辜壮群,柏 啸
(广州市水务工程质量安全监督站,广东 广州 510403)
水务工程污水管道项目,主体分部工程主要使用了混凝土管材,其质量是污水管道工程质量控制的关键要素。确保混凝土管材质量是保障污水管道工程质量和安全的前提。但混凝土管材质量的监管一直存在着薄弱环节:进入施工现场的混凝土管材与产品的出厂证明资料无法相互对应,管材来自何方无从验证,一旦出现质量问题,认定责任主体存在不确定性。广州市水务工程混凝土管监管系统利用数据仓库、数字测控、物联网等现代信息技术,在管材生产过程植入可追踪的电子芯片,实现混凝土管生产数据的实时上传,建立一套覆盖混凝土管生产、检测、安装实时监管系统,实现了对混凝土管的质量信息实施实时追踪的监管,提高污水管道工程隐蔽验收阳光化的监管水平。
混凝土管材以其耐压、抗腐、寿命长等综合优势成为了污水管道工程主体结构的主要原材。但混凝土管材质量监管存在一些难以克服的盲点。
一是生产厂家鱼龙混杂,混凝土管材出处不明。
二是进入施工现场的混凝土管材与产品的出厂证明资料能否相互印证无从判断。
三是混凝土管材进场监理见证检测存在漏洞。管材厂家、施工单位预先知道,进场管材必须先见证送检合格后才能使用,因而会确保进场的第一批管材符合质量要求,随后进场的管材是否与第一批管材同批次、同质量,靠肉眼无从辨认。
目前,混凝土管材质量监管主要有以下一些方式。
一是查看外观质量。根据 GB/T 11836-2009《混凝土和钢筋混凝土排水管》的规范要求,监管人员主要靠肉眼查看混凝土管材外观,是否有明显的粘皮、麻面、局部凹坑、蜂窝、塌落、露筋、空鼓、裂缝、合缝漏浆、端面碰伤等现象。
二是查看资料。结合现场混凝土管材标识对照审查混凝土管材的进场台账、生产合格证、厂家自检报告、进场报验等材料。但出厂证明资料是否与现场管材对应一致,是否同属一个批次,甚至是否为同一厂家无法判断。
三是监督抽检。质量监督机构可委托具有相应检测资质的检测单位,对进场的混凝土管进行计划性监督检测或疑点性监督检测,可以对管材的违法行为起到一定的威慑作用。但监督检测数量有限,成本较高(每次抽检的需时约 5 d,管材的检测费用约 4 000 元/组,管材从工地现场运送到检测场所费用约 2 000 元/组),无法从根本上解决问题。
以上种种手段在一定程度上对混凝土管材的质量监管起到一定的作用,但依然无法解决混凝土管材在生产、检测、进场、安装各阶段形成有效的监管链条,一旦出现质量问题,责任主体认定困难,存在着监管漏洞与盲点。
面对混凝土管材市场行为不规范以及存在着监管漏洞与盲点,应用数据仓库、数字测控、物联网等现代信息技术,通过建设了“广州市水务工程混凝土管质量监管系统”(以下简称“监管系统”),能够较好地解决目前混凝土管材质量监管难题。
本项目的目标是建立一个基于 Internet 平台的广州市水务工程混凝土管质量监管系统,满足政府管理部门及工程相关责任主体对水务工程混凝土管生产、安装使用过程的管理要求。
一是混凝土管材生产信息的实时上传,包括混凝土管材的身份标识、规格、批次、厂家自检数据以及生产、入库、出库的地点和时间等。
二是实现混凝土管材在工程施工过程中的信息实时上传,包括进场管材的所属生产厂家、所属批次、质量检验情况、使用工程名称、使用部位。相应环节均实时能够监测发生的时间和地点。
三是采用数据仓库技术对混凝土管生产企业、水务工程建设参建单位及检测机构相关的生产数据、工程施工数据、检测数据进行汇总、聚类、比对和分析,实时提供正在施工工程的质量状况,有效防止假冒伪劣、不合格的混凝土管用于施工。
2.2.1 管材生产企业接入管理
通过上级主管部门发文,明确管辖区域内污水管道工程使用的混凝土管材必须植入带有唯一识别码的电子芯片,并符合将管材信息上传监管系统的要求。管材生产企业自愿将管材生产信息接入“监管系统”,自愿接受“监管系统”监管。
2.2.2 管材生产信息管理
实现混凝土管生产数据的实时上传,确保“监管系统”及时获得混凝土管的生产数据。采用具有无线射频识别(RFID)技术的芯片,在混凝土管材生产过程入库前将芯片植入混凝土管中,厂家采用便携式手持终端读写设备,实时向系统上传管材芯片植入时照片,系统通过芯片实时定位管材位置,确保管材生产信息与生产地点的确定性。通过对管材生产日期监控,有效地防止生产龄期不足的管材出厂。
2.2.3 工程施工现场管理
通过已植入在混凝土管材中的芯片,采用便携式手持终端读写设备,实现混凝土管在施工过程数据实时上传,确保“监管系统”及时获得在监水务工程的混疑土管使用情况(进场验收、取样送检、安装);通过“监管系统”“工程地理位置图”实时掌握施工进度,通过“监管系统”“数据分析”实时掌握项目完成的工程量(进度)。
2.2.4 管材检测数据监管
通过数据接口,获取已建成“广州市水务工程质量检测监管系统”的数据,通过对检测单位的内部检测管理系统进行接口改造,结合“检测单位收样芯片扫描端”,对混凝土管进行身份验证(扫描管件 RFID 芯片),实现检测结果与管材芯片一一关联,有效地防止送检管材(检测样本)偷梁换柱的情况。“监管系统”获取送检管材检测报告,合格的管材才能用于施工(未经检测或检测不合格,“监管系统”自动限制用于施工),对检测不合格的管材进行监管、跟踪处理,实现闭环管理。
2.2.5 工程信息管理
通过数据接口,获取已建成“广州市水务工程质量安全监督管理系统”的数据及新报监涉及污水管道工程项目的基本信息,包括工程概况,责任主体管理人员信息等。以工程为主线,通过已植入在混凝土管材中的芯片,采用便携式手持终端读写设备,串联起相应项目管道工程质量管理信息。管理部门及相关责任主体可以在“监管系统”获得或查询相应的工程管材信息(管材生产、检测、验收、安装情况等)以及实时的工程状况、工程进度(工程量)等。
2.2.6 芯片管理
“监管系统”公布了便携式手持终端读写设备及具有无线射频识别(RFID)芯片的技术标准,对符合技术要求的设备及芯片供应商实行“监管系统”登记及公告方式,方便管材厂商及工程管理部门以及责任主体选用。芯片由供应单位先行在“监管系统”中登记,再供应给选用的混凝土管材厂商。未经在“监管系统”中登记芯片无法进入系统,已登记的芯片为管材的唯一性提供了基础。
2.2.7 芯片读写 APP 应用
包括:①供应商芯片登记系统。实现供商应进行芯片登记功能;②生产企业芯片读写端。实现混凝土管生产单位为本单位所生产芯片读写的混凝土管,给予唯一身份证号,实现对混土管的供应登记(与工程监督号关联)等功能;③监管人员无线巡检系统。用于监管人员巡检,现场查看混凝土管的身份及质量情况,并实现巡检问题记录跟踪等功能;④监理现场芯片读写端。用于监理在现场对混凝土管进场、安装情况进行上传(包括:混凝土管身份证号、GPS、时间等);⑤检测单位收样芯片扫描端。对检测单位的内部检测管理系统进行接口改造,实现检测前,扫描管件芯片,实现检测结果与芯片关联,有效地防止送检管材(检测样本)偷梁换柱的情况。
2.2.8 数据分析
采用数据仓库技术对混凝土管生产企业、水务工程建设参建单位及检测机构相关的生产数据、工程施工数据、检测数据进行汇总、聚类、比对和分析,可有助于对管道工程管材各个环节的监管提供了基础数据。
2.2.9 系统管理
为混凝土管材质量监管系统提供统一的后台管理功能,包括用户组织机构、权限、数据字典等。
2.2.10 数据接口
与“广州市水务工程质量安全监督管理系统”对接,获取工程报监信息;与“广州市水务工程质量检测监管系统”对接,获取第三方检测信息;并为其他外部系统提供通用数据接口。
2.2.11 基础设施
大型虚拟机(8 核 2.4 GHz vCPU、32 GB 内存、100 GB 存储空间)2 台,本地备份(磁带库、32 TB)客户端 1 台,数据存储(100 GB、FC-SAN 裸容量)4 个;操作系统 windows 2012 R2 2 套,数据库 MY SQL 技术服务 1年,中间件 Tomcat 技术服务 1年,便携式手持读写设备 10 台。
本系统基于 RFID 与物联网技术,利用 RFID 芯片植入混凝土管从而对其进行唯一性标识,对广州市的混凝土管实行流水身份跟踪管理,将混凝土管质量相关监管关键环节转化为混凝土管质量控制流水线上的有机环节。
通过研发 RFID 应用于混凝土管在质量监管配套的供应商芯片登记系统、生产企业芯片读写端、监管人员无线巡检系统、监理现场芯片读写端,使电子芯片读写系统与混凝土管质量监管系统实现对接,使得从电子芯片读取的混凝土管唯一性标签能实时上传到广州市水务工程混凝土管质量监管系统,形成了监管链条。
通过配套研发的 J R-0168 便携式手持终端读写设备,配置 4G 全网通、ROM 8 G、1.0 GH Z 四核 CPU、支持条码、超高频 RFID、高精度 GPS、800 万像素摄像、无线通讯等功能,实际使用联通无线网络流量卡。
图1 广州市水务工程混凝土管质量监管系统组成结构示意图
图2 项目整体框架设计图
2.6.1 整体流程图(见图3)
图3 广州市水务工程混凝土管监管系统整体流程图
2.6.2 生产单位操作(见图4)
混凝土管生产企业登记(企业基本情况、人员基本情况)、生产批次登记(芯片登记)、混凝土管生产(芯片植入照片)、混凝土管入库、混凝土管自检登记、混凝土管出库。
图4 生产单位操作示意图
2.6.3 工地项目部(监理、施工)操作(见图5)
图5 工地项目部(监理、施工)操作示意图
管材进入工地监理验收、监理退货(验收前退货,安装前退货)、监理见证取样送检、施工安装。
2.6.4 监督机构操作(见图6)
图6 监督机构操作示意图
通过行政主管部门发文明确要求:为广州市水务工程提供混凝土管材的厂商负责在管材生产时植入带有唯一识别码的电子芯片,为顺利推广“监管系统”打下了坚实基础。
通过举办大型培训(2 次、各 90 人)及深入厂商与工程施工现场的培训(30 次),有力推进了系统的应用,及时掌握各类用户需求,不断完善系统功能。
通过建立“监管系统”交流 QQ 群,系统研发和使用各方及时沟通、解答、跟进处理系统运行过程中出现的问题,及时解决应用中随时出现的问题。
截止到 2018年12月31日,已有 34 家混凝土管生产厂商自愿接入“监管系统”接受监管,接入“监管系统”的污水管道工程 100 多项,已有 73 项安装植入了芯片混凝土管 38 635 根,完成管道安装里程数 88 746.5 m。
1)初步实现了混凝土管从生产、入库、出库、进场验收、检测到施工安装的全过程可追踪效果;
2)利用龄期管理,避免了未达到龄期、混凝土强度未达到规范要求的管材进入施工现场用于施工;
3)利用检测管理,确保每个批次管材,必须经抽检合格方可进行安装,避免未经检测或检测不合格的管材用于施工;
4)利用退货管理,确保存在外观质量缺陷的管材不得用于施工。
上述功能均可以通过管材已植入的芯片跟踪查询取得。
在行政主管部门的指导和大力支持下,通过各方的共同努力,“监管系统”的推广取得了较好的效果,但仍然存在一些问题。
1)一些厂商仍然对混凝土管材植入芯片造成管材成本增加存在不认同的态度,对“监管系统”保护厂商的作用认识不足。一根直径为 1.5 m 的钢筋混凝土管(长 2.5 m)在市面售价 2 000 元左右,而每个芯片 10 元,增加芯片后,将增加千分之五左右的成本,另厂家应用该系统需要一次性配置无线手持终端设备(约 8 000 元),对厂商成本的增加微乎其微。
通过加强对厂商的宣贯力度,“监管系统”已得到厂商的普遍认可,自愿接入“监管系统”接受监管的混凝土管生产厂商已有 34 家。
2)存在管材植入芯片容易脱落情况。通过召开管材厂商及芯片供应商的专题研讨会,提出了相应解决办法,要求厂商加强质量管理,改进植入工艺,提高芯片植入的牢固度。
混凝土管材质量监管是水务工程污水管道项目质量管理的重要方面。针对混凝土管材质量监管薄弱环节,“广州市水务工程混凝土管质量监管系统”利用大数据和物联网技术实现了混凝土管信息化动态监管,为规范混凝土管市场行为以及工程监督提供了有效的监管手段,提高了水务工程信息化监管水平。