陆凯凤 丁皓磊 韩笑梅 郭玉臣

摘要：电网工程建设是个复杂过程，环节繁杂、参与方多造成评价管理难度大，现阶段项目总结评价还停留在低效率的传统评价模式中。分析电力建设评价的需求，制定基于智能识别与转换技术、可视化组件库、结构化数据分析库和大数据技术的电力建设数字化智能评价系统方案，并构建数字化智能评价系统，实现工程评价业务和结算管理的智能化、自动化、规范化，并为电网建设全过程数字管理提供数据支撑。

关键词：电力建设;综合评价;数字化;智能结算;大数据分析

中图分类号：TP315      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）36-0020-05

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 背景

电网工程建设是典型的流程型行业，分为项目前期、工程前期、工程建设和总结评价四个阶段。总结评价阶段包括了综合评价管理、工程建设管理总结、档案移交、结算管理、达标投产及创优管理等多方面，涉及业主项目部、监理项目部、设计单位和施工项目部等多参与方的数据采集与分析，数量庞杂且较大，难于管理[1]。

目前电力建设项目评价与结算数字化程度不够，项目总结评价还停留在由建设管理单位对项目参与各方进行传统的离线式评价并留存纸质报告或离散数字文件的阶段，想对工程进行及时准确的管理就存在数据量大、收集不及时、易发生遗漏和产生误差等问题。

按国家电网公司“深化基建队伍改革、强化施工安全管理”配套措施和国家电网公司基建管理通用制度的要求，结合生产实践，建成总结评价阶段的数字化管理评价体系和平台，实现数字化评价信息的收集，解决上述问题，为生产管理的提质增效服务[2]。

2 系统介绍

2.1 系统组成

系统包括服务软件和客户端软件。

服务软件包含服务器和数据系统两部分。服务器主要完成发布服务信息、文件格式转换、内容识别、智能评价、智能结算及文件管理等功能。数据系统基于关系型数据，生成数据库表，反映模块内部以及模块间的关系，并提供数据接口。

客户端包括PC客户端软件和移动客户端软件（App）。面向使用者完成文件管理、自动评价打分、工程总结等功能。

2.2 系统功能

系统实现了从工程筹备阶段到工程竣工阶段的全过程动态评价。如图1，包括具有评价功能的综评和达标模块，辅助用户对工程进行便捷智能结算的结算模块以及管理系统内部人员、日志和数据库的管理模块。

2.2.1 客户端软件（PC）

PC端的软件主要由综合评价模块、达标评价模块、结算分析模块和管理模块组成，实现了工程评价和结算的全过程数字化。

综评模块为用户提供了与综评相关的各公司、各工程各部门、各阶段的文件的查看、上传、下载和修改的途径。系统会根据已收集的各类型综评评分标准形成打分模板库，会根据已收集的文档建立工程综评文档目录库。用户根据权限分别有文件管理、消息通知自动评分，评分统计报告等功能。

达标模块功能除了填报的表格和打分标准不同外，用户操作与综评模块类似。

结算模块为工程进行前和进行过程中项目各阶段费用统筹等问题提供辅助参考。首先，软件应用过程中，系统会收集各项资料，将各个项目的结算数据存入结算数据库，当样本数据足够多后，系统会结合人工智能和大数据技术对数据进行的处理分析，为当前进行的项目进行投资预测和结算提前报警。其次，在PC用户端上，系统提供不同阶段结算数据对比溯源服务，用户可以通过生成的结算对比报告，了解到项目情况和项目费用的情况，系统也支持用户将报告数据导出和人工上传结算报告。在PC界面上，用戶将看到可视化的图像或数据动态展示的按时间维度、统计部门或费用类型统计的项目阶段费用对比表格，并附有具体说明，作为参考。

管理模块为用户之间的沟通，工程、人员的统筹管理和文件的有效收集管理提供辅助。包括权限、模板、日志理、数据等管理功能。

2.2.2 移动端软件（App）

移动端软件有着与客户端软件相同的四大模块功能，但模块内部提供的具体实际功能有所不同。考虑到电力工程项目以及数据的庞杂性，移动端功能未开放全部功能。由于手机移动性强、使用方便的优点，使得使用者无论在公司内还是工程实地，都可以实时获得工程信息，与相关人员沟通。

2.3 系统逻辑结构

从逻辑上系统数据经底层数据采集处理后，形成规范的关系和非关系数据库，数据库经数据引擎被系统业务逻辑模块处理，处理结果供各应用模块调用，最后以Web形式和App形式供各类用户使用，参见图2。

2.3.1 数据采集处理

该层所列数据是智能评价系统的所有应用的支撑，涵盖了各类角色所提供的数据。通过智能评价系统提供的接口，业主项目部提供工程相关数据，包括项目数据、达标标准、综评标准、结算数据、审价数据、招标清单数据和造价数据等。另一方面，设计单位，施工项目部和监理项目部则上传其被业主要求或工程规定需要上传的图纸和文档等。

2.3.2 逻辑层

该层即数据处理层，通过数据引擎对采集的数据进行处理。先将所得数据进行格式转换，规范其文件格式并进行内容识别，为其他应用提供支持。业主项目部所提供的数据转化为达标评价、综合评价、智能结算和智能考核的依据，而设计、施工和监理部门上传的文件则为待评价文件，系统对其进行合理的存储与管理。

2.3.3 应用层

通过逻辑层，处理好的数据为应用层提供后端支持。应用层利用逻辑层处理好的数据进行前端功能的实现，包括对各设计、施工和监理的达标评价及综合评价，帮助业主和管理员实现工程结算以及平台管理。

2.3.4 表现层

智能评价系统通过Web端和手机端呈现给使用者，并依照需求发送相应邮件或短信通知事件相关负责人。

2.4 实施意义

2.4.1 规范工程的评价业务流程、提高评价与结算效率

系统规范了评价流程，完善了评价制度，使得评价流程清晰，避免混乱的办事流程和较低的办事效率。系统无纸化的文件操作，实现了在线办公和移动办公，提升评价与结算效率，帮助电力使用部门优化岗位、减少投入。

2.4.2 实现信息快捷发布，高效地沟通协作

在工程任意阶段的文件需求和消息通知都可以通过系统进行实时快速的发布，使得各部门之间、各部门与管理者之间，能高效地进行沟通和协作，打破信息孤岛，提高工作效率，有利于项目的高度集成[3]。

2.4.3 降低相关工作人员工作门槛，帮助人员提升办公素质

系统明确的文件提交指导、自动评分（评价）和结算辅助降低了工作的入手难度，同时在长期使用系统的过程中，又可以使员工适应数字化的办公方式，提高工作素质。

2.4.4 有效控制工程造价

系统覆盖工程建设的全过程，整合各阶段的工作内容，实现全过程的造价控制，通过限额设计、优化设计和精细化管理等措施提高投资效益，确保项目投资目标的实现[4]。

2.4.5 分解参建单位管理压力

前瞻性的管理能够为建设单位减轻项目管理工作的压力。在项目运行的过程中，统筹团队工作，制定缜密的计划，合理地把任务分解和工作界面划分，主持召开例会和不定期的工作会议从而解决项目管理分歧，给出指导建议，结合系统各参与方互动功能，确保分解的目标按期保质完成，推进项目进展。

2.4.6 推进电力部门数字化进程

系统可以发掘电力部门潜藏的数据财富，弥补电力部门在评价和结算方面数字化和智能化的缺失。系统利用大数据分析来辅助电力部门在工程中规避错误，提高其做出智慧决策的能力，激发电力部门工程建设的活力，让电力部门在建设和发展中占据主动地位。

3 系统框架

3.1 应用人员结构

本系统用户身份管理分为管理员模块和普通用户模块，管理员模块包括超级管理员（电力公司所有）和管理员（业主项目部所有），普通用户模块由设计单位、施工项目部、监理项目部组成。

普通用户可以在综评和达标模块中看到与自己相关的项目文件，通过项目提示与要求上传、查看、下载和更改各自部门的文件，但不参与结算模块。上层管理员则有权对工程进行综评、达标和结算的管理操作。

各普通用户可以通过消息模块接收管理员发来的私信并与其沟通，上层管理员也可通过私信功能与其他上层管理员或乙方公司进行联系，同时上层管理员还可发送全体消息，这样便形成了各方之间的信息互通。

超级管理员另查看所有日志信息，管理系统中所有用户（管理员和普通用户），为管理员添加工程的功能。

3.2 软件结构

3.2.1 软件结构

用户通过客户端对软件进行操作，客户端软件向服务器发出请求，服务器端接收请求并从数据系统的数据库获取完成功能所需的数据，同时，服务器端数据的改变也会更新至数据系统。

3.2.2 软件模型图

系统前端通过JSP、HTML、DHTML、JS、Applet实现，用户在对前端进行操作时，前端将请求发送至后端处理层，处理层包括业务服务、事务管理等部分，处理层通过数据存取层和应用集成得到后端数据源的数据支持。在处理层之间进行互相通信时，应保证安全性。

3.2.3 软件逻辑

系统通过Hibernate框架与数据库建立关系，使业务层与具體数据库分开，完成数据和对象的持久化。后端使用SpringBoot框架为前端提供支持。Web端使用Vue-element框架，App端使用uni-app框架，两者都以Vue.js为基础。系统开发、发布和管理统一快捷。

3.3 模块功能

3.3.1 管理模块

在管理模块中，软件功能分为四类：一是对用户的管理功能，通过该类功能，管理员能在系统中进行用户的增删改查、消息通知、权限设置，用户可以进行自身密码修改和登录退出;二是工程管理功能，包括管理工程模板，建立工程并对工程进行查看、编辑（包括工程属性、工程备注、工程阶段的编辑和修改）操作;三是日志功能，通过此功能用户可以进行日志的记录、查看、导出和删除操作;四是数据库管理功能，包括数据备份和模板管理。

3.3.2 评价模块

评价主要针对设计、施工、监理三个部门进行，分为两步。首先是对文档的收集与管理，该功能收集各类型工程综评评分标准（包括设计、施工、监理）、文档（包括设计、施工、监理）、建立综评评分标准和文档目录库。为系统进行评价收集依据，同时也完成了对工程建设过程文件的整理收录。之后系统通过自动识别收录文件内容和特征要素，根据综评表格（包括设计、施工、监理）和达标标准进行自动评价、打分，所得的综评结果可由管理员人工进行打分调整。

3.3.3 结算模块

结算软件分为智能考核、智能结算、数据转换、结算资料管理及业主项目结算操作显示五个模块。智能考核模块负责为用户提供综评分数，以供用户进行合理的结算操作。智能结算模块负责根据用户上传的文件自动生成包括项目进展和费用情况在内的项目总览，并且按照时间维度，统计各部门在项目各阶段的费用情况，形成易读的对比表格。系统的生成的结算报告数据可供用户导出。数据转换模块负责对投标清单、合同清单、审价清单的智能识别和格式转换入库。结算资料管理模块负责前期资料、招标资料、变更资料及审价资料的收集和管理。业主项目结算操作显示模块则负责为用户提供相应的上传文件、查看报告、导出报告等操作选择界面。

3.4 硬件結构

3.4.1 本地方案

本地方案中，Web服务器及数据库放在本地，手机App端用户及外网用户需要通过互联网访问服务器，该类访问需要通过防火墙以保证安全。而内网用户则可直接使用内部局域网进行访问。

3.4.2 云端方案

在云端方案中，服务器和数据库放置在云端，本地不再需要空间安置服务器、交换机、硬盘等硬件设备。所有的用户都可通过互联网对其进行访问，相较于本地方案，云端方案在成本和配置便捷性方面有一定优势。

4 关键技术研究

4.1 智能识别与转换

智能识别是评价系统实现自动打分的基础技术要求。在本系统中，智能识别与转换包含两个大的方面，一方面是对纸质文档内容的识别和对各种格式电子档的转换，基于深度学习的智能图形识别技术、基于电力建设文档规范的基础中文语义识别和自适应的智能数据格式转换技术。主要针对工程建设文档的正文部分，通过智能识别抓取文中规范要素，对比评价标准。如工程建设团队人员组成规定中有对人员数量、资质的规定，通过建设单位提供的书面介绍对比人员是否合规。

另一方面是智能图形识别技术，将包含有手写文字、印章的图片交给计算机翻译，计算机先对图片进行灰度化、二值化、噪声去除等处理，而后抓取图像特征与数据库比对识别出对应文字并输出。主要针对识别文档中的签名和盖章是否合规。

4.2 基于ElementUI的打分构建

ElementUI提供了相当丰富的组件系统，其中表格组件是本系统中打分部分的主要技术基础，其支持对表格各行进行个性化渲染、固定表头、固定列、多级表头、单选、多选、排序、筛选、自定义模板、展开行、树形数据与懒加载、表尾合计、合并行或列、自定义索引等功能和高细粒度的API设定，为打分功能的各种个性化需求保驾护航。

4.3 基于Pandas库的自动结算对比技术

在整个电力建设项目结束时，往往会对整个项目的所有花费进行结算，并且会把结算的结果和项目各阶段开始时的预算表、记录表等进行对比，以便对整个项目的完成情况以及成本控制情况进行全方位的了解。电力建设工程产生的结算报表一般是由人工核算的Excel表格和由电力内部ERP系统导出的Excel表格组成，两者虽然是同格式的表格，但其表头内容不尽相同，人工核算的部分更是有格式不规范的情况出现。因此单纯简单的表格数据对比处理方法不适用于电力建设场景下的结算数据对比。

系统使用Python数据分析相关包Pandas作为分析基础。 Pandas是分析结构化数据的工具集;它的使用基础是Numpy（提供高性能的矩阵运算）;用于数据挖掘和数据分析，同时也提供数据清洗功能。Python两种基于Pandas的数据结构：Pandas Series和Pandas DataFrame，借助这两种数据结构，能够直观地处理带标签数据和关系数据[5]。通过解析表项，获取各表格表头结构与内容，根据结算对比规范方法，结合字符串相似度匹配算法，建立各对比项映射关系进行数据对比。

剖析电力建设工程中的各阶段的结算表格，总结结算表格中的关键要素和特征，设计对比方案。通过Pandas库的支持，系统最终实现了能切入正题，清晰明了的结算对比表格。以投标与结算报表之间的对比为例，设计如图10的对比算法。

4.4 结算大数据分析技术

评价系统的大数据分析基于商务智能（Business Intelligence，BI），结合多个工程样本数据，通过对结算报告的数据分类，从纵向、横向进行各个维度深度分析，找到项目设计概算时可能长期存在的盲点并提出改进意见，为工程建设的概算、结算提供指导依据，有效控制投资成本[6]。

敏捷BI元数据管理更加灵活，可以细分为数据连接层（Connection）、数据模型层（Data Model）和数据可视化层（VizQL）。通过对电力建设同一项目不同时期、同一时期不同项目以及不同时期属性类似项目之间的前期建设各数据进行连接、筛选、整合、多表联结以及数据融合，通过对多组多情况工程结算数据的针对性对比，研究各类数据与工程结算之间的影响关系，并以可视化图表的方式呈现不同维度数据的分布情况。支持初级可视化分析，如创建条形图、直方图、饼图、折线图等;也可进行高级可视化分析，如创建帕累托图、盒须图、瀑布图等。

为了让数据分析结果不只被数据创建用户使用，用户可以通过导出工作表、发布工作表、导出图像、导出PDF的方式分享数据分析成果。

4.5 结算报告的自动生成

当电力建设工程进入结算阶段时，可由系统自动生成结算报告。总体思路为模板定制、修改计算、转换生成三个步骤。报告具有固定的模板，在对应位置系统会将对应内容填入，而且数据与报告描述存在联动，数据修改报告自动调整。在结算报告的自动生成的同时，该项目的数据自动入库，作为数据库的一部分参与其他项目的对比分析，也可以作为今后其他项目规划的参考。

对于数据，在必要时可以创建数据图表，对数据进行可视化。借用图表展现数据间的关系和意义，展示事件全貌和整体趋势，发现数据间隐含的内部关系，更容易让别人理解。

5 系统使用

在实践中，依靠电力建设数字化智能评价系统对工程建设的全过程进行动态评价。在工程筹备阶段，管理员利用用户管理和工程管理功能可完成对工程和用户的增删改查。建立的工程下对应有达标、综评和结算三种操作，在综评和达标界面，管理员可设置需要上传的文件要求和说明供用户参考。

在工程实施全过程中，各部门用户在系统提供的综评或达标界面中按照项目提示与要求上传文件或下载规定的文件，系统根据文件上传状态自动评分，再由管理员查看用户所上传的文件，对各公司进行人工打分调整，用户可实时查看文件被审阅的状态。

在工程每一阶段结束后，业主和管理员需要对工程进行结算操作。甲方在结算界面上上传所需文件，系统将会查阅各阶段结算表，生成对比项，进一步自动生成结算报告，同时该项目的数据自动入库，作为数据库的一部分参与其他项目的对比分析。

另外，超级管理员在工程实施全过程中可以实时查阅系统中所有日志信息，并可以管理系统中所有用户。

6 结束语

电力建设数字化智能评价系统将实现工程评价和结算的全过程数字化，规范工程的评价业务流程，促进电力建设生产和管理的提质增效。系统一方面利用计算机处理数据快捷可靠的特性，极大降低了结算对比的误差，提高了评价和结算的效率;另一方面通过大数据技术对公司众多工程中积累下的数据进行分析，与后续工程进行智能匹配，为其提供参照和意见。另外，系统还实现了工程中各参与方之间的信息沟通数字化，有利于减少参与者之间的合作难度，降低工作人员的工作门槛，有效提升工作人员的办公素质。

本设计已实现，系统上线有效地解决了电网建设评价的痛点问题，也为电网建设数字化综合评价奠定了基础，指明了方向。

参考文献：

[1] 国家电网公司基建部组.国家电网公司业主项目部标准化工作手册.220kV输变电工程分册[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2] 陈楷.基于人工智能技术的基建安全管控与违章识别探索[J].数字技术与应用，2020，38（6）：167-168.

[3] 广东重工设计院全过程工程咨询“1+N”服务模式的探索与思考[J].中国勘察设计，2018（10）：54-59.

[4] 蒋美荣.浅析全过程咨询在项目建设管理中的重要性[J].区域治理，2018（17）：87.

[5] 马孝宗.基于Pandas实现Excel文件的批量导入与分析[J].现代信息科技，2020，4（1）：60-62.

[6] 宋晓晴，刘坤彪.基于大数据分析技术的商业智能在电子商务数据分析中的应用[J].商场现代化，2020（20）：29-31.

【通联编辑：谢媛媛】