LD水電站智慧工程建設方案研究摘要：為了實現LD水電站智慧工程建設，LD水電站以基礎云平臺為支撐，以BIM模型為可視化載體，并采用互聯網、物聯網等先進技術，進行智能建管、智能建造、智慧工地三大業務子系統策劃與研究，以期改變傳統工程管控手段和方法，推動LD水電站工程建設的管控提質。關鍵詞：水電工程；智能建管；智能建造；智慧工地1項目背景國家“十四五”規劃明確了“加快數字化發展，建設數字中國”的建設方向。規劃和2035年遠景目標綱要提出，充分發揮海量數據和豐富應用場景優勢，促進數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業轉型升級，催生新產業新業態新模式，壯大經濟發展新引擎，營造良好數字生態，建設數字中國。工程建設領域也正處于工程數字化技術革命初期，在工程中搭建成熟的數字化建設體系并形成完整的產業鏈、生態圈，是未來幾十年工程建設領域的根本方向。國家能源投資集團公司于2017年頒布《集團公司智慧企業建設指導意見》，智慧企業建設步伐進一步加快，按照“業務量化、集成集中、統一平臺、智能協同”的實施途徑，全面推進智慧企業建設。為積極響應國家和集團公司的號召，同時全面提升LD水電站開工后的建設管理水平，全方位開展LD水電站智慧工程建設研究。LD水電站是雅魯藏布江干流中游規劃的第9級電站，電站采用混合式開發，總庫容1.2億m3，總裝機495兆瓦，為二等大2型工程，本文將介紹目前針對電站施工期智慧工程建設方案的研究成果。2項目研究內容LD水電站攔河壩為混凝土重力壩，大壩混凝土澆筑過程中的溫控以及碾壓混凝土施工質量都是大壩施工管控的關鍵所在。同時，LD電站還涉及大量灌漿工程以及引水隧洞軟巖施工、工程多處高邊坡、施工區臨近拉林鐵路安全監測等問題，以上均是工程質量和安全施工管理方面所面臨的重難點，在工程施工過程推薦采用智能管控、智能監測方式來滿足工程施工質量要求。同時，水電工程的施工工藝復雜，項目的工序、工種繁多，項目參與單位眾多，影響工程建設成果的人、機、料、環等因素摻雜了許多不確定性，項目的進度、質量、安全等分級管控復雜。傳統的多部門、多層級的工程信息共享與決策模式隨著項目建設的推進、信息的積累與更新，信息的碎片化及孤島化問題逐步顯現，信息管理重復工作量大，所需的人力成本高，最終給工程建設管理帶來巨大的挑戰。因此，LD水電站有必要采用BIM、數字化、智能化手段，并利用互聯網、物聯網等先進技術對工程重點施工部位進行實時監控、管理和預警，提升LD水電站工程管理的高效性、適用性、便捷性，實現施工期智慧管控。13總體解決方案為實現LD水電站智慧工程建設應用，根據水電工程建設特點，深入開展傳統水電項目管理與先進數字化技術融合的研究，搭建智慧工程應用系統，涵蓋3個數字化業務管理子系統，分別為智能建管、智能建造、智慧工地。根據LD水電站項目需求，首先搭建研發適用于本工程數字化業務應用的基礎云平臺以及工程數據中心，基礎云平臺是數字化業務應用的承載平臺，后續所有數字化業務應用均在該平臺上進行搭建或集成。工程數據中心對全部工程業務數據進行統一的存儲和管理，從而實現數據之間的相互調用，打破參建方之間以及各業務模塊之間的數據壁壘。在此基礎上，通過研發符合水電工程特點的三維引擎，實現海量精細BIM模型的流暢加載以及數字化管理的可視化應用，最后通過研發或集成各數字化業務管理模塊實現LD水電站智慧工程應用，全面輔助項目現場的管理[1]。4系統架構智慧工程應用系統研發核心架構主要由五層組成：基礎層、數據層、支撐層、應用層、表現層。圖1系統架構圖其中，基礎層通過基礎網絡、服務器、存儲設備、物聯網設備以及安全設備等為整個系統建設提供硬件支撐；數據層即工程數據中心及其內部的各類數據庫，負責為整個系統提供各類數據和邏輯關系；支撐層由BIM輕量化三維引擎和系統開發所需要的各類組件構成，為整個系統開發提供各類服務；應用層即系統中各個業務管理模塊，并通過表現層實現與用戶的交互[2]。15業務管理模塊功能設計5.1智能建管智能建管子系統以實現LD水電站施工期智能管理，服務于LD水電站工程為出發點，其主要任務在于工程結構化數據積累以及工程智能化建設管理應用。結合LD水電站工程特點和實際管理需求，智能建管子系統包含安全、質量、進度、機電、技術、合同及投資、檔案、數字化移交8個業務模塊，將通過數字化、智能化手段實現LD水電站工程的精細化管理，進而提升工程建設質量[3]。5.1.1安全管理（1）安全培訓成果管理根據電站智能建設需求，參建各方可將形成的安全培訓資料、培訓視頻等培訓成果上傳到系統中，形成各單位的安全培訓成果庫，規范、統一的培訓流程，幫助培訓者學習規范操作，建立安全防范意識，進而提高安全培訓效率。（2）安全文件及危險源管理基于現場安全管理制度，借助智慧工程應用系統梳理現場危險源清單，以可視化的手段進行危險源分級展示。工程現場的安全策劃、監管以及海量的安全作業臺賬等工作均線上實施，且自動生成報表，高效匯總統計。（3）現場安全巡檢管理通過APP的方式，向特定巡檢人員指派巡檢任務及地點，并對巡檢過程中發現的各類巡檢問題進行在線填報和審批，實現巡檢問題從發現、記錄、反饋、整改、復查的全過程管控。同時，通過集成GIS技術，可實時記錄巡檢人員的巡檢軌跡和巡檢點位，實現現場巡檢工作的全過程重現。現場安全巡檢管理的應用將大大節約安全巡檢管理成本、全面降低工程隱患風險的發生概率。5.1.2質量管理（1）質量驗評管理根據工程劃分，按最小單元工程進行管理，全部驗評資料均為結構化數據，便于進行數據統計和分析，同時將質量驗評表單與單元工程模型掛接，驗評結果通過BIM模型以色系進行可視化直觀區分展示，并進行優良率的統計以及圖形化表達，為質量管理提供基礎依據，實現質量驗評的無紙化、標準化、可視化。（2）質量缺陷管理結合BIM模型，采用移動端APP和網頁端進行質量缺陷的上報和可視化管理，根據個性化定制的質量缺陷整改流程，在線發起整改，并將整改責任落實到專人，為現場質量管理留下管理記錄，便于管理人員隨時查詢各質量缺陷的整改前情況以及整改后情況。對于逾期未完成整改的質量缺陷，系統可自動發出預警信息，督促整改責任人及時完成整改，真正做到質量缺陷的閉環管理。（3）試驗檢測管理試驗檢測管理通過相關試驗測結果集成，將集成的試驗檢測結果作為施工單位的自檢、監理單位的平行檢測、第三方實驗室檢測或政府部門的抽檢等支撐材料，上傳后的檢測結果將在系統中進行統一管理和歸檔，顯著提高試驗檢測工作效率及準確率，并為工程的質量評價提供依據。具有相關權限的參建單位可按檢測類別、檢測時間等條件進行查詢和下載。（4）施工標準化管理借助BIM模型進行施工工法、工藝模擬，真實、形象的展示施工方案，實現施工過程中問題前置。同時，形成施工管理行為標準庫，有效規范管理施工流程，從而保證施工質量、優化施工進度、保障施工安全。5.1.3進度管理從工程總進度、年進度、月進度計劃出發，利用BIM模型耦合計劃進度和實際進度，開展可視化的進度展示與對比分析，動態感知工程施工進展情況，助力工程現場管理。同時，對于工程施工重點部位，可階段性進行無人機航拍，生成三維傾斜攝影模型和360度全景照片，真實記錄施工形象面貌，從而建立起完整的工程生長檔案，實現直觀、可視的形象進度管理。5.1.4機電管理采用VR技術結合定制化研發，在可視化系統內實現機電設備安裝模擬的交互式操作。通過可視化形式進行設備安裝工序的干擾分析，并對地下廠房有限的空間作業面的施工方案進行優化，利用VR系統沉浸式的視覺體驗，可視化指導現場施工。同時，以移動端和二維碼相結合的方式對機電物資的出庫、入庫、盤點等進行管理，同時提供線上物資報表臺賬的查詢統計功能，提高物資計劃的準確性和物資供應的合理性。5.1.5技術管理根據設計任務和供圖計劃，實現自動催圖、圖紙審批、設計成果管理與共享等內容，綜合提高設計管理效率；同時工程施工技術方案等文件可線上審批流轉，審批合格的技術文件可隨時進行查看下載，全面提升技術文件的利用效率。5.1.6合同及投資管理通過整合項目合同信息以及相關投資結算信息，實現合同關鍵信息結構化，簽證、索賠及資金審批等流程化管理，為系統相關模塊提供基礎信息支撐和制約條件，并能夠根據索賠、變更、簽證結果，實時更新結算信息，使資金結算更加高效、便捷，節約大量人力物力。5.1.7檔案管理檔案管理融合CA認證技術，使數字檔案具備歸檔效力，在系統中生成的電子文件可直接整編并進入歸檔流程，系統外的文件也可上傳至檔案模塊開展歸檔工作，大大提高文件歸檔效率和準確性。歸檔后的文件具備和BIM模型關聯的能力，為檔案提供可視化查詢功能。數字化檔案管理的實施將起到提質增效的顯著效果。5.1.8數字化移交管理以數據泵的模式抽取智慧工程應用系統中所需移交的數據、資料、模型等內容，形成移交資料庫并導入輕量化移交平臺，方便電站運維單位快速檢索和定位電站基建期移交數據。輕量化移交平臺在查詢檢索之外，還具備開放數據庫和模型引擎的功能，運維系統能夠通過輕量化移交平臺有效獲取工程建設期的各類數據和工程BIM模型，用于運維系統的建設和可視化展示，助力實現智慧工程數字孿生全生命周期管理。LD水電站智能建造方案的建設實施，旨在將水電工程的建設管理與數字化技術手段結合，緊密圍繞水電站工程建設一線的實際應用需求，充分挖掘數據價值，為工程建設管理提供全方位數字化、智能化技術支撐。5.2智能建造LD水電站智能建造方案緊密圍繞電站攔河壩樞紐建筑物工程特點，采用智能化手段對大壩的溫控、碾壓、灌漿工藝進行數據實時采集和可視化集成，并通過智能分析為施工工藝過程控制、判斷依據提供數字化、智能化技術支撐。同時，結合工程安全監測部署，在應用系統內自動集成安全監測數據成果，提供實時、動態、全面的綜合管理信息，助力現場管理人員及時、高效、科學的做出分析判斷和決策。智能建造子系統以基礎云平臺為支撐，以BIM模型為可視化載體，采用互聯網、物聯網等先進技術，定制化研發和集成各智能化業務模塊。目前，根據工程實際需求規劃集成智能溫控、智能碾壓、智能灌漿、安全監測4個管理業務。（1）通過集成智能溫控子系統，實現溫控信息實時采集與同步集成，同時，基于BIM技術，可將溫控信息和相關圖表在可視化基礎上進行關聯和展示，實現溫控信息可視化管理，并基于可視化管理進行溫控施工效果評價和預警。（2）通過集成智能碾壓子系統，可實時采集碾壓機的軌跡、速度、遍數等，自動生成體現碾壓質量進度的動態BIM模型和碾壓質量報告，同時進行不合格碾壓報警，實現大壩碾壓全過程質量管控。（3）通過集成智能灌漿子系統，實現灌漿數據管理的信息化、可視化和智能化，動態顯示灌漿施工過程分析成果，并自動生成符合規范要求的灌漿施工成果報表，并可實現信息快速反饋與異常狀況警示，支撐現場管理。（4）通過建立安全監測BIM模型，進行監測設備點位可視化展示以及全過程跟蹤管理。同時，將監測數據和監測儀器BIM模型關聯，可直觀判別指標狀態，并給出異常狀態提醒和預警，實現監測設備、監測閾值可視化管理維度。LD水電站智能建造方案在充分吸取國內當前先進智能建造建設經驗的基礎上，融合水電工程管理先進理念與先進技術，結合工程實際開展方案總體設計研究，充分體現智能建造一體化的管控理念，智能建造的具體實施將為工程管理提供全方位的技術支撐，助力LD水電站全面實現智慧工程建設。5.3智慧工地為了提高LD水電站工程施工的安全性，并進一步加強生產施工現場人員、車輛、環境及水情預報數據的動態精細化管理，依托“互聯網+物聯網”和大數據等技術，規劃建立智慧工地子系統，該子系統集成智能安全帽、數字化門禁、車輛管理、視頻監控、水情預報數據集成、環境監測集成6個業務模塊。通過人員定位動態管理、數字化門禁及車輛歷史軌跡管控、現場重點工作面施工進展及細節監控，實現現場人員、車輛、施工智能化管控。水雨情信息查詢及預警、環境各項監測指標管理，為現場防洪度汛、環境管理及決策提供信息化數據支撐。基于新興技術開展的LD水電站智慧工地建設將有效提高現場管理工作效率，增強工程現場安全保障，進一步打造智慧平安工地。6總結通過采用BIM、數字化、智能化手段，進行LD水電站智慧工程建設應用研究，共策劃智能建管、智能建造、智慧工地3個子系統，后續可實現LD水電站工程重點施工部位的實時監控、管理和預警，同時加強工程的立體化監測、精準化管理、規范化監督和便捷化服務能力建設，實現施工過程中信息的數字化、智能化和可視化管理，為項目的安全、質量等關鍵管控因素提供服務，有效助力LD水電站工程的順利實施。參考文獻[1]張宗亮.HydroBIM-水電工程設計施工一體化[M].北京：中國水利水電出版社，2016：65-77.[2]