西藏水利工程质量检测监督管理系统设计与实现

王 宏，余 熠，石达扎西，张小军，许琳玲，钱文勋

（1. 南京水利科学研究院，江苏 南京 210029；2. 西藏水利厅，西藏 拉萨 850000；3. 南京普恒信息科技有限公司，江苏 南京 211100）

0 引言

为保证水利工程项目建设的质量，确保水利工程项目建设快速有效地进行，必须加强质量监督管理。而开展工程质量第三方质量检测是工程质量监督管理的重要科学手段，其检测数据能直接反映施工工程质量，确定工程安全与否，不亚于施工、监理等任何一个参建单位的效能。因此在工程质量监督管理中，主管部门应重点加强对第三方质量检测机构及其质量检测工作的监督管理[1]。

西藏位于祖国西部边疆，被誉为亚洲“水塔”，拥有丰富的水资源。新时期，随着国家加大投资，西藏水利建设快速发展，进入了前所未有的发展阶段，大量水利工程开工建设。但西藏地区地域广阔，交通不便，管理人员缺乏，开展现场工程质量巡视和督查工作受到一定限制，且存在水利工程质量检测机构少，特别是当地水利检测机构稀缺，水利检测专业职业资格人员缺乏，检测执行能力不足等客观困难[2]。而传统的监督工作方式和监管手段单一，工程建设信息的查询、统计主要依靠人工，以书面或简单的报表上报方式进行，不能有效准确及时地对工程有关信息进行查询、统计和分析，严重影响了行政主管部门对有关责任主体和工程的监管效率和力度，难以适应新形势下对工程质量监督工作的新要求[3-4]。

当前计算机网络和数据库技术迅猛发展，为实现工程项目质量监督管理信息化，提供了前所未有的机会。依靠先进的网络信息技术，实现对西藏水利工程质量监督的信息化管理，可快捷、高效、准确地获取完整的信息，达到实时了解情况，及时发现问题的目的，使管理部门对管理目标能进行更好的评估预测和控制，提高质量监督和管理水平。因此提高水利工程质量监督工作信息化管理水平，已成为西藏水利发展的当务之急[5-7]。

为实现对水利工程质量检测的信息化监管，开发了西藏水利工程质量检测监督管理系统（以下简称检测监督管理系统）。检测监督管理系统是基于Web 的信息管理系统，也是西藏水利工程项目质量监督管理信息平台（以下简称监督管理信息平台）的重要组成部分。

1 设计与实现

总体设计的思路是：根据需求调研，检测监督管理系统应以水利工程质量检测现行相关的标准及强制性的规章制度为依据，对全藏区水利工程项目质量检测机构、相关试验检测数据及报告等信息进行远程集中管理，使主管部门能够实时准确掌握工程施工质量，有效发挥对工程质量的监督管理作用[8-10]。为此，以管理维护使用方便，控制资金成本为原则，运用 Java 语言和 MySQL 数据库设计构建基于 B/S 结构的检测监督管理系统，其中系统架构采用 MVC 5 层架构模式，重点在于业务逻辑设计。

1.1 架构设计

B/S 结构是对 C/S 结构的一种变化或改进的结构，用户端通过 Web 浏览器即可使用，不需要安装客户端软件，系统的维护更新升级简单，成本低[11]。检测监督管理系统采用 B/S 结构，主要包括工程、试验室、检测（原材料、实体检测）、系统首页数据统计和用户权限等管理功能模块，整体架构采用 Spring MVC 架构，即 Model（模型）、View（视图）、Controller（控制）架构模式。View 代表用户交互界面，Model 是具体的业务逻辑，Controller 控制器接受用户的输入并调用 Model 和 View 去完成用户的需求[12-13]。

检测监督管理系统相对应的 MVC 架构实现分为 5 层，自上而下分别为：

1）表现层。即系统和用户进行交互的页面，用户可以通过浏览器进行业务处理，从而通过系统界面对存储层中的数据库进行操作。

2）应用层。通过表现层用户的操作对检测监督管理系统内部的数据库进行增加、删除、修改、查询操作，并返回操作结果，在应用层中实现系统所具有的各项功能及逻辑。

3）支持层。支持层是系统能够运行的必要条件，检测监督管理系统采用 Tomcat 运行环境。

4）信息存储层。存储层是检测监督管理系统中用户生成数据记录存储的系统层，根据存储方法的不同分为数据库及文件 2 种数据存储方式。

5）基础平台层。基础平台层即交互环境中的操作系统，检测监督管理系统采用的体系构架为 J2EE，具有良好的跨平台操作特性，能够在Windows，Linux 及 Unix 等多个平台上运行[14]。

1.2 用户管理

检测监督管理系统数据流以西藏水利厅水利工程建设质量与安全监督中心（以下简称质安中心）为中心，根据权限分为中心管理员、质安中心质量监督人员、各检测机构管理员及检测人员 3 类用户，数据流向图如图 1 所示，用户定义图例如图 2 所示。

图 1 检测监督管理系统数据流向图

图 2 检测监督管理系统用户定义图例

各用户完成以下工作：

1）中心管理员。中心管理员完成系统初始化工作，如新建检测机构，新建用户，分配角色，添加工程项目信息，进行日常检测项目、参数、依据的初始化，管理工程项目和各检测机构的信息，查询、统计上传到中心的所有数据。

2）质安中心质量监督人员。监督人员通过检测监督管理系统进行管理操作：从工程角度查看各工程对应的检测机构、实验室的信息，原材料、实体的检测记录及报告；统计各检测参数的合格率；对工程质量进行跟踪分析，对不合格的施工质量做出判断。

3）各检测机构管理员及检测人员。检测机构管理员及检测人员完善检测机构和试验室注册信息，进行本检测机构内的新建用户、工程建设所用原材料及工程实体检测的基本信息输入，原始数据及检测报告的上传、查询、统计分析，并对检测不合格的项目给出后续处理方法。

1.3 数据库设计

数据库设计是整个监督管理信息平台的核心，也是业务逻辑的抽象，科学、合理、准确的组成分类是数据库设计甚至整个平台成败的关键。表、表字段、表与表关系代表业务逻辑，表设计的前提是表结构及表与表关系需要满足业务需求，同时表设计做到不复杂，易理解，能够方便地存储、读取支撑业务逻辑所需的数据，常用的表设计方案有单表、父子表、树状表、树状加多属性表（为树状表的变异）等 4 种类型。

按照检测监督管理系统设计要求，系统数据库设计的最终目的是：做到质安中心管理人员能够通过检测监督管理系统对各工程开展的检测总体情况一目了然，对于检测中发现的问题，能准确定位，分析和确定问题所在；能够方便检测机构上传与检测相关的数据及报告等数字与图像信息。据此，将检测监督管理系统涉及的数据表分为以下 3 类：

1）业务相关类表。业务相关类表根据检测监督管理系统需求进行设计，包括以下 6 种：

a. 标准检测项目、参数和依据表。标准检测项目、参数和依据表属于树状表，相关树状图如图 3所示，包含的主要字段如表 1 所示。由于检测项目、参数、依据存在明显的层级关系，且表数据量大，因此可以通过层级控制选择的数据层，控制选择数据记录条数，运用左右值无限分类树形结构算法，在数据库层面查找某节点的父或子节点时采用左、右值进行查找，可大大提高查询效率，而不再采用常规的父编号 + 递归算法的查找方式。例如：需要填写检测项目时，只选择树状数据中的第 1 层，需要选择检测参数时，只选择上一层检测项目中第 2 层，依次类推，这样就把看似数据量较大的检测标准通过层级过滤，使数据量变得很少，配合模糊查询让用户很容易选择到所需选择的检测项目、参数、依据。

图 4 为左、右值下标在各个节点上的填充图，根据线的走向可以填充全部的节点。填充值的方向为从上到下、先左后右，把具有父子关系的节点串联到一起，形成一个闭环。

图 3 标准检测项目、参数、依据树状图

表 1 检测项目、参数、依据树状表

图 4 左、右值算法左右下标数值填充图

b. 原材料检测主表。原材料检测主表主要用于存储原材料检测主数据，包含样品编号、委托单位、生产日期、样品名称、检测项目和依据等信息，属于单表类型。设计时，主要考虑能够满足检测业务要求，做到关键属性不漏存；此外还需考虑与检测项目、参数、依据的关联关系，以方便查询及存取数据，并做到表中每个字段含义精确，字段的类型定义准确。例如：生产日期字段可以定义为日期型，也可以定义为字符型，这里定义为日期型相对更准确，目的是方便日期计算和统计分析。原材料检测表包含的主要字段如表 2 所示。

表 2 原材料抽检结构表

c. 实体检测主表。实体检测主表主要用于存储实体检测相关信息，功能类似原材料检测表，此外实体检测时加入检测位置描述及位置图附件，记录检测位置的字段信息，属于单表类型。

d. 检测结果表。检测结果表主要用于记录检测的结果、原始数据、报告，若检测结果不合格需记录不合格参数及后续处理方法。检测结果表和原材料或实体检测表是父子表，通过字段（parent_id）与原材料检测表相关联形成 1 对父子关系，记录某次检测的结果时，字段（parent_id）记录父表中的编号，以保证与父表的关系，这个编号在设计上单纯地记录 2 个表之间的关联关系，在技术上采用主、外键完成 2 个表同时更新等操作。检测结果表包含的主要字段如表 3 所示。

e. 工程信息表。工程信息表主要用于记录工程相关信息，包含工程名称、状态、等级、法人姓名、工程造价等字段，属于单表类型。

f. 试验室表。试验室表主要用于记录试验室的相关信息，包含试验室名称、负责人姓名、人员、仪器、场地配置等字段，属于单表类型。

2）用户、权限、菜单等管理类表。用户、权限、菜单等管理类表根据检测监督管理系统对权限和用户的管理要求进行设计。用户模块包括 5 张表，分别为用户表、角色表、用户-角色表、菜单表、角色-菜单表，都属于具有一定关系的单表。用户、权限、菜单等管理类表主要用于用户及权限相关管理，检测监督管理系统预先将角色和菜单、功能权限关联，再将角色分配给用户。用户表包含账号、密码、角色编号、真实姓名、是否锁定等字段；角色表包含角色编号、名称等字段，用户表和角色表通过角色编号相关联；菜单表包含菜单名称、地址等字段；角色-菜单表包含角色、菜单编号等字段，可将菜单通过角色传递给用户，从而达到控制菜单权限的目的。

表 3 检测结果结构表

3）批量操作类日志表。批量操作类日志表用于记录批量操作的日志，包括以下 2 种：

a. 批量操作日志表。用于记录每次批量导入工程信息的操作人、时间及导入的记录条数，通过UUID（通用唯一识别码）进行日志回滚及撤销操作，包含操作人 ID、 操作记录条数、用于关联回滚操作的 UUID。

b. 系统日志表。用于记录用户操作日志，包含操作人、时间、IP、访问功能等字段。

2 主要功能设计与实现

设计的检测监督管理系统整体功能框架如图5 所示。其中一级模块主要有系统权限管理等 6 个模块，能够对各检测机构原材料及实体检测进行管理，起到对检测机构及实验室检测质量监督的作用，目前已实现所有一级、二维模块功能。

2.1 权限管理

权限管理包含系统用户、角色、菜单管理，此外还包含检测机构管理，角色匹配相应的菜单功能，检测机构用户下挂在对应机构下。

图 5 检测监督管理系统整体功能框架

2.2 基础数据管理

基础数据管理包含标准检测参数（检测大类、参数、依据）和工程 2 类管理，由于工程数目较多，支持采用 Excel 批量导入工程信息。

2.3 检测机构相关信息管理

检测机构相关信息管理包含检测机构自身信息，如检测机构名称、注册地址、上级主管单位，以及法定代表人姓名、职务、职称等信息；还包含检测机构下的试验室管理，如工地试验室名称、项目建设单位、技术负责人、授权检测参数等信息。

2.4 检测数据管理

在工程项目、检测机构等基础信息录入后，要求各检测机构按照检测监督管理系统的格式和输入要求实时上报检测数据。检测数据主要为原材料和实体 2 类检测数据，同时还包括检测机构、建设单位及监理机构的检测数据，以方便进行结果对比。上报的检测数据包含检测的样品名称、参数、依据，检测的原始数据、报告、结果、不合格项目及后续处理方法等相关检测信息，实体检测时要求记录检测位置并上传位置图。

为确保检测数据的真实可靠，检测监督管理系统中的检测参数、设备、标准一一对应，建有相应的数据库，要求检测设备在有效期内，检测标准现行有效，检测人员持证上岗，检测原始记录与报告原件及时扫描上传。质安中心采用定期检查、不定期抽检的方式，检查各检测机构上传的检测报告及原始数据，若发现问题则及时与各检测机构沟通以解决问题。

2.5 数据查询与统计分析

可对工程质量检测监督数据按权限进行多维度统计分析和查询，主要有按关键字、工程名称、检测参数、检测结果（合格/不合格）查询等方式，查询内容主要包括工程项目，检测机构、试验室、内容，原材料、实体检测，检测结果，以及多方检测机构同一批次或部位试验检测数据等详细信息，并可下载检测报告及原始数据等。可对为工程服务的检测机构数量、试验室数量、检测次数、不合格检测项目汇总、不合格次数、不合格率、不合格处置情况、检测原始数据和报告等进行统计。

质安中心根据工程项目进度信息，通过查询、统计工程检测参数数据，可对各检测机构所负责的工程检测参数的执行情况进行监督。按照权限分配，质安中心可查看检测监督管理系统中的所有数据，检测机构用户只能查看本检测机构所属的相关信息。

2.6 新闻通知公告发布

根据检测监督管理系统质量监督数据汇总分析结果，可定期发布工程质量监督情况，也可发布其他新闻通知公告等。

3 结语

检测监督管理系统于 2019 年 9 月上线，运行正常，目前管理着西藏 400 多个在建水利工程项目及 20 余家检测机构，与水利工程质量检测相关的440 个检测参数进行了线上管理，采集到 993 次原材料及 110 份实体的检测数据。

检测监督管理系统针对质量监督工作和工程质量试验检测的特点，应用先进的信息网络技术，对工程质量检测关键环节进行监督控制，建立了水利工程检测和质量监督管理基础数据库，实现了数据信息共享和对工程质量检测机构实验数据的网络管理，使得工程质量监督管理工作方式得到了改变，管理工作更加精细化，提高了管理效能和快速反应能力，减少了人工等费用成本，为新形势下对水利工程质量的强监管工作提供了有力保障。

由于检测数据通过人工方式上传，就目前上线的功能而言还不能真正杜绝检测数据的虚构作假。下一步在以下几个方面需要做到：

1）业务逻辑层面。检测机构上传检测明细数据，检测监督管理系统通过行业算法解析明细数据，再根据检测的项目、参数及参考依据得出检测的结果值，用此结果值与检测报告结果值进行对比，对于偏差较大的结果给予提醒，提醒检测机构操作及质安中心监管等人员，对此份检测报告要重点关注。

2）技术层面。利用物流网技术连接检测仪器，把检测的明细数据、时间、操作人等信息直接传入到检测监督管理系统，真正杜绝检测数据虚构作假等问题。

3）将施工与监理检测数据同时纳入检测监督管理系统进行管理，以方便进行比对。