導(dǎo)語(yǔ)：水電站數(shù)字化管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1“數(shù)字化大崗山”工作開(kāi)展情況

1．1大壩施工管理數(shù)字化

1．1．1安全管理(1)纜機(jī)防碰撞系統(tǒng)。大崗山水電站大壩主體工程施工需用混凝土量322萬(wàn)m3，鋼筋制安量3．5萬(wàn)t，模板周轉(zhuǎn)量1．5萬(wàn)t，其他輔助材料4．3萬(wàn)t。壩體施工的主要吊裝設(shè)備為4臺(tái)平移式纜索起重機(jī)和4臺(tái)塔式起重機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備布置在狹窄的施工場(chǎng)地上，工作范圍彼此重疊，為了防止大壩施工現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備的碰撞，避免由此產(chǎn)生的事故對(duì)人員、設(shè)備的傷害及施工進(jìn)度的影響，大崗山公司于2013年5月開(kāi)發(fā)建設(shè)完成一套大壩施工設(shè)備防碰撞預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)地自動(dòng)檢測(cè)各施工設(shè)備及其相關(guān)部件(如臂架、塔架及吊鉤等)的位置、運(yùn)動(dòng)方向和速度，將采集到的信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給基站;在基站經(jīng)過(guò)防碰撞算法的分析和計(jì)算，得到各施工設(shè)備的空間位置(包括臂架、塔架和吊鉤等)及其運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，若設(shè)備間相互距離過(guò)近并存在碰撞的可能時(shí)，基站通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將相應(yīng)碰撞信息發(fā)送給相關(guān)設(shè)備;碰撞信息通過(guò)安裝在各設(shè)備操作室的工業(yè)用平板電腦實(shí)時(shí)顯示，提醒可能發(fā)生碰撞設(shè)備的操作人員采取相應(yīng)措施提前避讓，避免碰撞事故的發(fā)生。大崗山大壩施工設(shè)備防碰撞預(yù)警系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，報(bào)警準(zhǔn)確及時(shí)，系統(tǒng)涵蓋的設(shè)備之間從未發(fā)生過(guò)碰撞事件。(2)纜機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。為采用最快捷的方式對(duì)纜機(jī)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，減少維護(hù)時(shí)間，縮短故障停機(jī)時(shí)間，大崗山公司與杭州國(guó)電大力機(jī)電工程有限公司于2012年4月開(kāi)發(fā)建設(shè)完成纜機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將4臺(tái)纜機(jī)運(yùn)行的所有參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)胶贾輫?guó)電大力機(jī)電工程有限公司，工作人員在辦公室就能實(shí)時(shí)了解4臺(tái)纜機(jī)的位置、起吊重量、運(yùn)動(dòng)方向、速度和電氣等運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生電氣系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)可通過(guò)檢閱故障代碼作出判斷，在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)直接對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。廠家技術(shù)人員通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生問(wèn)題的原因，彌補(bǔ)纜機(jī)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)專業(yè)技術(shù)力量的不足，通過(guò)電話指導(dǎo)將故障設(shè)備的處理方案及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)單位，從而極大地縮短設(shè)備維護(hù)和故障檢修停機(jī)時(shí)間，提高了設(shè)備工作效率。1．1．2質(zhì)量管理(1)拱壩施工期溫控決策支持系統(tǒng)。大崗山水電站大壩混凝土標(biāo)號(hào)高，水泥水化熱大。澆筑倉(cāng)達(dá)1700多個(gè)，設(shè)計(jì)埋設(shè)傳感器2000多支。根據(jù)拱壩的結(jié)構(gòu)要求，橫縫須接縫灌漿，以形成拱圈受力，拱壩溫度控制的難點(diǎn)和重點(diǎn)是控制最高溫升和降至封拱溫度，需要一期冷卻、中期冷卻和二期冷卻3個(gè)過(guò)程才能降至接縫灌漿溫度。整個(gè)溫控過(guò)程歷時(shí)120d，且日降溫速率都有嚴(yán)格的要求，一旦超標(biāo)極有可能產(chǎn)生溫度裂縫，所以，大壩混凝土溫控工作難度大，工作量大，過(guò)程控制風(fēng)險(xiǎn)大。由于傳統(tǒng)的測(cè)溫方法采集效率低、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性差、人為干擾因素多，因此無(wú)法滿足大崗山水電站精細(xì)化的溫控管理需求。拱壩施工期溫控決策支持系統(tǒng)由武漢大學(xué)于2011年5月研發(fā)投用。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在數(shù)據(jù)采集中應(yīng)用數(shù)字化方法，提高數(shù)據(jù)采集的效率、及時(shí)性與準(zhǔn)確性，避免了傳統(tǒng)作業(yè)方式帶來(lái)的弊端。系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)字溫度計(jì)+數(shù)字溫度采集器+數(shù)字化溫控管理平臺(tái)的組合方案，實(shí)現(xiàn)了大壩混凝土數(shù)字測(cè)溫。該溫控決策支持系統(tǒng)能夠記錄混凝土從生產(chǎn)、入倉(cāng)、澆筑乃至后期養(yǎng)護(hù)全過(guò)程中的溫度數(shù)據(jù)，形成每一倉(cāng)的溫度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括出機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度、澆筑溫度、最高溫度、環(huán)境溫度等。該決策支持系統(tǒng)能夠展示每組數(shù)據(jù)平均值、最大值和最小值，通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出合格率，也可以記錄各倉(cāng)各支溫度計(jì)的實(shí)時(shí)溫度信息，繪制各倉(cāng)平均溫度變化曲線及單支溫度計(jì)變化曲線，還可以記錄每天的氣溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)每日監(jiān)測(cè)次數(shù)、平均溫度、最高與最低氣溫及最大溫差，并在圖表中繪制氣溫曲線，包括日平均溫度曲線和日最大溫差曲線。(2)拌和樓運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)。拌和樓運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)由武漢英思科技公司于2013年4月研發(fā)投用。該監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)與拌和樓生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)時(shí)采集拌和樓生產(chǎn)數(shù)據(jù)和配合比信息，主要內(nèi)容包括:拌和樓編號(hào)、生產(chǎn)時(shí)間、總方量、使用部位、設(shè)計(jì)配合比、生產(chǎn)配合比、操作員等。通過(guò)對(duì)拌和樓信息的采集，可以實(shí)時(shí)跟蹤了解每一盤(pán)混凝土的拌和生產(chǎn)情況，分析其配合比水平;從拌和設(shè)備的維度分析拌和樓的出力情況;從時(shí)間維度分析拌和樓的生產(chǎn)強(qiáng)度(可間接分析出澆筑強(qiáng)度);從施工部位溫度統(tǒng)計(jì)混凝土的方量。1．1．3進(jìn)度管理(1)大壩混凝土澆筑施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)。大崗山大壩混凝土月最高澆筑強(qiáng)度為13．5萬(wàn)m3，工期緊、施工強(qiáng)度高、制約因素多，譬如，相鄰壩段高差不能超過(guò)12m，最大高差不能超過(guò)30m，壩段懸臂高度孔口以下部分不能超過(guò)60m，孔口以上部分不能超過(guò)45m，另外，深孔壩段結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，鋼筋制安量非常大，異型結(jié)構(gòu)多，備倉(cāng)進(jìn)度慢。為了解決上述施工管理過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，協(xié)調(diào)各個(gè)施工部位合理施工，緊密銜接各種工序，保證大壩各壩段連續(xù)、均衡上升，大崗山公司委托天津大學(xué)開(kāi)發(fā)了大壩施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)(DGS－DamSim)，并于2012年6月投入使用。該子系統(tǒng)主要包括九大模塊，即施工參數(shù)模塊、仿真計(jì)算模塊、對(duì)比分析模塊、圖形顯示模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊、實(shí)際進(jìn)度模塊、信息查詢模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊及幫助模塊。該系統(tǒng)支持壩體動(dòng)態(tài)分層分塊、大壩施工過(guò)程動(dòng)態(tài)跟蹤、實(shí)時(shí)仿真計(jì)算、施工進(jìn)度預(yù)測(cè)分析與預(yù)警、大壩澆筑進(jìn)度計(jì)劃制訂等功能。結(jié)合“數(shù)字化大崗山”集成平臺(tái)，系統(tǒng)可提供大壩基礎(chǔ)定義及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工進(jìn)度數(shù)據(jù)，并依此來(lái)綜合仿真分析大壩的施工進(jìn)度計(jì)劃(澆筑、接縫灌漿等)，提供并驗(yàn)證綜合施工計(jì)劃方案，指導(dǎo)長(zhǎng)、中、短期施工計(jì)劃的制訂。最終將大壩施工進(jìn)度仿真計(jì)劃在系統(tǒng)中予以，為工程管理決策以及施工提供了有力支持。(2)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)由四川能信科技有限公司研發(fā)，已于2012年6月投用。該系統(tǒng)總共布置10個(gè)監(jiān)控點(diǎn)位，各監(jiān)控點(diǎn)將監(jiān)控到的圖像信息通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳入數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化后，形成的圖像信息可在辦公室內(nèi)安裝有客戶端的計(jì)算機(jī)上供有關(guān)人員瀏覽及查詢。

1．2灌漿施工管理數(shù)字化

大崗山水電站基礎(chǔ)灌漿工程中固結(jié)灌漿工程量約22萬(wàn)m，帷幕灌漿工程量約48萬(wàn)m，工程量大;河床壩段發(fā)育輝綠巖脈和承壓熱水，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度大，質(zhì)量要求高，管理控制復(fù)雜?！皵?shù)字化大崗山”通過(guò)搭建大壩基礎(chǔ)灌漿過(guò)程管理系統(tǒng)，包括灌漿過(guò)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及灌漿綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了與灌漿施工相關(guān)的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、施工過(guò)程、質(zhì)量與成果的全面管理，提升了灌漿施工的質(zhì)量與進(jìn)度控制水平。

1．3安全管理數(shù)字化

(1)安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)。安全監(jiān)測(cè)綜合查詢系統(tǒng)于2011年1月投入使用。該系統(tǒng)可對(duì)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范的綜合統(tǒng)計(jì)、分析和展示，以便相關(guān)工作人員從整體的角度對(duì)大壩工程施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控與分析。綜合查詢系統(tǒng)對(duì)安全監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理后，可在監(jiān)測(cè)結(jié)果查詢頁(yè)面中以成果曲線圖和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的形式展現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)成果曲線圖，有關(guān)人員可以掌握大壩施工過(guò)程中溫度、開(kāi)合度、應(yīng)力、應(yīng)變、位移、穩(wěn)定、滲流、滲壓、裂縫等參數(shù)的變化趨勢(shì)。通過(guò)安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)，各類監(jiān)測(cè)埋沒(méi)儀器信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與成果全部進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)管理，為監(jiān)測(cè)信息的使用和管理提供了有力手段。

2“數(shù)字化大崗山”的工程應(yīng)用成果

數(shù)字化集成平臺(tái)投用后，整合了各個(gè)專項(xiàng)系統(tǒng)資源，充分發(fā)揮了作用，實(shí)現(xiàn)了安全、質(zhì)量、進(jìn)度、計(jì)量等的全面有效管理。(1)大壩施工溫控管理。目前，大壩混凝土施工期溫控決策支持系統(tǒng)已在業(yè)主、設(shè)計(jì)、長(zhǎng)江委大崗山大壩工程監(jiān)理部、葛洲壩大壩項(xiàng)目部、中水八局大壩項(xiàng)目部等單位安裝運(yùn)行，且系統(tǒng)運(yùn)行正常，每日溫控?cái)?shù)據(jù)按照規(guī)定時(shí)限錄入，對(duì)已澆筑的1000多倉(cāng)大壩混凝土，錄入各倉(cāng)21項(xiàng)關(guān)鍵溫控?cái)?shù)據(jù)共400余萬(wàn)條，發(fā)送溫控預(yù)警短信近2400次，提供各類仿真分析報(bào)告360余份?；炷恋臐仓囟群细衤?、最高溫度合格率與日降溫合格率從一開(kāi)始的不足85%提升到95%以上，有效地防止了大壩危害性裂縫的產(chǎn)生。(2)大壩施工進(jìn)度管理。大崗山水電站大壩施工總進(jìn)度仿真計(jì)算及年、月度計(jì)劃進(jìn)度編制全部借助大壩施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)進(jìn)行，編制效率提高了50%以上，編制過(guò)程充分考慮了季節(jié)、資源、工序之間的干擾與制約等因素，計(jì)劃編制的科學(xué)性大大提高，實(shí)際澆筑情況與計(jì)劃的符合率在90%～110%之間。大崗山水電站大壩工程開(kāi)工以來(lái)，每年均圓滿地完成了上級(jí)單位設(shè)定的進(jìn)度節(jié)點(diǎn)考核目標(biāo)，這與大壩施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用密不可分。(3)灌漿管理。固結(jié)灌漿和帷幕灌漿涉及的所有廊道、單元、孔、段的設(shè)計(jì)信息及相關(guān)工序記錄及成果全部納入到系統(tǒng)平臺(tái)中管理，實(shí)現(xiàn)了施工各個(gè)工序的實(shí)時(shí)跟蹤記錄。大崗山公司、監(jiān)理單位可以及時(shí)有效地對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、瀏覽、查詢，實(shí)時(shí)完成資料匯總、統(tǒng)計(jì)、分析、整理和成果輸出，完全滿足竣工資料成果整理的要求，相關(guān)工作量減少80%以上。系統(tǒng)可實(shí)時(shí)掌握施工過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況，并通過(guò)預(yù)警設(shè)置，將灌漿參數(shù)或設(shè)備異常等信息以短信形式發(fā)送至用戶手機(jī)，有效降低了過(guò)程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn);統(tǒng)籌管理了灌漿各個(gè)過(guò)程，包括材料核銷、物探監(jiān)測(cè)、灌漿進(jìn)度及成果的三維形象化展示和成果評(píng)審，保證了帷幕灌漿施工的質(zhì)量、進(jìn)度與計(jì)量的準(zhǔn)確性。(4)安全監(jiān)測(cè)信息管理。截至2014年2月，大崗山水電站工區(qū)安全監(jiān)測(cè)工程共安裝監(jiān)測(cè)儀器2305支(套)，儀器完好率為96．70%。大崗山公司、安全監(jiān)測(cè)中心、監(jiān)理及各監(jiān)測(cè)施工單位等可通過(guò)安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)對(duì)安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、對(duì)比分析、變化趨勢(shì)研判、整編匯總、觀測(cè)過(guò)程線繪制等方面的操作，大幅度提高了工作效率。(5)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在大壩混凝土施工管理中，數(shù)字監(jiān)控圖像信息采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)澆筑過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和影像記錄，管理人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)即可在線了解現(xiàn)場(chǎng)澆筑倉(cāng)的設(shè)備、人員、材料布置、施工、異常情況，為實(shí)時(shí)管理提供支持。同時(shí)，相關(guān)管理人員可通過(guò)數(shù)字化集成平臺(tái)進(jìn)行錄像回放、定時(shí)錄像(工程管理員可以設(shè)定時(shí)間段對(duì)監(jiān)控前端的某個(gè)攝像機(jī)的圖像進(jìn)行定時(shí)錄制)、備份等操作。通過(guò)對(duì)視頻錄像的截取以及后期剪輯，為每個(gè)倉(cāng)面的澆筑過(guò)程生成一個(gè)影像視頻檔案，統(tǒng)一存放，可隨時(shí)調(diào)閱，為歷史過(guò)程分析提供支持。(6)纜機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。纜機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括纜機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、纜機(jī)防碰撞系統(tǒng)。防碰撞系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算出各設(shè)備固定及運(yùn)動(dòng)部件(如塔架、臂架和吊罐等)的相互位置關(guān)系，根據(jù)各設(shè)備有可能發(fā)生碰撞的距離，綜合考慮設(shè)備的制動(dòng)距離和安全裕度，判定是否需要發(fā)出警示及警示的級(jí)別，并存儲(chǔ)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的警示指令和位置信息備查，同時(shí)提供相應(yīng)的歷史狀態(tài)回放和事故分析等功能，有效防止安全事故發(fā)生，提高生產(chǎn)效率。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)對(duì)纜機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)完全同步、實(shí)時(shí)的圖像效果，可使廠家技術(shù)人員實(shí)時(shí)了解纜機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可通過(guò)檢閱故障代碼作出判斷，通過(guò)電話對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)，一般電氣故障可在10min內(nèi)將問(wèn)題處理完畢，在系統(tǒng)恢復(fù)時(shí)可直接對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，從而極大地縮短設(shè)備維護(hù)和故障檢修停機(jī)時(shí)間。

3結(jié)語(yǔ)

按照中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司“精細(xì)化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化”的要求和國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司“夯實(shí)基礎(chǔ)、彌補(bǔ)短板、打造亮點(diǎn)、創(chuàng)建標(biāo)桿”的管理提升路徑，充分吸取國(guó)內(nèi)大型水電工程數(shù)字化管理方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，大崗山水電開(kāi)發(fā)有限公司建成了大崗山水電站大壩混凝土拌和運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、大壩混凝土溫控仿真決策支持系統(tǒng)、大壩施工進(jìn)度仿真系統(tǒng)、大壩纜機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、大壩纜機(jī)運(yùn)行防碰撞系統(tǒng)、三維可視化攝像系統(tǒng)、灌漿過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、大壩施工期安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合數(shù)字化集成管理信息平臺(tái)，可對(duì)大崗山工程建設(shè)進(jìn)行全方位的數(shù)字化管理，是目前國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的數(shù)字化管理的先行者。經(jīng)過(guò)近2a的運(yùn)行實(shí)踐證明，該系統(tǒng)運(yùn)行可靠、科學(xué)，能很好地服務(wù)于工程建設(shè)，為工程建設(shè)順利開(kāi)展提供了有力的支持。

作者：呂鵬飛盧軍單位：國(guó)電大渡河流域水電開(kāi)發(fā)有限公司