水電站建設質量智慧管理系統設計及應用分析

鐘富林

（浙江金聯水利建設有限公司，浙江 金華 321001）

水電工程通常規模大、建設周期長，我國現行項目法人制、監理制主導體制下，水電工程建設管理具有協調工作量大等特點，使得水電工程建設管理單位大多采用多層級、行政式管理模式。當前水電建設環境發生變化，由于人為因素影響，傳統管理模式存在數據碎片化問題，水電工程建設工作效率不高，工程管控能力不能滿足工程管理精細化要求。隨著社會經濟的快速發展，水電工程建設職工遠離城市，與職工改善工作條件需求矛盾突出。必須充分利用新興技術實施管理創新，提升水電工程建設管理效率。隨著云計算、物聯網等眾多信息化、智慧化技術的發展，智慧城市等概念誕生，各類新技術快速發展為探索創新企業管理模式奠定基礎。智慧工程在水電工程建設質量管理中發揮重要的作用。

1 智慧工程理論分析

智慧工程涵蓋信息技術，管理技術，將新技術產生先進生產力與管理塑造生產關系結合。近年來，大數據、人工智能等新興技術層出不窮，各行業努力適應新技術帶來的社會結構變化，智慧制造等概念相繼提出。本文從智慧工程基本概念、建設目標、管控模式等方面研究，探索智慧工程理論體系【1】。智慧工程是以生命周期管理、全要素智能調控為目標，通過打造工程數據中心與決策指揮平臺，實現自動感知、自主決策的柔性組織形態。

智慧工程將信息技術與管理技術深度融合，決定與其他智慧建設數字化不同，其主要特征體現在智慧工程圍繞風險管控，通過建設智能管控體系，實現風險管控智能化；智慧工程應充分考慮人的因素，做到人機交互、價值共享，更加注重人的因素影響；智慧工程通過工業信息技術融合，實現機構設置精簡化、專業分工科學化，管理層級扁平化；智慧工程是全面系統網絡化，應按全面創新進行規劃建設，做到全面數字、全面智能，系統建設注重統籌布局【2】。智慧工程主要目標包括全方位風險預判、生命周期管理。通過實施信息化基礎設施建設與打造流程規范的工程管控體系，形成全面數字、全面智能的管理形態，實現從項目立項，建設實施、移交運營到工程壽命終止的全周期管理。

圖1 智慧工程管控模型圖

圍繞工程建設管理核心內容，提出由基礎感知層、業務支撐層、智慧決策層等組成工程技術架構。基礎感知層為數據平臺提供信息采集功能，數據管理層是對感知層信息集成，包含所需基礎空間地理、工程圖檔等方面數據信息。業務支撐層針對水電工程移民工程等業務板塊，對工程狀態信息即時傳達為基礎，借助三維數字移交等前沿即時，實現對工程建設高效管控【3】。綜合管理層以三維可視化單元工程為載體，集成質量安全、投資進度數據信息，實現過程建設綜合管理。智慧決策層通過關鍵信息快速獲取，建立跨平臺，可視化決策會商平臺，實現決策管理智能化總體目標。

2 水電站質量智慧管理系統

為適應工程總包模式下提升建設管理水平，利用數字化解決工程建設困難，提升管理效率，通過開發建設基于多維BIM設計施工管理系統。設計施工BIM管理系統由工程數據中心與業務應用構成。工程數據中心用于管控項目設計施工形成各類文件，數據信息，確立系統繼承規范接口。業務應用構建在工程數據中心上，開發系統業務模塊。

依托設計施工BIM管理系統質量管理模塊及智能溫控、智能灌漿系統，研發智慧管理系統。系統研發以數據為切入口，利用多維BIM技術手段對質量進行全過程管控。采用互聯網等技術研發BIM質量管理子系統，構建移動APP端結合的電子化質量驗評體系；通過建立動態智能溫控理論模型，研發穩定高精度控制儀器設備，構建大壩砼智能溫控子系統；基于面向對象編程技術等，構建具備數據層、應用層的完整架構，融合實時監控等知識體系，研發砼振搗質量監控分析子系統；通過灌漿數學模型連接系統應用邏輯層，將數學模型與可視化分析原理結合，研發大壩灌漿實時監控分析子系統；通過云相機平臺線上線下結合方式，為質控過程可溯性提供技術支撐。

針對傳統質量驗評中表單書寫不清晰、歸檔耗時長等缺點，開發質量管理APP，移動端系統基于智能手機方式開發，操作系統采用iOS系統，功能包括現場驗評執行等，系統支持線下現場驗評。實現質量資料規范化、質量動態管控。采用MD5加密方案，確保電子歸檔合法性。質量管理獲取項目信息，依據不同分類標準制作類型，分成小類展示成樹狀接口，獲取每個項目ID，制作成每個項目近期完成驗評表單。質量管理APP包括ABCDE功能區塊，A區塊以輪播形式展示項目相關圖片；B區塊點擊相應按鈕進入相應工具；C區塊與BIM系統同步；D區塊與E區塊中“我的任務”同步；點擊跳轉至任務。E區塊包含通訊錄等模塊。點擊新聞標題，如質量信息統計信息模塊，通過接口獲取BIM系統質量管理模塊數據。點擊質量信息統計按鈕，進入單位工程質量信息統計界面。

3 水電站智慧質量管理創新應用

相比傳統質量管理手段存在不能及時進行施工質量管理等問題，質量管理創新體現在管理手段數字化，基于物聯網、云計算等高新技術研發智能建造質量管理系統，實現施工質量信息動態管理【5】。實時獲取施工質量數據信息是質量分析的基礎，智能建造智慧管理系統采用移動PDA技術等，實現砼溫控信息數據、灌漿施工數據實施采集，通過無線網將采集數據傳輸至服務器存儲。

BIM質量管理系統實現數據在線分析，實現對數萬計單元工程質量管理。智能溫控系統通過平臺實現海量溫控數據統計管理，對大壩混凝土出機口溫度、降溫速率等要素進行實時統計分析；智能振搗系統實時對振搗位置、插入角度等進行監控；智能灌漿系統對施工進行可視化展示，生成單位注灰量、透水率與注灰量關系曲線圖，分析統計表等。基于實時采集信息，對BIM信息在線提醒；基于溫控信息實時分析，對大壩溫度場進行仿真分析預測；振搗監控系統通過客戶端對施工實時遠程可視化監控分析；基于對灌漿實時監控，實現對灌漿異常施工情況反饋；通過對現場施工質量管控，及時解決質量問題。

隨著工程進展開展水電站EPC數字化建設管理創新等系列工作，通過專題會議、分級導航等形式吸收參建方意見，構建基于BIM設計施工管理統一平臺。隨著工程推進，開展繼承智能振搗、全過程影像采集等子系統，形成質量智慧管理系統。通過對工程建設人員進行培訓指導等方式，形成完整的系統應用流程，為治理智慧管理系統服務于水電站工程建設奠定基礎。信息采集、反饋時間縮短，質量管理記錄更規范，管理質量明顯提高，取得較好的管理效果。

4 結語

目前水電行業基于數字化、信息化大壩智能建造質量智慧管理，通過智能溫控、智能灌漿集成應用管理，實現對工程施工質量全過程管控，解決傳統質量管理模式存在分析反饋滯后等問題，為水電工程EPC建設模式下質量管理方式創新實踐提供新的管理方法。通過發展大壩信息精準感知技術與存儲技術及反饋技術等，有助于實現大壩智能建造智慧管理技術提升，為工程智慧管理提供支撐。