建设工程检测实验室的智慧化建设探析

路 阳

（广东省建设工程质量安全检测总站有限公司 广州510500）

智慧城市是把新一代信息技术和创新概念充分运用在城市中的各行各业，将系统和服务打通、集成，实现提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，提升民众的服务体验与生活质量［1］。从智慧城市的概念可以看出，智慧城市是一个包罗万象的集合体，它适用于各行各业，具体到特定的行业或领域，它又有特定的表现形式，例如：智慧政务、智慧交通、智慧医疗等等。由此延伸，将智慧城市的概念应用于实验室建设，将带来智慧实验室。

智慧城市的建设核心是大数据建设，工程检测实验室的核心产品也是数据，因此两者的结合具有非常完美的切合点。笔者具有多年的工程检测实验室的从业经历，结合行业发展的现状，笔者认为智慧实验室的建设既有必要性，又有可行性［2］。

1 工程检测智慧实验室建设的必要性

要说明工程检测智慧实验室建设的必要性，就要从工程检测实验室发展过程中存在问题和行业的发展需求入手分析。

1.1 工程检测实验室发展中存在的问题

1.1.1 实验室公信力有待提升

一直以来工程检测行业从业人员的素质相比食药监、医疗等行业的检测人员较低是不争的事实，另一方面，行业和地区监管的差异也造成了检测机构规范化管理的良莠不齐，因此关于工程检测实验室出具虚假或存在技术缺陷的报告的事件仍不绝于耳。对于检测行业，其最核心的生命力就在于公正、准确的检测数据所打造的公信力，因此实验室公信力的提升具有非常重要的现实意义。

1.1.2 过程管理难

检测工作管理的重点在于实现数据的可溯源，做到这一点需要在人员、设备、方法、环境等多个方面的持续有效管理，这一管理的过程在检测机构往往以质量手册、程序性文件、作业指导书与记录表格的形式体现。管理文件的作用，需要人的有效执行，但人对制度的有效执行仅靠认真负责的态度是远远不够的，更需要现实可行的手段确保过程管理有效，尤其对于检测参数多、作业范围广的工程检测实验室非常有必要。借用安全生产管理中经常用到的“本质安全性”的概念，其意指设备的安全措施可以在人为操作失误或设备故障的情况下仍可保证系统的安全，将这一概念引用到实验室过程管理中，也就是“本质有效性”。

1.1.3 数据价值的挖掘及衍生服务不足

长期以来工程检测实验室的产品就是检测报告，再具体一点就是检测报告中的数据，这些不同工程项目的、不同类型的数据间往往是孤立的，这一现象不利于行业的提质增效，尤其对于涉及工程安全的项目（如施工起重机械检测），数据间的彼此孤立带来的不仅是效率的低下，还带来安全隐患此起彼伏的顽疾。另外，从客户的角度分析，检测报告的结果，反映在客户面前的仅是数据或图表，对于这样的结果所反映出的工程是否存在质量安全隐患，往往需要专业人士的识别，而且待客户拿到报告时才知道存在的问题可能为时已晚。

1.2 智慧实验室是实验室信息化和创新发展的客观需要

从时代发展的角度看，各行各业都在将大数据、云计算、区块链等新技术作为创新发展的切入点，这些切入点的集大成者就是智慧城市建设。检测行业的发展如果不从管理和实现手段上寻求变化，就只能是低水平的重复建设，纵观当今获得快速发展的行业，无一例外的都是在信息化和提升客户体验方面取得突破的行业［3］。

“大数据”已然成为重要商品的今天，对于检测行业来说谁能将纷繁复杂的检测数据充分挖掘，并运用于行业的提质增效和技术服务的延伸，谁就掌握了创新发展和抢占市场的良机。

2 工程检测智慧实验室的建设方案

工程检测智慧实验室从功能板块的组成来看应至少包括：数据大屏、数据中心、区块链系统、项目管理、实验室管理等5个基本的板块，每个功能板块自成体系，又彼此相联，共同形成实验室管理、数据挖掘与分析、成果展示与应用的有机体［4］。智慧实验室平台架构如图1所示，业务总体图如图2所示。

图1 智慧实验室平台架构Fig.1 Platform Architecture of Smart Lab

图2 智慧实验室业务总体图Fig.2 General Business Diagram of Smart Lab

2.1 数据中心

数据中心是智慧实验室的中枢，承担着各种数据管理、数据支撑的职能［5］，是“大数据”的收集与加工制造中心。数据中心不仅融合实验室管理数据、检测项目数据、物联网平台数据［6］，更具有智慧实验室所特有的数据处理与分析的功能，发现数据背后所映射的“特性”、“习惯”、“趋势”等各类主体和行业的关键信息，并且通过长年累月的数据积累，这些关键信息的准确性和价值愈发突显。

2.2 区块链系统

区块链从本质上讲是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”、“全程留 痕”、“可 以 追 溯”、“公 开 透明”、“集体维护”等特征［7］。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制［8］。其特征非常吻合第三方检测实验室所要求的数据公正、可靠、可溯源，是提升实验室公信力的有力手段。

为提高数据的真实性，近年来各地行业监督部门纷纷设立了检测信息化监管平台，对重要检测数据要求实时上传，但这一做法的覆盖面不够广泛，实时上传的参数受作业环境、检测方式、数据上传的可行性等多种因素的制约，并未全覆盖。另一方面，当前数据实时上传的要求，是行业监管部门制定的监管要求，其执行手段是自上而下的，对部分检测机构而言是被动的接受，而非自身内升动力使然，因此对于整个行业的公信力的提升、行业的规范化建设等方面作用有限。但区块链的技术应用，不仅可有效解决检测数据溯源的需要，更可将实验室管理、检测效率提升等检测机构自身建设的需要相融合，成为机构自发的行为，产生内升动力，与行业的监管上下呼应，促进整个行业的规范化建设和公信力提升。

2.3 实验室管理

实验室管理是以检验检测机构资质认定的相关规定为基础［9］，结合实验室管理的具体技术要求，针对“人、机、料、法、环”所进行的各项管理。智慧实验室通过物联网技术［10］等信息化手段，在实验过程中对人员身份、设备状态、环境状况等实验室管理的重要环节自动采集，并通过智能化的分析制定各环节的执行策略，实现对实验过程的有效监控和分析，发现不符合情况及时报警，甚至自动停止试验。

由于智慧实验室平台与BIM、CIM、云计算、区块链和人工智能间存在良好的对接渠道，因此在实验室管理过程中，可以将传统的检测数据，根据业务类型与建设领域当前大力推广的BIM、CIM技术相融合，形成更加丰富和多维的检测成果。还可以与报告管理、日志管理、体系管理等相融合，实现更加高效和有效的实验室管理［11］。

智慧实验室可以将传统实验室管理中的制度、手段、模式智慧化，有效降低人为因素的干扰，大幅提升实验室的管理水平。

2.4 项目管理

项目管理是智慧实验室平台的基本功能，与传统的业务管理类似，包括项目安排、辅助设施管理、报告管理、经营数据管理、招投标管理等，智慧实验室在项目管理中的最大优势在于对项目管理中的各类数据的收集、分析，形成“趋势”、“状态”、“习惯”等的研判，对检测机构的发展从“大数据”的角度给予客观的指导。

2.5 数据大屏

数据大屏是对各类信息、数据、过程、现状等智慧实验室核心要素的形象展示，其展示的内容不仅包括了各种现场监控画面、实时数据、设备状态等基础内容，还将实验室的大数据分析成果以简单明了的方式予以展示，为受众提供了信息获取、研判的平台。数据大屏细节展示如图3所示。

图3 数据大屏细节展示Fig.3 Large Screen Detail Display of Data

数据大屏的展示可以根据实验室管理的需要，自行设定展示的内容、形式，可以动态的对特定数据进行实时“热力”分析和展示，实现与后台数据中心的即时互动，以及成果展示的同步性，大幅提升了信息获取的效率。

3 总结

智慧实验室是智慧城市建设发展应用于工程检测实验室的具体表现，是工程检测实验室应用信息化技术的高阶形态。智慧实验室对于解决工程检测实验室过程管理繁杂、公信力不足、检测结果的应用单一等问题具有先天性的优势，这一优势是改变传统工程检测实验室顽疾的有力武器，同时又是将“大数据”产品化，全方位提升实验室技术水平和管理水平的有效手段。工程检测实验室由传统的发展路线迈向智慧化的发展方向是大势所趋，是先进技术和管理理念助推行业提质增效的必然结果，希望通过本文的探讨，对未来工程检测智慧实验室的建设起到抛砖引玉的作用。