電網(wǎng)工程建設智慧工地探索、研究與應用

陸國俊

摘要：電網(wǎng)建設關系國計民生，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，提升電網(wǎng)建設效率和質(zhì)量的需求愈發(fā)明顯，如何借助尖端前沿科技，運用“云大物移智”等新技術手段構建電網(wǎng)工程智慧工地，目前仍處于探索研究階段。本文將結合相關行業(yè)智慧工地建設現(xiàn)狀及電網(wǎng)工程建設管理實際需求，結合試點情況，探討電網(wǎng)工程智慧工地的建設思路和應用成效。

Abstract： Power grid construction is related to national economy and people's livelihood. With the development of national economy， the need to improve the efficiency and quality of power grid construction is becoming more and more obvious. How to use advanced science and technology to build power grid intelligent construction site is still in the exploratory stage. This paper will discuss the construction ideas and application effects of smart construction sites in power grid engineering， combining with the current situation of intelligent construction sites in relevant industries and the actual needs of power grid engineering construction.

關鍵詞：智慧工地;電網(wǎng)工程建設;云大物移智;信息技術

0? 引言

隨著國家經(jīng)濟不斷發(fā)展，用電需求日益增長，電網(wǎng)工程建設規(guī)模迅速擴大。在大量工程同時開展建設的過程中，如何保證工程進度、質(zhì)量、安全、人員等管理要素規(guī)范有序，成為電網(wǎng)工程項目管理的研究重點。

1? 概述

1.1 智慧工地的概念

2017年建設行業(yè)年度峰會發(fā)布了《中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告（2017）》，主題為“智慧工地應用與發(fā)展”。

報告對智慧工地的概念進行了定義：智慧工地是建立在高度的信息化基礎上的一種支持人事物全面感知、施工技術全面智能、工作互通互聯(lián)、信息協(xié)同共享、決策科學分析、風險智慧預控的新型信息化手段。

1.2 電網(wǎng)工程與建筑工程的差異

電網(wǎng)工程建設項目與建筑工程建設項目都包含建筑物構建工程，但兩者同時存在明顯差異性，使電網(wǎng)工程建設智慧工地不可完全復制建筑行業(yè)的智慧工地概念。

電網(wǎng)工程建設項目與建筑工程建設項目的差異性如表1。

以上差異決定了電網(wǎng)工程建設智慧工地的內(nèi)容除了需要圍繞工地現(xiàn)場管理開展外，還需要結合電網(wǎng)工程建設自身的特點構建全過程、全方位、多維度的智慧工地體系。

2? 電網(wǎng)工程建設智慧工地

電網(wǎng)工程建設雖然與建筑工程建設存在差異，但在管理角度方面同樣是圍繞“人、機、料、法、環(huán)”等工程管理五大要素進行管理。從應用技術的角度來看，電網(wǎng)工程建設智慧工地應充分利用云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應用、人工智能等先進的信息化手段進行構建。在技術應用效果上，電網(wǎng)工程智慧工地應達到感知實時化、服務在線化、監(jiān)管透明化及分析智能化的要求。

2.1 總體架構

電網(wǎng)工程智慧工地總體架構設計為開放式的集成平臺，（如圖1）由三大部分組成，分別為設備感知層、數(shù)據(jù)感知層、平臺應用層。后臺由云計算平臺架構及網(wǎng)絡通信架構提供支撐，保證智慧工地平臺穩(wěn)定高效運行。

2.2 設備感知層

設備感知層與工地現(xiàn)場緊密關聯(lián)，主要由各類傳感器、視頻監(jiān)控、標識設備等智能硬件設備構成。這些設備與建設工程相關的人、機、料、法、環(huán)等現(xiàn)場元素產(chǎn)生直接交互，主要用于施工現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)所屬因素類別，可以將目前應用于智慧工地的主要前端感知設備劃分以下5類：

2.2.1 人員管理設備

人員管理相關的感知設備可分為人員信息記錄設備及人員行為記錄設備。人員信息記錄主要通過標識與識別類設備實現(xiàn)人員信息庫建立。人員行為記錄主要通過考勤記錄、安全穿戴記錄、人員活動區(qū)域與路線記錄，實現(xiàn)對人員活動的全方位立體監(jiān)控。

2.2.2 機械管理設備

通過應用于機械設備管理的相關傳感器記錄各部位的實時狀態(tài)數(shù)據(jù);結合物聯(lián)網(wǎng)定位技術實現(xiàn)的對機械設備的位置監(jiān)控;對施工中具有較大安全風險的工程部位和特種設備進行的監(jiān)測監(jiān)控。

2.2.3 物料管理設備

由于不同物資材料的性質(zhì)不同，需要根據(jù)物資特點選配不同的感知設備對物資材料的到貨數(shù)量及使用情況進行數(shù)據(jù)記錄。

2.2.4 質(zhì)量管理設備

通過各種測距、測角、測高等檢測儀器收集基礎數(shù)據(jù)，結合圖像識別和定位技術，與結構化的標準庫進行比對，自動判別工程建設過程中各道工序、環(huán)節(jié)與成品是否符合所應遵循的規(guī)范標準要求。

2.2.5 環(huán)境監(jiān)測設備

用于監(jiān)測施工工地現(xiàn)場環(huán)境，并根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)類型不同而采用各種不同設備，也包括對于施工過程中需要重點關注的施工區(qū)域和孔洞臨邊區(qū)域進行實時監(jiān)控監(jiān)測的設備。

2.3 數(shù)據(jù)感知層

數(shù)據(jù)感知層是一個承上啟下的層級，主要負責將設備感知層獲得的數(shù)據(jù)和圖像進行存儲和處理，采用負載均衡策略將數(shù)據(jù)轉發(fā)、存儲、比對、查詢?nèi)蝿辗峙涞蕉嗯_服務器上，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和應用場景，進行差異化數(shù)據(jù)處理，形成不同的數(shù)據(jù)感知：

2.3.1 基礎信息感知

利用數(shù)字標識設備、無線識別設備、門禁考勤設備、定位設備等等，生成各類工地現(xiàn)場元素的數(shù)字標簽，通過無線自動識別，記錄各元素在各區(qū)域的進出行為，并進行實時位置跟蹤，形成對工地現(xiàn)場各元素的基礎信息的綜合感知和記錄。

2.3.2 作業(yè)空間感知

利用邊沿探測設備、工程測量設備，將施工場區(qū)進行數(shù)字化和網(wǎng)格化，基于場區(qū)總體布置信息、分部分項劃分信息和工程測量數(shù)據(jù)，形成對于作業(yè)場地的立體空間感知。

2.3.3 高危作業(yè)感知

利用各類型專用監(jiān)測儀器，對于工程高危作業(yè)環(huán)節(jié)進行實時狀態(tài)感知。

2.3.4 作業(yè)環(huán)境感知

通過對有機組合環(huán)境監(jiān)測設備采集到的數(shù)據(jù)，形成針對施工現(xiàn)場氣象、環(huán)境、資源消耗的實時感知。

2.4 平臺應用層

平臺應用層直接與用戶產(chǎn)生交互，提供基于設備感知層、數(shù)據(jù)感知層的信息處理和數(shù)據(jù)運算結果。平臺應用層根據(jù)業(yè)務特點可以劃分不同的應用模塊：

2.4.1 人員管理模塊

實現(xiàn)人員信息采集、統(tǒng)計和展示，監(jiān)督作業(yè)人員安全防護穿戴和作業(yè)行為，形成進場人員資信畫像，對人員進出場進行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為核實項目實施進度、合理調(diào)配人力資源提供客觀參考依據(jù)。見圖2。

2.4.2 機械監(jiān)控模塊

將機械的實時運轉數(shù)據(jù)回傳至系統(tǒng)后臺，開展高效的分析、監(jiān)控和預警。預判人員進行違規(guī)操作時，及時告警提醒，中止危險行為，有效掌握機械風險防控的主動權。

2.4.3 環(huán)境監(jiān)控模塊

通過現(xiàn)場集成一系列監(jiān)測數(shù)據(jù)，并可以根據(jù)現(xiàn)場工序和管理需求適時增減監(jiān)測內(nèi)容，自動啟動調(diào)控設備對環(huán)境因素進行調(diào)節(jié)，使工地環(huán)境始終保持在一個最適合作業(yè)的狀態(tài)。

2.4.4 大數(shù)據(jù)應用平臺

以各模塊應用為基礎，開展大數(shù)據(jù)分析。隨著智慧工地的推廣和前端感知設備的完善，數(shù)據(jù)獲取的能力不斷增強，在此過程中將形成豐富的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

3? 應用案例

廣州供電局110千伏藝苑變電站是南方電網(wǎng)在建變電容量最大的110千伏戶內(nèi)變電站。由于藝苑變電站所處地理位置的特殊性及其建成后對周邊用戶環(huán)境的重要影響，廣州供電局將藝苑變電站項目的建設目標定為“建成具有安全、可靠、綠色、高效特點的世界一流電網(wǎng)示范項目”。其中智慧工地在藝苑變電站的應用實踐內(nèi)容如下。

3.1 總體結構

智慧項目管控平臺總體（圖3）架構由三部分組成，分別是智能分析大數(shù)據(jù)模塊、智慧工地現(xiàn)場管理模塊、企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入模塊。

3.2 應用內(nèi)容

作為廣州供電局智慧工地應用試點項目，藝苑變電站的智慧工地應用主要以現(xiàn)場的實際情況及管理需求為建設藍本，并在技術應用效果上滿足“感知實時化、服務在線化、監(jiān)管透明化、分析智能化”的目標。

3.2.1 現(xiàn)場監(jiān)控

藝苑變電站利用一體化考勤設備、人臉識別設備、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設備、環(huán)境監(jiān)測設備，實現(xiàn)對人員考勤、作業(yè)安全、現(xiàn)場設備運行、施工環(huán)境等現(xiàn)場要素的全方位多角度監(jiān)控。對施工現(xiàn)場存在的人員、設備、環(huán)境等安全風險進行實時的有效防控。

3.2.2 可視化進度管理

藝苑變電站從設計階段開始應用BIM三維建筑模型技術，并以此為基礎開展項目全過程管理，優(yōu)化設計方案、施工人員和物料分配;開展安全技術專項方案可視化交底，提高現(xiàn)場安全管控水平;形成項目建設全過程完整數(shù)據(jù)資產(chǎn)，為資產(chǎn)全生命周期管理、數(shù)字化移交、智慧運維打好基礎。

3.2.3 形成標準

通過在藝苑變電站等多個試點的探索研究，我們初步進行了歸納總結，明確平臺模塊化技術架構、數(shù)據(jù)字段標準、系統(tǒng)集成接口、硬件資源部署等技術要求，統(tǒng)一電網(wǎng)工程技術、采購、安全、質(zhì)量、進度、造價和綜合7大管理業(yè)務的統(tǒng)計分析基本功能，形成了一套可復制可推廣的電網(wǎng)工程智慧工地建設標準體系。

3.3 存在問題

110千伏藝苑變電站是廣州供電局示范性項目，全面開展7S管理、大力推進機械化施工，整體建設智慧工地的過程較為順利。但仍存在需要后續(xù)優(yōu)化的問題：

3.3.1 設備選型問題

由于當前未有電網(wǎng)工程建設領域未有統(tǒng)一的智慧工地設備標準，因此在選購相關設備的時候，不同廠家的同一類設備的規(guī)格型號、配置要求均存在差異，需要花費大量時間進行設備選型與匹配。

3.3.2 實施溝通問題

在藝苑變電站開展智慧工地建設的過程中，工作人員需要同時擁有信息化、電網(wǎng)建設、工程建設的經(jīng)驗和知識，并與不同專業(yè)的工作人員進行長期溝通，才能有效推進相關技術和設備的應用。在此過程中，溝通對象多、信息來源復雜、溝通耗時長等均是影響建設實施的重要因素。

4? 結語

綜上所述，在電網(wǎng)工程領域，目前智慧工地的建設還處于起步階段，其它工程建設行業(yè)也較少有廣泛應用且成熟的標準可以借鑒。對于電網(wǎng)工程來說，探索智慧工地建設既要參考其它行業(yè)已有的建設經(jīng)驗，也要充分考慮自身專業(yè)的特點，不可盲目套用。智慧工地建設在110千伏藝苑變電站的成功試點，對深化研究電網(wǎng)工程建設的智能化、數(shù)字化、在線化發(fā)展，具有很好的借鑒作用。根據(jù)本文的研究結論，電網(wǎng)工程建設智慧工地，有其可行性和必要性，值得進一步深化探索和推廣應用。

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