胡世英， 王根元

(1.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司， 四川 成都 610072；2.江蘇省水利建設工程有限公司， 江蘇 揚州 225002)

0 前 言

當今世界范圍內的工業(yè)化特點是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化及現(xiàn)代化，在工業(yè)社會向信息社會轉變的過程中，產(chǎn)業(yè)結構、經(jīng)濟體系、組織體系、思維觀念都將發(fā)生重大的變化。這種趨勢也極大地影響了基礎建設行業(yè)的生產(chǎn)方式與組織方式。發(fā)展適應于基建行業(yè)特色的、全面的工程建設管理信息平臺，不僅是行業(yè)發(fā)展的大勢所趨，也是建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會的使命所在。智能大壩信息管理系統(tǒng)正是為了滿足上述的行業(yè)發(fā)展需要而開發(fā)研制的，其目標在于為大型基建工程的業(yè)主及EPC總承包商提供覆蓋工程各建設階段、集成的工程管理平臺，具有廣闊的市場前景。

白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內，是金沙江下游梯級開發(fā)的第二級水電站，是繼長江三峽和溪洛渡之后的第三座千萬千瓦級巨型水電工程，水電站樞紐由攔河壩、泄洪消能建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩為混凝土雙曲拱壩，壩下設水墊塘和二道壩。壩頂高程834.00 m，拱壩最大壩高289 m，頂拱中心線弧長708.7 m，建成后將成為世界上第三高300 m級拱壩。

白鶴灘智能大壩系統(tǒng)是以三維數(shù)字化平臺為核心，全面繼承管理勘測設計成果、集成智能化生產(chǎn)控制系統(tǒng)與專業(yè)化服務子系統(tǒng)，將運用先進的科學技術，把大壩建設和運行過程通過標準化、數(shù)字化、信息化、自動化、可視化系統(tǒng)集成最終形成智能化，最終建成智能型大壩。

白鶴灘智能大壩的建設，將促進中國建筑行業(yè)信息化建設管理的跨越式發(fā)展。以DIM技術為核心的設計、建造管理模式，以及以物聯(lián)網(wǎng)技術為核心的生產(chǎn)過程綜合數(shù)據(jù)采集技術將得到長足的發(fā)展，必將引領中國大中型水電建設項目施工智能管理技術的發(fā)展方向，開創(chuàng)大中型水電建設項目施工智能管理技術全面發(fā)展的局面。同時，通過本工程智能大壩建設，將為大中型水電建設項目“智能工程”建設技術提供一套較為完整的軟硬件方案，管理方案、實施方案以及相應的規(guī)則、制度，將使我國大中型水電工程項目的建設、施工、運營、管理水平整體得到大幅度提升。

1 系統(tǒng)管理目標與內容

1.1 智能大壩信息系統(tǒng)目標

(1)建立以DIM為核心的智能化管理平臺。結合最新的BIM應用模式與工業(yè)4.0的理念與特點，在iDam平臺(大壩智能化建設平臺)的基礎上，完善工程信息模型管理，完善施工過程的智能化管理手段與方法，最終實現(xiàn)設計、施工過程的智能化管理，形成智能工程。

(2)實現(xiàn)科研數(shù)據(jù)的在線獲取和科研成果的及時發(fā)布。提升平臺的開放性，初步實現(xiàn)“統(tǒng)一DIM平臺+開放接口+面向業(yè)務”的應用三層架構模式，進一步加強設計、科研、生產(chǎn)一體化的建設模式，實現(xiàn)開放式閉環(huán)控制與管理。

(3)實現(xiàn)三維設計成果的繼承與應用。實現(xiàn)設計成果的繼承與應用，更好地服務于數(shù)字化施工管理過程。

(4)實現(xiàn)以進度仿真為核心的大壩工程綜合進度管控。以大壩進度仿真為突破口，加強綜合進度控制與協(xié)調，建立整體與單項工程的計劃與進度管控體系，實現(xiàn)彼此協(xié)調聯(lián)動。

(5)建立數(shù)字化工程綜合質量控制體系與平臺。以工程質量標準化表格為基礎，應用基于智能終端的移動數(shù)據(jù)采集技術，有效集成施工過程記錄、監(jiān)測、測量、試驗、驗收等成果，輸出各種質量成果表格，促進精細化、標準化施工過程質量控制。

(6)研發(fā)應用智能化施工生產(chǎn)設備。開展關鍵施工環(huán)節(jié)的動態(tài)反饋與智能控制體系的研發(fā)和應用，實現(xiàn)智能化施工，包括混凝土調度、智能通水、智能灌漿、纜機自動定位等。

(7)實現(xiàn)與工程信息管理平臺的集成。建立與BHTPMS等系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)信息共享，在對施工過程的質量、進度、安全進行綜合管理與控制的基礎上，為對合同結算、工程量統(tǒng)計與分析、工程投資的過程精細化管控提供依據(jù)。

1.2 智能大壩信息系統(tǒng)內容

(1)建立具有信息采集及存儲分析、施工過程監(jiān)控、大壩建設及工作狀態(tài)數(shù)字化和可視化等功能的智能大壩信息管理系統(tǒng)。

(2)研發(fā)并運用大壩澆筑一條龍智能監(jiān)控、智能平倉振搗、數(shù)字測溫、光纖測溫、智能通水、智能灌漿等系列智能施工技術。

(3)建立5D BIM，開展大壩施工進度在線仿真分析，實時掌控大壩施工進度，優(yōu)化施工資源配置。

(4)開展大壩進度仿真分析，實時在線模擬實體大壩建設全過程，從而實現(xiàn)對拱壩施工和運行期全過程真實工作性態(tài)反饋與控制。

創(chuàng)新建立風紀監(jiān)督工作體系。2018年上半年，湖南電信整合監(jiān)督資源，擴大監(jiān)督范圍，豐富監(jiān)督手段，提升監(jiān)督效能，建立了集中統(tǒng)一、權威高效的“大監(jiān)督”格局。目前，在省公司黨委的統(tǒng)一領導下，省公司、14個本地網(wǎng)、13個直屬單位、省通服公司成立了風紀監(jiān)督委員會及領導小組、工作小組，制訂下發(fā)管理辦法、2018年度工作計劃，將實現(xiàn)“兩個統(tǒng)籌”（統(tǒng)籌作風建設工作和統(tǒng)籌干部員工的行政問責工作）和“兩個全覆蓋”（對干部員工隊伍教育監(jiān)督全覆蓋和對執(zhí)行黨紀法規(guī)及企業(yè)規(guī)章的監(jiān)督全覆蓋）目標。

(5)開發(fā)人員與設備安全管理系統(tǒng)，提高安全管理水平。

(6)運用軟硬件等新技術，開發(fā)安全監(jiān)測、測量、試驗等管理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)建設整體架構及應用

智能大壩建設整體架構包括基礎網(wǎng)絡建設和智能化業(yè)務功能模塊建設?；A網(wǎng)絡建設由發(fā)包人建設覆蓋全工區(qū)的無線網(wǎng)絡(Wi-Fi系統(tǒng))，為智能化業(yè)務功能模塊提供必要的信息傳遞通道；智能化業(yè)務模塊分為大壩施工過程管理、智能生產(chǎn)控制、科研與仿真分析、設計成果繼承管理、專業(yè)化子系統(tǒng)管理?？傮w業(yè)務功能模塊如圖1所示。

圖1 智能大壩建設總體業(yè)務功能模塊架構

2.1 系統(tǒng)功能

(1)白鶴灘大壩信息管理系統(tǒng)是白鶴灘智能大壩建設的基礎平臺，建立基礎開挖、固結灌漿、混凝土澆筑與溫控、接縫灌漿、帷幕灌漿、金屬結構與機電安裝等專業(yè)的全過程數(shù)字化管理，實現(xiàn)施工全過程、全方位的數(shù)字化管理與集成管控。

(2)建立大壩全景信息模型(DIM)，支持勘測設計成果(含二維圖紙、三維設計成果及相關資料)的集成管理與查詢，建立科研仿真與服務平臺，支持進度仿真、結構仿真等科研專題的管理與科研成果的發(fā)布。

(3)提供開放式的接口，支持大壩澆筑一條龍智能監(jiān)控、智能平倉振搗、數(shù)字測溫、光纖測溫、智能通水、智能灌漿等數(shù)字化施工設備與系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步、集成與共享。

(4)系統(tǒng)與白鶴灘工程各專業(yè)子系統(tǒng)對接，實現(xiàn)安全監(jiān)測、質量管理、人員定位與安全管理、試驗監(jiān)測等專業(yè)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步、集成與共享。

2.2 技術參數(shù)及要求

采用C/S架構，客戶端基于MS.Net4.5(64位)開發(fā)，應配置與之匹配的電腦及必要的附屬設施。計算機最低配置為：四核i7系列CPU主頻、內存8 G、硬盤1 T，獨立顯卡。電腦數(shù)量應能滿足使用要求，承包人在現(xiàn)場應配備足夠數(shù)量的電腦，專門用于現(xiàn)場施工過程數(shù)據(jù)錄入及現(xiàn)場其他應用，管理人員電腦應能安裝相應客戶端進行日常管理及查詢?，F(xiàn)場APP盯倉與質檢記錄采用手持式安卓數(shù)據(jù)采集終端，要求適合戶外數(shù)據(jù)采集環(huán)境，內存2G及以上，屏幕為5.5寸及以上戶外可見屏，攝像頭800萬像素及以上，支持NFC及藍牙4.0，并具備4G及以上、Wi-Fi無線網(wǎng)絡傳輸功能，使采集數(shù)據(jù)能及時同步到系統(tǒng)服務器中，連續(xù)工作時間不少于8 h?？蛻舳瞬僮魅藛T應熟練使用Windows系統(tǒng)，常用辦公軟件等。

2.3 智能大壩管理模式

白鶴灘智能大壩信息系統(tǒng)由發(fā)包人統(tǒng)一建設與管理，施工單位積極參與系統(tǒng)建設、全面配合組織應用即將投入運行的模塊和系統(tǒng)的深入研發(fā)。投入運行的模塊及功能包括：開挖與支護、固結灌漿、混凝土澆筑及溫控(含接縫灌漿)、帷幕灌漿、金屬結構與機電設備安裝等施工過程管理，以及相關的試驗、測量、安全監(jiān)測等專業(yè)管理，拌和樓運行監(jiān)控等。智能大壩建設信息管理流程詳見圖2。

圖2 智能大壩建設信息管理流程

2.4 系統(tǒng)操作應用與升級

(1)配合建立各子系統(tǒng)的編碼規(guī)則與應用流程規(guī)范；各子系統(tǒng)投運后，按照其工作內容及技術要求開展應用。

(2)完成施工信息的錄入和管理，對數(shù)據(jù)的全面性和準確性負責。包括施工質量檢驗資料，施工質量評定記錄、函件、報表及其他文件等所有反應本標段范圍內的施工信息的資料。

(3)配合系統(tǒng)開發(fā)人組織系統(tǒng)客戶端軟件的安裝、升級、維護；協(xié)助系統(tǒng)用戶信息的收集與更新維護，用戶培訓與應用指導；進行信息管理系統(tǒng)及設備的日常維護，保證內部計算機網(wǎng)絡及通訊設備的正常運行。

(4)參加白鶴灘智能大壩信息管理系統(tǒng)使用培訓和系統(tǒng)安全培訓，建立完善的管理制度，規(guī)范系統(tǒng)應用、相關獎罰、考核機制。

(5)配合發(fā)包人進行系統(tǒng)的改進或擴展。

2.5 系統(tǒng)應用及實施成效

2.5.1 綜合應用管理

設置系統(tǒng)運維專員，由具備計算機專業(yè)背景，良好溝通協(xié)調能力的全職人員擔任，負責建立與維護施工局內部的網(wǎng)絡與計算機設備及辦公環(huán)境；配合系統(tǒng)開發(fā)人組織系統(tǒng)客戶端軟件的安裝、升級、維護；協(xié)助系統(tǒng)用戶信息的收集與更新維護，用戶培訓與應用指導；配合監(jiān)控系統(tǒng)及其他專用監(jiān)測系統(tǒng)的安裝；提供現(xiàn)場的設備供電，協(xié)助設備與網(wǎng)絡環(huán)境的日常維護；負責發(fā)包人提供的專用設備或系統(tǒng)相關設備的管理與維護。

2.5.2 實施方案成效

(1)項目安全得到保證。智能大壩的建設有助于白鶴灘水電站工程的管理者與建設者及時監(jiān)控現(xiàn)場的生產(chǎn)情況和對生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)進行有效分析，達到及時反饋調整控制的現(xiàn)場管理目的。智能大壩利用量測儀器和設備，進行數(shù)據(jù)采集和處理達到現(xiàn)代化、信息化，建立仿真模型，進行集成創(chuàng)新，使整個工程的進展和質量完全可控。施工、監(jiān)測數(shù)據(jù)智能采集進入數(shù)據(jù)庫，施工管理和運行控制實時智能化，大大減少了在大壩結構建設運行過程中的人為干預因素，實現(xiàn)大壩設計階段至施工階段的數(shù)據(jù)收集、繼承，為后期大壩運行階段提供必要數(shù)據(jù)支持。

(2)工程進度更加順利。智能大壩的建設涵蓋了從混凝土工程進度、施工資源配置、混凝土生產(chǎn)、混凝土運輸、倉面設計與準備、混凝土澆筑、溫度控制、混凝土原型觀測在內的混凝土施工的全過程管理，以及地質基礎灌漿的設計、施工工序過程、施工成果整理與統(tǒng)計分析等全過程管理，集成了施工進度優(yōu)化仿真、施工機械運行效率分析等多種計算與分析方法，為優(yōu)化大體積混凝土與灌漿施工流程、控制施工過程的進度與質量提供了一種有效的生產(chǎn)管理工具。

(3)工程運行、管護更加便捷。將實現(xiàn)工程施工過程數(shù)據(jù)、資料的完整展現(xiàn)和海量存儲，最終以“數(shù)字大壩”的形態(tài)呈現(xiàn)。工程完建之日，就是“數(shù)字大壩”生成之時，此時，工程的任一過程或環(huán)節(jié)均可完整展示或查閱，將為工程運行帶來極大便利。當工程運行至需要檢(維)修時，亦可通過“數(shù)字大壩”系統(tǒng)實現(xiàn)精確定位，準確查找，快速地查證“病因”，做到有的放矢，對癥下藥，使工程檢(維)修工作變得有效、快捷，為工程運行單位節(jié)約大量時間及成本。

3 結 論

智能大壩建設技術的應用，將大大縮短管理鏈條，提高管理效率。通過智能大壩建設，能夠實時對施工過程中的數(shù)據(jù)進行總結、分析，通過數(shù)據(jù)的總結、分析，實時發(fā)現(xiàn)施工管理過程中存在的問題和不足并提出預警。參建各方根據(jù)系統(tǒng)預警信息，快速進行糾正、調整、閉合，使工程施工過程始終處于正常可控狀態(tài)，最終確保工程建設總體目標的實現(xiàn)。

智能大壩建設采用全過程、全方位、全時空的智能化管理與監(jiān)控，要求工程施工、管理過程的所有環(huán)節(jié)和每一個細節(jié)都要做到精準、細致、標準，施工承包商必須對以往工程施工管理技術和經(jīng)驗進行適應性調整，進一步注重細節(jié)管控，方能滿足智能大壩建設的需求。