胡崛群，詹德佑，蔡 鋒

(浙江方圓檢測集團股份有限公司，杭州 310018)

0 引 言

國家“十四五”規(guī)劃提出，要堅定不移地建設制造強國、質量強國、網(wǎng)絡強國和數(shù)字中國。檢驗檢測行業(yè)數(shù)智化改革不僅服務于我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提升、助力實體經(jīng)濟轉型升級，也是檢測機構精細化運營體制升級的新路徑，邁向檢測認證智慧化的必經(jīng)之路[1]。近年來已有部分檢驗檢測機構利用數(shù)字技術“在線化、無接觸、可追溯”的特性，有效提升了保障檢驗檢測結果正確性的能力，將更多的工作從線下移到線上。利用二維碼、物聯(lián)網(wǎng)、電子認證等技術，實現(xiàn)手機下單委托、檢測過程實時查詢、自主下載電子報告等服務，通過業(yè)務全流程無紙化改造，顯著提升服務體驗，促進檢驗檢測業(yè)務提質增效[1]，高效規(guī)范客觀地為客戶提供檢驗檢測服務，推動行業(yè)的科技進步和社會經(jīng)濟發(fā)展。

1 工程檢驗檢測項目的原始記錄存在的主要問題

在檢驗檢測工作中，原始記錄是出具檢驗檢測報告唯一的數(shù)據(jù)信息來源。根據(jù)CNAS CI 01對現(xiàn)場檢驗的要求：“應及時記錄檢查過程中獲得的觀測資料和數(shù)據(jù)，以防丟失有關信息”。根據(jù)國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局《檢驗檢測機構資質認定管理辦法》第三十條的要求：“檢驗檢測機構應當對檢驗檢測原始記錄和報告歸檔留存，保證其具有可追溯性。原始記錄和報告的保存期限不少于6年”。檢驗檢測機構應確保檢驗檢測結果是真實客觀可追溯的。

1.1 記錄方式相對落后

目前國內(nèi)檢驗檢測機構現(xiàn)場檢驗工作的原始記錄大多采用手寫記錄模式，在結果和數(shù)據(jù)的整理、校核、填寫方面耗費大量時間和精力，增加現(xiàn)場檢測工作量，影響工作效率和工作質量[2]。以高速公路涉及的機電設備的試驗檢測為例，包括安裝在公路沿線的監(jiān)控設施、照明設施、誘導設施、可變情報板，以及隧道內(nèi)和隧道口的消防、緊急電話、指示標志、可變限速板、照明系統(tǒng)、逃生誘導設施等不同類型的被測對象，每個被測對象都要填寫相應的設備名稱、所處地點位置樁號、檢測時間、檢測天氣情況和名目繁多的檢測數(shù)據(jù)，并需保存歷史檢測記錄,內(nèi)容紛繁復雜。手寫記錄模式對數(shù)據(jù)的真實性有較大影響。

1.2 數(shù)據(jù)公正客觀存疑

參與檢驗檢測的人員雖然安排了檢測和校核的分工，但紙質原始數(shù)據(jù)填寫不清晰、數(shù)據(jù)不完整、改動不合規(guī)的情況時常發(fā)生，無法對數(shù)據(jù)的采集、編輯、核實等操作步驟進行全過程監(jiān)管，嚴重影響了檢驗檢測工作的客觀性和嚴肅性。

1.3 追溯管理不夠規(guī)范

工程項目不僅要進行首次安裝后的項目驗收測試，設施投入運行后還須進行定期跟蹤測試和對標評判,比如，高速公路收費系統(tǒng)中的ETC門架系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和入口稱重系統(tǒng)，除完成規(guī)定的試驗檢測外，還須每年對聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡信息安全措施的等級保護基本要求作評估[3]。這就需要檢驗檢測機構不斷收集保存檢驗檢測過程中的數(shù)據(jù)、音視頻記錄，通過查看、核實、比對歷史資料和相關的標準規(guī)范，評判被測設施的完好狀況。而紙質原始記錄在儲存、查詢、調(diào)閱等環(huán)節(jié)易造成不規(guī)范，檢測結果的溯源性較差。

2 解決方案

2.1 設計思路

為減少現(xiàn)場工程檢驗手工記錄數(shù)據(jù)所造成的可追溯性較弱、檢驗檢測人員現(xiàn)場管理不易控制等影響，同時要減少整理、校核、填寫的工作量，降低紙質原始記錄的出錯率和隨意性，提升項目檢測運轉的時效性，采取數(shù)智化手段改進原始記錄的記錄方式和實時記錄時間的自動跟隨就非常必要。對檢驗檢測獲得的數(shù)據(jù)、結果等信息以文字、圖片、音視頻等電子化方式保存，讓原始數(shù)據(jù)更全面、數(shù)據(jù)鏈更完整、可追溯性更強；通過預留接口與現(xiàn)有系統(tǒng)對接，使檢驗檢測數(shù)據(jù)互聯(lián)互通發(fā)揮更大作用；通過身份識別和位置信息采集，加強對人員和項目的管控，確保檢驗檢測流程客觀公正。

2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)由記錄單元、存儲單元、傳輸單元和編輯單元等環(huán)節(jié)組成，可采用多種互聯(lián)網(wǎng)連接方式。收到項目委托要求后，由綜合管控系統(tǒng)業(yè)務受理員負責錄入相關信息,并分配給指定檢驗檢測人員。管理員通過綜合管控系統(tǒng)可查看和管控檢測工單指派、進展情況，對工單實現(xiàn)全流程管控。根據(jù)所分配的作業(yè)單，檢驗檢測人員登錄移動端領取任務并選擇對應的檢測設備和原始記錄模板，項目基礎信息由系統(tǒng)在檢測任務獲取環(huán)節(jié)自動填充，記錄數(shù)據(jù)后可將記錄保存并導入工程檢驗結果記錄系統(tǒng)，完成全項目檢測數(shù)據(jù)采集后啟動報告簽批流程。工程檢驗結果記錄系統(tǒng)功能流程如圖1所示：

圖1 工程檢驗結果記錄系統(tǒng)功能流程

2.3 設備支持和系統(tǒng)對接

現(xiàn)場檢驗工作受環(huán)境、場景、網(wǎng)絡等多種因素影響，因此終端應用應支持手機、PAD等不同終端設備[4]，并為不同的終端提供不同的適配界面。前端設備兼容4G/5G網(wǎng)絡，并支持接入無線網(wǎng)絡。

數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)通過接口配置，在采用GPS定位+移動互聯(lián)網(wǎng)+全媒體數(shù)據(jù)采集技術的基礎上，通過預留接口與檢驗檢測業(yè)務單位已有的管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報、儲存、統(tǒng)計、預測等服務。從已有的實驗室管理LIMS系統(tǒng)獲取工單信息和設備信息，在工單管理中顯示已登記的產(chǎn)品/項目信息，在設備管理中顯示可選設備的信息。統(tǒng)一由管理員將工單分配給具體檢驗檢測人員，在工單管理中能顯示工單的處理狀態(tài)，便于管理者掌握項目進展和人員安排情況。

2.4 功能設計

檢驗檢測人員登錄移動端應用后根據(jù)當前任務選擇工單，系統(tǒng)自動填充項目基礎信息，并自動定位登錄設備的位置，確保檢驗檢測人員的身份和位置信息的后期溯源。檢驗檢測人員可對項目基本信息進行核對、更新、確認，并為項目選擇所需檢驗檢測設備以及原始記錄文件，完成檢驗檢測原始數(shù)據(jù)錄入后將記錄文檔保存并提交至數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)，完成現(xiàn)場檢驗檢測工作。原始記錄文件按照標準化工程檢驗檢測流程的順序展示所包含的檢測項，檢驗檢測人員可依照流程進行記錄結果的填寫，避免重復和錯漏檢測項。每一個檢測檢驗項支持文字記錄，并可通過拍照、錄制音視頻等方式保存可視化的原始信息，保證數(shù)據(jù)的原始性、真實性、可追溯性，實現(xiàn)檢驗原始記錄的規(guī)范、準確、有效和不被篡改。

在后臺管理系統(tǒng)的檔案信息中歸檔所有已檢的檢驗檢測原始記錄，管理員可對記錄進行復核，同時支持導出保存，管理員可對檢測員、模板、領域、類別等進行管理設置。在檢測員管理中可對檢測人員的賬號密碼進行認證并授權，實現(xiàn)統(tǒng)一管控。在模板管理中按領域類別進行原始記錄模板設計，設計應符合相關標準規(guī)范規(guī)章約定的要求(如數(shù)值修約和極限數(shù)值的表示等)，在確認記錄規(guī)范情況下，做到內(nèi)容切合實際、版面清晰明了。同時還可根據(jù)專業(yè)類別和標準要求進行定制化調(diào)整，原始記錄模板文件的命名按照規(guī)則進行，并按樹狀拓撲架構分類，方便管理與調(diào)閱查詢。

2.5 控制管理和數(shù)據(jù)安全

系統(tǒng)允許多終端多用戶同時使用，為保證用戶的使用感受，頁面響應時間被控制在可接受范圍內(nèi)；標準庫可按需求進行編輯，按不同的標準要求建立專用模板，如電子警察系統(tǒng)、公路車輛智能監(jiān)測記錄系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)等。

通過系統(tǒng)登錄授權、移動端應用實時定位等手段實現(xiàn)對檢驗檢測人員的身份認證、檢驗檢測地點的定位溯源、檢驗記錄信息的實時同步，實現(xiàn)檢驗檢測項目進展、人員工作動態(tài)的實時反饋。

數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集、編輯、核實、儲存和傳輸?shù)炔僮鞑襟E實行全過程監(jiān)測記錄，確保實驗數(shù)據(jù)做到更改有痕跡、過程可追溯、數(shù)據(jù)能核驗，防止人為或意外的誤操作對數(shù)據(jù)造成影響。確保項目檢測、校核、存檔過程的清晰記錄，同時記錄項目檢驗檢測操作行為，形成操作日志。通過設計數(shù)據(jù)的自動保存,避免因終端卡頓、故障等情況導致數(shù)據(jù)丟失。通過技術手段對數(shù)據(jù)加密，保障數(shù)據(jù)在操作和傳輸過程中的安全可靠，滿足《信息安全技術網(wǎng)絡安全等級保護基本要求》及其配套標準的安全通用要求和安全擴展要求[3]。

3 系統(tǒng)提升

為滿足工程檢驗檢測業(yè)務實時、智能、數(shù)據(jù)聚合與安全等方面的關鍵需求，滿足現(xiàn)場檢驗記錄全流程管理、檢驗檢測增值服務結果數(shù)據(jù)鏈的完整形成和檢驗檢測行為的全方位管控提供基礎性服務，引入邊緣計算與云計算協(xié)同的后臺模式，分階段實施，分階段見效,實現(xiàn)：多檢驗檢測作業(yè)點原始記錄管理，檢驗檢測增值服務開展，強化對檢驗檢測工作的全方位管控。

3.1 優(yōu)化提升目標

與中心服務器相比，作業(yè)現(xiàn)場用戶的手機、PAD等硬件終端處理數(shù)據(jù)的能力相對受限，終端設備無法執(zhí)行復雜的分析。通常需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，進行處理和運算，把結果信息通過中繼返回終端。若將來自終端設備的信息送往邊緣節(jié)點，由邊緣節(jié)點計算端進行數(shù)據(jù)過濾和處理，執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，可降低“事事上云”的計算能耗和帶寬成本。

3.1.1 提升計算能力

邊緣計算平臺建在靠近數(shù)據(jù)發(fā)生源頭的網(wǎng)絡邊緣側，是融合網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺[5]。支持邊緣設備調(diào)度等功能，收集前端工程檢驗檢測記錄作業(yè)數(shù)據(jù)，通過優(yōu)化邊緣計算的解決方案，提升計算能力,提高數(shù)據(jù)存儲和處理效率。云平臺負責處理數(shù)據(jù)集，邊緣平臺負責實時分析和響應,云-邊協(xié)同可更好滿足工程檢驗檢測業(yè)務實時、智能、數(shù)據(jù)聚合與安全等方面的關鍵需求。

3.1.2 升級技術架構

基于邊緣計算的數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)的技術架構將升級為由記錄終端、網(wǎng)絡通信和邊緣計算裝置三層結構組成。檢測終端層數(shù)據(jù)通過由LoRa/Wi-Fi/IO等傳輸“管道”構成網(wǎng)絡通信層，將終端數(shù)據(jù)送往邊緣計算裝置層。邊緣計算裝置層含檢測人員資質管理模塊、檢測項目全程管理模塊、檢測數(shù)據(jù)閾值監(jiān)視模塊、標準規(guī)范池、原始檢測記錄數(shù)據(jù)倉庫、預測模型池、分析評判系統(tǒng)、預警系統(tǒng)、綜合管控系統(tǒng)、常用數(shù)理統(tǒng)計工具庫、人工智能應用簡易工具庫等，邊緣計算結果通過信息處理推送、現(xiàn)場預警展示及處理，由通信層傳送監(jiān)測終端。利用邊緣計算節(jié)點的功能,實行有關標準規(guī)范的存放和檢驗檢測數(shù)值比對；多個檢驗檢測工作點原始記錄存檔、檢索和管理、歷史檢測資料比對；提供被測設備設施完好率預測數(shù)學模型及預測數(shù)據(jù)輸出的工具；現(xiàn)場各檢驗檢測工作點的綜合管控。可將邊緣計算端處理的結果傳云平臺存放。

3.1.3 挖掘數(shù)據(jù)價值

將匯總的項目數(shù)據(jù)在檢驗檢測管控中心以駕駛艙形式展示，對同類指標不同環(huán)境(氣溫，濕度，天氣，季節(jié)等)、不同狀態(tài)(滿載、空載)的數(shù)據(jù)信息進行分析，判斷確定下一次檢測的時間和預期檢測的目標值，開展預防性檢測，被測設施設備的預防性養(yǎng)護服務?？梢詫υ囼炇以O備的使用、維修保養(yǎng)情況進行全方面的監(jiān)控和追蹤[6]。

3.2 管控框架和網(wǎng)絡環(huán)境

現(xiàn)階段錄入的數(shù)據(jù)由移動終端通過通信網(wǎng)絡上傳云平臺處理保存，邊緣計算端的軟硬件平臺規(guī)劃、搭建和實驗室演練已就緒，數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)將升級為由移動終端通過通信“管道”上傳至邊緣計算端進行綜合處理，對完成處理的數(shù)據(jù)返回到移動終端，并在云平臺實行備份。試驗演練表明,采用邊緣計算端模式在響應速度、智能化自治管控能力、檢驗檢測增值服務開展的便利性安全性有很大提高。構建的“云、管、邊、端”協(xié)同的數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)[5]管控框架如圖2所示。

圖2 “云、管、邊、端”管控框架

使用遠程通信網(wǎng)和本地通信網(wǎng)為管控框架提供數(shù)據(jù)傳輸“管道”，為不同的作業(yè)場景提供網(wǎng)絡接入服務，為工程檢驗記錄作業(yè)場景獲取信息提供傳輸通道，實現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)、研判結果、異常提醒等數(shù)據(jù)的交互貫通。

3.3 多終端支持

邊緣端側應根據(jù)工程檢驗記錄作業(yè)場景需求，考慮攜帶的便利性，采用嵌入式、輕型化邊緣計算設備。對邊緣設備的接口采用統(tǒng)一與標準化定義，方便接入不同廠家的邊緣設備，滿足作業(yè)場景需求?？梢苿拥倪吘売嬎阊b置的硬件組成如圖3所示。

圖3 邊緣計算裝置主要硬件組成

其中：

(1)在功能滿足需求前提下，采用小型化，低功耗，無風扇的ARM主板。在邊緣計算裝置中處理數(shù)據(jù)、視頻、AI分析，實現(xiàn)邏輯管理。

(2)采用輕量化的LoRa網(wǎng)關或Wi-Fi網(wǎng)關模組，減少硬件占用空間，減少設備功耗。

(3)采用高性能鋰電池。

(4)采用簡潔、輕質、導熱材料外殼。

4 結 語

數(shù)智化工程檢驗結果記錄系統(tǒng)通過檢驗檢測記錄模式改革，實現(xiàn)標準化規(guī)范化作業(yè)，提高了工作效率。該項目適用各類檢測檢驗機構及計量機構，實現(xiàn)工程檢驗原始記錄收集，基于收集的數(shù)據(jù)對工程檢驗原始記錄結果進行分析，對工程檢驗過程進行多維度管控,同時可提供檢驗檢測的增值服務。檢驗檢測機構可獨立使用該系統(tǒng)，也可通過預留接口與已有系統(tǒng)進行互聯(lián)互通，并能根據(jù)不同標準的應用場景進行定制開發(fā)。為響應國家“碳達峰”和“碳中和”的號召，通過軟件系統(tǒng)的推廣普及，推動日常工作向綠色低碳和環(huán)保高效方向發(fā)展，通過數(shù)智化改革賦能推動檢驗檢測行業(yè)升級，成為行業(yè)智慧檢測提升的推手，成為政府和監(jiān)管部門提升監(jiān)管效率的抓手，成為企業(yè)與公眾值得信任的幫手。