混凝土质量追踪及动态监管信息系统的研究
彭润桃 李振华
三和软件华南分公司 三和软件研发中心
【摘 要】：混凝土作为主要的建筑结构材料之一，其质量好坏将直接影响到建筑工程的质量和使用寿命，关系到人民群众的生命和财产安全，因此如何对混凝土质量实施有效控制和监管已经成为建设行政主管部门亟待解决的课题。本文以住房与城乡建设部2009年度科技计划项目——《广州市混凝土质量追踪及动态监管系统》项目为例，概要地阐述了混凝土质量追踪及动态监管信息系统的设计开发原理。
【关键词】：混凝土；质量追踪；动态监管；信息系统
1. 前言
混凝土作为主要的建筑结构材料之一，其质量好坏将直接影响到建筑工程的质量、使用寿命，关系到人民群众的生命和财产安全。近年来随着国民经济的迅猛发展，预拌混凝土行业也得到了飞速的发展，广州市的预拌混凝土生产企业也已发展为目前的60多家，随之而来的市场竞争也越发激烈，面临的挑战也越来越严峻。恶性竞争导致商品混凝土生产厂家为节约生产成本放松对质量控制，而建设行政主管部门对商品混凝土质量控制又缺乏有效的手段，因此如何对混凝土质量实施有效控制和监管已经成为建设行政主管部门亟待解决的课题。为更好履行质量监管职责，在涉及建筑物结构安全的质量关键控制点上加大监管力度，广州市建设工程质量监督站联合广州粤建三和软件有限公司申报了住房与城乡建设部2009年度科技计划项目——《广州市混凝土质量追踪及动态监管系统》，借助计算机技术与网络通讯技术研发混凝土质量追踪监管信息系统。
2. 系统研究的意义与目标
我国自上世纪80年代开始，为加快发展散装水泥，提高工程质量，改善城市环境，推进技术进步和节能减排，逐步推广使用预拌混凝土。广州市目前的建设工程已经全部采用预拌混凝土，但与全国的情况一样，预拌混凝土的质量却呈下降趋势。主要原因有以下两个方面：
1) 市场的恶性竞争导致商品混凝土生产厂家为节约生产成本放松对质量控制。部分施工单位出于经济利益考虑，采购劣质混凝土或简化商品混凝土浇筑质量控制体系，尤其是放松对现场浇注过程的质量控制。检测市场的无序竞争直接导致检测单位，施工单位，监理单位等相关责任主体在商品混凝土检测环节上弄虚作假。
2) 建设行政主管部门对商品混凝土质量控制缺乏有效手段。主管部门对全地区商品混凝土生产及检测状态缺乏整体、准确、实时的掌控，往往因混凝土质量原因危害建筑物实体安全的后果产生之后，方能了解相关信息进行处理，造成被动局面。同时，主管部门缺乏对各相关责任主体，商品混凝土生产及检测信息的采集和处理手段，难以判断全地区商品混凝土质量态势并判别问题工程、企业，监管工作缺乏针对性及预见性，工作效率低下。
和谐社会的建立需要建设行政主管部门在涉及建筑结构安全的关键点上做出更加有效的工作。 商品混凝土的质量直接影响建筑物结构安全，关系人民生命、财产安全与万千家庭幸福。为更好履行质量监管职责，消除社会不稳定因素，质量监管部门必须在涉及建筑物结构安全的质量关键控制点上加大监管力度。
《广州市混凝土质量追踪及动态监管系统》的研发目标正是要加强对预拌混凝土质量的监管。具体来说其建设目标如下：
1) 建立混凝土质量动态跟踪信息的数据仓库。利用数字化建模技术，通过混凝土生产企业和检测单位设备的数字测控改造和数据手动上报相结合，实现混凝土生产信息（含搅拌及浇筑）、检测信息和监督信息的完整实时采集、上传，建立全地区混凝土质量动态跟踪信息的数字化数据仓库。
2) 实现对混凝土生产异常状态实时报警。系统通过对数据仓库的挖掘，对比生产数据与检测数据，及时发现混凝土生产过程中的各种异常，并根据事先确定的异常登记向相关监管部门、人员实时报警。
3) 实现对混凝土生产过程的事前、事中监控和相关责任主体的差异化管理。通过数学模型和回归分析、相关分析、差异分析等数理方法对数据仓库中各类数据进行数字化建模分析，对混凝土生产企业、使用企业（施工）、监理公司、检测机构和各级监督机构的相关行为进行对比分析，提供了有效的辅助决策，及时预测潜在问题单位、问题工程，建立混凝土监管系统的预测预警机制，实现了管理手段上从被动监管向主动监管，事后监督向事前监督和过程中监管的双转变。
3. 项目主要研究内容
3.1 项目主要功能
本项目主要是利用Internet技术、数据库技术和混凝土质量控制体系的综合评估模型开发而成的一套由混凝土生产数据集成管理平台、检测数据集成管理平台、质量监督数字处理平台等部分组合的系统：
1) 混凝土生产数据集成管理平台：混凝土生产数据集成管理平台跟踪每个批次混凝土搅拌及浇筑情况，确保监管部门能及时获得所有在监工程每批次混凝土的生产及工程使用情况，并提供查询、统计和分析。
2) 检测数据集成管理平台：实时汇总、动态追踪每项工程编号每批次混凝土检测数据，确保监管部门能及时所有在监工程每批次混凝土的实际质量状况和工程实体质量情况，并提供查询、统计和分析。
3) 质量监督数字处理平台。质量监督数字处理平台实时处理混凝土生产过程中的各种异常并报警，准确引导监管部门跟踪处理；通过对相关数据的数字化统计分析，及时预测潜在问题单位、问题工程，实现差异化管理；对比各监督机构在监项目的质量状况和对问题项目的处理情况，实现对监督机构的自身量化考核。
3.2 项目业务流程图
1) 系统监管效果图
2) 整体业务流程图：
4. 项目关键技术与科技创新
4.1 项目关键技术
1) 建立混凝土质量控制体系的数字综合评估模型。本系统将依据相关国家或行业技术规范，将来自各方的相关质量信息予以数字化处理，从而建立混凝土质量控制体系的综合评估模型，以此为基础可利用决策树等预测模型算法和数据挖掘技术，将大量混凝土质量数据进行处理，从而为监管部门专业化的决策支持服务。
2) 对搅拌站和检测单位相关设备的数字测控改造。利用现代数字传感技术、数字信号处理技术和无线通信技术对搅拌站和检测单位相关设备进行改造，从而保证混凝土相关生产数据和检测的准确、实时和自动化采集并向系统传输，杜绝目前比较普遍的数据造假现象，净化市场。
3) 符合流水线生产体系要求的系统架构。根据工业领域流水线管理思想及用户的应用现状，系统采用“数据库/服务器/客户端（浏览器）”三层分布式网络架构，将传统的离散的混凝土质量控制体系转变成为工业生产控制架构，从而将混凝土质量的严格可控成为可能，并便于用户安装、使用、维护、专用的客户端。
4) 面向对象技术在数字化建模过程的运用。整个系统的研发过程将全面采用面向对象技术，将数字化模型抽象为数据仓库中的属性、方法等计算机能判别的方式，实现数字化模型与计算机编程语言、数据仓库技术、数据挖掘技术的有机结合。
5) 健全的网络安全管理体系。综合采取数字水印、信息加密、防火墙、安全认证、网络安全审计、网络监测等各项安全技术，并辅以严格的分层次系统用户权限管理模式，确保系统的安全稳定运行。
6) 服务器群集技术和数据备份技术。本系统涉及全市范围数以千计的工程项目和相关企业，必须确保系统的正常运行。高可用性的服务器群集技术能基本解决系统运行中可能出现的硬件和网络故障问题；硬件备份、软件备份、灾难恢复措施和健全的数据管理制度相结合，确保数据安全。
4.2 项目科技创新
本系统作为质量监管部门的混凝土质量控制平台，综合体现了质监站在混凝土质量控制领域管理思想、管理技术和管理手段三个方面的创新：
1) 管理思想创新：系统将工业领域流水线管理思想引入到建筑生产质量管理领域，将属于不同经济主体的混凝土搅拌、浇注、检测及监督等环节模拟成严谨的流水线生产体系；通过对流程控制和数据管理的优化，将松散的混凝土质量控制相关主体转化为混凝土质量控制流水线上的有机环节，将传统的离散的混凝土质量控制体系转变成为工业生产控制架构，从而将混凝土质量的严格可控成为可能。
2) 管理技术创新：系统将信息技术、数字测控技术和数字化建模等现代科技手段引进到了混凝土质量控制领域：信息系统的开发为混凝土质量相关各方提供了统一的信息采集和处理平台，保证了质量管理工作的协同可控；数字测控技术的引入实现了混凝土搅拌站和检测机构相关生产及检测数据的实时采集和上传，保证了原始数据的真实性；数字化建模技术的引入，在通过数字编码将不同经济主体的混凝土搅拌、浇注、检测及监督等环节模拟成严谨的流水线生产体系的同时，也为各类监管数据的统计和分析通过了可靠的数学分析模型，为监管部门提供了有效的辅助决策手段。
3) 管理手段创新：通过该系统，实现了管理手段上从被动监管向主动监管，事后监督向事前监督和过程中监管的双转变：通过系统的数据采集，监管部门可以准确实时地掌握全市混凝土生产状态，主动采取监管措施；通过系统的统计分析，可以准确发现、判断及预测问题产品和问题企业，及时在事中、事前进行干预，避免产生不利后果。
5. 结语
随着《建设工程质量管理条例》、《建设工程质量检测管理办法》、《广东省建设厅关于进一步加强商品（预拌）混凝土质量管理工作的意见》等一系列有关文件的颁布执行，行政主管部门对建设工程质量的监管已经由单一的工程实体质量监督延伸到对各方责任主体和有关机构质量行为的监督。本项目的研发和实施将建立一个覆盖混凝土生产（混凝土企业）、使用（施工单位）、监测（监理公司和检测机构）和监督（质监机构）的混凝土使用过程质量追踪和动态监管系统，从而实现对混凝土从生产到使用全过程的质量追踪管理，其推广应用将有助于加大对预拌混凝土生产企业以及工程建设各责任主体质量行为的监管力度，强化工程项目实体质量监管的科学性和实效性，显著提高工程质量监管水平。