郁启华 付学奎 邓薛钦
摘要：高山风电场建设工程具有施工工作面点多面广、交叉作业多、投资规模大、信息量多而分散、工期紧、任务重、劳动密集、技术要求高、协调难度大、受天气影响程度较大等特点，建设过程中存在管理混乱、信息闭塞、标准化欠缺等现象。为满足高山风电场发展需要，提出了以工程竣工验收管控为目标，以“质量、进度、安全、环水保、档案”为抓手的风电工程管理及控制体系，研发了以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控平台，为风电工程建设业主、设计、监理、施工方、供应商等参建各方提供集成、共享的信息平台。
关 键 词：
智慧风电; 工程结算; 辅助决策; 工程建设管控平台; 高山风电场工程
中图法分类号：
TK89
文献标志码：
A
DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.036
随着全球工业化发展所带来的大气温室效应、全球性气候、环境问题日益凸显，节能减排、大力发展清洁能源已成为我国能源领域发展的基本战略。风力发电工程作为重要的可再生清洁能源，风电场建设现阶段在国内得到快速发展。目前，高山风电工程建设流程还尚未完全成型，与普通建筑工程不同，高山风电工程建设的相关技术与管理方法仍在不断创新与完善中，并未形成固定的模式[1]。高山风电场工程施工包括进场及场内道路、风力发电机基础、风机塔架安装、场内配送电、电力送出和机组吊装等，具备专业门类多、过程复杂、协调工作量大和操作流程灵活等特点。
在實际工程建设过程中，业主向施工单位结算工程款需要依据人工判断是否达到可结算条件，但因施工点多面广、建设速度迅速，结算经办人员多数不能全面了解最新施工进展情况，不能及时了解变更/索赔事项具体情况，造成结算条件标准不固定、事实不清晰、依据不充分、结算不及时的后果，对工程结算管理造成明显的负面影响[2]。因信息闭塞，信息流失严重，业主和监理无法及时对建设过程中的质量、进度、安全、环保、水保等业务环节进行全面掌控，导致不能及时发现并上报问题。而上报问题后又没有有效的监督手段督促整改，造成现场管理效率低，甚至严重影响到了工程建设的质量与效益[3]。
本文研究了一套以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控平台，平台主要围绕工程建设管理与验收结算管理两大主要管理口径，将业主、监理单位、设计单位、施工单位进行有效组织，通过信息化手段，实现业主对风电场建设工程的施工过程管控、合同结算管控以及辅助工程决算的管理目标。项目参建各方可通过本系统对建设期风电场进行全局浏览、重点监督，实时掌握工程项目的质量、进度、安全、环水保、资料归档和合同结算情况。通过该系统的推广，可以深入贯彻当前风电建设企业“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，通过互联网+、大数据技术平台着力打造引领性、变革性、突破性“智慧风电”建设+运营的组合模式。
1 风电场结算管控
风电场施工合同结算一般分为预付款、进度款、结算款、质保金4类。施工合同结算管控是工程投资管理的重要组成，对于项目各方特别是建设单位与监理单位，如何准确可靠地确定风电场工程是否具备合同结算条件，开展合同结算工作，是项目工程投资管理的重要内容。合同结算管理将合同结算申请、结算审核、结算归档纳入智慧风电信息化平台进行管控。通过合同管理信息，结合工程项目施工过程信息化管控，为合同结算提供可靠的信息化支撑。
施工合同结算申请由风电场施工单位发起，工程施工单位依据合同内容与对应的工程状态信息，判断是否具备合同结算条件。当条件具备时，提起合同结算申请至项目监理单位。项目监理单位根据合同内容与工程施工过程及状态信息，对施工单位提请的合同结算进行审核，结合结算建议提交项目建设单位审定。通过审定完成合同结算后，将对其信息进行结算归档处理，统一在合同结算归档中进行相关信息检索查询。在风电场建设过程中，随着内外部条件的变化，项目的建设成本会随条件变化而时刻变化，因此必须进行动态的分析、跟踪和管控。随时进行预测、分析、比较、纠偏，使建设成本处于可控、在控状态[4]。
为凸显智慧风电建设信息化管控系统以工程结算为管控核心的作用，达到全方位协同管控工程质量、进度、安全、环水保、造价、档案的目的，每期进度款结算时，需对质量、进度、安全、环水保、资料归档信息进行集中反馈，实现一键查询预警信息情况，若预警信息未闭合销项，则无法办理进度款结算申请。
2 以工程结算为核心的管控流程设计
以工程结算为核心，对工程质量、进度、安全、环水保、档案等施工要素进行信息化管控，形成闭环的管控业务流程。业务流程是该系统业务驱动的基本逻辑关系，也是智慧风电管控平台实现以结算管控为核心的内核[5]，其管控流程设计如下。
2.1 结算对工程质量的管控
质量管控由工程质量体系文件、工程材料检测、工序质量检验3部分组成。质量管理体系审查是将开工前的质量体系管理文件及要求报监理单位审批。工程材料检测信息包括：进场材料检查、材料取样频次统计、原材料及中间产品、砂浆及配合比、砂浆及混凝土检测等，由施工单位根据相关检查、检验报告信息录入，监理对录入信息准确性进行复核。工序质量检验信息根据道路工程、升压站建筑工程、升压站设备调试工程、风力发电机组安装工程、场内线路及电缆安装工程等风电场五大单位工程工序质量检验组成，信息由施工单位信息员根据工序资料及时录入，监理单位对信息准确性进行审核。智慧风电系统在进度款结算过程中，能快速直观地实现对质量管理结果的管控。
2.2 结算对工程进度的管控
工程进度管理主要针对风电项目施工建设阶段进行有效管控，由道路工程、升压站建筑工程、升压站设备调试工程、风力发电机组安装工程、场内线路及电缆安装工程等五大单位工程及施工资源投入、环保水保工程等模块组成。按照工程项目划分，在智慧风电系统录入实际完成工程量信息，由监理人审核工程量录入情况，一旦发生进度滞后，系统可以自动发布预警提醒施工方采取措施加快施工进度。在进度款结算过程中，系统自动统计本阶段进度情况，判定是否可以结算。
2.3 结算对工程安全的管控
安全管理包括安全体系建设、安全工作计划、安全检查与隐患处理3部分。安全体系文件是业主单位、监理单位、施工单位在主体工程开工准备及工程实施阶段需要完成并建立的安全管理体系工作，所有工作内容列表形成清单式管理。安全工作计划主要是根据项目公司、监理单位、施工单位对全年安全工作任务按月度进行分解，系统无法自行关联生成的信息由人工填报。安全检查与整改针对施工过程中的安全检查及日常巡视管理发现的各类安全隐患问题，通过手机APP实现随时随地对安全隐患问题的采集、发布，并关联施工单位责任人督促整改，由系统对隐患问题实现跟踪直至处理闭合，通过系统移动端（APP）可即时发现并解决各类安全隐患，避免安全事故的发生。
2.4 结算对工程环水保的管控
环保管控主要对环保基本信息、监测信息、环保措施跟踪进行管控并录入系统。水保管理主要对基本信息、六项指标监管信息、三项措施跟踪信息进行管理。重点是根据审批的水土保持方案中的水土流失防治目标，在实施过程中根据监测数据重点加强工程措施、植物措施、临时措施的管控。水保环保检查及整改重点利用移动端（手机APP）实现环保隐患信息的上传和发布，督促承包单位及时整改，加强水保环保隐患及突出问题的整治和管理。
2.5 结算对资料归档的管控
按照道路工程、升压站建筑工程、升压站设备调试工程、风力发电机组安装工程、场内线路及电缆安装工程等五大单位工程及环保水保工程进行资料归档。归档工作列为工程项目实施过程中的重要事项，与参建各方的合同费用结算直接挂钩，运用信息化手段做到签订合同与提出合同项目文件归档要求同步;检查合同项目计划进度与检查项目文件材料积累情况同步;验收、鉴定合同项目成果与验收、鉴定合同项目文件归档情况同步;合同项目总结与项目文件完成归档同步。有序推进项目实施过程中的资料归档，确保高质、高效完成竣工验收工作，保障风电场尽快投产运营。
以工程结算为核心的高山风电场管控流程设计是风电场施工过程控制的基本思路，通过对质量、进度、安全、环水保、资料归档五大要素的集成化管控，作为支付结算条件判定的依据。以工程质量对结算管控流程设计为例，流程如图1所示，其他工程进度、工程安全、环水保、资料归档与工程结算管控流程类同。
3 智慧风电建设管控平台模型
基于上述风电场结算管控业务需求，结合对工程质量、进度、安全、环水保、档案等施工要素管控业务流程，提出了以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控模型。模型包括多元异构风电场建设数据信息汇集模型、施工过程管控5要素（质量、进度、安全、环水保、档案）自动预警反馈模型及全方位结算管控模型3部分。
3.1 多元异构风电场建设数据信息汇集模型
该系统平台是面向多个风电场工程同步管控的多目标决策一体化系统平台，数据具有大容量、多样性、时效性、价值性等特点。按照业务可以分为项目前期开工决策数据、项目投资决策数据、设备招标数据、合同管理数据、合同结算数据、合同审核数据、安全检查周报月报数据、工程进度数据、工程安全数据、工程环水保数据、工程质量管理数据、工程竣工管理数据、工程信息报警数据等信息。按照数据类型可分为结构化数据、半结构化数据、非结构化数据。
该系统平台从优化数据规模和控制经济成本出发，联合采用关系型数据库（mysql、Oracle）和非关系型数据库（MongoDB、HBASE）对风电场建设数据进行分布式存储，考虑数据平台高并发、高可用的需求，采用多级缓存进行热点数据储存;研究了风电数据综合数据库建设的方法，主要內容包括基础设施建设、数据标准建设、数据存储建设、服务器设备、网络设备、通讯设备、存储设备、平台软件管理、数据管理、应用系统开发等，并提出完整的解决方案。研究风电数据挖掘的方法，利用各种分析方法和分析工具在大规模海量风电建设数据中建立施工过程管控5要素（质量、进度、安全、环水保、档案）模型和全方位结算管控模型间的关系。这些模型和关系可以实现全方位的风电场结算管控。
3.2 施工过程管控智能预警反馈模型
基于智慧风电系统内的质量、进度、安全、环水保及投资管理等业务数据库，以满足工程智能化管控需求，适时自动搜集工程指标信息、动态反馈工程施工状态，主动推送预警信息，为工程项目管理的业主、监理、施工各方提供决策依据，便于项目业主、监理单位针对薄弱环节进一步强化管理，全面提高管理水平[6]。对于不满足结算条件的预警指标项，可以提前通过预警消息推送给工程参建各方，督促提醒施工方采取对策，处理并解决系统的预警指标项，形成闭环管理。
系统中预警信息较多，为了针对性地强化管理，按照用户单位及层级的不同，将预警信息分为3类：黄色预警、橙色预警、红色预警，预警信息关联到结算管理模块。预警项分为工程进度、工程质量、工程安全、环水保、文档管理及工程投资6类预警元。根据预警元设置预警子项，匹配预警计算标准，系统自动根据填报的信息实现智能反馈与预警。该系统建立的预警指标规则如表1所列，根据系统设置的预警规则，很容易得到预警信息。
3.3 全方位结算管控模型
基于第2节以工程结算为核心的管控流程设计，即可建立以工程结算为核心的全方位管控模型。通过该模型可以实现以结算作为抓手，对工程施工过程进行全面管控。业主向施工单位结算工程款时，可以快速了解施工进展情况，支付依据清晰明了，系统可以自动判定是否达到可结算条件。结算条件标准固定、事实清晰、依据充分，实现了结算过程与结果的控制。项目业主和监理全面掌控工程施工过程中的质量、进度、安全、环保、水保等业务环节完成情况，对于出现的问题能及时发现，可采取有效的监督手段督促整改，提高管理效率。项目施工单位，可以通过系统快速了解工程建设中存在的问题，及时调整工程施工方案及应对措施，将问题解决在过程中。智慧风电系统全方位结算管控模型逻辑结构如图2所示。
4 智慧风电建设管控平台实现
4.1 智慧风电建设管控系统平台实现
基于智慧风电建设管控平台模型建立了多元异构风电场建设数据信息汇集模型、施工过程管控5要素（质量、进度、安全、环水保、档案）自动预警反馈模型及全方位结算管控模型，并基于此开发了智慧风电建设管控系统平台。平台包括PC端系统与移动端APP应用，平台采用了GIS技术结合图表分析工具，直观展示项目工程基本信息与统计分析信息。根据系统需求分析及设计规划，对该系统的总体架构设计如图3所示。
从整体上划分，主要包括展现层、应用层、系统接口、中间件层、数据层和系统层几个部分。
展现层。用户通过浏览器访问业务系统，减少了客户端的维护。展现层采用主流前端技术HTML5实现，主要功能是向用户展示信息，提供用户操作界面;该层不直接进行数据库操作，而是将浏览器端的请求传递给业务应用层，完成请求处理，并将结果返回到浏览器。
应用层。采用Java和J2EE技术规范，可以自动维护事务的完整性，当发生异常时，事务自动回滚，保障了关键业务的可靠性、完整性。该层根据展现层传来的请求，调用持久对象，访问数据库，完成业务处理，并将结果返回给展现层。
系统接口。系统接口设计采用SOA理念，运用webservice、RESTful、多线程等技术，将接口封装为服务或定时任务，降低接口与主要业务流程之间的耦合。这样做既可以一次开发多次调用，使系统结构清晰便于维护，当系统遇到性能瓶颈时，又可将此部分单独部署，与主系统物理分离，分散整个平台性能压力。该系统业务相对独立，与外部系统交换数据的场景不多，主要体现在调用邮件接口和短信接口发送系统提醒消息。
中间件层。中间件层为JAVA容器，位于服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。系统功能代码运行在中间件层上，由该层向数据层发出新增、修改、删除和查询等操作指令，并将处理结果返回给展现层和接口。当系统遇到性能瓶颈时，中间件层可以作集群配置，通过增加多个中间件实例达到提高系统并发处理能力和复杂计算能力的目的。
数据层。业务系统的结构化数据都保存在数据库中。采用了数据库连接池技术，可以缓存数据库连接，节省与数据库的交互时间。数据库产品采用Oracle，能够为企业提供可靠、安全的数据处理业务。另外，系统的非结构化数据（图片、Word、Excel及其他格式文档）可存储在独立的文件服务器上[7]。
基础设施。系统设施层提供主机、存储、网络、安全、系统软件等集成设施，是保障系统正常运行的基础环境。
4.2 系统应用
灌阳正江岭风电场装机容量为6.0万kW，采用30台单机容量2.0 MW风电机组。工程静态投资 52 199.10万元，单位千瓦静态投资8 700元/kW，工程于2018年6月份正式开工建设，总工期16个月。项目场址位于广西桂林市灌阳县西山瑶族乡，山顶海拔高程在1 300～1 600 m，属于投资规模较大的高山风电场。
本文依托该工程建设需求，研发以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控平台，并在该工程中正式投入使用。系统融合了风电前期规划到竣工投产所有过程信息管控，其中涵盖了项目前期、质量、进度、安全、环保、水保、设备物资采购、合同、结算及档案等风电工程建设的数据集群，实现了对风电场全过程的管控，汇集形成了完整的风电场建设管理信息链和信息内核。通过对数据信息的汇集，构建一个自动化、智能化的风险预警机制，及时化解工程建设管理风险因素。系统实行定制化、个性化工程数据采集，简化采集流程，提高数据真实性、及时性，直观、准确反馈工程建设信息。系统设计业务结构完整、逻辑清晰、权限明晰、安全可靠。完全实现了质量、进度、安全、环水保、资料归档的一站式管控。
在施工合同进度款结算过程中，通过同步管控工程的施工质量、进度、安全、环水保、资料归档等管控要素，极大地提高了项目的建管水平。在智慧风电建设管控平台应用中，各参建方将合同信息、工程量清单、物资到货信息、施工现场建設信息及时更新录入系统，当建设现场完成达到合同约定的付款条件时，平台汇总相关信息，发送至施工单位/供货商预警公示栏，施工单位/供货商按照合同约定，结合对应的工程状态信息，发起合同结算申请传递至监理方审核，再由监理方发送至业主方审定。合同结算通过审定完成结算后，合同结算信息将进行结算归档处理，统一在合同结算归档中进行相关信息检索查询。系统功能结构如图4所示。
该系统在风电场建设过程中的应用实践表明：以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控平台能够有效解决结算过程中存在的条件标准不固定、事实不清晰、依据不充分、结算不及时的问题，同时实现了对工程建设过程的精细化管控，具有较强的推广应用价值。系统典型应用界面如图5所示。
5 结 论
本文介绍了以工程结算为核心的全方位智慧风电建设管控平台开发思路，梳理了以工程结算管控质量、进度、安全、环水保、资料归档等工程要素的业务流程，实现了以结算管控为核心，以项目概算-采购-合同签订-合同结算-投资分析为主线的管控过程，实现了合同结算和项目施工的质量、进度、安全、环水保、资料等环节挂钩，形成环环相扣的管控模式。
通过系统的应用，可以提高承建方上报工程建设进度、质量等相关信息的积极性，同时又可以加快工程进度款结算进程，成功解决了工程结算过程中存在的标准不固定、事实不清晰、依据不充分、结算不及时的难题。业主和监理可以通过系统对建设过程中的质量、进度、安全、环保、水保等业务环节及时进行全面掌控，极大提高了工程建设的质量与效益。
参考文献：
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（编辑：谢玲娴）
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