基于智慧工地的船闸工程质量综合评价技术研究

沈冬梅 王彤

摘要：该文从“人、机、料、法、环”等多个方面分析了影响船闸工程质量的因素，从影响施工质量全过程评价的角度，确定了船闸工程质量评价的关键参数，深入分析研究了几种常用的综合评价模型原理，通过大量文献调研分析，详细地总结了各方法的优缺点、常用范围、适用条件和模块设计，并选用层次分析法建立了船闸工程质量评价数据模型。

关键词：智慧工地 船闸工程 工程质量 综合评价

中图分类号：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

由于傳统的船闸工程质量管理方式在很大程度上依赖人工，容易受到主观因素的影响。同时，由于船闸工程建设周期长，设计单位、实施单位及管理部门众多，是一个复杂的系统工程，当前船闸工程构造物的施工方法大多采用湿法作业，即钢筋混凝土现浇结构，这种施工模式工序多，质量控制因素多，存在质量通病，空鼓、开裂、渗漏等问题[1-2]。而现行《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）对工程质量检验结果划分为“合格”与“不合格”，各工序环节存在的质量通病被掩盖，弱化了施工过程中的质量管理，甚至可能导致一些隐性问题的产生，从长远来看可能会影响工程质量和使用寿命的问题。同时现有的质量检测为点抽检方式，现场检测工作量大，覆盖面有限，船闸工程整体质量评价结果的可信度需要进一步提升[3]。因此需要针对施工的全过程建立更为详细和全面的评价标准，以提升工程整体质量评价结果的可靠程度和可信程度。

近年来，智能技术、物联网技术和大数据技术的发展为船闸工程质量管理带来了新的机遇。智慧工地作为一种集成了这些先进技术的现代工程管理模式，可以实现工程质量、进度、成本和安全等方面的全面监控和管理。通过智慧工地技术，将实现工程建设过程中的灵敏感知、高速传输、精准识别、快速分析、优化决策、自动控制等。但是，通过调研发现，全国多个省份在工程建设方面相继出台了各类智慧工地建设标准、指南。但也只是注重于数据的采集、存储，还处于大数据的形成阶段。施工过程中花精力、大价钱实时采集的数据，并没有很好的指导工程建设。归其原因是现有的智慧工地建设没有对数据进行深入挖掘应用[4-5]。

1船闸工程质量评价关键参数体系

船闸工程质量评价关键参数体系建立可分为目标确定、参数初选、参数体系完善、参数体系优化及确定4个过程。

1.1目标确定

在对船闸工程“人、机、料、法、环”多个方面分析影响船闸工程质量因素基础之上，确定关键参数评选目标。

1.2参数初选

结合当前信息化技术发展现状，以质量因素自动采集与识别为主，体现施工过程质量管理水平的角度，确定基本参数。

1.3参数体系完善

根据确定基本的参数，从“人员、设备、物料、工艺、环境”等方面进行关键参数层次的划分，结合船闸工程参建单位重点关注环节，将各类参数按照层次归类，得到参数体系。

1.4参数体系优化

通过征求建设、施工、监理等单位的一线管理人员意见对参数进行修正。删除有重复性的因素、相关性低的因素、表达模糊因素。最终确定船闸工程质量施工过程关键参数。

为了使评价内容更为合理、全面，紧紧围绕人、机、料、法、环五大要素，梳理出人员、设备、物料、工艺、环境等五大模块。为了确保评价参数的合理性及全面性，了解工程应用的实际需求，对影响船闸质量的影响因素展开了需求调研。调研形式采用问卷调查的方式，对江苏省各市、县管理及应用单位共计34个对象进行了调研，根据调研结果，最终确认的船闸工程质量施工过程关键参数主要有：（1）人员：岗位持证、培训教育、技术交底；（2）设备：设备维修、设备保养、设备检验、设备标定、设备校准；（3）物料：水泥试验、外加剂、掺合料、砂石料、钢筋；（4）工艺：钢筋加工、钢筋安装、模板安装、混凝土拌和、混凝土运输、混凝土浇筑、混凝土振捣、模板拆卸、混凝土养生；（5）环境：温度、湿度。

2船闸工程质量评价数据模型建立

评价数据模型的建立以层次分析法为基础，紧扣“三控三管一协调”的要求，围绕施工现场的“人、机、料、法、环”等主要因素，针对工程项目施工过程质量数据进行自动采集、全程监控、实时管理，构建船闸工程施工过程质量的智慧评价体系如表1所示。

3基于智慧工地的评价数据收集与评价等级划分

3.1  评价数据收集

3.1.1现场信息录入

在施工现场，现场施工人员利用智慧工地工序巡查管理系统，通过手机APP，实时采集隐蔽工程、关键工序验收数据、现场描述、影音资料等信息，自动生成施工用表和监理用表，实现工序报验、审批、整改、闭合、计量数据关联、进度信息展示等。质量验收记录可以录入表单中，质量问题可以通过上传图片反映。

3.1.2现场信息智能感知

在施工现场，原材料信息利用实验室管理系统，通过物联网、数据自动采集等技术，实现委托单在线下发，数据自动采集上传、原始记录生成、试验报告输出、试验台账统计、数据智能分析等功能，有效规范试验流程，保证试验数据的真实有效。利用水泥混凝土拌和站管理系统，通过物联网、数据自动采集等技术，实现水泥混凝土各材料用量、级配、拌和时间等数据的实时采集、传输、分析、评价、预警。利用水泥混凝土运输管理系统，通过物联网、高精度定位、RFID等技术，采集运输车辆的接料时长、运输时间、运输路线、浇筑位置、浇筑时间等信息，实现混凝土拌和站、运输车辆、浇筑部位的数据关联。利用智能养生管理系统，通过无线传感和自动化控制技术，采集混凝土构件的温度、湿度数据，超出预设阈值时，智能联动养生机器人，自动控制养生过程的用水量、喷淋頻率、养生时间，养生周期内智能补水，实现全天候、无死角的持续养生。

3.2评价等级划分

为了依据船闸工程质量评价数据模型对船闸工程质量进行等级划分，项目组提出了船闸工程质量评价结果可信度的概念，船闸工程质量评价结果可信度，是指对于一项施工项目的质量评估结果的可靠程度和可信程度。在船闸工程领域，施工质量的最终评价是以《水运工程质量检验标准》（JTS 257-2008）为基础对已完成的工程项目进行质量检查和评估，以确定其是否符合设计要求、法规标准、合同要求以及行业标准。为了准确表达船闸工程质量评价结果的可信度，其应满足下列要求：（1）评估方法的合理性和准确性：评估方法必须是经过验证的，并且能够准确地衡量施工项目的关键质量指标。通常评估方法是客观、全面、系统性的，确保对施工质量的各个方面进行全面考察。（2）数据来源和采集过程：评估需要可靠的数据支持。数据来源必须可信，采集过程应该准确、完整，并且排除数据操纵或捏造的可能性。（3）透明度和可复现性：评估过程应该是透明的，评估方法和步骤应能复现。其他项目与人员可按照相同的评估方法进行复评估，应该得到相似的结果。

船闸工程质量评价数据模型包含了人员、设备、物料、工艺、环境等关键质量指标，体现了评估方法的合理性和准确性；各指标的采集是以信息化技术为基础，实现数据自动收集，体现数据来源和采集过程的可信性；采用层次分析建立的评价数据模型，计算过程简单易理解，体现透明度和可复现性。综上分析，船闸工程质量评价数据模型，适用于船闸工程质量评价结果可信度的表征，并通过评价等级划分船闸工程质量评价结果的可信度高低。评价等级划分如表2。

优：工程质量达到标准、规范、设计要求，施工过程质量控制水平高，船闸工程质量评价结果的可信度高，质量问题及时得到解决，结构耐久性能优良，项目竣工验收通过率高。良：工程质量基本达到标准、规范、设计要求，施工过程质量控制水平较高，船闸工程质量评价结果的可信度较高，质量问题能够得到及时解决，项目竣工验收通过率较高。中：工程质量达到最低标准、规范、设计要求，施工过程质量控制水平一般，船闸工程质量评价结果的可信度一般，质量问题大部分得到解决，项目竣工验收通过率基本满足要求。差：工程质量未达到标准、规范、设计要求，施工过程质量控制水平较低，船闸工程质量评价结果的可信度较低，质量问题多，项目竣工验收通过率低。

4基于智慧工地的船闸工程质量评价展示

雷达图（又称蜘蛛图、星状图或径向图）是一种以轴线为基础的图表类型，用于显示多维数据。每个轴代表一个变量，数据点沿轴线分布。在施工质量评价中，采用雷达图展示人员、设备、物料、工艺各项指数可以直观地反映项目的整体表现，如图1所示。

采用雷达图展示智慧施工质量评价指数主要优势如下。

4.1多维数据可视化

雷达图是一种非常适合展示多维数据的可视化工具。在现代数据分析中，需要处理的数据通常具有多个变量，而这些变量之间的关系可能相当复杂。传统的二维图表（如柱状图、折线图等）可能难以有效地表示这些复杂关系。而雷达图采用径向布局，可以同时展示多个变量并在一个图表中呈现它们之间的关系，这是其在多维数据可视化方面的主要优势。

4.2易于比较

雷达图的另一个优势是易于比较。在多个数据集之间进行比较是数据分析中的常见任务。雷达图允许将多个数据集的图形重叠在一起，从而便于观察它们之间的相似性和差异。这种可视化方式尤其适用于评估数据集之间的整体趋势和模式。

4.3突出特征

雷达图可以帮助用户直观地识别数据集的优势和劣势。通过观察雷达图中的形状，可以快速了解数据集在不同变量上的表现。这种表现方式尤其适用于评估和对比数据集的整体特征。

4.4空间有效

雷达图采用径向布局，能够有效利用图表空间。在有限的图表空间中展示更多信息是数据可视化领域的常见挑战。对于具有多个变量的数据集，使用传统的二维图表可能会导致图表变得拥挤和难以辨识。然而，雷达图通过将变量沿不同的轴线分布，使得它们在同一个图表中可以更清晰地显示。这种布局方式在空间利用方面具有较高的效率，使得能够在有限的空间内获得更多的信息。

4.5容易理解

尽管雷达图的表現形式与传统的柱状图或折线图不同，但对于大多数观众来说，它仍然是直观且易于理解的。雷达图的形状和布局让人容易捕捉到数据中的趋势和关系，而不需要花费大量时间阅读和解析图表。这使得雷达图成为一种非常实用的数据可视化工具，特别是在需要迅速传达关键信息的情况下。

雷达图作为一种多维数据可视化工具，具有多维数据可视化、易于比较、突出特征、空间有效和容易理解等优势。它在处理具有多个变量的数据时表现出色，能够直观地展示各个变量之间的关系，是智慧施工质量评价指数的最佳展示形式[6-7]。

5结语

本文主要从“人、机、料、法、环”五个方面分析了影响工程质量的主要因素，利用层级分析法建立了船闸工程质量综合评价体系，主要研究成果如下：（1）通过目标设定、要素初选、要素体系完善、要素体系优化与确定等四个步骤，从“人员、设备、物料、工艺、环境”等多个方面构建了船闸工程质量过程控制的关键参数体系。（2）与模糊综合评价法、灰色关联分析方法、人工神经网络评价法、数据包络分析法相比，层次分析法能使复杂问题简单化，结构化，层次化，定性与定量相结合，更适应船闸工程质量评价数据模型的建立。（3）利用层次分析法从人员、设备、物料、工艺、环境五个方面建立了船闸工程的施工质量评价数据模型。并依据数据模型计算结果，将船闸工程施工过程质量分为优、良、中、差四个等级。

参考文献

[1] 周志翔.智慧航道建设与港航管理业务融合模式研究[J].科技资讯， 2023， 21（6）：210-213.

[2] 束荣.船闸工程闸室墙钢板贴面施工质量控制[J].中国水运，2019（12）：66-67.

[3] 胡鹏里.建筑电气施工中的质量控制策略分析[J].冶金管理，2021（19）：123-124.

[4] 林晓威，王彤.公路工程智慧工地的建设及综合评价[J].工程技术研究， 2022， 7（23）：45-47.

[5] 王彤，陈科.基于BIM技术的智慧工地建设技术应用[J].建筑技术开发， 2022（001）：049.

[6] 胡茗泉. 基于BIM的地铁暗挖智慧工地管理系统开发及应用[D].大连：大连海事大学，2022.

[7] 李庆. 面向智慧工地的轻量级目标检测算法研究与系统实现[D].重庆：重庆大学，2022.