基于智能手机的输电线路质量验评系统研究

颜 静，谢芳毅，董言乐，林 松，李会娟，杨龙飞

(1.北京洛斯达数字遥感技术有限公司，北京 100120；2.中国南方电网超高压输电公司，广东 广州 510663)

1 概述

特高压输电线路工程施工质量管理是我国特高压电力建设工程质量管理的主要内容。其中，工程施工质量的验收评判是电力基建部门最重要的工作环节。为了保障输电线路工程的施工质量，国家颁布了相应工程质量验收与评定标准，国家电网公司、南方电网公司也颁布了相应的企业标准。但是，目前特高压输电线路施工质量验评工作中仍然存在一些问题。

(1)特高压输电线路工程的工程信息、设计信息繁多，质量验评的设计信息查询繁琐。

(2)目前电网施工现场的信息化程度不够，现场作业时仍旧采用传统的工作方式。信息共享性不强，管理者获取信息滞后。

(3)施工过程资料管理粒度有待细化，需要提升对运行维护的支撑。

国家电网公司、南方电网公司分别建设了基建工程管理系统，对特高压输变电工程施工质量验评的管理主要是对验评表单结果扫描件的管理，缺乏依据杆塔的分工序的关联查询及统计分析功能，数据的共享性和实时性仍需加强。

在工程建设等的施工质量验评方面，有已取得的研究成果可供参考：大连万龙软件有限公司开发的“公路工程质量管理系统”，实现了公路工程质量控制、质量日常管理等功能。宁葵等提出了采用计算机对工程建设质量控制验评全过程的工作进行统一管理的思路，构建了工程建设质量验评专家系统。刘赟等为了提高火电厂施工过程质量验评工作的效率，建设了相应的质量验评系统。何荣余等提出了基于C/S体系结构模式的中国火电工程质量检验评定系统。宋伟等使施工管理人员在施工现场应用移动终端办公，及时获取工程质量数据，促进了工程质量的提高。

本文提出构建输电线路工程施工质量验评系统的技术路线：以杆塔为基本管理单元，实现对工程基本信息等的批量管理，实现验评表单的关联填写与上报审批等功能，从而促进输电线路工程质量验评过程信息的共享、工作流程的优化和工程质量验评管理效率的提升。

2 业务分析

根据特高压输电线路质量验评标准的要求，对质量验评工作的业务分析。

2.1 质量评定要求

施工单位内部质量检验应采用三级检验制度。工程施工质量应按下列要求进行验收：施工质量检查、验收和评定应按质量验评标准所列分项工程、分部工程和单位工程进行；分项工程应验收合格，方可对分部工程进行验收；分部工程应验收合格，方可对单位工程进行验收、评定。

2.2 重点检查的工序

施工过程要严格按照施工图纸执行，为了保障施工质量，输电线路工程重点对以下工序验评：

(1)土石方工程

线路路径复测及基础坑的分坑与开挖、施工基面及电气开方是土石方工程的重要工程，也是验评的重点。

(2)基础工程

基础工程的浇制，重点检查各类基础型式(现浇基础、掏挖基础、岩石基础等)的主筋、地脚螺栓埋深等参数。

(3)杆塔工程

杆塔工程也是质量评定的关键，应逐基杆塔检验。检验的重点为部件规格、节点主材弯曲、螺栓防松等。

(4)架线工程

检查导地线(包含OPGW)展放、连接、紧线、附件安装等过程，重点检查导地线规格、导地线损伤修补情况、极导线排列、交叉跨越、附件安装等情况是否安装图纸要求施工。

(5)接地工程

逐基检查表面式接地和深埋式接地的接地体规格、电阻值、接地防腐等。

(6)防护设施

逐项检查基础防护设置、航空标识、限高标志等。

2.3 分析结论

根据上述业务应用需求，系统需要满足的功能包括：

(1)设计的质量验评系统要支持现场资料的实时获取，方便施工、监理、业主的管理者快速获取现场施工质量信息。

(2)要分工序对输电线路的设计信息、施工信息进行管理。以杆塔为基础，查询各工序的信息。

(3)系统要支持设计信息的快速查询获取，支持设计参数与施工实际数据的对比，方便快速判定施工是否符合要求。

(3)要支持逐级审批功能，实现验评表单的逐级检验。

(4)要考虑施工现场网络条件不良时，现场采集数据的存储与管理。

3 关键技术研究

3.1 智能移动终端技术

智能手机像个人电脑一样，具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入。自20世纪90年代出现以来，智能手机的功能日渐强大，在人群中的普及率逐年提高。据美国皮尤研究机构2016年2月的调查显示，智能手机在成年人群中的普及率，美国为72%，新兴经济体中为37%，中国为58%。

智能手机具有五大特点：①具备无线接入互联网能力；②具有PAD的功能；③具有开放的操作系统；④扩展性强，对第三方软件支持多；⑤运行速度快。其中谷歌安卓系统(及基于安卓衍生的第三方智能操作系统)的智能手机以较高市场占有率和较低的开发成本，为质量验评移动APP解决方案提供了有利支撑。

3.2 云存储技术

云存储是指通过集群应用、网络技术或分布式文件系统等功能，通过应用软件把网络中各种类型的存储设备聚集起来，一致对外提供数据存储功能和业务访问功能的一个系统服务，最大程度的保证了数据的安全及节约了存储空间。按照部署和服务方式的划分，云存储可以是企业内部的私有云，同时也可以是基于互联网服务的公众云。

我们采用的私有云存储技术，其负载均衡、分布式计算、动态扩容的特点，保障了在施工现场、各项目部多用户并发复杂关联计算的效率和数据存储按需获取的要求，同时节约了硬件成本。

3.3 数据加密传输技术

质量验评系统中的工程资料、施工信息等是重要的文件资料，所以本平台的网络通信安全非常重要。当前信息破坏与窃取方式多样，而本系统又有多终端数据交互的特点，容易遭到网络攻击，所以必须做好数据交互中的数据安全工作。

数据加密作保证信息安全的主要方法，是数据安全的核心技术，也是当前金融系统常用的数据安全手段。目前常用的加密方法分为对称加密和非对称加密两种方式。在本平台中，采用了非对称的加密方式：非对称加密技术使用不同的密钥对传输的数据进行加密和解密操作，不同于对称加密，在非对称加密中，加密密钥仅用于加密而对解密完全无用；解密密钥仅用于解密而对加密无用。密钥分离的特点更好地保障了质量验评信息在传输过程中的安全性。

4 质量验评系统的设计

4.1 系统整体框架设计

为了方便施工现场实时采集施工检查信息、方便管理者快速获取检查结果，采用移动端采集和展示数据。同时，为了方便内业对工程信息、图纸中的设计参数的管理及后期档案的整理归档，系统同时构建Web网站。质量验评系统整体框架设计见图 1。

架构的最底层是设备层，是系统构建的硬件基础：主要的设备包括应用服务器、数据库服务器、服务器管理终端、PC操作终端和移动端。应用服务器部署网页版系统和数据同步的接口，数据库服务器用于部署服务端数据库。PC操作终端用于浏览服务器发布的网站。移动终端用于部署移动APP，实现信息采集和浏览。数据存储层是在数据源的基础上，通过ETL(抽取、转换、加载)进行数据整合，形成供上层计算或业务使用的数据集。本系统采用关系数据库和文件方式存储业务数据，选用的数据库为MySQL(服务器端)和SQLite(移动端)。

图1 项目总体研究框架

通过数据存储层的整合，形成了数据层，供上层功能应用。整合的数据集包括工程信息数据集、设计信息数据集、验评表单数据集、系统数据集。

基于数据层，系统构建了相应的应用模块，从而形成了应用层。应用层的功能模块包括：工程信息管理、设计信息管理、验评表单填报、系统管理功能。

用户层展现了系统服务的对象。系统以门户网站的型式和移动端APP型式来提供服务，服务的用户包括建设管理单位、监理单位和施工单位。

4.2 系统部署设计

质量验评系统的部署架构见图2。系统采用B/S架构与移动端相结合的方式搭建。其中，中心机房配置应用服务器、数据服务器和管理终端。中心机房通过网关与Internet连通。PC机可以通过Internet访问服务器。另外，用户可以利用手机部署移动端端系统。移动端系统支持在线、离线应用：在离线情况下，移动端填写的数据暂存本地；当有Wi-Fi/3G/4G网络时，实现与服务器数据的同步。

图2 系统部署架构

4.3 系统功能设计

系统有两大功能模块构成：Web端系统和移动端系统。

Web端功能包括：工程信息管理、设计信息管理、质量验评信息管理和系统管理。

(1)工程信息管理：实现对线路的属性信息、标段划分信息、杆塔属性信息的录入、查询浏览功能。

(2)设计信息管理：实现对输电线路施工各工序阶段质量验评相关的设计信息的管理。

(3)质量验评信息管理：实现对验评表单的录入(录入过程中系统根据杆塔字段关联自动录入设计信息)、审批、查询统计等功能。其中，质量验评表单的审批支持多级审批：施工单位填写验评表单并提交审批→监理复核施工质量信息→业主审查施工质量。

(4)系统管理：包括对用户单位管理、用户管理、后台配置等。

移动端功能包括：工程信息浏览、设计信息浏览、质量验评信息填报、系统配置等。

(1)工程信息浏览：实现对网页端录入的工程信息的查询浏览。

(2)设计信息浏览：实现对设计信息的查询浏览。

(3)质量验评信息填报：支持随时随地对验评表单信息的录入、查询。

(4)系统配置：对用户信息的管理、离线数据管理等。

5 质量验评系统的实现与应用

5.1 系统实现

(1)网页端系统实现

在系统的B/S架构中，系统的网页端采用JAVA语言开发，基于J2EE搭建，借助成熟的数据报表套件FineReport搭建。采用HTML+JavaScript实现网页客户端的动态交互功能，采用CSS控制网页效果。同时，针对不同浏览器进行兼容性开发。

(2)移动端的开发

移动端系统采基于Android操作系统开发。由于移动端要支持完全的离线应用，且为了实现移动端的个性化交互并保证运行效率，所以采用了原生开发方式。采用Java语言，以SQLite为数据库开发。

移动端与服务器的接口采用Web Service技术，采用轻量级JSON作为数据交换格式。移动端使用时直接调用Web Service接口，传入的参数是JSON格式的字符串，里面包含此次数据交互的一些请求参数，接口根据请求参数查询服务器数据库，准备好数据后，组成一个JSON字符串，再返回；移动端将返回的JSON字符串解析后进行处理，从而实现数据交互。

5.2 系统的应用

本系统已在云南金沙江中游送电广西直流输电线路工程、滇西北至广东直流输电线路工程中使用(填报验评表单数见表1)。

表 1 滇西北工程利用系统填报表单数量(张，截至2017-04-13)

由于系统容易上手且系统具备批量导入、导出、自动查询填报的功能，减少了施工单位验评表单填报的工作量，得到了施工项目部的认可。另外，系统形成的验评表单规范，方便查询管理，得到了监理单位和业主单位的一致赞许。

6 结论

本文分析了特高压输电线路施工质量验评业务需求，研究了质量验评信息化管理的关键技术，构建了质量验评系统，实现了验评设计信息的自动填写、数据的批量导入导出，支持依据杆塔分工序的验评数据管理。借助移动端系统，可以实现现场的表单的实时录入，同时方便监理、业主随时监督工程质量。总之，系统增强了数据的共享性，减少了验评工作量，细化了管理力度，保证了验评资料的规范性。通过实际应用，验证了系统的实用性。

本系统在工程中的推广应用，将有效减少工程信息、设计信息录入的工作量，提高信息的共享性；同时，提高验评表设计信息填写速度；有效促进验评表单审批流程规范化；提高质量验评管理的精细化程度。

系统还需要借助实际的应用不断优化改进，以期为业主及参建单位提供更好的服务。