勘察信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

潘榮建 劉富 唐正輝

摘要：傳統(tǒng)作業(yè)方式下，巖土工程勘察的工作效率和成果質(zhì)量嚴(yán)重受限于數(shù)據(jù)采集、錄入、傳輸與處理的技術(shù)手段，越來越難以滿足當(dāng)前的需求。迅猛發(fā)展的信息化技術(shù)為勘察工作者突破這一瓶頸提供了重要技術(shù)支持。文章分析了傳統(tǒng)勘察工作弊病，結(jié)合勘察工作流程，提出勘察信息化管理系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路，并介紹了“交勘”勘察信息化管理系統(tǒng)的架構(gòu)和特色。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察;信息化;勘察內(nèi)外業(yè);互聯(lián)網(wǎng)+勘察

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：U412.2-A-58-206-3

0 引言

自2000年以來，我國(guó)勘察設(shè)計(jì)行業(yè)的信息化發(fā)展經(jīng)歷了從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到勘察設(shè)計(jì)“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用等多個(gè)階段[1]，部分勘察設(shè)計(jì)企業(yè)在政府指導(dǎo)下，利用“云大物智移”（云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)）等新一代信息技術(shù)提升勘察質(zhì)量，加快信息化步伐[2-3]。任治軍等[4]關(guān)注勘察外業(yè)質(zhì)量的管控，提出利用移動(dòng)寬帶技術(shù)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管控的方案;田玲等[5]參與打造“重慶市工程勘察項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了“過程留痕”“責(zé)任可溯”的勘察質(zhì)量信息化監(jiān)管;蘇立定等[6]總結(jié)分析了勘察信息化技術(shù)的主要特點(diǎn);陳詩艾、熊鑫、劉磊等[7-9]均在勘察信息化關(guān)鍵技術(shù)研究上有所進(jìn)展，為勘察信息化建設(shè)提供了有益參考。

當(dāng)前，巖土工程勘察信息化的工作仍處于起步階段，存在功能簡(jiǎn)單、操作復(fù)雜、模塊分散、偏向監(jiān)管、推廣使用性不強(qiáng)等缺點(diǎn)。因此，深入剖析勘察行業(yè)痛點(diǎn)、梳理勘察內(nèi)外業(yè)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上科學(xué)搭建巖土工程勘察信息化管理系統(tǒng)框架，為工程勘察全過程信息化提供較為可靠的方案。

1 傳統(tǒng)勘察管理方式面臨的痛點(diǎn)

工程勘察過程持續(xù)時(shí)間短則數(shù)周，長(zhǎng)則逾年，具有流程復(fù)雜、戰(zhàn)線漫長(zhǎng)、相關(guān)方多、工作量大的特點(diǎn)。傳統(tǒng)勘察技術(shù)手段落后，越來越難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求，其面臨的痛點(diǎn)主要有：

（1）低效重復(fù)。傳統(tǒng)方式的現(xiàn)場(chǎng)編錄、巖芯牌、樣品標(biāo)簽等均為“紙+筆”填寫，現(xiàn)場(chǎng)人員常常花費(fèi)大量時(shí)間、精力進(jìn)行低效重復(fù)的工作。

（2）難以協(xié)同。傳統(tǒng)方式的數(shù)據(jù)處理模式為“采集-傳輸-錄入-統(tǒng)計(jì)”，圖像處理模式為“拍攝-傳輸-歸類-重命名”，繁雜的過程致使資料重復(fù)錄入、多次傳輸、多方確認(rèn)，數(shù)據(jù)傳輸不及時(shí)，難以共享與協(xié)同。

（3）標(biāo)準(zhǔn)不一。傳統(tǒng)方式的資料填寫主要以“紙+筆”記錄為主，各類記錄、描述受填寫人知識(shí)水平、技能差異、主觀判別等影響很大，資料版面、填寫內(nèi)容五花八門，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

（4）檢索困難。傳統(tǒng)方式以紙質(zhì)材料歸檔為主，電子文件歸檔為輔。經(jīng)年累月之后，資料數(shù)量巨大，檢索難度呈指數(shù)級(jí)攀升，同時(shí)紙質(zhì)材料和電子存儲(chǔ)介質(zhì)也將面臨損壞、遺失等風(fēng)險(xiǎn)。

（5）管理混亂。企業(yè)同時(shí)開展多個(gè)勘察項(xiàng)目時(shí)，各項(xiàng)目各自為戰(zhàn)，信息不暢，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人需向多方匯報(bào)，造成資源、時(shí)間的浪費(fèi)，不利于決策層統(tǒng)籌規(guī)劃，做出合理的安排。

面對(duì)以上行業(yè)痛點(diǎn)，所幸的是，近年來現(xiàn)代信息化技術(shù)得到蓬勃發(fā)展，其數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、智能化等優(yōu)勢(shì)受到各行各業(yè)的青睞，信息化技術(shù)與行業(yè)結(jié)合形成“互聯(lián)網(wǎng)+”概念。通信基站的建立、通信設(shè)備的普及、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺憷麠l件，都為信息化技術(shù)與勘察結(jié)合提供了可能。當(dāng)前，引入信息化技術(shù)、借助信息化手段改善傳統(tǒng)勘察弊病已勢(shì)在必行。

2 勘察信息化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

2.1 勘察工作整體流程

建設(shè)巖土工程勘察信息化管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”），必須理清勘察工作流程，分析工程實(shí)際需求，以最有提效潛力的環(huán)節(jié)作為切入點(diǎn)，確定系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)和功能模塊。

工程勘察分為4個(gè)階段，其主要的工作流程為：

（1）前期準(zhǔn)備：下達(dá)勘察任務(wù)書、組建項(xiàng)目組、開展勘察策劃會(huì)、勞務(wù)隊(duì)伍招標(biāo)、儀器與鉆機(jī)配置、技術(shù)準(zhǔn)備等。

（2）外業(yè)勘察：安全技術(shù)交底、測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)與放樣、鉆孔、原位測(cè)試、編錄、取樣、量測(cè)地下水、巖芯拍照、照片歸檔等。

（3）內(nèi)業(yè)整理：項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、勞務(wù)人信用評(píng)價(jià)、電子樣品標(biāo)簽、送樣單、數(shù)據(jù)錄入勘察軟件、試驗(yàn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)、圖件與文字報(bào)告等。

（4）工程建檔：勘察報(bào)告出版與留存、原始資料歸檔、電子文件歸檔、過程管理資料歸檔等。

在外業(yè)勘察和內(nèi)業(yè)整理過程中，存在大量低效、重復(fù)的環(huán)節(jié)，如“紙+筆”抄寫編錄表、現(xiàn)場(chǎng)制作填寫巖芯牌、用原始辦法統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等，同時(shí)存在協(xié)同滯后、標(biāo)準(zhǔn)各異的缺點(diǎn)。因此著重從外業(yè)、內(nèi)業(yè)兩個(gè)階段設(shè)計(jì)信息化系統(tǒng)框架與功能，可以改變傳統(tǒng)勘察數(shù)據(jù)處理模式，極大提升數(shù)據(jù)處理效率?？辈靸?nèi)外業(yè)關(guān)系如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

依據(jù)勘察外業(yè)、內(nèi)業(yè)的分工和聯(lián)系，結(jié)合系統(tǒng)的線上管理和線下應(yīng)用特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成服務(wù)器端

（WEB）和移動(dòng)端（APP）兩個(gè)部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案兼具可靠穩(wěn)定性、便捷實(shí)用性、安全性、可維護(hù)性以及高兼容可擴(kuò)展性，采用互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，設(shè)計(jì)響應(yīng)時(shí)間<10 s。系統(tǒng)方案具體設(shè)計(jì)如下：

（1）系統(tǒng)整體構(gòu)架采用B/S構(gòu)架，使用了NET、JAVA、JavaScript等編程語言，采用MVC與三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)基于DDD架構(gòu)，采用事件驅(qū)動(dòng)模型架構(gòu)的開發(fā)方式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，運(yùn)用移動(dòng)應(yīng)用構(gòu)建技術(shù)，運(yùn)用通用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)總線，使系統(tǒng)在各個(gè)層次的二次開發(fā)能夠在各個(gè)層次模型的框架之下進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和操作。采用基于HTML5和CSS3的UI展現(xiàn)技術(shù)，使系統(tǒng)使用方便，具有良好的人機(jī)體驗(yàn)。

（2）移動(dòng)APP開發(fā)基于AndroidSDK、iOSSDK和百度地圖API，利用離線技術(shù)和定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)外業(yè)、內(nèi)業(yè)的實(shí)時(shí)協(xié)同。

（3）后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用SQLServer，具有較高的可靠性、可擴(kuò)展性;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基于MD5與3DES加密算法保證安全，網(wǎng)站基于SSL保證傳輸層安全;系統(tǒng)可以在內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行和部署，并可以進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和備份。系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

3 “交勘”系統(tǒng)組成與特色

3.1 系統(tǒng)組成

目前已研發(fā)出的“交勘”勘察信息化管理系統(tǒng)，主要分為勘察信息化云平臺(tái)（WEB）和“交勘”APP。

勘察信息化云平臺(tái)（WEB）是生產(chǎn)管理指導(dǎo)的“智慧云大腦”，設(shè)計(jì)17個(gè)主要功能模塊：項(xiàng)目看板、項(xiàng)目地圖、項(xiàng)目管理、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、人員管理、企業(yè)管理、權(quán)限管理、參數(shù)配置、預(yù)警列表、項(xiàng)目詳情、項(xiàng)目成員管理、勘探點(diǎn)列表、項(xiàng)目工作量統(tǒng)計(jì)、勘察成果管理、土試管理、權(quán)限管理及打印導(dǎo)出。

“交勘”APP是勘察數(shù)據(jù)采集的“移動(dòng)數(shù)據(jù)庫”，設(shè)計(jì)13個(gè)主要功能模塊：項(xiàng)目列表、項(xiàng)目信息、踏勘列表、勘探列表、鉆孔分布、項(xiàng)目成員、項(xiàng)目進(jìn)度、項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)、勘察文檔、勞務(wù)登記、企業(yè)通訊錄、系統(tǒng)設(shè)置及數(shù)據(jù)上傳。

3.2 應(yīng)用流程

系統(tǒng)的功能設(shè)置與勘察環(huán)節(jié)緊密相連，服務(wù)對(duì)象涵蓋勘察外業(yè)、內(nèi)業(yè)全過程。應(yīng)用流程主要分為使用準(zhǔn)備、外業(yè)應(yīng)用、內(nèi)業(yè)應(yīng)用3個(gè)階段，如圖3所示。

3.3 功能特色

3.3.1 統(tǒng)籌管理

系統(tǒng)建立層級(jí)管理機(jī)制，通過賦予角色權(quán)限，進(jìn)行勘察項(xiàng)目的企業(yè)級(jí)、項(xiàng)目級(jí)、工點(diǎn)級(jí)、鉆孔級(jí)管理。角色通過列表查詢或字段查詢方式，在權(quán)限范圍內(nèi)查閱歷史項(xiàng)目、編輯在勘項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)過程留痕、在線協(xié)同和多人統(tǒng)籌。

3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)地層

在系統(tǒng)WEB端編輯標(biāo)準(zhǔn)地層，錄入地層編號(hào)、地質(zhì)時(shí)代、地質(zhì)成因、巖土分類、巖土名稱、可塑性、密實(shí)度、風(fēng)化程度、描述等信息。在APP端讀取調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)地層，根據(jù)鉆孔實(shí)際情況進(jìn)行內(nèi)容微調(diào)，可以快速完成鉆孔的電子編錄，工作高效簡(jiǎn)潔。

3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)成果

系統(tǒng)采用信息化技術(shù)，通過軟件配合、定制化處理等方式，實(shí)現(xiàn)部分勘察成果標(biāo)準(zhǔn)化，主要包括：勞務(wù)電子登記、標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)編錄表、標(biāo)準(zhǔn)拍攝框、標(biāo)準(zhǔn)電子巖芯牌、樣簽二維碼等，促進(jìn)勘察成果電子交付和勘察標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

4 結(jié)語

勘察信息化管理系統(tǒng)深度融合多種信息技術(shù)方法，充分利用基礎(chǔ)通信設(shè)施優(yōu)勢(shì)，將會(huì)引起巖土工程勘察領(lǐng)域作業(yè)模式的新變革，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）高效性。系統(tǒng)通過電子編錄等方式實(shí)現(xiàn)勘察外業(yè)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、錄入、統(tǒng)計(jì)一體化。

（2）實(shí)時(shí)性。利用移動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)互聯(lián)的特點(diǎn)，可定位追蹤編錄人員位置，實(shí)時(shí)查閱勘察數(shù)據(jù)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)支持按項(xiàng)目需求定制個(gè)性化表單和多種導(dǎo)出樣式。

（4）統(tǒng)籌性。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)分層級(jí)管理歷史項(xiàng)目，同時(shí)服務(wù)在勘項(xiàng)目，簡(jiǎn)化檢索過程、優(yōu)化管理模式，有利于勘察工作的統(tǒng)籌安排。

勘察信息化管理的推廣，將會(huì)推動(dòng)工程勘察行業(yè)的健康發(fā)展。同時(shí)，作為一個(gè)近年發(fā)展起來的新生事物，在技術(shù)方面、管理方面都存在諸多問題有待研究與解決，如數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、勘察過程多方協(xié)同管理機(jī)制的建立、成果交付標(biāo)準(zhǔn)等。

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收稿日期：2021-03-18

作者簡(jiǎn)介：

潘榮建（1970—），高級(jí)工程師，主要從事高速公路建設(shè)的技術(shù)管理工作。