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三河口水利樞紐施工期監(jiān)控管理智能化工程展示頁(yè)面    華水智控提供　　

　　□本報(bào)記者 岳虹 張衛(wèi)東 劉祖國(guó)

　　傳統(tǒng)的筑壩經(jīng)驗(yàn)同最前沿的信息科技相遇，會(huì)碰撞出怎樣的火花？

　　在秦嶺南坡，陜西佛坪大河壩鎮(zhèn)，兩座聳峙的青山之間，引漢濟(jì)渭工程的調(diào)蓄中樞——三河口水利樞紐工程，正如火如荼地建設(shè)著。

　　引漢濟(jì)渭工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一，是解決關(guān)中、陜北缺水，統(tǒng)籌陜南、關(guān)中、陜北三大區(qū)域水資源，保障全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的全局性、基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、公益性的大型跨流域調(diào)水工程。

　　引漢濟(jì)渭的關(guān)鍵性工程三河口大壩，是國(guó)內(nèi)在建最高的碾壓混凝土雙曲拱壩之一，其施工工藝等方面的嚴(yán)苛要求，給項(xiàng)目管理帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

　　如何做到管理優(yōu)化？如何提高施工效率？如何在復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)控制進(jìn)度、安全、質(zhì)量？如何降低風(fēng)險(xiǎn)？

　　一套施工期智能管理系統(tǒng)，成為信息化同水利工程建設(shè)管理融合創(chuàng)新積極探索的新嘗試。

　　敢為人先

　　雙曲拱壩施工是個(gè)“精細(xì)活兒”。倒懸的“雙曲”結(jié)構(gòu)精妙，不容誤差；壩踵容易反復(fù)受力，變形監(jiān)測(cè)必須精細(xì)入微；混凝土的水化熱特性導(dǎo)致防裂極其困難……

　　依靠智慧水利，自動(dòng)采集分析數(shù)據(jù)并反饋，實(shí)現(xiàn)施工期智能化監(jiān)控，成為首選。

　　“智慧水利的發(fā)展瓶頸，不在技術(shù)而在理念。觀念是時(shí)候變一變了！”引漢濟(jì)渭公司黨委書記杜小洲如是說(shuō)。他提出了要把引漢濟(jì)渭建成全國(guó)水利系統(tǒng)第一批信息化工程的目標(biāo)，而三河口樞紐智能監(jiān)控項(xiàng)目正是重要一環(huán)。

　　落實(shí)此項(xiàng)目的中標(biāo)單位華北水利水電大學(xué)，是個(gè)產(chǎn)學(xué)研用碩果累累的科技實(shí)體，面對(duì)如此復(fù)雜、如此體量、牽涉合作方如此眾多的項(xiàng)目，他們應(yīng)該如何駕馭？“培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代潮流的水利人才，是水利院校義不容辭的責(zé)任。我們必須積極參與到國(guó)家重大水利工程建設(shè)和智慧水利建設(shè)中來(lái)。”華北水利水電大學(xué)校長(zhǎng)劉文鍇道出心聲，表達(dá)了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)班子對(duì)此項(xiàng)目的支持和鼓勵(lì)。

　　項(xiàng)目技術(shù)帶頭人是總工程師魏群。在談及項(xiàng)目重要性時(shí)，他說(shuō)：“作為多年從事BIM（建筑信息模型）技術(shù)推廣、信息化工作的水利人，我一直在思考如何實(shí)現(xiàn)前沿技術(shù)和傳統(tǒng)筑壩工藝的完美結(jié)合。這次的項(xiàng)目，無(wú)疑是一次良機(jī)�！�

　　項(xiàng)目主要承擔(dān)者華水智控，也面臨挑戰(zhàn)。項(xiàng)目涉及大壩建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，有些非己所長(zhǎng)。怎么辦？借力于國(guó)內(nèi)頂尖團(tuán)隊(duì)，合作開發(fā)。

　　下定決心，敢為人先。在各方共同努力下，堪稱目前國(guó)內(nèi)信息化最全面、最深入的水利工程施工期智能監(jiān)控系統(tǒng)——三河口施工期智能監(jiān)控項(xiàng)目，誕生了！

　　澆筑典范

　　將90萬(wàn)立方米混凝土，以30厘米為一層進(jìn)行層層碾壓，形成大壩主體；將37萬(wàn)立方米混凝土，注入以鋼筋為骨架的模板中進(jìn)行振搗，構(gòu)筑大壩的特殊部位。在3年內(nèi)，127萬(wàn)立方米的混凝土澆筑形成145米高的大壩。這是三河口大壩的基本建設(shè)過(guò)程。

　　三河口施工期智能監(jiān)控項(xiàng)目，正是要在三河口大壩的建設(shè)過(guò)程中，采集數(shù)據(jù)，集成至平臺(tái)，使業(yè)主、施工方、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方等共享信息。在此之上，分析、研判施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，并第一時(shí)間通知責(zé)任人整改。

　　“嘀嘀……”這是智能預(yù)警系統(tǒng)在發(fā)出“警報(bào)”。“4月16日10點(diǎn)13分，編號(hào)01的碾壓車在碾壓第11層時(shí)振動(dòng)頻率過(guò)高，不符合要求�！边@條預(yù)警信息，由碾壓車上的激振力傳感器，通過(guò)一款名為“預(yù)警信息”的手機(jī)軟件傳達(dá)到各負(fù)責(zé)人，提醒立即處理。待處理過(guò)后，軟件中的顯示會(huì)從“未處理”變?yōu)椤耙烟幚怼薄?/p>

　　機(jī)器報(bào)警和人工監(jiān)督到底有什么不同？

　　“人力監(jiān)控漏洞很多�！庇袔资�年監(jiān)理經(jīng)驗(yàn)的水工專家仲深意頗為感慨，“各項(xiàng)數(shù)據(jù)不再靠人，而是通過(guò)傳感器采集上傳，一下解決了人力監(jiān)控死角多、數(shù)據(jù)失真或延遲的問(wèn)題。機(jī)器可不用上廁所，也不會(huì)打盹兒，更不會(huì)說(shuō)謊！”

　　智能化獲取數(shù)據(jù)并指揮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)；“協(xié)助人、解放人、管理人”，而不再僅僅依靠“人盯人、人管人”。這正是項(xiàng)目的目標(biāo)。

　　華水智控項(xiàng)目的重要特色，是實(shí)現(xiàn)BIM系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)用，利用一個(gè)平臺(tái)集成數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)管。動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的反饋控制，將BIM系統(tǒng)應(yīng)用推到新高度。

　　“BIM”是“建筑信息模型”的簡(jiǎn)稱，是利用數(shù)字模型對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)的技術(shù)過(guò)程。以往的BIM應(yīng)用案例往往“淺嘗輒止”，僅在設(shè)計(jì)階段提出概念或建造模型，極少在施工過(guò)程中真正應(yīng)用，甚至只是將其他項(xiàng)目的模型拿來(lái)修修改改就直接使用。

　　而本項(xiàng)目真正“用活”了BIM系統(tǒng)。隨著大壩澆筑的進(jìn)展，大壩澆筑不同階段、不同關(guān)鍵模塊的數(shù)據(jù)不斷更新，集成至BIM平臺(tái)，不斷升級(jí)優(yōu)化著“1+10”系統(tǒng)的各個(gè)模型。更重要的是，BIM平臺(tái)還能實(shí)現(xiàn)反饋，對(duì)工程進(jìn)行控制與管理。這是一次成功的突破。

　　“BIM”的本質(zhì)在于“將數(shù)據(jù)附著于模型，用模型集成數(shù)據(jù)”。本項(xiàng)目在集成海量數(shù)據(jù)的同時(shí)，利用BIM平臺(tái)的三維立體圖形，將復(fù)雜的大壩建設(shè)過(guò)程，直觀、清晰地展現(xiàn)出來(lái)。

　　總工程師魏群教授是國(guó)內(nèi)BIM領(lǐng)域的技術(shù)權(quán)威，他早年間在海外深造時(shí)便專攻該領(lǐng)域，率先提出了5DBIM技術(shù)和數(shù)字圖形介質(zhì)理論，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)DNA的層面上詮釋了BIM的實(shí)質(zhì)和應(yīng)用。他全權(quán)負(fù)責(zé)項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用，為項(xiàng)目研發(fā)提供強(qiáng)力保障。

　　除“BIM”這一特色外，項(xiàng)目的亮點(diǎn)還體現(xiàn)在兩“最”——最全面和最深入。

　　“最全面”是相對(duì)于之前其他項(xiàng)目的“1+3”“1+4”系統(tǒng)，頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳的單向處理方案而言。本項(xiàng)目中的智能化模塊達(dá)10個(gè)，簡(jiǎn)稱“1+10”，目前國(guó)內(nèi)最多。大壩施工中的智能溫控、碾壓質(zhì)量、加漿振搗、綜合質(zhì)量、灌漿質(zhì)量、壩踵變形、車輛跟蹤、進(jìn)度仿真、反演分析、視頻監(jiān)控，猶如十根擎天柱，各有擔(dān)當(dāng)，又串并成網(wǎng)，數(shù)字、圖形、影像等40多種數(shù)據(jù)格式相互傳輸、轉(zhuǎn)換、共享。數(shù)據(jù)隨時(shí)間而動(dòng)，隨工程而長(zhǎng)，規(guī)模宏大，海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)，體現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的氣派、云存貯的“肚量”，為大壩樞紐的全生命周期管理，提供了可靠的技術(shù)保障。

　　每個(gè)模塊都有創(chuàng)新。尤其采用了國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新的骨骼網(wǎng)架成圖，信息附著圖形，圖形隱含數(shù)據(jù)的專利技術(shù)，使得這“1+10”平臺(tái)在BIM自主創(chuàng)新技術(shù)上扎扎實(shí)實(shí)地邁出了幾大步。

　　其中，“大壩壩踵變形自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理子系統(tǒng)”首次在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了施工期壩踵變形監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)利用最先進(jìn)的變向傳感器，針對(duì)三河口大壩3個(gè)典型壩段開展變形監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)捕捉壩體變形數(shù)據(jù)，為后期大壩工作性態(tài)分析提供依據(jù)。

　　面對(duì)混凝土拱壩最大的“敵人”——裂縫，溫控系統(tǒng)足夠強(qiáng)悍。中國(guó)水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所應(yīng)邀出馬相助，他們?cè)跍乜仡I(lǐng)域堪稱首屈一指。水科院的溫控專家常駐三河口現(xiàn)場(chǎng)，參與具體業(yè)務(wù)討論及執(zhí)行，負(fù)責(zé)周報(bào)、月報(bào)的生成。一旦到關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或遇到關(guān)鍵問(wèn)題時(shí)，項(xiàng)目還將邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)拱壩結(jié)構(gòu)、應(yīng)力方面的權(quán)威專家把關(guān)。

　　“以往的辦法是，施工人員走到各處去看溫度計(jì)，發(fā)現(xiàn)如果過(guò)冷或過(guò)熱，再通知人員去打開或關(guān)閉通水閥門，從而控制通水量，調(diào)節(jié)溫度；而現(xiàn)在，數(shù)據(jù)由智能溫度計(jì)上傳，平臺(tái)自動(dòng)分析是否達(dá)標(biāo)，然后自動(dòng)調(diào)整通水閥門。孰優(yōu)孰劣，一目了然�！表�(xiàng)目經(jīng)理魏魯雙向記者介紹。魏魯雙是一位年輕的“海歸”，信息技術(shù)博士，也早已投身于水利水電領(lǐng)域。通過(guò)國(guó)內(nèi)幾個(gè)水電項(xiàng)目的錘煉，已成為精通信息化軟硬件開發(fā)和水工專業(yè)結(jié)合應(yīng)用的專家。

　　“最全面”可見一斑�！白钌钊搿庇煮w現(xiàn)在何處？

　　體現(xiàn)在硬件設(shè)備過(guò)硬。

　　打開設(shè)備清單，上百種硬件設(shè)備映入眼簾。僅在溫控模塊中，就配備了1074只溫度傳感器�！斑@種溫度計(jì)能避開外界多種干擾。”項(xiàng)目副總工程師尹偉波說(shuō)。尹偉波有近10年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，具有水工和計(jì)算機(jī)應(yīng)用雙重學(xué)術(shù)背景。

　　1毫米，是整個(gè)工區(qū)GPS差分定位系統(tǒng)的定位精度。

　　0.1毫米，是變向傳感器監(jiān)測(cè)壩體位移所達(dá)到的精度，比當(dāng)前國(guó)內(nèi)約幾毫米的監(jiān)測(cè)精度高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　…………

　　硬件條件實(shí)現(xiàn)了“機(jī)器代替人”的轉(zhuǎn)變，能有效解決“人管人”模式下數(shù)據(jù)獲取不及時(shí)、不真實(shí)、不全面、不準(zhǔn)確的“四不”問(wèn)題，為參建各方提供管理依據(jù)。

　　其次，“最深入”也體現(xiàn)在“軟件”過(guò)硬。將BIM系統(tǒng)深入應(yīng)用，并不斷優(yōu)化各模塊模型，真正用活數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制和人工干預(yù)。這正是“最深入”的體現(xiàn)。

　　“采用這套‘1＋10’系統(tǒng)，施工質(zhì)量能達(dá)到什么效果?”

　　在項(xiàng)目部，記者遇到施工方水電四局項(xiàng)目部副總質(zhì)檢師史廣生，便有此問(wèn)。這位曾參與過(guò)云南小灣、黃登等大型水電站建設(shè)，在黃登水電站建設(shè)中更是應(yīng)用過(guò)類似智能監(jiān)測(cè)技術(shù)的老手，談到本項(xiàng)目對(duì)混凝土施工質(zhì)量控制起到的作用時(shí)，一再表示：監(jiān)管積極有效，應(yīng)用效果良好。

　　“項(xiàng)目的各類智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為我們進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員管理、施工質(zhì)量監(jiān)管，提供了重要的參照依據(jù)，同時(shí)，也對(duì)項(xiàng)目部的精細(xì)化管理起到了推動(dòng)作用�！彼�電四局項(xiàng)目部黨總支書記劉紅玉告訴記者。

　　隨著時(shí)間推移，施工期終將結(jié)束。大壩竣工之時(shí)，最終交付的不僅有一個(gè)實(shí)體的大壩，還有記錄著大壩全生命周期一路軌跡的數(shù)據(jù)庫(kù)——“數(shù)字大壩”。這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)里，賦予大壩另外一條生命，是大壩的“成長(zhǎng)檔案”，也是今后工程運(yùn)行管理維護(hù)信息化的重要依據(jù)。

　　融合創(chuàng)新

　　“融合”是項(xiàng)目的關(guān)鍵詞。

　　最前沿信息科技同水工建設(shè)管理兩個(gè)領(lǐng)域的深度融合，是項(xiàng)目的最大創(chuàng)新之處。

　　這種融合首先是人才的融合。打開項(xiàng)目人員名冊(cè)，既有從事水利工程建設(shè)半輩子的水利工程監(jiān)理專家，又有頂尖的水工專業(yè)學(xué)術(shù)專家；既有埋頭寫代碼的程序員，又有扎根施工現(xiàn)場(chǎng)研究傳感器對(duì)接的硬件工程師，還有提供通信保障的網(wǎng)絡(luò)工程師……“搞計(jì)算機(jī)的必須得懂大壩的關(guān)鍵建設(shè)流程，做水工的也必須得懂些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”，大家各司其職，互助協(xié)作，“誰(shuí)也離不開誰(shuí)”。

　　融合還體現(xiàn)在多個(gè)領(lǐng)域的“最強(qiáng)大腦”造就深度融合。國(guó)內(nèi)頂尖團(tuán)隊(duì)和技術(shù)專家紛紛加入。

　　中國(guó)水利水電科學(xué)研究院團(tuán)隊(duì)，除溫控領(lǐng)域外，在壩踵變形監(jiān)測(cè)、大壩施工質(zhì)量綜合監(jiān)控管理、大壩施工進(jìn)度仿真管理等水工技術(shù)難度較大的領(lǐng)域，也提供著自己的能量。清華大學(xué)張建民院士并行開展的無(wú)人駕駛碾壓混凝土智能筑壩技術(shù)，是人工智能應(yīng)用于水利建設(shè)的具體體現(xiàn)，目前已在本項(xiàng)目中以無(wú)人駕駛碾壓混凝土智能筑壩技術(shù)的形式，開展試驗(yàn)研究。

　　融合也體現(xiàn)在理念的創(chuàng)新與融合，這與華北水利水電大學(xué)的理念不謀而合，體現(xiàn)在體制的創(chuàng)新。

　　“項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)怎么樣？順利嗎？”在接受采訪的間隙，劉文鍇校長(zhǎng)向剛從工地回來(lái)的人員仔細(xì)問(wèn)詢，言辭懇切。

　　該項(xiàng)目是學(xué)校在智慧水利方面的典型示范項(xiàng)目，校領(lǐng)導(dǎo)高度重視，特創(chuàng)新管理體制，成立聯(lián)合管理組，由法律事務(wù)中心、科技處、財(cái)務(wù)處、國(guó)資處、監(jiān)察處等所有項(xiàng)目涉及部門的副處長(zhǎng)組成，專事專辦，群策群力，提供了強(qiáng)力后方保障。

　　“融合”對(duì)華北水利水電大學(xué)而言還意味著前后方的通力合作。

　　有理念，有設(shè)備，有實(shí)踐，后方團(tuán)隊(duì)為項(xiàng)目的順利推進(jìn)提供著堅(jiān)實(shí)支撐。

　　記者來(lái)到項(xiàng)目的后方——華北水利水電大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)與工程研究院實(shí)驗(yàn)室，立刻被各種高科技設(shè)備吸引：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的無(wú)人機(jī)及相應(yīng)攝影攝像設(shè)備，中原第一家居國(guó)際領(lǐng)先水平的3D顯示系統(tǒng)，3D打印設(shè)備……

　　前方，駐工地人員不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，處理現(xiàn)場(chǎng)情況；后方，研究院團(tuán)隊(duì)根據(jù)數(shù)字圖形介質(zhì)理論，將相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步分析，不斷優(yōu)化“1+10”系統(tǒng)的模型；根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝的照片，通過(guò)即時(shí)定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，由照片反推出各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)不同階段的壩體進(jìn)行3D打印，進(jìn)行實(shí)體分析。

　　“這個(gè)項(xiàng)目要集中國(guó)內(nèi)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同打造國(guó)內(nèi)水利工程施工期智能監(jiān)控工程的樣板！將來(lái)引漢濟(jì)渭要全線實(shí)現(xiàn)信息化管理，西安設(shè)總調(diào)度中心，這里（三河口）是分調(diào)度中心�！倍判≈拊谡劦巾�(xiàng)目的前景時(shí)雄心勃勃。這個(gè)勇于創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)正遵循習(xí)近平總書記的教誨，要將“要不來(lái)，買不來(lái)，討不來(lái)”的關(guān)鍵核心技術(shù)扎扎實(shí)實(shí)地做出來(lái)、建起來(lái)、用起來(lái)。

　　來(lái)源：中國(guó)水利報(bào) 2018年10月17日