基于移动终端的水文工程现场检查系统的研发与构建

吴德波，陈 涛

（黄河水利委员会水文局，河南 郑州 450004）

0 引言

工程建设现场检查是深入了解施工质量、安全、进度等情况的最直观、最有效方式，是发现工程建设方面存在的问题，保证投资效益发挥的重要手段，也是开展项目验收的重要参考。相对于其他水利工程，水文工程具有点多、线长、面广、单点投资小、施工和监理企业资质低等特点，因此其现场检查存在诸多困难。本文结合黄河水利委员会（以下简称黄委）水文工程管理实际，研发了基于移动终端的水文工程现场检查系统，以期提高水文工程现场检查成效，增强水文工程建设管理能力。

1 系统研发的必要性

随着国家对水利建设的重视，水文工程建设投资进入历史高峰。与此同时，随着水文工程项目的大幅增加，全面有效地开展现场检查的主客观制约因素更加突出。为了使工程现场检查工作能及时、全面进行，亟需借助信息化手段，开发适用于水文工程的现场检查系统。

1.1 设地点分散，检查工作开展难度大

水文工程多为打捆项目，一个项目往往包含多个子项目和诸多建设地点，限于人员力量和成本制约，无论是现场检查全覆盖，还是重点项目的持续跟进，都存在很大困难。

1.2 文工程专业性强，检查质量难以保证

水文工程包括栈桥、码头、测验平台、水文缆道等水文设施，以及房屋建筑、船舶建造等，涉及专业类别多、规范规定多，加之没有专业的现场检查细则，现场检查的质量很大程度上取决于检查人员的专业水平和工作经验。

1.3 查成果的管理、使用不规范

在水文工程建设现场检查的成果资料中，虽然建有台账，明确专人管理，但多为个人主观表述的文字描述和电子表格，影像资料少。由于缺少信息化管理手段，对现场检查的数据无法实现有机融合，也无法开展相关性分析，从而不能准确地对水文工程管理的整体状况进行评判，致使不能提出提高建设管理质效的针对性措施。

2 关键技术研发

2.1 场检查内容标准化［1］

结合水文工程涉及的规范、规定和常见问题，编制现场检查细则，推动现场检查标准化。（1）现场检查内容标准化。将水文工程分为水位观测设施、蒸发观测设施、降水观测设施、流量观测设施、综合测验平台、水文栈桥、码头、房屋建筑、供电工程、给排水工程、测船建造等类别，逐类编列检查的具体事项，逐项列明具体技术要求，确保现场检查标准的规范性。（2）现场检查记录表标准化。针对各类别水文工程特点，编制现场检查记录表，并作标准提示。诸如“水文缆道钢架的顺河向倾斜度应小于3‰、断面向倾斜度应小于5‰”“相邻两水尺之间的水位应重合0.1 0.2 ”等，还规定了“不符合要求”“基本符合要求”“符合要求”3个程度的描述选项，对“不符合要求”和“基本符合要求”的检查项，提示要求拍摄相关照片或视频，作为证据。对于问题描述，尽量采用选项的方式，让问题表述更为清晰，降低现场工作量，也便于后期分析。

2.2 务发布精准化

针对黄委水文工程管理层级多、参建单位多、项目内容多的状况，将单个水文工程项目按建设地点分解。单个项目的建设地点与黄委水文局的单位（项目法人或现场项目部）一一对应，与设计、施工、监理企业分别对应，系统用户与单位（企业）对应，从而将单个建设地点与系统用户对应起来。用户管理范围的自动划定，可实现任务的快速准确发布和检查信息的快速准确上报。

2.3 线填报技术

由于水文工程建设地点大多偏僻，有的建设地点没有网络覆盖，如果系统基于在线数据库进行访问存储，可能因网络问题导致系统无法运行。此外，由于视频资料大，手机网络传输费用高，需要增加“离线填报”模块。

水文工程现场检查系统APP界面增设“离线填报”按键，便于用户进入离线采集模块。离线填报模块采用Android集成的SQLite嵌入式数据库。SQLite专门适用于资源有限的设备上的适量数据存取［2］。在该模块下，用户采集的图片、视频和录入的问题情况描述等信息存入本地SQLite数据库中。退出离线填报模块后，用户可以调用信息上报接口，将离线数据在线上报至服务器数据库。

3 系统实现

3.1 统架构

水文工程现场检查系统包括移动采集终端、数据传输和Web Service端［3］。逻辑架构划分为7层，其中，采集传输层位于移动采集终端，数据资源层、应用支撑层、业务应用层、应用交换层位于Web Service端。另有信息安全体系和标准规范体系两个保障体系。系统总体体系结构如图1所示。

图1 系统总体体系结构Fig.1Overall system architecture

3.2 统功能

水文工程现场检查系统Web Service端负责创建水文工程项目架构和分配用户权限；根据具体现场检查工程内容，定制生成现场检查表，分派用户现场专项检查、随手拍等数据采集任务；对随手拍的图片、视频资料作分类存储；对现场检查信息进行统一管理，规整生成项目现场检查台账和专项检查报告。移动采集终端APP根据用户权限和任务安排，现场实时记录水文工程建设情况，并将现场图片、视频、检查记录等数据实时或离线上传到系统Web Service端数据库。系统将SQLserver数据库推送机制与WEB推送机制有机结合起来，实现了对数据库实时事件数据的及时展示，并可自动更新数据列表。

3.2.1 统Web Service端的功能

水文工程现场检查系统Web Service端的具体功能包括项目管理、用户管理、随手拍管理、任务管理、资料管理、系统管理等6个部分。

（1）项目管理。在系统中创建水文工程建设项目，并将其逐级细化分解至单个建设地点，明确各建设地点的具体建设内容。各建设地点的建设项目均须明确建设单位、现场项目部、施工单位、监理单位，以实现建设地点与用户相对应，便于精准确定现场检查任务的用户。

（2）用户管理。在系统中创建单位用户和单位用户下的个人用户，对单位用户和个人用户进行对应的权限管理和任务分配。单位用户包括黄委水文局（建设主管部门、质量监督单位）和各基层局（项目法人）、勘测局（现场项目部）、水文站（运行管理单位）、施工单位、监理单位。个人用户可对个人临时（一次性）授权委托，在权限内对下级用户的权限进行临时（一次性）调整。

（3）现场检查表的生成。创建专项检查任务，明确现场检查人员和检查地点，选取具体检查内容。系统根据检查内容，生成现场检查表格，并定向发布给现场检查人员。

（4）临时任务的发布。针对水文工程建设的重要节点、关键环节、关键部位、问题部位以及管理者关心的问题，面向特定用户发布临时现场数据采集要求，要求快速采集、上传现场影像信息，以便快速、及时了解、掌握水文工程建设的具体情况。

（5）检查数据归档。除个人用户未上报的随手拍数据外，用户可在系统中调阅自己权限范围内的所有的检查报告、影像信息及文字描述。系统对数据采集、上传、修改时间和人员均有记录，便于后续跟进检查和追溯。

（6）现场检查成果分析与应用。用户可在管理权限内，对不同项目法人、不同水文工程类别、不同地区范围的工程建设情况，以及不同问题的发生情况进行分析，研究制订针对性措施，从而提高建设管理水平。

3.2.2 统移动采集终端的功能

水文工程现场检查系统移动采集终端包括随手拍、待办任务、任务列表、项目管理、离线填报5个功能模块，其主要功能有以下4个。

（1）现场检查基本信息和影像信息的快速记录。用户承担专项现场检查任务时，现场检查项目名称、人员、时间、位置等信息自动生成。现场检查信息以选项为主、问题描述为辅。在非离线填报模块，现场检查基本信息和图片、视频等影像信息同步上传至服务器［4］。

（2）个人管理助手功能。用户自行开展现场检查时，可通过随手拍模块自行采集图片、视频信息，并录入文字描述。如非上级发布的任务，随手拍采集的信息存入本地SQLite数据库中，仅供用户个人查阅，服务于用户个人管理工作。当用户选择将信息上报时，随手拍信息将上传到系统Web Service端数据库，纳入项目现场检查台账。

（3）自行检查发现问题的主动上报。上报内容包括前期问题的整改情况和信息采集人员自行发现的问题。信息采集人员可自行选择上报层级，但不能选择该层级用户。系统根据用户权限，自动选择相应层级的管理人员用户。

（4）现场检查信息的便捷传输。现场检查前后，均可通过手机无线网络或WiFi等下载现场检查表至系统移动采集终端，或上传现场检查信息至系统Web Service端数据库。

3.3 统主要工作模式

水文工程现场检查系统主要有4种工作模式：

（1）管理人员在权限内通过Web Service端向特定范围用户发布数据采集任务，提出具体水文工程部位、数据形式等采集要求。信息采集用户通过移动采集终端APP查看任务，按要求采集任务并上传。管理人员查看任务完成情况，并选择“终止任务”“重新采集”或“跟进采集”。如要求重新采集，则已上传的信息自动备份后，不会在该任务中显示。如要求跟进采集，则已上传的信息保留，信息采集用户可继续上传信息。

（2）管理人员按照现场检查计划，选择检查项目（检查地点／检查单位），根据建设内容选取检查事项，生成现场检查表。现场检查人员在移动采集终端接收检查任务，对照现场检查表逐项开展检查，录入检查结果，并视需要采集图片、视频资料。

（3）用户将移动采集终端APP作为水文工程管理个人助手，将自己所管理的工程建设进展、发现的问题和整改情况随时以图片、视频、文字形式记录并保存在个人手机中，不上传至Web Service端。个人根据手机记录实施或调整管理行为，提升管理成效。

（4）用户在现场检查时，若发现需要上报的工程进展、隐患等问题，应当在移动采集终端APP中填写情况报告，可附图片、视频资料，实时或离线上传至Web Service端，并上报上级有相应管理权限的管理人员。管理人员可在Web Service端或移动采集终端APP个人账户收取情况报告，并视情况选取“知悉并了结”“转办”“跟进”等处理选项。

4 系统应用

基于移动终端的水文工程现场检查系统已于2020年8月应用于黄委大江大河水文监测系统建设工程（一期）。该项目包含69个子项目，建设地点分布于黄河流域9个省（区）107个县（市、区）。黄委水文局为建设主管单位，其建设管理处具体承担建设管理和质量监督工作。黄委水文局下属的上游水文局等8个基层局为项目法人。各基层局依托下属的勘测局和水文站成立现场项目部，具体负责现场管理任务（共涉及17个勘测局和112个水文站）。项目管理层级多达4级，还有几十家设计、施工、监理企业，现场管理繁琐。系统投入应用后，黄委水文局建设管理处负责构建黄委大江大河水文监测系统建设工程（一期）的项目架构和组织管理体系，创建用户并进行权限分配。参建各方负责权限范围内的项目管理、用户管理、任务管理（包括信息采集与上报）和成果管理。用户均反馈“系统应用效果好，在工程现场检查管理中发挥了很好的辅助作用，个人管理助手功能也很实用”。所以，该系统具有一定的推广应用价值。

在实际应用中还发现，该系统具有良好的可扩展性。拟开展后续开发，接入黄委基层测站视频监控系统，实现通过视频监控获取有关施工现场的图片、影像信息；进而开发质量监督模块，制订质量监督的工作标准和成果标准，抽样检测取样的流程和标准，增加检测成果的录入、归档和建立台账等功能。

5 结语

基于移动终端的水文工程现场检查系统通过将现场检查工作标准化，较好地解决了检查过程中因人员专业水平、工作经验等主观因素引起的检查深度和成果质量难以保证的问题。借助信息化手段，并解决了现场检查工作任务繁重、时效性差、归档不及时、归档不完整、缺乏分析应用等问题。在黄委大江大河水文监测系统建设工程（一期）管理工作中的应用表明，该系统大幅提高了现场检查和成果分析运用的质量和效率，取得了明显的成效。