胡崛群，詹德佑，蔡 锋
(浙江方圆检测集团股份有限公司，杭州 310018)
国家“十四五”规划提出，要坚定不移地建设制造强国、质量强国、网络强国和数字中国。检验检测行业数智化改革不仅服务于我国数字经济发展提升、助力实体经济转型升级，也是检测机构精细化运营体制升级的新路径，迈向检测认证智慧化的必经之路[1]。近年来已有部分检验检测机构利用数字技术“在线化、无接触、可追溯”的特性，有效提升了保障检验检测结果正确性的能力，将更多的工作从线下移到线上。利用二维码、物联网、电子认证等技术，实现手机下单委托、检测过程实时查询、自主下载电子报告等服务，通过业务全流程无纸化改造，显著提升服务体验，促进检验检测业务提质增效[1]，高效规范客观地为客户提供检验检测服务，推动行业的科技进步和社会经济发展。
在检验检测工作中，原始记录是出具检验检测报告唯一的数据信息来源。根据CNAS CI 01对现场检验的要求：“应及时记录检查过程中获得的观测资料和数据，以防丢失有关信息”。根据国家质量监督检验检疫总局《检验检测机构资质认定管理办法》第三十条的要求：“检验检测机构应当对检验检测原始记录和报告归档留存，保证其具有可追溯性。原始记录和报告的保存期限不少于6年”。检验检测机构应确保检验检测结果是真实客观可追溯的。
1.1 记录方式相对落后
目前国内检验检测机构现场检验工作的原始记录大多采用手写记录模式，在结果和数据的整理、校核、填写方面耗费大量时间和精力，增加现场检测工作量，影响工作效率和工作质量[2]。以高速公路涉及的机电设备的试验检测为例，包括安装在公路沿线的监控设施、照明设施、诱导设施、可变情报板，以及隧道内和隧道口的消防、紧急电话、指示标志、可变限速板、照明系统、逃生诱导设施等不同类型的被测对象，每个被测对象都要填写相应的设备名称、所处地点位置桩号、检测时间、检测天气情况和名目繁多的检测数据，并需保存历史检测记录,内容纷繁复杂。手写记录模式对数据的真实性有较大影响。
1.2 数据公正客观存疑
参与检验检测的人员虽然安排了检测和校核的分工，但纸质原始数据填写不清晰、数据不完整、改动不合规的情况时常发生，无法对数据的采集、编辑、核实等操作步骤进行全过程监管，严重影响了检验检测工作的客观性和严肃性。
1.3 追溯管理不够规范
工程项目不仅要进行首次安装后的项目验收测试，设施投入运行后还须进行定期跟踪测试和对标评判,比如，高速公路收费系统中的ETC门架系统、闭路电视监控系统和入口称重系统，除完成规定的试验检测外，还须每年对联网网络信息安全措施的等级保护基本要求作评估[3]。这就需要检验检测机构不断收集保存检验检测过程中的数据、音视频记录，通过查看、核实、比对历史资料和相关的标准规范，评判被测设施的完好状况。而纸质原始记录在储存、查询、调阅等环节易造成不规范，检测结果的溯源性较差。
2.1 设计思路
为减少现场工程检验手工记录数据所造成的可追溯性较弱、检验检测人员现场管理不易控制等影响，同时要减少整理、校核、填写的工作量，降低纸质原始记录的出错率和随意性，提升项目检测运转的时效性，采取数智化手段改进原始记录的记录方式和实时记录时间的自动跟随就非常必要。对检验检测获得的数据、结果等信息以文字、图片、音视频等电子化方式保存，让原始数据更全面、数据链更完整、可追溯性更强；
通过预留接口与现有系统对接，使检验检测数据互联互通发挥更大作用；
通过身份识别和位置信息采集，加强对人员和项目的管控，确保检验检测流程客观公正。
2.2 系统实现
数智化工程检验结果记录系统由记录单元、存储单元、传输单元和编辑单元等环节组成，可采用多种互联网连接方式。收到项目委托要求后，由综合管控系统业务受理员负责录入相关信息,并分配给指定检验检测人员。管理员通过综合管控系统可查看和管控检测工单指派、进展情况，对工单实现全流程管控。根据所分配的作业单，检验检测人员登录移动端领取任务并选择对应的检测设备和原始记录模板，项目基础信息由系统在检测任务获取环节自动填充，记录数据后可将记录保存并导入工程检验结果记录系统，完成全项目检测数据采集后启动报告签批流程。工程检验结果记录系统功能流程如图1所示：
图1 工程检验结果记录系统功能流程
2.3 设备支持和系统对接
现场检验工作受环境、场景、网络等多种因素影响，因此终端应用应支持手机、PAD等不同终端设备[4]，并为不同的终端提供不同的适配界面。前端设备兼容4G/5G网络，并支持接入无线网络。
数智化工程检验结果记录系统通过接口配置，在采用GPS定位+移动互联网+全媒体数据采集技术的基础上，通过预留接口与检验检测业务单位已有的管理系统进行数据交互，实现数据上报、储存、统计、预测等服务。从已有的实验室管理LIMS系统获取工单信息和设备信息，在工单管理中显示已登记的产品/项目信息，在设备管理中显示可选设备的信息。统一由管理员将工单分配给具体检验检测人员，在工单管理中能显示工单的处理状态，便于管理者掌握项目进展和人员安排情况。
2.4 功能设计
检验检测人员登录移动端应用后根据当前任务选择工单，系统自动填充项目基础信息，并自动定位登录设备的位置，确保检验检测人员的身份和位置信息的后期溯源。检验检测人员可对项目基本信息进行核对、更新、确认，并为项目选择所需检验检测设备以及原始记录文件，完成检验检测原始数据录入后将记录文档保存并提交至数智化工程检验结果记录系统，完成现场检验检测工作。原始记录文件按照标准化工程检验检测流程的顺序展示所包含的检测项，检验检测人员可依照流程进行记录结果的填写，避免重复和错漏检测项。每一个检测检验项支持文字记录，并可通过拍照、录制音视频等方式保存可视化的原始信息，保证数据的原始性、真实性、可追溯性，实现检验原始记录的规范、准确、有效和不被篡改。
在后台管理系统的档案信息中归档所有已检的检验检测原始记录，管理员可对记录进行复核，同时支持导出保存，管理员可对检测员、模板、领域、类别等进行管理设置。在检测员管理中可对检测人员的账号密码进行认证并授权，实现统一管控。在模板管理中按领域类别进行原始记录模板设计，设计应符合相关标准规范规章约定的要求(如数值修约和极限数值的表示等)，在确认记录规范情况下，做到内容切合实际、版面清晰明了。同时还可根据专业类别和标准要求进行定制化调整，原始记录模板文件的命名按照规则进行，并按树状拓扑架构分类，方便管理与调阅查询。
2.5 控制管理和数据安全
系统允许多终端多用户同时使用，为保证用户的使用感受，页面响应时间被控制在可接受范围内；
标准库可按需求进行编辑，按不同的标准要求建立专用模板，如电子警察系统、公路车辆智能监测记录系统、安全防范系统等。
通过系统登录授权、移动端应用实时定位等手段实现对检验检测人员的身份认证、检验检测地点的定位溯源、检验记录信息的实时同步，实现检验检测项目进展、人员工作动态的实时反馈。
数智化工程检验结果记录系统对数据的采集、编辑、核实、储存和传输等操作步骤实行全过程监测记录，确保实验数据做到更改有痕迹、过程可追溯、数据能核验，防止人为或意外的误操作对数据造成影响。确保项目检测、校核、存档过程的清晰记录，同时记录项目检验检测操作行为，形成操作日志。通过设计数据的自动保存,避免因终端卡顿、故障等情况导致数据丢失。通过技术手段对数据加密，保障数据在操作和传输过程中的安全可靠，满足《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》及其配套标准的安全通用要求和安全扩展要求[3]。
为满足工程检验检测业务实时、智能、数据聚合与安全等方面的关键需求，满足现场检验记录全流程管理、检验检测增值服务结果数据链的完整形成和检验检测行为的全方位管控提供基础性服务，引入边缘计算与云计算协同的后台模式，分阶段实施，分阶段见效,实现：多检验检测作业点原始记录管理，检验检测增值服务开展，强化对检验检测工作的全方位管控。
3.1 优化提升目标
与中心服务器相比，作业现场用户的手机、PAD等硬件终端处理数据的能力相对受限，终端设备无法执行复杂的分析。通常需要将数据发送到云端，进行处理和运算，把结果信息通过中继返回终端。若将来自终端设备的信息送往边缘节点，由边缘节点计算端进行数据过滤和处理，执行数据分析，可降低“事事上云”的计算能耗和带宽成本。
3.1.1 提升计算能力
边缘计算平台建在靠近数据发生源头的网络边缘侧，是融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台[5]。支持边缘设备调度等功能，收集前端工程检验检测记录作业数据，通过优化边缘计算的解决方案，提升计算能力,提高数据存储和处理效率。云平台负责处理数据集，边缘平台负责实时分析和响应,云-边协同可更好满足工程检验检测业务实时、智能、数据聚合与安全等方面的关键需求。
3.1.2 升级技术架构
基于边缘计算的数智化工程检验结果记录系统的技术架构将升级为由记录终端、网络通信和边缘计算装置三层结构组成。检测终端层数据通过由LoRa/Wi-Fi/IO等传输“管道”构成网络通信层，将终端数据送往边缘计算装置层。边缘计算装置层含检测人员资质管理模块、检测项目全程管理模块、检测数据阈值监视模块、标准规范池、原始检测记录数据仓库、预测模型池、分析评判系统、预警系统、综合管控系统、常用数理统计工具库、人工智能应用简易工具库等，边缘计算结果通过信息处理推送、现场预警展示及处理，由通信层传送监测终端。利用边缘计算节点的功能,实行有关标准规范的存放和检验检测数值比对；
多个检验检测工作点原始记录存档、检索和管理、历史检测资料比对；
提供被测设备设施完好率预测数学模型及预测数据输出的工具；
现场各检验检测工作点的综合管控。可将边缘计算端处理的结果传云平台存放。
3.1.3 挖掘数据价值
将汇总的项目数据在检验检测管控中心以驾驶舱形式展示，对同类指标不同环境(气温，湿度，天气，季节等)、不同状态(满载、空载)的数据信息进行分析，判断确定下一次检测的时间和预期检测的目标值，开展预防性检测，被测设施设备的预防性养护服务。可以对试验室设备的使用、维修保养情况进行全方面的监控和追踪[6]。
3.2 管控框架和网络环境
现阶段录入的数据由移动终端通过通信网络上传云平台处理保存，边缘计算端的软硬件平台规划、搭建和实验室演练已就绪，数智化工程检验结果记录系统将升级为由移动终端通过通信“管道”上传至边缘计算端进行综合处理，对完成处理的数据返回到移动终端，并在云平台实行备份。试验演练表明,采用边缘计算端模式在响应速度、智能化自治管控能力、检验检测增值服务开展的便利性安全性有很大提高。构建的“云、管、边、端”协同的数智化工程检验结果记录系统[5]管控框架如图2所示。
图2 “云、管、边、端”管控框架
使用远程通信网和本地通信网为管控框架提供数据传输“管道”，为不同的作业场景提供网络接入服务，为工程检验记录作业场景获取信息提供传输通道，实现记录数据、研判结果、异常提醒等数据的交互贯通。
3.3 多终端支持
边缘端侧应根据工程检验记录作业场景需求，考虑携带的便利性，采用嵌入式、轻型化边缘计算设备。对边缘设备的接口采用统一与标准化定义，方便接入不同厂家的边缘设备，满足作业场景需求。可移动的边缘计算装置的硬件组成如图3所示。
图3 边缘计算装置主要硬件组成
其中：
(1)在功能满足需求前提下，采用小型化，低功耗，无风扇的ARM主板。在边缘计算装置中处理数据、视频、AI分析，实现逻辑管理。
(2)采用轻量化的LoRa网关或Wi-Fi网关模组，减少硬件占用空间，减少设备功耗。
(3)采用高性能锂电池。
(4)采用简洁、轻质、导热材料外壳。
数智化工程检验结果记录系统通过检验检测记录模式改革，实现标准化规范化作业，提高了工作效率。该项目适用各类检测检验机构及计量机构，实现工程检验原始记录收集，基于收集的数据对工程检验原始记录结果进行分析，对工程检验过程进行多维度管控,同时可提供检验检测的增值服务。检验检测机构可独立使用该系统，也可通过预留接口与已有系统进行互联互通，并能根据不同标准的应用场景进行定制开发。为响应国家“碳达峰”和“碳中和”的号召，通过软件系统的推广普及，推动日常工作向绿色低碳和环保高效方向发展，通过数智化改革赋能推动检验检测行业升级，成为行业智慧检测提升的推手，成为政府和监管部门提升监管效率的抓手，成为企业与公众值得信任的帮手。
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