原連成，康佳男

（焦作市神龍水文地質(zhì)工程有限公司，河南 焦作 454000）

隨著發(fā)展進(jìn)步，地質(zhì)鉆探及注漿技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到采礦、建筑、公路、隧道等行業(yè)。近10多年來，煤炭開采隨著深度不斷增大，在以“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的防治水方針指導(dǎo)下，鉆探注漿技術(shù)又深入更加廣闊的應(yīng)用空間，已成為煤礦防治水工作不可或缺的手段[1-3]。

信息化管理已涉及各個行業(yè)，且深入至煤礦企業(yè)管理的多個業(yè)務(wù)領(lǐng)域，防治水管理也不例外，然而，對于專業(yè)從事防治水工程施工管理企業(yè)來說，此類工程存在專業(yè)性強(qiáng)、多點(diǎn)施工、異地管理、資料繁雜、成果各異，且管理過程需要長期跟蹤、成果持久利用等特點(diǎn)，這無疑造成了統(tǒng)一化協(xié)調(diào)管理的困難，大大增加了一體化管理系統(tǒng)的內(nèi)容和功能維度及關(guān)聯(lián)復(fù)雜度，造成目前國內(nèi)外尚未出現(xiàn)行業(yè)內(nèi)集生產(chǎn)與技術(shù)管理于一身的一體化管理信息系統(tǒng)，從而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)由“粗放型”管理轉(zhuǎn)變?yōu)楹啙嵏咝У摹氨馄交?、“集約式”的工程管理模式。為此目標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)一體化鉆探注漿工程管理信息系統(tǒng)應(yīng)勢而生[4-8]。

1 網(wǎng)絡(luò)信息化管理的可行性

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深入發(fā)展，移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定快速的全面覆蓋，云計算模式提供了優(yōu)質(zhì)的可擴(kuò)展計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)訪問等服務(wù)，任何人可隨時隨地提供或使用各類信息。在此基礎(chǔ)上，利用成熟的網(wǎng)絡(luò)及移動應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，為企業(yè)“量身定制”網(wǎng)絡(luò)化信息管理平臺，使得相關(guān)工程管理中各類信息的獲取和提供做到快速、準(zhǔn)確、全面、統(tǒng)一，可助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效的管理、快速的計算、實(shí)時化運(yùn)作、自動化成果、持久化服務(wù)，提高企業(yè)市場競爭力[9-10]。

網(wǎng)絡(luò)信息化管理模式下，可滿足鉆探與注漿工程管理如下需求：①實(shí)現(xiàn)設(shè)計→施工→成果利用的全過程一體化管理；②生產(chǎn)信息無障礙實(shí)時傳輸、永久記錄，各類人員可隨時隨地權(quán)限內(nèi)查閱工程信息，方便異地管理；③技術(shù)和生產(chǎn)信息共享，實(shí)現(xiàn)無縫銜接的“三邊”（邊勘查施工、邊整理資料、邊修改設(shè)計）地質(zhì)管理；④不同層次管理人員能快速獲取所需的特定格式的信息，快速輔助處理各種成果資料，提供便捷地生產(chǎn)指導(dǎo)和決策支持；⑤生產(chǎn)、技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)過累積后，不僅提供綜合利用服務(wù)，經(jīng)過一定數(shù)據(jù)積累后還可進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，從而獲取持續(xù)改進(jìn)生產(chǎn)和管理的經(jīng)驗積累，不斷提高企業(yè)施工質(zhì)量及管理水平。

對于諸多在傳統(tǒng)管理模式下難以實(shí)現(xiàn)的突破時空限制而又高效協(xié)同協(xié)作的管理需求，在如今成熟的網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)對鉆探注漿工程的全過程、技術(shù)與生產(chǎn)無縫融合、科學(xué)高效的扁平式一體化管理成為可能。

2 管理系統(tǒng)的一體化設(shè)計

2.1 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

一體化的設(shè)計是要實(shí)現(xiàn)一個有機(jī)系統(tǒng)，綜合考慮各管理環(huán)節(jié)、管理部門以及資料處理等方面的信息需求，構(gòu)建一個數(shù)據(jù)中心（也是邏輯計算中心），不僅使管理流程（如地質(zhì)“三邊”管理、工程各階段）的各環(huán)節(jié)之間共享數(shù)據(jù)，還要讓不同管理部門（如生產(chǎn)管理部門、技術(shù)管理部門）之間共享信息，另外，為了讓系統(tǒng)更具實(shí)際應(yīng)用價值，還要有機(jī)地集成用于成果分析、圖文生成等功能性軟件（如地質(zhì)鉆孔綜合柱狀圖生成），且共享使用數(shù)據(jù)中心提供的數(shù)據(jù)，避免在功能軟件中再次錄入，導(dǎo)致重復(fù)工作和引入錯誤。系統(tǒng)的一體化設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖1。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計邏輯結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Logical structure diagram of system design

在云主機(jī)上運(yùn)行的WampServer（Apache+PHP+MySQL）集成服務(wù)套件，提供了Web服務(wù)器、PHP解釋器以及MySQL數(shù)據(jù)庫，Web服務(wù)器接收到用戶請求后，將指定組件（邏輯計算中心）文件交給PHP解釋器解釋執(zhí)行，解釋器將其中訪問數(shù)據(jù)庫的指令交給MySQL數(shù)據(jù)服務(wù)器，在執(zhí)行過SQL指令后，獲得的數(shù)據(jù)再逐級返回，再由邏輯計算中心處理后，最終以用戶需要的信息格式（圖、文、表等）呈現(xiàn)，同理，相反的數(shù)據(jù)流向?qū)?shí)現(xiàn)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)保存。各用戶端（如：電腦、手機(jī)、平板等）通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云主機(jī)，實(shí)現(xiàn)隨時隨地存儲、獲取相關(guān)信息。統(tǒng)一存儲在云端數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，由邏輯計算中心處理，負(fù)責(zé)為用戶組合、處理、生成合乎要求的信息格式，實(shí)現(xiàn)流程的不同環(huán)節(jié)（或不同施工階段）之間、各管理部門之間、各功能性軟件之間最大限度無障礙共享數(shù)據(jù)。另外，云計算服務(wù)是以按需分配（并計費(fèi)）來提供計算、存儲、流量等單元的服務(wù)機(jī)制，可以滿足業(yè)務(wù)不斷發(fā)展的可擴(kuò)展性系統(tǒng)硬件需求。

2.2 數(shù)據(jù)庫

一體化設(shè)計既要保證包容足夠多的事物對象，以滿足內(nèi)容豐富、形式各異的功能需求，又要兼顧長期使用條件下優(yōu)異的訪問性能，還要考慮程序?qū)崿F(xiàn)的難度、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性，這就需要分析設(shè)計一個簡潔而又精巧的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，是一體化管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這里采用少實(shí)體（entity）、多屬性（attribute）、多關(guān)聯(lián)（relation）的設(shè)計原則。其中實(shí)體即數(shù)據(jù)庫表，屬性即表中的字段，關(guān)聯(lián)即表之間的關(guān)系。

設(shè)計鉆探注漿工程的管理數(shù)據(jù)庫，鉆孔無疑成為最主要的實(shí)體，以鉆孔的生命周期為主線進(jìn)行擴(kuò)展、延伸，從而分析得出系統(tǒng)必不可少的相關(guān)實(shí)體。在工程設(shè)計階段，首先應(yīng)建立‘工程’（帶上單引號表示為實(shí)體，下同），用于管理‘鉆孔’，而在設(shè)計鉆孔時，需要為其賦與‘地層’，而‘標(biāo)志層’是系統(tǒng)中將‘地層’自動按‘地層時代’劃分的必要基礎(chǔ)，為了更方便管理，又將‘標(biāo)志層’歸屬到‘區(qū)域’，而‘工程’則一定是在某一‘區(qū)域’進(jìn)行，建立工程時選擇了‘區(qū)域’，即選擇了用于地層時代劃分的基礎(chǔ)，對‘工程’中的所有‘鉆孔’均適用，由這些實(shí)體組成為系統(tǒng)有機(jī)體，使后續(xù)的鉆孔資料處理過程無須再額外關(guān)心這些繁瑣的問題，這樣的設(shè)計體現(xiàn)了一體化系統(tǒng)的優(yōu)越之處。另外，‘鉆孔’相關(guān)的‘巖心編錄’、各種‘煤與瓦斯實(shí)驗’、施工‘日志’等實(shí)體可通過分析鉆孔施工過程提取而來。數(shù)據(jù)庫設(shè)計E-R圖如圖2。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計E-R圖Fig.2 E-R diagram of database design of the system

同樣，因為是一體化的設(shè)計，‘鉆孔’（也包括其它實(shí)體）需要包含足夠多的屬性。鉆孔有地面勘探孔、工程孔、水源孔、井下鉆孔、地面垂直鉆孔、地面定向分支孔、地面大頂角斜孔等多種類型，它們的技術(shù)參數(shù)（抽象為實(shí)體的屬性）也不盡相同，這需要體現(xiàn)在同一數(shù)據(jù)表中。例如開孔方位、傾角在井下鉆孔是常用屬性，而對于地面豎直孔卻是多余的，但仍須按“多屬性”原則予以保留。

“多關(guān)聯(lián)”意味著更多的實(shí)體間的關(guān)系，必要的相互關(guān)聯(lián)的實(shí)體構(gòu)成了一個有機(jī)的一體化系統(tǒng)。前述的實(shí)體分析的過程也是一個“順藤（關(guān)聯(lián)）摸瓜（實(shí)體）”式的分析過程。沒有關(guān)聯(lián)的孤立實(shí)體，在系統(tǒng)中存在的作用也不大。一些復(fù)雜的關(guān)聯(lián)（實(shí)體間的多對多關(guān)聯(lián)）還需要抽象為實(shí)體，例如，人員在施工鉆孔中的職責(zé)，其實(shí)是人員、鉆孔、職責(zé)3類實(shí)體間的多個“多對多”關(guān)聯(lián)，為了簡化，抽象為實(shí)體后，可以輕松存在“張三在1號鉆孔任項目經(jīng)理”，同時可以存在“張三在2號鉆孔任技術(shù)員”或者“李四在1號鉆孔任記錄員”這些表達(dá)，等等。同時，這也為鉆孔數(shù)據(jù)的訪問控制機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)上的支持。

另外，為了保證系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，將實(shí)體屬性（表的字段）設(shè)計為“多義”屬性，增強(qiáng)其“通用”性，在特定工作類型下賦與特定的意義，這樣使鉆探和注漿施工的多種工作內(nèi)容及相關(guān)數(shù)據(jù)可融合到一個實(shí)體中管理，這樣容易實(shí)現(xiàn)在相同界面下錄入，還有更大的好處是錄入時允許自定義數(shù)據(jù)類型（例如，在填寫注漿內(nèi)容時，可以指定一種新材料，材料名稱和單位自行指定）。這樣，避免了一體化設(shè)計造成的系統(tǒng)集成后復(fù)雜度過高的弊端，盡管這種設(shè)計有違數(shù)據(jù)庫設(shè)計的3NF范式，相比造就簡潔易用易維護(hù)的系統(tǒng)來說還是值得的[11]。

2.3 邏輯計算中心

數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲形式與數(shù)據(jù)生產(chǎn)者錄入形式及數(shù)據(jù)消費(fèi)者所需的外部表達(dá)形式往往差別很大，這就需要一個邏輯計算中心，它既是數(shù)據(jù)提供中心，也是信息處理中心，不僅負(fù)責(zé)外來數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化并保存到數(shù)據(jù)庫，還負(fù)責(zé)為特定用戶的特定（界面）要求生成相應(yīng)的信息，為多個流程環(huán)節(jié)、多個部門、多種外接功能軟件提供一致的數(shù)據(jù)（信息）保障。

邏輯計算中心保障了多樣化信息表現(xiàn)形式的需求，使系統(tǒng)體現(xiàn)了圖、表、文并茂的一體化特征。日進(jìn)度報表包括了當(dāng)日所有鉆孔的進(jìn)尺及注漿量，而注漿量包括了不同注漿類型各種注漿材料單孔量、分組小計量、工程合計量及分類累計量，該表還可指定為某一時間段（周、旬、月等）的階段統(tǒng)計表，時間粒度可細(xì)化到工作班次。注漿量歷時曲線圖綜合顯示了每日各鉆孔、各材料注漿量直方圖，并將各相關(guān)鉆孔水位（水量）歷時曲線自動繪制于直方圖上方，便于直觀對比注漿量與水位（水量）變化的關(guān)系，輔助分析工程效果，提供決策依據(jù)。

鉆孔綜合柱狀圖繪制是一項異常繁瑣的工作，這通常會通過在相關(guān)軟件中錄入數(shù)據(jù)來自動生成，所幸，在一體化系統(tǒng)管理模式下，生成這樣的圖件將更加簡便，邏輯計算中心會將所有需要的數(shù)據(jù)（鉆孔屬性、簡易水文、綜合鑒定巖性、孔斜、煤層綜合、封孔等），全部總結(jié)出來并導(dǎo)出為Excel數(shù)據(jù)文件，在CAD中使用一體化系統(tǒng)提供的繪圖模塊，調(diào)用該數(shù)據(jù)文件生成綜合柱狀圖，可謂真正意義上的“自動化”成圖了。如果想要獲得更多的自動化圖形（如鉆孔剖面圖）內(nèi)容，只需在邏輯計算中心擴(kuò)展相應(yīng)的信息生成模塊及外接功能軟件模塊即可。可見，邏輯計算中心的可擴(kuò)展框架，包含的諸多數(shù)據(jù)處理模塊，組成了對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、保存、提取、分類、分析、組合、再加工的信息工廠，它涵蓋了從原始數(shù)據(jù)錄入、保存，到中間成果表現(xiàn)及最終成果輸出等的一體化數(shù)據(jù)（信息）處理全過程。

另外，施工鉆孔計算屬性的自動補(bǔ)齊、“三邊”方法的反饋修改、智能化提醒、3D模型顯示等均由邏輯計算中心作為底層支持，它是系統(tǒng)一體化能力的核心。

2.4 文件管理能力

對數(shù)據(jù)（信息）的收集、存儲、分析、組合、再生成等管理能力，并不能代替對工程生命期內(nèi)產(chǎn)生的大量文件的管理，這些文件大部分是階段性的成果文件（如：設(shè)計用的參考資料文件，設(shè)計成果文字、圖紙，施工過程中階段分析報告、驗收單，成果性報告、圖紙等），對這些資料的管理除了具有存檔要求外，還要具有版本追溯能力，手工文件夾管理起來又麻煩又容易混亂，尤其在多人協(xié)作模式下（需要反復(fù)修改、審核），時常會遇到因同時修改造成的版本錯亂引起的麻煩，版本管理顯得尤為重要。

使用Visual SVN Server與TortoiseSVN組合實(shí)現(xiàn)的文件管理功能非常強(qiáng)大，它原本是用于軟件開發(fā)中的文件管理套件，這里“拿來”用于工程管理日常工作產(chǎn)生的任何類型文件，并可提供文件版本追蹤服務(wù)。VisualSVN Server是運(yùn)行于云主機(jī)上的文件管理服務(wù)器，TortoiseSVN是運(yùn)行于用戶端的文件管理終端。

一體化管理系統(tǒng)中，用作實(shí)現(xiàn)多人協(xié)作模式下的工程管理文件的管理，同時實(shí)現(xiàn)了文件修改歷史版本追蹤，避免多人同時修改導(dǎo)致的混亂。對于每個系統(tǒng)管理的工程，在服務(wù)器端建立對應(yīng)的同名工程（包括用戶），并建立基本的文件夾結(jié)構(gòu)（資料、設(shè)計、施工、成果），在用戶端利用管理系統(tǒng)提供的工程文件管理鏈接，打開TortoiseSVN在本地生成工作副本，參與協(xié)作的人員各自在本地副本上工作。任何人工作完成，可用TortoiseSVN提供的右鍵菜單提交到服務(wù)器，提交時需注明這個版本所更改的內(nèi)容、為什么更改等，系統(tǒng)自動記錄版本、提交人、提交時間等信息，提交后，參與工程管理其他管理者可查看、對比該文件在系統(tǒng)中的各個版本，也可與本地版本對比、合并（僅文本類文件）或直接更新到本地，再次工作、提交新版本。這樣系統(tǒng)中就保存了所有提交過的文件，涵蓋從最初到最后的所有版本及更改歷史，協(xié)同工作人員可輕易而舉地獲得任何文件的任何版本，滿足工程管理全生命期的文件管理需求。

3 應(yīng)用效果

經(jīng)開發(fā)實(shí)踐，網(wǎng)絡(luò)化鉆探注漿工程管理信息系統(tǒng)，已實(shí)現(xiàn)了防治水工程的鉆探、注漿業(yè)務(wù)各類數(shù)據(jù)的格式化錄入、關(guān)系化存儲、高速高效處理、多樣化表現(xiàn)、持久化應(yīng)用等模塊。

系統(tǒng)通過多個工程（包括勘探工程、地面注漿堵水工程、井下堵水及加固工程等）上線運(yùn)行管理，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場、業(yè)務(wù)科室、管理高層之間的信息實(shí)時需求、高速傳輸，實(shí)現(xiàn)了格式化信息、圖表、技術(shù)成果可隨數(shù)據(jù)源頭立傳立得，不僅使生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理簡潔高效，還使得技術(shù)設(shè)計、變更直達(dá)管理部門及生產(chǎn)現(xiàn)場，更能使生產(chǎn)數(shù)據(jù)、質(zhì)量進(jìn)度跟蹤、技術(shù)成果處理、管理信息持久存儲、快速查詢利用、管理決策支持，已成為生產(chǎn)及技術(shù)部門工程管理者的高效便捷管理工具。

它的應(yīng)用不僅減輕了技術(shù)人員工作負(fù)擔(dān)，還為高級管理人員提供實(shí)時管理支持，而且隨著系統(tǒng)數(shù)據(jù)積累的增加，一體化的綜合利用特性也逐漸顯現(xiàn)，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)信息時代一體化系統(tǒng)管理的諸多優(yōu)越特性。

4 結(jié) 語

鉆探注漿工程的網(wǎng)絡(luò)信息化管理系統(tǒng)，外在表現(xiàn)為一個高度集成的一體化系統(tǒng)：①覆蓋了縱向生命周期上從設(shè)計到施工，到成果形成、文件管理，再到綜合利用的全流程無縫銜接的管理過程；②橫向上表現(xiàn)為涵蓋了工程每一階段各部門的技術(shù)管理和生產(chǎn)管理的無縫融合的有機(jī)體。這種外在的一體化性能，完全由合理的一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計、易維護(hù)的一體化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、以及可擴(kuò)展的一體化邏輯計算（處理）中心等內(nèi)在特質(zhì)所決定。

一體化系統(tǒng)經(jīng)過幾年來的開發(fā)實(shí)踐與應(yīng)用，其實(shí)施應(yīng)用過程需要注意解決的問題如下：①企業(yè)要改變傳統(tǒng)管理觀念，領(lǐng)導(dǎo)層應(yīng)給予足夠重視及支持，強(qiáng)化制度建設(shè)；②適應(yīng)新的管理模式，加強(qiáng)應(yīng)用人員培訓(xùn)，提高信息化能力，提高參與的深度；③堅持從工程設(shè)計之初開始直到工程竣工成果處理的全過程長期應(yīng)用，形成大數(shù)據(jù)積累后，系統(tǒng)優(yōu)越之處才能逐漸體現(xiàn)；④企業(yè)要有相應(yīng)資金、技術(shù)投入，利用系統(tǒng)的可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)設(shè)計，積極發(fā)現(xiàn)并擴(kuò)展實(shí)用功能，提高方便性、易用性；⑤橫向（廣度）上擴(kuò)展參與，擴(kuò)大業(yè)務(wù)部門數(shù)據(jù)共享（一體化）范圍，充分發(fā)揮信息系統(tǒng)簡單、直接、高速、高效的一體化管理特性。