智慧型大壩

智慧型大壩

智慧型大壩是以質量監控全覆蓋、進度管理動態化、施工過程可追溯、灌漿過程全控制為目標,將先進信息技術、工業技術和管理技術深度融合,對水電工程大壩從料源開採、摻和、運輸、加水、鋪攤、填築、檢測、驗評等施工全過程的智慧型管控。智慧型大壩和智慧型廠房、智慧型泄洪、智慧型機電、智慧型安全、智慧型保障等均是智慧工程的重要組成部分。

基本概念

智慧型大壩工程系統是針對土石壩施工複雜的特點而實施的從料源開採、摻和、運輸、加水、鋪攤、填築、檢測、驗評等施工全過程監控系統,旨在實現質量監控全覆蓋、進度管理動態化、施工過程可追溯、灌漿過程全控制的目標。它由碾壓監控、進度管控、運輸監控、質量驗評、灌漿監控等模組組成。

建設目標

(1)質量監控全覆蓋。通過物聯網等技術,實現料源開採、摻和、運輸、加水、鋪攤、填築、檢測、驗評等施工全過程質量實時監控,及時發現並處理質量問題,確保質量可控。
(2)進度管理動態化。通過施工資源動態匹配、交通運輸及時最佳化、施工進度動態仿真與評價,合理調配施工資源,動態管理大壩施工進度。
(3)施工過程可追溯。通過GPSRFID等定位技術,實現人員、車輛、設備、物資定位,全面掌控參建各方和施工資源活動情況,實現工程施工全過程可追溯管理。
(4)灌漿過程全控制。通過灌漿過程數據進行線上分析,針對灌漿過程異常情況建立分級預警模型,對當前灌漿工程總體質量及灌漿工藝環節控制質量進行不同級別的預警與報警,並提出相應的合理的質量整改措施和建議。

技術構架

智慧型大壩工程技術構架圖 如下所示。
智慧型大壩工程技術構架智慧型大壩工程技術構架

實施內容

1.大壩施工進度智慧型控制系統

(1)大壩施工進度實時仿真與控制模組。大壩施工具有建設周期長、施工強度大、質量要求高的特點,進度受天氣、場內交通、施工資源等因素影響大,實際施工進度往往與計畫發生偏差。因此,需要利用施工進度管控技術,加強施工進度管理。該模組適用於土石壩混凝土壩
(2)多源多料土石方動態智慧型調度模組。大壩工程施工就是一個漫長的物料調配的過程,高效而精確的土石方調度對工程進度和投資管控至關重要。通過土石方動態最佳化調度,可有效降低土石方調運成本,並保證工程施工進度和質量。該模組適用於土石壩。
(3)場內施工交通仿真與最佳化模組。大壩施工交通運輸物料品種多、運輸量大、汽車類型及數量眾多,運輸組織複雜。合理規劃和組織場內運輸,使交通網路能適應工程施工進度和工藝流程的要求,有利於控制投資、工期。因此,通過場內交通運輸分析、交通規劃合理性仿真驗證、提高運輸效率是十分必要的。該模組適用於土石壩、混凝土壩。
(4)大壩施工進度預警與決策支持模組。該模組通過大壩施工進度智慧型仿真,在大壩當前實際進度和資源配置情況下,通過施工實時仿真計算分析,針對大壩工程進度偏差建立施工進度分級預警模型,對當前實際施工進度狀態預計資源配置方案進行不同級別的預警與報警,同時對制約當前施工進度的主要影響因素進行分析並提出相應的合理的進度控制措施和建議,為現場進度控制決策提供依據。該模組適用於土石壩、混凝土壩。

2.大壩建設質量智慧型監控系統

(1)施工現場信息PDA實時採集與分析模組。該模組對大壩施工現場的一些無法通過儀器設備自動採集的重要信息,可通過現場人員手持PDA採集。該模組適用於土石壩、混凝土壩。
(2)壩體填築施工質量監控模組。該模組利用智慧型監控設備對土石壩料場料源、壩料摻礫、壩料上壩加水、壩面鋪料、壩面碾壓等施工過程進行智慧型監控。該模組適用於土石壩。
(3)壩體澆築施工質量監控模組。壩體澆築施工質量監控功能模組以混凝土為管控對象,自動獲取記錄混凝土製備到澆築全過程信息,能夠實現每一倉混凝土的全部數據信息的監控和對不滿足生產要求的混凝土信息的預警,確保混凝土施工質量。該模組適用於混凝土壩。
(4)大壩建設質量預警與決策支持模組。通過大壩施工個環節進行實時監控,結合工程實際及相應規範,針對大壩建設質量偏差建立施工質量分級預警模型,對當前大壩建設總體質量及工藝環節控制質量進行不同級別的預警與報警,並提出相應的合理的質量整改措施和建議,為大壩質量控制決策提供依據。該模組適用於土石壩、混凝土壩。

3.專項管控系統

(1)基礎灌漿智慧型監控系統。根據地質資料、灌漿設計資料等,建立集成精細地質模型、灌漿孔模型與水工建築模型於一體的工程基礎灌漿三維統一模型;實時採集灌漿施工過程中灌漿記錄儀數據,及時分析得到灌漿成果一覽表、分序統計表、綜合統計表以及灌漿成果圖等分析成果,作為灌漿施工驗收的材料;建立大壩基礎灌漿三維動態可視化互動分析平台,將三維地質模型與灌漿模型在統一平台下進行分析與展示,實現基礎灌漿施工的可視化管理;通過灌漿過程數據進行線上分析,結合工程實際及相應規範,針對基礎灌漿過程異常情況建立分級預警模型,對當前灌漿工程總體質量及灌漿工藝環節控制質量進行不同級別的預警與報警,並提出相應的合理的質量整改措施和建議,為基礎灌漿質量控制決策提供依據。
(2)混凝土製備澆築生產管理系統。該系統服務於混凝土製備、運輸、澆築全過程的管控,採用GISGPS4G網路、電子掃碼等技術,對拌合樓監控數據平台進行改良升級,掌控出機口混凝土拌合質量,同時對現有運載車輛、作業員配裝移動智慧型設備和定位系統,實現人員和機械等施工資源的最佳化配置和監控,主要功能包括:拌合樓生產監控、混凝土運輸監控、混凝土質量控制管理、混凝土作業資源管理、混凝土澆築管理、單倉綜合查詢等。
(3)混凝土溫控過程管理系統。該系統主要對襯砌混凝土等從溫控標準管理、溫控階段管理、原材料溫控、混凝土澆築溫度、環境溫度管理、冷卻通水管理、混凝土內部溫度管理、溫控措施管理等方面施工期的溫控原始數據進行集中管控,實現全過程、全方位溫控管理目標。

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