水利水電工程施工智慧化管理探討

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摘要：應用智慧管理系統可以充分提升水利水電項目的施工管理水平，降低失誤概率，提升水利水電施工質量。文章介紹工程施工智慧管理系統，闡述智慧管理系統的建立以及應用效果，結合工程案例分析水利水電項目中智慧管理系統的功能，旨在為相關單位與工作人員提供參考。

關鍵詞：水利水電項目；智慧化管理；系統功能設計

水利水電項目具有管理內容多、投資高、規模大、技術復雜以及建設周期長等特點。基于監理制、項目法人制以及招投標制等體制，水利水電項目施工建設管理呈現管控要求高、內容多、參建方多、協調量大等特點，使水利水電項目施工管理單位選擇呈現金字塔形行政式、多專業、多層級管理模式[1]。在物聯網、大數據、云計算等技術快速發展的背景下，智慧城市、智慧中國、智慧地球以及其他概念不斷誕生，共同促進智慧化發展。新技術不斷發展為管理模式創新提供技術保障。因此，研究水利水電項目施工智慧管理系統具有重要意義。

1工程施工智慧管理系統

1.1智慧管理概念

智慧管理將各種生產要素的智能調控、施工風險全方位預判以及全生命周期管控作為主要目標，充分融合施工管理和信息技術，借助研發決策指揮系統、施工管控系統以及施工數據中心等，實現自動感知、預判以及自主決策[2]。

1.2關鍵特征

智慧管理系統是管理技術、信息技術以及工業技術全面融合的產物，也是水利水電項目施工企業的關鍵業務模塊。（1）智慧管理系統基于風險管控開展，構建智能管控系統、自動識別系統等，實現自動化風險識別以及智能化風險管控。與傳統施工管理模式相比，智慧管理系統更重視風險防控工作。（2）智慧管理系統保證物物相連，需要考慮人員因素，保證知識共享、人機交互、價值創造以及人人互通等。與傳統施工管理模式相比，智慧管理系統更注重人員因素。（3）智慧管理系統融合了管理技術、信息技術以及工業技術，能夠有效提高管理層級的扁平化程度，精簡設置機構，優化機制流程，科學進行專業分工，開展施工管理活動時更注重管理變革。（4）智慧管理系統需要實現全面智能化、數字化以及網絡化，需要根據全面創新要求開展規劃以及建設工作，保證全面智能、互聯、數字、感知，注重統籌布局[3]。

1.3建設目標

（1）各種要素的智能調控。施工活動中，建設相關部門、施工、監理、設計、業主以及其他相關方互聯互通，充分協調、監理樞紐項目的施工進度、質量、安全、環保、投資和電力送出、移民搬遷以及物資供應等，建立專業間統一高效、智能協同的管理系統，實現全要素與全專業智能調控。（2）全面的風險預判。開展施工活動時，依據相關管理模型分析以及風險信息管控，建立大分析、大計算、大數據、大儲存、大傳輸以及大感知的管理系統，對風險進行全過程、全方位識別以及控制。（3）全生命周期管理。借助信息化基礎建設，構建業務量化、流程規范以及標準統一的施工管控系統，建立全面智能、互聯、數字、感知管理形態，對規劃、立項、初期設計、施工建設、竣工驗收以及運營等各個環節實現全周期、全階段管理。

2智慧管理系統的建立以及應用

2.1智慧管理系統建立

需要為水利水電工程建立智慧管理系統。結合智慧管理系統與項目的特點，借助先進的大數據、互聯網、物聯網、智能化感應儀器等技術制定管理模式[4]。借助智能化終端，結合環、法、料、機、人等方面，在施工計劃、安全管理以及人員管理等方面，全面監管水利水電項目施工現場，充分提升施工質量，確保施工安全。

2.2智慧管理系統應用效果

（1）社會效益。應用智慧管理系統可以提升施工現場的管控情況，提高施工管理的智能化程度，進而提升管理效率與質量，降低安全隱患，充分促進水利水電行業的信息化與數字化建設。（2）經濟性。智慧管理系統設備設施一次性投入大，有效使用以及管理，可以用于水電工程施工活動中的各個維度，具有顯著的收益。（3）技術性。將信息技術用于水利水電項目的全生命周期管理，具有前瞻性以及先進性，對技術人員具有較高要求。智慧管理設備一般依托生產廠家進行安裝以及維護，具有操作便捷、簡單的特點，能夠降低人工操作量。使用智慧管理系統時，要求工作人員全面發揮設備價值，在水利水電施工的各個環節應用智能設備，有效強化工藝水平，縮短工期，減少成本。

3工程施工智慧管理系統

3.1工程概況

工程為某河上游控制水庫項目，裝機容量設計2000000kW，年發電量為77億kWh，水庫正常值為2500m，調節庫容為19億m3，總庫容為29億m3，調節能力突出。攔河大壩選擇土質心墻堆形式，大壩最高值為299m。水利水電項目案例具有綜合效益突出、環保要求高以及施工技術復雜等特點。

3.2施工管理模式

本項目以智慧化管控模型為基礎，在工程施工管理活動中構建全數據驅動管理體系，利用相關部門進行統籌保障，利用中心進行決策實施。項目工程使用模式能夠為相關參建單位與職能部門構建高效信息協作系統，使部門和中心明確各自的職責，保證管理界面清晰，促使人員機構更加精簡，充分簡化管理流程，有效強化目標責任制，提高施工管控水平、施工決策效率與決策能力[5]。

3.3智慧化管理系統功能

（1）預警中心。預警決策中心是項目的“決策大腦”，用于集成展示工程施工管理系統、綜合分析以及決策預警。實際應用過程中，需要構建統一的數據標準，使施工模型、文檔以及數據等信息能夠被集中管理，借助跨平臺模型對施工數據進行標準協同處理，利用遠程控制、交互以及三維可視化等技術，以云技術為基礎構件施工管控分析模型、專家庫與知識庫，建立決策會商以及工程管控等系統，對風險進行科學預警與管控，智能化地制定問題處理措施，充分提升施工風險管理水平。（2）地下項目施工智慧管控系統。智慧管控系統涵蓋砼施工、施工進度、施工設計以及施工質量管理4個模塊，能夠對工程地下項目展開實時監控，動態管理施工進度，可視化展示信息，全程追溯質量。系統主要借助移動互聯網、建筑模型、全球定位、物聯網等技術，充分實現工程地下項目厘米級定位與Wi-Fi網絡全覆蓋目標，以室內技術為基礎，有效實時監控大體積砼的人工振搗質量。建立地下項目的設計、施工一體化模型，對施工模塊中地質、測繪、設計、施工計劃、進度、質量以及安全等信息進行可視化集成，動態優化地下項目設計工作，識別施工風險，實現分級預警。（3）大壩項目施工智慧管控系統。系統涵蓋施工進度、質量、灌漿、數據集成展示4個智能監控單元，采用質量驗評軟件、智能攤鋪厚度與滲水監控、含水率檢測以及其他智能化管控技術，實時監控材料開采、生產、拌和、運輸、攤鋪以及填筑等環節，充分保證工程中土石壩施工項目的質量管控。（4）機電項目施工智慧管控系統。系統涵蓋設備信息管理、進度管理、施工仿真、設備驗收標準、預埋件可視化以及其他管控模塊，能夠實現機電項目施工的進度預警、全生命周期、質量標準化等功能。結合工程運維階段與施工階段的設備管控需求，構建統一的設備3D仿真模型與信息管理庫，以設備設計、選購、運輸安裝等環節展開全生命周期管控工作。系統能夠為項目施工管理提供保障，為智慧電廠建設工作提供條件[6]。（5）施工安全智慧管理系統。系統涵蓋地質災害預防、施工安全標準化、文明施工、施工設備、安全監測以及危險源分級等模塊，能夠自動識別、感知安全風險以及危險源，充分提升施工安全管理工作的集成化、可視化、高效化以及智能化水平。借助物聯網、信息集成、3D設計以及通信等技術，采用安全管理軟件系統，在水利水電項目施工活動中應用智能安全帽，構建危險源動態監控系統，對危險源進行分級監控管控處理。另外，借助雨情預報、地災遠程監控等平臺，采用無人機開展巡查工作，對災害易發點與隱患點的安全狀態進行自動評估。工程中結合電動機械、VR設備以及虛擬技術等，構建水利水電項目安全管控體驗館，充分強化培訓質量。（6）服務保障智能管控系統。系統為工程管理優化、信息采集與業務辦理等提供載體，能夠提高業務管理工作流程化與規范化程度、信息采集標準化程度，提高工程環保、投資、進度與質量管控水平。采用信息技術、現代管理思想，基于項目管理，結合計劃進度，配合資金控制，由相關參建單位共同建設全過程管理系統。（7）人員定位功能。水利水電項目地下工程數量較多，人員定位模塊可以精準定位工作人員的位置，位置偏差低于1m。發生安全事故時，能夠及時對人員位置進行確定，精準開展救援工作。另外，可以統計出入洞口的人員，對工作人員開展考勤記錄，編制工作人員進入與走出隧洞的加班報表、入洞時間報表以及其他信息報表。人員定位功能如圖1所示。（8）水保環保智慧管控系統。系統涵蓋流域環境檢測、水保環保運行監控、數據監測、環境影響評價、文檔管理以及其他管理單元，通過對水保環保管理信息以及流程進行集成化處理，實現在線監控、及時預警與動態反饋環保工作監測指標以及項目進度。通過構建環境監控平臺整合項目環境數據，基于數據儲存庫信息，自動化監測水保環保策略實施效果，及時預警環保問題，科學評估環保策略實施效果，保證主體項目和水保環保項目能夠同時設計、施工與投產使用[7]。（9）施工資源智慧管控系統。系統涵蓋統計分析、單位管理、人員管理以及設備管理等模塊，集成現場設備數據與工作人員信息，提高設備管理、物資管理與施工人員管理的規范化程度，高效調配以及全面管控施工資源。系統以工程施工現場航測3D地形圖為基礎，對現場施工物資、設備與人員進行實時在線篩選、調配與統計，實現全方位、全過程調控施工資源。

4結語

綜上所述，智慧管理平臺需要結合各個行業的特點進行針對性建設，水利水電項目具有擋水構筑物的施工強度大、防汛壓力大、施工設備多、邊坡支護多、施工面分散等特點，開發與應用水利水電項目施工智慧管理系統功能時，應該結合項目實際需求展開科學設置，實現施工智慧管理目標。探究促使智慧管理系統間高度集成與相互融合的方法，是現階段水利水電項目施工智慧管理系統的關鍵研究內容與方向。

參考文獻

[1]楊彬林,鐘為,林開盛,等.地下工程智能施工信息管理系統研發與應用[J].水利水電快報,2021,42(3):6.

[2]吳立忠,趙興龍,葛均玲.一種用于水利水電工程施工過程的數字化管理方法及系統:CN111145046A[P].2020-05-12.

[3]張鳳,鐘軍鵬,方彬彬.水利水電工程建設對生態環境產生的影響分析[C]//2020年智慧建造與設計學術論壇.成都:重慶市鼎耘文化傳播有限公司,2020.

[4]馮金超.新形勢下水利水電工程施工安全管理與控制探究[J].智能建筑與智慧城市,2019(7):2.

[5]李帥,朱建華,程陽.抽水蓄能電站機電安裝工程BIM技術應用[J].水利水電技術,2021,52(2):4.

[6]李潔秀.對水利工程質量管理的措施探討[C]//2018年“智慧建造與設計施工”學術論壇(IADC2018)論文匯編.重慶:中國智慧工程研究會,2018.

[7]李揚,王肇優,徐丹,等.大型泵站集電環打火故障處理方式改進實踐[J].水利水電技術,2021,52(2):5.

作者：周衛 單位：中交水利水電建設有限公司