善、參數(shù)體系優(yōu)化及確定4個過程。

1.1目標確定

在對船閘工程“人、機、料、法、環(huán)”多個方面分析影響船閘工程質(zhì)量因素基礎(chǔ)之上，確定關(guān)鍵參數(shù)評選目標。

1.2參數(shù)初選

結(jié)合當(dāng)前信息化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以質(zhì)量因素自動采集與識別為主，體現(xiàn)施工過程質(zhì)量管理水平的角度，確定基本參數(shù)。

1.3參數(shù)體系完善

根據(jù)確定基本的參數(shù)，從“人員、設(shè)備、物料、工藝、環(huán)境”等方面進行關(guān)鍵參數(shù)層次的劃分，結(jié)合船閘工程參建單位重點關(guān)注環(huán)節(jié)，將各類參數(shù)按照層次歸類，得到參數(shù)體系。

1.4參數(shù)體系優(yōu)化

通過征求建設(shè)、施工、監(jiān)理等單位的一線管理人員意見對參數(shù)進行修正。刪除有重復(fù)性的因素、相關(guān)性低的因素、表達模糊因素。最終確定船閘工程質(zhì)量施工過程關(guān)鍵參數(shù)。

為了使評價內(nèi)容更為合理、全面，緊緊圍繞人、機、料、法、環(huán)五大要素，梳理出人員、設(shè)備、物料、工藝、環(huán)境等五大模塊。為了確保評價參數(shù)的合理性及全面性，了解工程應(yīng)用的實際需求，對影響船閘質(zhì)量的影響因素展開了需求調(diào)研。調(diào)研形式采用問卷調(diào)查的方式，對江蘇省各市、縣管理及應(yīng)用單位共計34個對象進行了調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，最終確認的船閘工程質(zhì)量施工過程關(guān)鍵參數(shù)主要有：（1）人員：崗位持證、培訓(xùn)教育、技術(shù)交底；（2）設(shè)備：設(shè)備維修、設(shè)備保養(yǎng)、設(shè)備檢驗、設(shè)備標定、設(shè)備校準；（3）物料：水泥試驗、外加劑、摻合料、砂石料、鋼筋；（4）工藝：鋼筋加工、鋼筋安裝、模板安裝、混凝土拌和、混凝土運輸、混凝土澆筑、混凝土振搗、模板拆卸、混凝土養(yǎng)生；（5）環(huán)境：溫度、濕度。

2船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型建立

評價數(shù)據(jù)模型的建立以層次分析法為基礎(chǔ)，緊扣“三控三管一協(xié)調(diào)”的要求，圍繞施工現(xiàn)場的“人、機、料、法、環(huán)”等主要因素，針對工程項目施工過程質(zhì)量數(shù)據(jù)進行自動采集、全程監(jiān)控、實時管理，構(gòu)建船閘工程施工過程質(zhì)量的智慧評價體系如表1所示。

3基于智慧工地的評價數(shù)據(jù)收集與評價等級劃分

3.1??評價數(shù)據(jù)收集

3.1.1現(xiàn)場信息錄入

在施工現(xiàn)場，現(xiàn)場施工人員利用智慧工地工序巡查管理系統(tǒng)，通過手機APP，實時采集隱蔽工程、關(guān)鍵工序驗收數(shù)據(jù)、現(xiàn)場描述、影音資料等信息，自動生成施工用表和監(jiān)理用表，實現(xiàn)工序報驗、審批、整改、閉合、計量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、進度信息展示等。質(zhì)量驗收記錄可以錄入表單中，質(zhì)量問題可以通過上傳圖片反映。

3.1.2現(xiàn)場信息智能感知

在施工現(xiàn)場，原材料信息利用實驗室管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)自動采集等技術(shù)，實現(xiàn)委托單在線下發(fā)，數(shù)據(jù)自動采集上傳、原始記錄生成、試驗報告輸出、試驗臺賬統(tǒng)計、數(shù)據(jù)智能分析等功能，有效規(guī)范試驗流程，保證試驗數(shù)據(jù)的真實有效。利用水泥混凝土拌和站管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)自動采集等技術(shù)，實現(xiàn)水泥混凝土各材料用量、級配、拌和時間等數(shù)據(jù)的實時采集、傳輸、分析、評價、預(yù)警。利用水泥混凝土運輸管理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)、高精度定位、RFID等技術(shù)，采集運輸車輛的接料時長、運輸時間、運輸路線、澆筑位置、澆筑時間等信息，實現(xiàn)混凝土拌和站、運輸車輛、澆筑部位的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。利用智能養(yǎng)生管理系統(tǒng)，通過無線傳感和自動化控制技術(shù)，采集混凝土構(gòu)件的溫度、濕度數(shù)據(jù)，超出預(yù)設(shè)閾值時，智能聯(lián)動養(yǎng)生機器人，自動控制養(yǎng)生過程的用水量、噴淋頻率、養(yǎng)生時間，養(yǎng)生周期內(nèi)智能補水，實現(xiàn)全天候、無死角的持續(xù)養(yǎng)生。

3.2評價等級劃分

為了依據(jù)船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型對船閘工程質(zhì)量進行等級劃分，項目組提出了船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果可信度的概念，船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果可信度，是指對于一項施工項目的質(zhì)量評估結(jié)果的可靠程度和可信程度。在船閘工程領(lǐng)域，施工質(zhì)量的最終評價是以《水運工程質(zhì)量檢驗標準》（JTS?257-2008）為基礎(chǔ)對已完成的工程項目進行質(zhì)量檢查和評估，以確定其是否符合設(shè)計要求、法規(guī)標準、合同要求以及行業(yè)標準。為了準確表達船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度，其應(yīng)滿足下列要求：（1）評估方法的合理性和準確性：評估方法必須是經(jīng)過驗證的，并且能夠準確地衡量施工項目的關(guān)鍵質(zhì)量指標。通常評估方法是客觀、全面、系統(tǒng)性的，確保對施工質(zhì)量的各個方面進行全面考察。（2）數(shù)據(jù)來源和采集過程：評估需要可靠的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)來源必須可信，采集過程應(yīng)該準確、完整，并且排除數(shù)據(jù)操縱或捏造的可能性。（3）透明度和可復(fù)現(xiàn)性：評估過程應(yīng)該是透明的，評估方法和步驟應(yīng)能復(fù)現(xiàn)。其他項目與人員可按照相同的評估方法進行復(fù)評估，應(yīng)該得到相似的結(jié)果。

船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型包含了人員、設(shè)備、物料、工藝、環(huán)境等關(guān)鍵質(zhì)量指標，體現(xiàn)了評估方法的合理性和準確性；各指標的采集是以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動收集，體現(xiàn)數(shù)據(jù)來源和采集過程的可信性；采用層次分析建立的評價數(shù)據(jù)模型，計算過程簡單易理解，體現(xiàn)透明度和可復(fù)現(xiàn)性。綜上分析，船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型，適用于船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果可信度的表征，并通過評價等級劃分船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度高低。評價等級劃分如表2。

優(yōu)：工程質(zhì)量達到標準、規(guī)范、設(shè)計要求，施工過程質(zhì)量控制水平高，船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度高，質(zhì)量問題及時得到解決，結(jié)構(gòu)耐久性能優(yōu)良，項目竣工驗收通過率高。良：工程質(zhì)量基本達到標準、規(guī)范、設(shè)計要求，施工過程質(zhì)量控制水平較高，船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度較高，質(zhì)量問題能夠得到及時解決，項目竣工驗收通過率較高。中：工程質(zhì)量達到最低標準、規(guī)范、設(shè)計要求，施工過程質(zhì)量控制水平一般，船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度一般，質(zhì)量問題大部分得到解決，項目竣工驗收通過率基本滿足要求。差：工程質(zhì)量未達到標準、規(guī)范、設(shè)計要求，施工過程質(zhì)量控制水平較低，船閘工程質(zhì)量評價結(jié)果的可信度較低，質(zhì)量問題多，項目竣工驗收通過率低。

4基于智慧工地的船閘工程質(zhì)量評價展示

雷達圖（又稱蜘蛛圖、星狀圖或徑向圖）是一種以軸線為基礎(chǔ)的圖表類型，用于顯示多維數(shù)據(jù)。每個軸代表一個變量，數(shù)據(jù)點沿軸線分布。在施工質(zhì)量評價中，采用雷達圖展示人員、設(shè)備、物料、工藝各項指數(shù)可以直觀地反映項目的整體表現(xiàn)，如圖1所示。

采用雷達圖展示智慧施工質(zhì)量評價指數(shù)主要優(yōu)勢如下。

4.1多維數(shù)據(jù)可視化

雷達圖是一種非常適合展示多維數(shù)據(jù)的可視化工具。在現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析中，需要處理的數(shù)據(jù)通常具有多個變量，而這些變量之間的關(guān)系可能相當(dāng)復(fù)雜。傳統(tǒng)的二維圖表（如柱狀圖、折線圖等）可能難以有效地表示這些復(fù)雜關(guān)系。而雷達圖采用徑向布局，可以同時展示多個變量并在一個圖表中呈現(xiàn)它們之間的關(guān)系，這是其在多維數(shù)據(jù)可視化方面的主要優(yōu)勢。

4.2易于比較

雷達圖的另一個優(yōu)勢是易于比較。在多個數(shù)據(jù)集之間進行比較是數(shù)據(jù)分析中的常見任務(wù)。雷達圖允許將多個數(shù)據(jù)集的圖形重疊在一起，從而便于觀察它們之間的相似性和差異。這種可視化方式尤其適用于評估數(shù)據(jù)集之間的整體趨勢和模式。

4.3突出特征

雷達圖可以幫助用戶直觀地識別數(shù)據(jù)集的優(yōu)勢和劣勢。通過觀察雷達圖中的形狀，可以快速了解數(shù)據(jù)集在不同變量上的表現(xiàn)。這種表現(xiàn)方式尤其適用于評估和對比數(shù)據(jù)集的整體特征。

4.4空間有效

雷達圖采用徑向布局，能夠有效利用圖表空間。在有限的圖表空間中展示更多信息是數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域的常見挑戰(zhàn)。對于具有多個變量的數(shù)據(jù)集，使用傳統(tǒng)的二維圖表可能會導(dǎo)致圖表變得擁擠和難以辨識。然而，雷達圖通過將變量沿不同的軸線分布，使得它們在同一個圖表中可以更清晰地顯示。這種布局方式在空間利用方面具有較高的效率，使得能夠在有限的空間內(nèi)獲得更多的信息。

4.5容易理解

盡管雷達圖的表現(xiàn)形式與傳統(tǒng)的柱狀圖或折線圖不同，但對于大多數(shù)觀眾來說，它仍然是直觀且易于理解的。雷達圖的形狀和布局讓人容易捕捉到數(shù)據(jù)中的趨勢和關(guān)系，而不需要花費大量時間閱讀和解析圖表。這使得雷達圖成為一種非常實用的數(shù)據(jù)可視化工具，特別是在需要迅速傳達關(guān)鍵信息的情況下。

雷達圖作為一種多維數(shù)據(jù)可視化工具，具有多維數(shù)據(jù)可視化、易于比較、突出特征、空間有效和容易理解等優(yōu)勢。它在處理具有多個變量的數(shù)據(jù)時表現(xiàn)出色，能夠直觀地展示各個變量之間的關(guān)系，是智慧施工質(zhì)量評價指數(shù)的最佳展示形式[6-7]。

5結(jié)語

本文主要從“人、機、料、法、環(huán)”五個方面分析了影響工程質(zhì)量的主要因素，利用層級分析法建立了船閘工程質(zhì)量綜合評價體系，主要研究成果如下：（1）通過目標設(shè)定、要素初選、要素體系完善、要素體系優(yōu)化與確定等四個步驟，從“人員、設(shè)備、物料、工藝、環(huán)境”等多個方面構(gòu)建了船閘工程質(zhì)量過程控制的關(guān)鍵參數(shù)體系。（2）與模糊綜合評價法、灰色關(guān)聯(lián)分析方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價法、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法相比，層次分析法能使復(fù)雜問題簡單化，結(jié)構(gòu)化，層次化，定性與定量相結(jié)合，更適應(yīng)船閘工程質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型的建立。（3）利用層次分析法從人員、設(shè)備、物料、工藝、環(huán)境五個方面建立了船閘工程的施工質(zhì)量評價數(shù)據(jù)模型。并依據(jù)數(shù)據(jù)模型計算結(jié)果，將船閘工程施工過程質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、差四個等級。

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