王吉生，韓建波

（山西萬家寨水控水資源偏關(guān)分公司，山西 偏關(guān) 036400）

0 引言

萬家寨引黃工程是從根本上解決山西水資源緊缺的大型跨流域調(diào)水工程，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展、改善生態(tài)環(huán)境和提高人民生活水平的重大戰(zhàn)略工程。工程從偏關(guān)縣黃河萬家寨水庫取水，設(shè)計年引水量12億m3，分別向北京、太原、大同、朔州供水。工程由總干線、南干線、聯(lián)接段和北干線組成，主要建筑物有泵站6座，隧洞21條，渡槽7座，調(diào)節(jié)水庫5座，PCCP管道176 km，引水線路總長約442 km，每年向太原市供水6億m3，汾河生態(tài)補(bǔ)水2億m3，永定河生態(tài)補(bǔ)水2億m3，是北京冬奧會備用水源，為我省和北京經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)。

萬家寨引黃工程擁有泵站洞室、隧洞、埋涵、渡槽、PCCP管、調(diào)節(jié)水庫等各種水工建筑物，引水線路長、建筑物種類多、環(huán)境條件多變，運(yùn)行管理上難度大。雖然在輸水運(yùn)行、調(diào)度、監(jiān)控上采取了自動化控制手段，但對水工建筑物的巡視、維修和養(yǎng)護(hù)管理工作，還必須依賴傳統(tǒng)人工手段去完成。傳統(tǒng)的管理模式存在的弊端有：大量紙質(zhì)資料妥善保管和查閱變得越來越不便，人員流動和崗位變動導(dǎo)致管理經(jīng)驗(yàn)知識的傳承困難，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和作業(yè)流程在快節(jié)奏的工作中不易有效施展，加上部分基層執(zhí)行人員可能存在的惰性、忽視和經(jīng)驗(yàn)不足等問題，都可能導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的隱患。另外，引黃工程運(yùn)行10多年來，雖然積累了一定的運(yùn)行和維修數(shù)據(jù)，但紙質(zhì)形式的資料不能進(jìn)行高效地統(tǒng)計分析，很難為運(yùn)行管理科學(xué)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)。

在水工建筑物運(yùn)行管理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、作業(yè)流程、經(jīng)驗(yàn)知識都基本具備的條件下，為杜絕傳統(tǒng)管理模式的固有弊端，讓水工建筑物的運(yùn)行管理更上一個臺階，采取高新技術(shù)手段進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、電子化、精細(xì)化、準(zhǔn)確化、模型化的科學(xué)管理已勢在必行。

1 系統(tǒng)的研發(fā)思路

水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)主要思路是借助公司生產(chǎn)系統(tǒng)綜合管理平臺的基礎(chǔ)框架和底層功能，以及偏關(guān)分公司協(xié)同作業(yè)平臺應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)，充分利用先進(jìn)的軟硬件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，由偏關(guān)分公司提出運(yùn)行管理的模型架構(gòu)和系統(tǒng)作業(yè)流程、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并提供轄區(qū)水工建筑物資源基礎(chǔ)參數(shù)和水工資源歸類分級資料，再委托為協(xié)作單位，通過專題研究和技術(shù)攻關(guān)，建立水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)，推出適合引黃工程特點(diǎn)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修的標(biāo)準(zhǔn)化管理模式，建立水工資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，搭建運(yùn)行管理模型，通過技術(shù)整合和研發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)水工建筑物的標(biāo)準(zhǔn)化、流程化、移動化、數(shù)據(jù)化的運(yùn)行管理作業(yè)系統(tǒng)，提高作業(yè)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)，確保運(yùn)行、維護(hù)、檢修工作的效率和質(zhì)量，降低管理成本并實(shí)現(xiàn)有效管控，全面提升管理效益。

圖1 生產(chǎn)系統(tǒng)綜合管理偏關(guān)分公司協(xié)同作業(yè)水工管理作業(yè)系統(tǒng)

2 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能

（1）針對水工資源的信息管理，通過分析各類資源信息的共性，最終以統(tǒng)一的自然屬性、管理屬性、附加屬性進(jìn)行管理，讓水工資源的信息管理在簡約基礎(chǔ)上合理可行，特別方便信息查詢管理。在水工資源的信息描述和獲取上，綜合采用GPS、RFID、UHF、PDA等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水工資源區(qū)域定位、地理信息、圖文信息的PDA采集，以及在電子地圖上的點(diǎn)、線、面的示意圖繪制，作業(yè)簽到和缺陷定位等功能。同時將水工資源信息同步到APP上，實(shí)現(xiàn)了水工資源信息隨身帶、隨時查的“電子口袋書”的便捷功能。

（2）針對水工資源的巡檢規(guī)范，采取將巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和資源分類綁定的策略，實(shí)現(xiàn)資源和巡檢規(guī)范松耦合，巡檢規(guī)范可脫離水工資源獨(dú)立維護(hù)，又能靈活與水工資源建立關(guān)聯(lián)，為水工資源的巡檢作業(yè)建立切實(shí)可行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范根據(jù)各類水工建筑的巡檢特點(diǎn)，分為日常、停水和特殊巡檢3個標(biāo)準(zhǔn)，每個標(biāo)準(zhǔn)都建立了詳細(xì)的巡檢規(guī)范要求、作業(yè)指導(dǎo)和常見缺陷描述，為巡檢作業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化操作導(dǎo)航。巡檢規(guī)范可通過APP的“電子口袋書”進(jìn)行查詢，也會跟隨巡檢作業(yè)任務(wù)下發(fā)到PDA上，讓巡檢人員依據(jù)巡檢規(guī)范和作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行檢查，避免盲檢、漏檢等情況發(fā)生。

（3）針對水工資源的巡視管理，采用任務(wù)派發(fā)流轉(zhuǎn)程序，由巡視負(fù)責(zé)人全權(quán)負(fù)責(zé)巡視任務(wù)，進(jìn)行巡視前準(zhǔn)備，最終將巡視任務(wù)下載到PDA上進(jìn)行離線作業(yè)。作業(yè)過程中，嚴(yán)格依據(jù)巡檢任務(wù)的要求對各類資源按照巡檢類別和巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行導(dǎo)航巡視，采取GPS、RFID、UHF等技術(shù)實(shí)現(xiàn)到位簽到和缺陷定位，使用文字、拍照、錄像、錄音和手繪等功能實(shí)現(xiàn)缺陷的精確描述。巡視作業(yè)數(shù)據(jù)可隨時在聯(lián)網(wǎng)的情況下上報到平臺上接受審核，巡視完畢后，繼續(xù)流轉(zhuǎn)到生產(chǎn)口的各級領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行審核，最終辦結(jié)，產(chǎn)生的缺陷數(shù)據(jù)會被各作業(yè)部門分揀到消缺處理業(yè)務(wù)上報缺。整個審核流轉(zhuǎn)作業(yè)可以在電腦和APP上進(jìn)行。

（4）針對水工資源的檢修管理，由于管理上的復(fù)雜性和多變性，設(shè)計上暫時屏蔽了業(yè)務(wù)處理流轉(zhuǎn)機(jī)制，替代以項目管理機(jī)制，重點(diǎn)體現(xiàn)檢修項目各類信息的采集、分類和查閱上。項目信息采用實(shí)施階段、信息類型等多個維度進(jìn)行分類管理，可采用PDA實(shí)現(xiàn)檢修現(xiàn)場的各類信息采集作業(yè)，比如現(xiàn)場安全檢查、隱蔽工程檢查、施工進(jìn)度督促等，支持文字、拍照、錄音、錄像和手繪等多種數(shù)據(jù)采集方式。采集的數(shù)據(jù)可隨時上傳到平臺上進(jìn)行整理、分析、成冊，成為各級領(lǐng)導(dǎo)了解檢修現(xiàn)場和做出決策的良好渠道。項目信息支持電腦終端和APP上進(jìn)行。

（5）針對水工資源的消缺管理，設(shè)計上采取網(wǎng)上流轉(zhuǎn)報缺、納入維修計劃、網(wǎng)上流轉(zhuǎn)消缺的協(xié)同業(yè)務(wù)模式。整個消缺處理業(yè)務(wù)可同時在電腦終端和APP上進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上的閉環(huán)消缺。

（6）設(shè)計實(shí)現(xiàn)“水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)APP”（目前僅限安卓版本）將水工資源信息電子口袋書功能、巡視任務(wù)下載和離線作業(yè)功能、檢修項目管理功能、報缺消缺流轉(zhuǎn)處理處理功能集成在一起，根據(jù)角色、權(quán)限和任務(wù)驅(qū)動進(jìn)行功能管理。APP在功能上直接支持GPS定位、在線（緩沖）地圖顯示、RFID掃描、UHF掃描、拍照、錄音、錄像、手繪等功能，具體作業(yè)需要配備專業(yè)的PDA設(shè)備。為了推動整個系統(tǒng)的應(yīng)用開展，整個系統(tǒng)和APP在設(shè)計上采取初始數(shù)據(jù)邊采集邊作業(yè)相結(jié)合的方式，讓數(shù)據(jù)的采集初始化工作融入日常作業(yè)過程中。

（7）服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)采取J2EE和SSH框架，數(shù)據(jù)庫采用MySQL，可以基于專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行業(yè)務(wù)訪問和數(shù)據(jù)交換，APP具有自動切換內(nèi)外網(wǎng)的設(shè)定功能。

圖2 水工管理系統(tǒng)功能規(guī)劃圖

3 系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）綜合利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)、移動終端技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提高作業(yè)現(xiàn)場對各類數(shù)據(jù)的獲取能力，突破業(yè)務(wù)辦理的時空和終端限制。

圖3 水工管理系統(tǒng)拓樸圖

（2）充分結(jié)合數(shù)據(jù)序列化技術(shù)和檢索技術(shù)，整理分析各類水工資源的自然屬性，為水工資源的電子化建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)；從空間、功能、隸屬、連接、運(yùn)維等多個角度出發(fā)，整理分析各類水工資源的管理屬性，通過數(shù)據(jù)庫分析技術(shù)搭建顆粒度粗細(xì)可調(diào)整的多層級的數(shù)據(jù)管理結(jié)構(gòu)。建立可從多個維度查詢分析的水工資源數(shù)據(jù)存儲和管理模型。

（3）根據(jù)水工資源巡檢作業(yè)的特點(diǎn)，建立多個相對獨(dú)立的巡檢作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范庫，根據(jù)每次巡檢作業(yè)的實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)動態(tài)綁定，精確控制作業(yè)規(guī)程和作業(yè)內(nèi)容。

（4）利用生產(chǎn)綜管平臺的流程引擎、模板引擎技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)水工資源各類數(shù)據(jù)采集和巡檢作業(yè)的網(wǎng)上流程化審批辦理機(jī)制，從而確保各類作業(yè)規(guī)范、有序、可控，數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、有效。

（5）分析水工資源巡檢作業(yè)的現(xiàn)場環(huán)境特點(diǎn)，結(jié)合移動終端設(shè)備技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)在線和離線模式相結(jié)合的移動應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水工資源、知識庫、專家?guī)斓碾S身帶、隨時查，按計劃依標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化的現(xiàn)場巡檢作業(yè)，實(shí)現(xiàn)文字、照片、音頻、視頻、示意圖等形式的多媒體采證、記錄和上傳。

圖4 移動終端巡檢設(shè)備

（6）軟件產(chǎn)品搭建直接采取成熟應(yīng)用多年的協(xié)同作業(yè)平臺的基礎(chǔ)架構(gòu)，該基礎(chǔ)架構(gòu)具有豐富的底層功能可直接使用，比如身份驗(yàn)證、角色權(quán)限分配、流程引擎、電子表單、數(shù)字簽名、任務(wù)協(xié)作、文檔管理、消息推送和數(shù)據(jù)交換接口等，面向在線和離線的平板電腦和安卓移動終端具有完善的底層支撐服務(wù)，可隨時搭建各種應(yīng)用。

（7）水工建筑物運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)系統(tǒng)在設(shè)計上采取了松耦合積木結(jié)構(gòu)和信息顆粒度可定制的方案，在功能模塊上預(yù)留了接口設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫層次預(yù)留了字段設(shè)計，以隨時應(yīng)對軟件系統(tǒng)基于實(shí)際應(yīng)用的功能細(xì)化和拓展，確保軟件產(chǎn)品自身具有持續(xù)的成長空間。

（8）采用生產(chǎn)綜管平臺的數(shù)據(jù)萬能查詢組件和圖表分析技術(shù)，研究并實(shí)現(xiàn)水工資源管理綜合數(shù)據(jù)智能化的查詢、篩選、排序、導(dǎo)出、統(tǒng)計和分析。

4 系統(tǒng)的應(yīng)用推廣

水工建筑物巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)建立，水工建筑物的信息管理基本完成，水工巡視、檢修、消缺等業(yè)務(wù)正在開展。預(yù)計2022年底，實(shí)現(xiàn)偏關(guān)分公司所管轄的水工建筑物的全面信息化管理，包括水工建筑物各類信息的采集和電子化、巡檢標(biāo)準(zhǔn)的修訂和電子化、巡檢業(yè)務(wù)的網(wǎng)上任務(wù)派發(fā)和移動作業(yè)，檢修業(yè)務(wù)的項目管理和移動信息采集，缺陷報缺和消缺業(yè)務(wù)的流程化網(wǎng)上開展，最終形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范結(jié)合軟硬件實(shí)現(xiàn)一體化的綜合解決方案。

預(yù)計通過偏關(guān)分公司試點(diǎn)應(yīng)用，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)水工建筑物巡檢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的精細(xì)化推行，大幅度提高水工建筑物的巡檢作業(yè)效率，節(jié)約人力資源，降低管理成本，保障水工建筑物的安全可靠供水；電子化、流程化的手段，可確保作業(yè)數(shù)據(jù)的豐富化和精確化，為基于數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)導(dǎo)決策提供真實(shí)可靠的依據(jù)，進(jìn)一步提升分公司的管理效益。

在偏關(guān)分公司成功應(yīng)用的基礎(chǔ)上，第二步將在山西萬家寨水控水資源有限公司的各分公司推廣應(yīng)用。第三步，將面向水利資源的同行進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，以獲得服務(wù)推廣和成果推廣收益。

5 結(jié)束語

科技改變生活，創(chuàng)新改變世界。在人工智能飛速發(fā)展、自動化應(yīng)用日趨成熟的今天，隧洞、渡槽、護(hù)坡等水工建筑物的巡檢方式傳統(tǒng)人海戰(zhàn)、紙質(zhì)化粗放式管理模式弊端凸顯。文章研究的應(yīng)用程序是利用軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與水工建筑物運(yùn)行管理深度融合，能幫助企業(yè)通過新一代信息技術(shù)提高企業(yè)運(yùn)行、維護(hù)、檢修工作效率和質(zhì)量，全面提升巡檢和管理人員工作效率，可大幅降低人力資源使用數(shù)量和成本，確保設(shè)備、設(shè)施的高效穩(wěn)定運(yùn)行，是現(xiàn)代企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)、信息化減員、數(shù)智化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)提檔升級、提質(zhì)增效的有效途徑。