交通工程领域的智慧质监平台设计与应用

朱林 郑骅 唐建亚 徐慧

收稿日期：2023-09-01

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.06.034

摘  要：当代社会对交通工程质量和安全监督的重要性日益凸显。为了应对这一挑战，本文设计了一种基于大数据和物联网等技术的智慧质监系统，旨在实现监理工作的可视化、数字化和智能化，同时质量监督人员可以获得更加全新的工作方式和更高效的工具，使他们能够更有效地管理和确保交通工程的质量和安全性。通过该平台的应用，还验证了现代技术在质监领域的前景和优势。

关键词：智慧质监；物联网；数字化；交通工程

中图分类号：TP311    文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2024）06-0158-05

Design and Application of Smart Quality Supervision Platform in Traffic Engineering Field

ZHU Lin1， ZHENG Hua1， TANG Jianya2， XU Hui2

（1.Transportation Bureau in Wujiang District， Suzhou City， Suzhou  215299， China;

2.Jiangsu Zhonglu Information Technology Co.， Ltd.， Nanjing  211899， China）

Abstract： In contemporary society， the importance of quality and safety supervision in transportation engineering is increasingly prominent. To address this challenge， this paper designs a smart quality supervision system based on technologies such as big data and the Internet of Things. The aim is to achieve the visualization， digitization， and intelligence of supervisory work. At the same time， quality supervision personnel can gain access to new working methods and more efficient tools， enabling them to more effectively manage and ensure the quality and safety of transportation engineering projects. Through the application of this platform， the prospects and advantages of modern technology in the field of quality supervision are also validated.

Keywords： smart quality supervision; Internet of Things; digitalization; transportation engineering

0  引  言

随着政府和公众对工程质量安全监督工作的期望值越来越高，业務量不断增加，传统的工作模式[1]也需要变更创新，有必要建立高效的质监信息化管理体系[2]。为解决现有质量安全监督过程中存在的短板，更好的发挥质量监督机构在工程质量监督方面强有力的作用，提高工程建设质量监管水平，我们提出了交通工程领域的智慧质监平台。该平台着力推动“行政监督”向“执行监督”转变、“行业管理”向“行业治理”转变，充分发挥质量安全监督在工程建设过程中的监管作用，更好地提高交通工程建设质量和安全监督的水平。

1  智慧质监平台需求设计

智慧质监平台的核心是监理工作在线化[3]，这主要体现在监理工程师采取以巡视为主的方式进行施工现场监理，将巡视的工作电子化，实现监理工作的高效和规范。这种方式能够有效地提高施工质量、方便管理、提高信息共享效率、提高监理工作效率等好处。通过监理工作在线化，质量监督的职能“前移”，非现场执法得以探索并提高比重，从而实现参建单位与政府监督的信息共享，提高监理工作的质量和效率。

通过前期调研，智慧质监管理平台需求如下：

1）需要将智慧质监数据驾驶舱与智慧交通平台中心接通，整合重点项目关键数据，例如扬尘、视频、监理工作等。此外，智慧质监平台还需要为后续重点项目预留接口，以实现对数据的接入和跟踪，从而确保质量监督机构工作可控、可追溯。

2）总监、副总监、专业监理工程师日常巡视工作中需配置记录仪，记录仪通过内置联网，将监理数据传输到智慧质监平台，实现记录仪与智慧质监平台的互联。同时，记录仪内置定位和拍摄功能，需要记录监理工程师的行动轨迹、巡视、旁站、平行检验、隐蔽工程、重要部位和关键工序等[4]，并将数据上传到智慧质监平台。由质量监督机构统一审批，督促监理人员规范工作，从而真正落实监督职能。

3）系统开放互联，与第三方管理系统融为一体。目前大部分工程项目都开展了相关质量、安全、进度等管理系统的建设，智慧质监平台在设计中需建立规范接口，可共用已有系统的扬尘数据、视频数据等，实现数据的统一建设和共享。

2  智慧质监平台系统设計

2.1  系统架构设计

智慧质监平台是一种基于互联网技术的工程质量安全监管系统，旨在实现对工程全生命周期的监管和管理。为了满足该系统的高可用性、高扩展性和高性能等要求，需要采用适合的软件架构设计。

智慧质监平台的系统架构采用了分布式架构，主要包括前端展示层、应用层、业务逻辑层和数据层四个模块[5]，系统架构图如图1所示。

1）前端展示层：负责系统的用户界面展示，采用HTML5、CSS3和JavaScript等技术开发，提供用户友好的操作体验。

2）应用层：负责接收和处理用户请求，采用Java语言开发，使用Spring框架和SpringMVC技术实现业务逻辑的处理和控制。

3）业务逻辑层：负责系统的业务逻辑处理，采用Java语言开发，使用Spring框架和MyBatis技术实现数据访问和业务逻辑的处理。

4）数据层：负责系统的数据存储和管理，采用MySQL数据库管理系统进行数据存储和管理，使用Redis缓存技术提高系统的性能。

系统采用微服务架构，将不同的业务模块拆分成多个微服务进行部署，提高系统的可扩展性和可维护性。同时，系统采用Docker容器技术进行部署，方便系统的部署和管理。

图1  系统架构图

2.2  技术选型

为了实现智慧质监管理平台的高性能和可扩展性[6]，我们采用了以下技术：

1）前端技术：Vue.js框架、Element-UI组件库、Axios网络请求库等。Vue.js是一款轻量级的MVVM框架，具有高效的渲染速度和灵活的组件化开发，可以快速构建高质量的用户界面。Element-UI是一套基于Vue.js的UI组件库，包含了常用的UI组件和布局模板，可以大大提高开发效率。Axios是一款基于Promise的网络请求库，可以轻松地与后端进行通信。

2）后端技术：Spring Boot框架、MyBatis框架、Swagger API文档等。Spring Boot是一款轻量级的Web应用开发框架，具有快速开发和简化配置的特点，可以快速构建高效的后端服务。MyBatis是一款优秀的ORM框架，可以轻松实现Java对象和数据库表的映射。Swagger是一款API文档生成工具，可以自动生成API文档，方便开发者进行接口测试和调试。

3）数据库技术：MySQL数据库、Redis缓存等。MySQL是一款开源的关系型数据库管理系统，具有高效的数据存储和管理能力，可以保证数据的稳定性和安全性。Redis是一款高性能的缓存数据库，可以缓存常用的数据，提高系统的性能和可靠性。

2.3  安全架构

智慧质监平台是一种基于互联网技术的工程质量安全监管系统，其安全架构设计[7]很关键，针对智慧质监平台安全性做了以下策略：

2.3.1  安全原则

最小权限原则：确保用户和系统只拥有执行其任务所需的最低权限级别，以减少潜在攻击者的利用能力。

防御性编程：使用安全编码实践，如输入验证和输出编码，以防止常见的安全漏洞，如跨站点脚本攻击（XSS）和SQL注入。

多层防御：采用多层次的安全措施，包括网络防火墙、入侵检测系统（IDS）、入侵防御系统（IPS）、反病毒软件等。

数据加密：对重要的敏感数据进行加密，包括数据在传输和存储时的加密。

安全审计和监控：设置安全审计机制，实时监控系统和网络的活动，及时发现潜在威胁和入侵尝试。

2.3.2  身份认证和访问控制

强化身份认证：采用多因素身份认证（MFA） 策略，以确保用户的身份验证更加可靠。

基于角色的访问控制：将用户权限与角色相对应，而不是直接给予个体用户权限，以简化管理并减少错误配置的可能性。

会话管理：实施有效的会话管理，包括设置会话超时和定期重新认证等，以减少会话劫持的风险。

2.3.3  网络安全

网络分段：将网络划分为多个区域，根据安全等级分配资源，并限制跨区域访问，以减少横向移动的可能性。

防火墙：配置网络防火墙以控制入站和出站流量，阻止不必要的服务和端口，并实施应用程序层防火墙（ALF）。

安全路由器和交换机：配置设备的安全功能，如安全路由、VLAN和端口安全等，以增强网络安全性。

2.3.4  应用程序安全

安全开发生命周期（SDL）：在应用程序开发过程中实施安全性，包括代码审查、安全测试和漏洞修复。

输入验证：验证用户输入，防止恶意输入和攻击。

输出编码：在输出数据之前对其进行编码，以防止跨站点脚本攻击和其他输出注入漏洞。

2.3.5  数据保护

数据备份：定期备份重要数据，并将备份存储在安全的离线位置，以防止数据丢失和勒索软件攻击。

数据最小化：只收集和保留必要的数据，并及时删除不再需要的数据。

数据分类：根据敏感程度对数据进行分类，并实施相应的保护措施。

2.3.6  系统和应用程序漏洞管理

安全补丁和更新：及时安装系统和应用程序的安全补丁和更新，以修复已知漏洞。

漏洞扫描和评估：定期进行漏洞扫描和评估，及时发现并解决潜在的安全漏洞。

3  智慧质监平台功能介绍

3.1  记录仪介绍

智慧质监平台配备了专业的记录仪设备，如图2所示，用于监理人员的日常巡视工作，可以帮助监理人员在日常巡视工作中进行实时记录。智慧质监平台配备记录仪有以下几个优势：

1）资料收集和保护：记录仪可以捕捉施工現场（图3）的实际情况，如施工过程、质量检查和安全措施等，有效地收集资料，确保监理人员可以对工程质量和施工进度进行准确记录。同时，这些记录也可以用于保护监理人员和公众的权益，防止纠纷和不公平指责的发生。

2）透明度和公正性：通过记录仪上传的数据，监理工作的进度和质量情况可以实时查看。这提高了监督过程的透明度和公正性，不仅监理人员可以清晰地展示他们的工作细节，也使业主和其他相关方能够实时了解施工进展和质量状况。

3）及时发现和处理问题：记录仪设备能够帮助监理人员及时发现施工中的问题，例如施工缺陷、安全隐患等。一旦问题被发现，信息共享给施工人员可以立即采取行动，避免问题扩大和影响工程进度。

图2  记录仪                 图3  施工现场

3.2  平台介绍

在完成上述需求和系统设计的基础上，进行智慧质监平台的开发和测试工作，实现的功能主要如下：

1）监理巡查资料上传：在建筑、工程等施工过程中，监理人员通过智慧质监平台，将巡查、检查、验收等过程中获取的相关资料上传至平台。

通过智慧质监平台，监理人员可以上传巡查资料，及时发现并处理施工中的问题，从而提高施工质量，确保符合规范和标准。同时，相关人员可以方便地查询、管理和统计巡查资料（如图4所示），提高管理效率和工作效率，实现信息共享。巡查资料的上传还能建立完整的资料库，方便日后的工程验收、质量检查、维护等工作的开展。另外，监理人员可以通过远程巡查功能实现巡查效率的提升，减少时间和成本。

图4  资料查看

2）实时视频对讲：通过记录仪，实现智慧质监平台与监理人员或多方监理人员间的实时视频和语音通信的功能，可以提高工作效率和沟通效果，同时增加沟通渠道，为质量监督工作带来便捷。

实时视频对讲可以节省时间和成本，不需要双方或多方到同一个地方参加会议，可以通过网络或记录仪进行远程视频对讲。此外，实时视频对讲可以随时随地进行，不受时间和地域的限制，有助于提高监理人员的工作效率。最后，实时视频对讲可以让双方或多方之间建立更为便捷和实时的沟通渠道，促进信息共享和协作，如图5所示。

图5  实时视频对讲

3）监理排名：智慧质监平台通过海量数据进行分析并内置相关算法，统计各监理单位排名情况（图6），评估各监理单位工作质量，为管理者提供决策依据。

图6  监理排名

通过评估监理工作方式、效率等，可以发现监理工作中存在的问题并加以解决，推动监理工作的不断提升和完善。这样更好地实现工程建设质量监督的目标，确保工程建设过程中质量的可控和稳定[4]。

4）视频、环保管理：与现有工程项目对接视频、环保等数据，有效地监管施工现场的扬尘情况，减少对周边环境和居民的影响。通过视频监控，管理人员可以实时查看施工现场的情况，及时发现扬尘问题并采取相应的措施加以解决，如图7、图8所示。这有助于提高监理人员的监管效率和监督能力，同时也保护了周边环境和居民的利益。

4  结  论

本文介绍了交通工程领域的智慧质监平台的设计与应用。该平台采用现代化技术，如大数据和物联网，实现了质监工作的数字化和智能化，提高了质量监督机构的管理效率和工作质量。通过监理工作在线化，实现监理工作动态管理和跟踪，质量监督工作全面掌握。智慧质监平台配备了记录仪、实时视频对讲、监理排名、视频、环保管理等功能，为监管部门提供了全新的工作方式。

该平台已成功应用于吴江区605省道改扩建工程、江陵路快速改造工程、大谢村码头等项目，证明了现代化技术在质监领域的应用前景和优势。通过智慧质监平台的推广和应用，我们可以进一步提高工程建设的整体水平和品质，推动质量安全监督工作的不断完善，为交通工程领域的可持续发展做出积极贡献。

参考文献：

[1] 赵锦生.公路工程路面施工中质量监督存在的问题 [J].四川建材，2022，48（8）：121-122.

[2] 刘小江.浅析质监机构如何加强公路工程安全监督管理 [J].四川水泥，2019（6）：193.

[3] 陈雪松.基于信息化的行政执法监督体系研究 [J].法制博览，2022（35）：62-64.

[4] 刘天智.建筑工程施工现场监理工作要点分析 [J].城市建筑空间，2022，29（S2）：857-858.

[5] 沈夏磊.基于BIM+智慧工地精细化项目管理决策平台的研究与应用 [J].工程质量，2023，41（11）：53-58.

[6] 陆琦，肖峰.SPDM系统与其他系统数据集成技术选型 [J].船舶标准化工程师，2021，54（5）：108-110+124.

[7] 刘婧璇，卢丹.智能互联时代下物联网分层安全架构及标准化进展 [J].信息通信技术与政策，2023，49（5）：85-90.

作者简介：朱林（1989.07—），女，汉族，江苏徐州人，工程师，硕士研究生，主要研究方向：交通工程。