實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)在福建省高速公路工地試驗室的應用

■范勝輝

(福建省高速公路建設總指揮部工程處，福州 350000)

1 前言

國家 “十二五規(guī)劃綱要”在 “十二五期間我國高等級公路發(fā)展規(guī)劃與建設”中明確提出5 年建成國家高速公路網3.5 萬公里， 到2015 年國家高速公路網全部建成， 通車里程達到8.3 萬公里， 基本覆蓋50 萬以上人口城市。地方高速公路網5 年建設約3 萬公里，其中新開工1.2 萬公里。 到2015 年， 國地兩網高速公路共計通車里程約達14 萬公里。隨著我國對基礎建設投入的加大和高速公路的蓬勃發(fā)展，交通行業(yè)日益興旺，同時國家對交通行業(yè)的質量管理要求也越來越高。各級交通質量管理部門也在利用各種手段加強對交通工程質量的管理，計算機信息管理作為一種現代管理方式參與了對交通工程質量的管理，為工程建設管理提供了精準、有力、高效的管理手段。

2 信息系統(tǒng)開發(fā)的必要性

2.1 建設工程量與日俱增，監(jiān)督力量嚴重不足

我國每年在建工程不斷增加，各級工程質量監(jiān)督機構所承擔的監(jiān)督工作與社會責任日益加重，監(jiān)督人員工作量增大、監(jiān)管力量嚴重不足。每個工程所涉及的材料供應、各方責任主體及檢測機構數量多，信息量大、且來源復雜，導致監(jiān)督人員很難及時、全面地掌握完整的信息。試驗室出具的報告是否真實、準確，監(jiān)管部門很難判別，一旦出現工程質量問題，監(jiān)督人員往往無法分析原因、追究責任。

2.2 施工企業(yè)對試驗室重視程度不高

試驗室檢測是為質量管理提供科學的數據依據的，是施工企業(yè)中非常重要的部門，但也是很多施工企業(yè)最不重視的部門。作為重要環(huán)節(jié)之一的檢測工作存在很多問題，如：有的試驗室試驗過程操作不規(guī)范甚至人為控制試驗過程的現象，造成檢測數據不準確；有的試驗室替換樣品，或人為將試驗不合格的數據修改出具合格報告，造成試驗數據虛假；個別試驗室甚至不做試驗直接出報告等。

2.3 缺乏檢測數據統(tǒng)計分析，無法準確反映工程質量狀況

對建設工程進行科學的統(tǒng)計分析，有助于準確地掌握工程質量狀況，為建設主管部門決策提供科學依據。由于缺乏信息化管理手段，各級質量監(jiān)督部門目前無法有效開展工程質量分析評估。

3 實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)介紹

福建省高速公路工地試驗室實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)是利用互聯(lián)網數據交換平臺實現工程質量檢測信息的實時、自動上傳，確保省級行業(yè)管理部門、項目業(yè)主、監(jiān)理單位等相關主管部門能及時獲得各工程項目的質量檢測數據，可隨時根據質量監(jiān)督工作的要求調用、查詢和匯總工程項目的質量數據，有助于對工程項目尤其是控制性工程實施有效的實體質量監(jiān)管。利用監(jiān)管平臺，實現對施工標段工地試驗室、第三方檢測試驗室等檢測機構質量行為的高效監(jiān)管。

3.1 系統(tǒng)組成

福建省高速公路工地試驗室實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)由試驗室數據自動采集系統(tǒng)、 網絡數據交換平臺和監(jiān)管信息平臺三部分組成。

3.1.1 試驗室數據自動采集系統(tǒng)

采用微機控制電液伺服萬能試驗機及微機控制電液伺服壓力試驗機測控系統(tǒng)， 從試驗機操作方式上由人工操作改為微機自動控制， 實現數據的自動采集與實時上傳。

通過對現有試驗儀器的信息化改造，壓力機實現等載荷速率加載或等應力速率加載， 滿足GB、 ISO、ASTM 等標準對于混凝土、巖石、集料等材料的抗壓強度試驗要求；萬能機實現力、位移、變形三閉環(huán)控制功能，控制精度高，可靠性好，滿足相關標準對于金屬拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗要求，采用多通道的自適應PID 閉環(huán)控制算法，實現了整個過程(主要包括力，位移，變形等)的全自動控制，實現測量過程數據和試驗結果(最大力、抗拉強度、屈服強度、非比例延伸強度、 彈性模量、 斷后延伸率等參數) 的自動計算和保存。

3.1.2 網絡數據交換平臺

數據交互格式為標準的XML 格式， 打包后的XML 數據包統(tǒng)一存放在一個臨時表中。傳輸服務程序每隔一分鐘對所有表進行掃描一次， 當有數據時把XML 數據包通過互聯(lián)網發(fā)送到遠程的監(jiān)管系統(tǒng)服務器上。

接收方式為服務器中安裝多個監(jiān)聽端口，以7×24h的運行模式接收所有監(jiān)測儀上傳來的數據。 同時為提高各端口的接收效率， 避免端口堵塞、 等待、 丟包問題，接收程序加上負載均衡的功能，使程序易于水平擴展。

3.1.3 監(jiān)管信息平臺

監(jiān)管平臺采用 “中心存儲、各方使用”的原則進行管理，即數據集中存儲在中心數據庫服務器，管理平臺為工程的參建各方提供查詢接口進行數據的查詢、統(tǒng)計與分析。平臺支持跨地域、大數據、多級用戶結構等。根據各種條件查詢到各試驗室上傳的樣品信息、檢測報告、力學性能試驗曲線、數據更改記錄、異常記錄、試驗室數據傳輸服務程序的在線時間等。

3.2 系統(tǒng)流程

實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)從數據的采集與存儲、傳輸至監(jiān)管平臺、及平臺的監(jiān)管功能均自動完成，無須人工操作干預，系統(tǒng)工作流程如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

3.3 系統(tǒng)實施

監(jiān)管平臺服務器部在中心機房，為各使用單位開放傳輸標準接口。技術人員對各試驗室的設備進行技術改造，安裝實時采集軟件，配置相應的傳輸端口，即可實現檢測數據的實時上傳，具體實施要點如下：

(1)對試驗機進行電液伺服改造，屏蔽原設備和原軟件手動操作及人為干預的相關設施及功能。

(2)組建試驗室局域網，使試驗室及辦公室于同一局域網，安裝試驗室檢測管理軟件，實現試驗數據不落地、無紙化審批、自動傳輸。

(3)配置試驗室識別碼，開通傳輸端口，實現實時監(jiān)測、實時傳輸。

4 系統(tǒng)具體應用情況

福建省高速公路建設總指揮部于2013 年開始， 在全省在建高速公路工地試驗室安裝實時檢測動態(tài)信息管理系統(tǒng)，在防止假報告、假數據，提高監(jiān)督效率方面起到了明顯效果。目前，全省在建高速公路項目累計完成206 家工地試驗室(含第三方檢測試驗室)的信息化改造工作，在建項目所有的工地試驗室均完成安裝實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)，全省工地試驗室進入信息化管理時代。

(1)實現工程質量檢測信息化、網絡化、數據采集精確化、試驗人員操作規(guī)范化。避免人工因素的干擾，更提高試驗公正性。

經過對試驗機的油路系統(tǒng)進行改造，加裝液壓伺服控制系統(tǒng)和數據采集系統(tǒng)，計算機根據數據采集系統(tǒng)的數據信號通過控制系統(tǒng)對材料試驗進行控制，使材料試驗機按所選定的檢驗項目的標準進行試驗，改造后的試驗機的加荷速度能按試驗規(guī)范的設定要求進行自動控制，整個試驗過程無須人工操作。

(2)各試驗室的檢測數據實時采集，并將相關的工程部位、樣品信息及報告信息通過互聯(lián)網統(tǒng)一上傳中心數據庫。

工程部位節(jié)點內置在系統(tǒng)，試驗室在形成檢測報告時，直接選擇工程部位，可避免用戶輸入可能產生的差錯，在信息監(jiān)管平臺上可以直接根據工程節(jié)點，檢索到相對應的檢測數據，并自動分析。

(3)監(jiān)管平臺與試驗機數據采集系統(tǒng)無縫對接，有效預防了下列違規(guī)行為：人為控制試驗加荷過程，采用試驗樣品以大代小， (如大直徑鋼筋代替小直徑鋼筋做試驗、高標號的試塊代替低標號試塊做試驗)，人為控制卸荷值(在樣品沒有破型或拉斷的情況下通過切斷試驗機電源，開啟回油閥卸荷，人為控制數據采集系統(tǒng)的采集值)。

(4) 監(jiān)管信息平臺的各項信息， 并具備動態(tài)分析、預警與報警功能。

監(jiān)管信息平臺對匯總的質量檢測數據進行各種查詢、統(tǒng)計和分析并能形成各種報表，為監(jiān)督管理人員提供有力的決策支持、提高監(jiān)管效率、減輕工作量、遏制可能產生的工程質量問題。

①利用信息化平臺，對實時上傳的數據進行統(tǒng)計分析，包括試驗過程異常、無實時曲線數據、數據比對異常等。試驗過程異常是指試驗過程中進行人工干預；無實時曲線數據是指未經試驗，直接錄入試驗結果值；數據比對異常是指分析實時曲線的結果值與報告出具的結果值不符， 人為強制修改試驗結果值即會導致數據比對異常。監(jiān)管管理人員通過查看平臺的預警信息，可為監(jiān)督檢查提供了強有力的依據，不用到現場即能掌握試驗全過程情況。

②利用信息化平臺對檢測人員的監(jiān)控，杜絕無證上崗、一證多用等情況發(fā)生。工地試驗室上傳的數據信息中，包含人員信息，信息化平臺可實時的判斷出試驗人員是否有證、是否同時出現在多個工程項目。

③信息化平臺對不合格報告實時匯總，讓監(jiān)督人員第一時間掌握相關檢測情況，解決了以前出現不合格情況后瞞報、漏報，上報周期長等問題。監(jiān)督人員根據上傳的數據信息，能在第一時間做出決策，杜絕可能會導致工程質量問題隱患。

④通過信息化平臺對檢測數據的匯總統(tǒng)計，監(jiān)督人員隨時隨地了解工地試驗室檢測工作量。按年、月、日及周進行匯總統(tǒng)計；按檢測日期、報告日期等條件進行查詢統(tǒng)計；按工程部位進行查詢統(tǒng)計等，監(jiān)督人員不用到現場即能完成部分監(jiān)督檢查工作，避免現場檢查試驗室提前準備、 掩飾問題等情況的發(fā)生。 信息化平臺客觀、真實的反應了檢測情況。

⑤信息化平臺對工地試驗室在線時間的統(tǒng)計，與出具的報告數量進行比對，分析出試驗室是否有不做、少做試驗的情況。

5 還需改進的方面

互聯(lián)互通是目前信息化的發(fā)展的趨勢，與多方單位進行數據互聯(lián)互通，可節(jié)省資源，更加高效、快捷進行工程質量監(jiān)管管理。

目前實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)主要是針對于力學相關的檢測數據，針對于現場檢測、土工、集料、瀝青、地基基礎等檢測項目未能納入，下期目標將開展信息平臺檢測項目的擴充，達到所有的檢測數據都能通過平臺監(jiān)管。

實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)還設想與視頻系統(tǒng)、拌合站生產信息系統(tǒng)、檢測員崗位系統(tǒng)、設備計量系統(tǒng)等進行互聯(lián)互通，這對提升工程質量監(jiān)管管理能力、減輕監(jiān)管工作量等方面能起到質的變化。

6 結束語

實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)以工程質量的監(jiān)督管理為核心，按照工程質量監(jiān)督檢查的工作程序和工作方法，通過實施完全整合的一體化解決方案，實現工程質量信息從采樣、存儲、傳輸、管理等各個環(huán)節(jié)的全面信息化，提高工程質量監(jiān)督的工作水平和工作效率，實現全面的質量管理和有效的政府監(jiān)管。福建省高速公路工地試驗室實時檢測動態(tài)信息系統(tǒng)的投入使用，為高速公路建設管理提供了科學、準確、高效的信息化管理平臺，使全省高速公路在建工程的建設管理再上新的臺階。

[1]張云勇.中間件技術原理與應用[M].清華大學出版社，2004.

[2]周洪波.物聯(lián)網:技術、應用、標準和商業(yè)模式[M].電子工業(yè)出版社，2011.