彭浩洋 翟海峰 何展國(guó) 李啟常

摘要：智能建設(shè)技術(shù)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下大型水利水電工程安全、優(yōu)質(zhì)及高效建設(shè)具有重要意義。首先介紹了智能建設(shè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)幾個(gè)典型流域水電站中的應(yīng)用現(xiàn)狀，然后從系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性、演進(jìn)性4個(gè)方面總結(jié)了卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，并從基礎(chǔ)設(shè)施、智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、智能建造和智能決策指揮4個(gè)層級(jí)對(duì)其系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。結(jié)合卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)實(shí)際建設(shè)情況，總結(jié)了智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)的開發(fā)進(jìn)展及綜合業(yè)務(wù)、設(shè)計(jì)管理、綜合展示、質(zhì)量管理等典型模塊的應(yīng)用成效?？ɡ娬局悄芙ㄔO(shè)系統(tǒng)的成功運(yùn)用，極大提升了工程建設(shè)的技術(shù)與管理水平，可為同類水利水電工程智能化建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：智能建設(shè)系統(tǒng)； 智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)； 智能決策指揮； 卡拉水電站

中圖法分類號(hào)： TV222.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.S1.053

0引 言

2020年7月13日國(guó)家13部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》，意見指出“以數(shù)字化、智能化升級(jí)為動(dòng)力，創(chuàng)新突破相關(guān)核心技術(shù)，加大智能建造在工程建設(shè)各環(huán)節(jié)應(yīng)用”［1］。可見，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的進(jìn)步，水利水電工程建設(shè)領(lǐng)域向智能化發(fā)展是大勢(shì)所趨。

大型水利水電工程建設(shè)和運(yùn)行面臨著復(fù)雜的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，需要運(yùn)用數(shù)字化、信息化、智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程的安全、優(yōu)質(zhì)、高效及綠色建設(shè)。鑒于此，眾多學(xué)者提出了相應(yīng)的水電工程智能建設(shè)的理論、方法、體系：李慶斌等［2］首次提出了智能大壩的定義，詳細(xì)論述了實(shí)時(shí)感知、驅(qū)動(dòng)分析和個(gè)性控制的智能大壩三要素。在智能大壩初步實(shí)踐中，通過(guò)引入閉環(huán)智能控制模式，首創(chuàng)特高拱壩智能化建設(shè)理論和體系［3］，并進(jìn)一步提出了大壩建設(shè)的智能控制理論，明確了“智能決策”與“自動(dòng)控制”的兩大核心要素，同時(shí)建立了大壩智能控制系統(tǒng)［4］。依托溪洛渡特高拱壩建設(shè)實(shí)踐，樊啟祥等［5］開創(chuàng)性提出了“全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制”的智能化建設(shè)理論，構(gòu)建了大型工程建設(shè)智能化管理體系［6］，進(jìn)一步地，提出了以數(shù)字化技術(shù)和智能化技術(shù)為核心，以水電工程數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，以智能建造管理平臺(tái)iDam為主體的智能建造技術(shù)體系［7］。在烏東德、白鶴灘工程建設(shè)實(shí)踐中，圍繞低熱水泥混凝土性能、混凝土溫控、大壩工作性態(tài)及iDam平臺(tái)等關(guān)鍵要素，研發(fā)了相應(yīng)的智能化控制技術(shù)和管理系統(tǒng)［8］。依托白鶴灘拱壩建設(shè)，譚堯升等建立了以閉環(huán)控制為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建面向關(guān)鍵施工工藝和業(yè)務(wù)流程的智能建造筑壩理念［9］，王飛等提出了基于物聯(lián)網(wǎng)與智能技術(shù)的拱壩智能進(jìn)度仿真理論和智能進(jìn)度仿真分析方法［10］，確保了工程安全優(yōu)質(zhì)建成。

基于智能建設(shè)的理論、方法、體系，在水電工程建設(shè)實(shí)踐中形成了各種優(yōu)質(zhì)、高效的智能建設(shè)技術(shù)，包括：① 智能溫控。智能溫控是常用的、較為成熟的智能建設(shè)技術(shù)之一，如按溫控標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行智能溫控，有效降低了低熱水泥混凝土的溫度應(yīng)力，防止了裂縫產(chǎn)生［11］。而在溪洛渡［12］、烏東德［13-14］、白鶴灘［8，15］等特高拱壩建設(shè)中，智能溫控也得到廣泛運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了大壩混凝土溫度的精準(zhǔn)控制。② 智能灌漿。基于三區(qū)五階段P-Q-C-t聯(lián)動(dòng)的智能灌漿控制方法，由智能灌漿單元機(jī)iCC和智能灌漿管理云平臺(tái)iCM組成的智能灌漿系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了灌漿一體化智能識(shí)別和控制［16］。③ 智能碾壓。利用短波雷達(dá)、激光雷達(dá)、衛(wèi)星定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境感知、行為決策、動(dòng)作執(zhí)行的大壩填筑全過(guò)程智能化碾壓施工［17］。④ 智能振搗。從混凝土壩振搗質(zhì)量智能管控出發(fā)，以標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝為基礎(chǔ)，以振搗工藝為研究對(duì)象，以振搗機(jī)為監(jiān)控對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了混凝土壩振搗過(guò)程的感知、分析、管控［18］。⑤ 智能養(yǎng)護(hù)。通過(guò)全面感知混凝土養(yǎng)護(hù)面的環(huán)境溫濕度和風(fēng)速，定量計(jì)算混凝土表面濕度，實(shí)時(shí)反饋預(yù)警自動(dòng)控制噴淋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)的智能控制［19］。此外，還有智能噴霧［20］、智能監(jiān)控［21-22］、智能安全［23］等智能化建設(shè)技術(shù)被用于水電工程建設(shè)。雖然智能建設(shè)的理論、體系及關(guān)鍵技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中得到了廣泛的運(yùn)用，但是大多數(shù)智能化技術(shù)處于初期研發(fā)階段，智能建設(shè)系統(tǒng)的開發(fā)也僅僅是對(duì)智能化技術(shù)成果的集成，缺乏對(duì)工程建設(shè)的實(shí)時(shí)決策支撐。為了更好地服務(wù)于水電工程施工，開發(fā)全業(yè)務(wù)、全流程、全要素的水電工程智能建設(shè)系統(tǒng)具有重要意義。

本文以卡拉水電站智能化建設(shè)為例，首先闡述了智能建設(shè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)典型水電工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，其次分析了卡拉水電站的建設(shè)特點(diǎn)及面臨的挑戰(zhàn)，并闡述了其智能建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則和總體架構(gòu)，最后對(duì)卡拉水電站目前智能建設(shè)系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)展及在工程建設(shè)中的應(yīng)用成效進(jìn)行論述，以期為同類工程智能化建設(shè)提供參考。

1智能建設(shè)技術(shù)在水電工程建設(shè)中應(yīng)用現(xiàn)狀

以國(guó)內(nèi)典型的金沙江流域?yàn)鯑|德、白鶴灘水電站，大渡河流域雙江口水電站，瀾滄江流域黃登水電站為例，分析目前智能建設(shè)技術(shù)在水電工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

1.1烏東德、白鶴灘智能建造技術(shù)

烏東德、白鶴灘大壩工程智能建造是基于已建的溪洛渡大壩智能化建設(shè)平臺(tái)（IDam1.0），運(yùn)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)或可視化等前沿尖端信息技術(shù)手段，通過(guò)自動(dòng)采集、無(wú)線傳輸、專家分析、動(dòng)態(tài)監(jiān)控、評(píng)價(jià)預(yù)警、終端推送、數(shù)據(jù)挖掘等方法，構(gòu)建的大壩工程智能建造信息管理平臺(tái)，主要包含：大壩施工過(guò)程管理、技術(shù)管理、專業(yè)化子系統(tǒng)、智能生產(chǎn)控制、科研與仿真服務(wù)等5個(gè)方面［9］（圖1）。

（1） 大壩施工過(guò)程管理。按專業(yè)類型劃分，建立開挖、混凝土澆筑、灌漿等以單元工程及其工序與流程為施工過(guò)程的管理系統(tǒng)。

（2） 技術(shù)管理。集成設(shè)計(jì)成果、監(jiān)理細(xì)則、施工方案等技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)技術(shù)文件數(shù)字化高效管理。

（3） 專業(yè)化系統(tǒng)。研發(fā)和集成安全管理、質(zhì)量管理、工程計(jì)量、工程驗(yàn)收等專業(yè)化子系統(tǒng)。

（4） 智能生產(chǎn)管控。研發(fā)和應(yīng)用智能監(jiān)控、智能通水、智能灌漿等智能生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線采集-后臺(tái)處理-遠(yuǎn)程監(jiān)控-預(yù)警預(yù)報(bào)-智能調(diào)控的智能生產(chǎn)管控。

（5） 科研與仿真服務(wù)。開展施工進(jìn)度仿真及結(jié)構(gòu)仿真等科研仿真服務(wù)，支持工程建設(shè)。

1.2雙江口水電站智慧建設(shè)技術(shù)

雙江口水電站智慧工程建立了全數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策管理體系（圖2），包括綜合服務(wù)部、工程決策指揮中心、業(yè)務(wù)保障部和安全監(jiān)察部，其中工程決策中心包含配套工程管控中心、機(jī)電物資管控中心、大壩工程管控中心、廠房工程管控中心、泄洪工程管控中心及人力資源管控中心［24-25］。

為保障管理體系的科學(xué)有效運(yùn)行，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、BIM、大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、人工智能等信息技術(shù)，雙江口水電站智慧工程建設(shè)構(gòu)建了“1個(gè)指揮中心+七大專業(yè)系統(tǒng)”的技術(shù)保障體系（圖3）?！?個(gè)指揮中心”為預(yù)警決策指揮中心，“七大專業(yè)系統(tǒng)”包含智能大壩工程、智能地下工程、智能機(jī)電工程、智能安全管控、智能服務(wù)保障、環(huán)保水保管理和人力資源管理系統(tǒng)，對(duì)工程的安全、環(huán)保、進(jìn)度、質(zhì)量及成本提供了有效的保障。

1.3黃登水電站智能系統(tǒng)建設(shè)

黃登水電站智能系統(tǒng)架構(gòu)包含工程信息管理系統(tǒng)、施工過(guò)程智能監(jiān)控及質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)和后續(xù)可能開發(fā)的其它系統(tǒng)（圖4）。工程信息管理系統(tǒng)包括勘測(cè)設(shè)計(jì)管理、施工計(jì)劃管理、施工設(shè)計(jì)管理、備倉(cāng)開倉(cāng)管理、試驗(yàn)檢測(cè)管理、質(zhì)量評(píng)定管理和施工資料管理，主要實(shí)現(xiàn)參建各方的工作協(xié)同和工程信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；施工過(guò)程智能監(jiān)控及質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括混凝土施工工藝監(jiān)控系統(tǒng)、混凝土溫度控制監(jiān)控系統(tǒng)、大壩基礎(chǔ)灌漿監(jiān)控系統(tǒng)、大壩安全檢測(cè)系統(tǒng)等4個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程施工的全過(guò)程監(jiān)控管理及質(zhì)量控制。為促進(jìn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和延伸性，黃登水電站智能系統(tǒng)通過(guò)預(yù)留接口方式為系統(tǒng)功能模塊的增加提供條件，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全生命周期智能化管理。

上述典型水電站智能建設(shè)系統(tǒng)主要側(cè)重于智能化技術(shù)在工程施工中的應(yīng)用，在一定程度上提升了工程建設(shè)水平及質(zhì)量，但是對(duì)于智能化技術(shù)促進(jìn)高效協(xié)同辦公、智能決策管理等更加全面的系統(tǒng)功能建設(shè)涉及較少。

2卡拉水電站的特點(diǎn)及智能建設(shè)規(guī)劃體系

2.1工程概況及建設(shè)挑戰(zhàn)

卡拉水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣境內(nèi)的雅礱江中游河段上，工程場(chǎng)址位于木里縣卡拉鄉(xiāng)。工程樞紐主要建筑物由擋水建筑物、泄洪消能建筑物及引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。擋水建筑物采用碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1 995 m，正常蓄水位1 987 m；泄洪消能建筑物為壩身表、中孔和壩后消力池；引水發(fā)電系統(tǒng)布置在河道右岸，電站總裝機(jī)容量1 020 MW，安裝4臺(tái)255 MW的立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

卡拉水電站建設(shè)主要面臨以下挑戰(zhàn)：① 技術(shù)上，地質(zhì)條件復(fù)雜、工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)多、安全要求高、施工場(chǎng)地局促、施工組織難度大等；② 管理上，作為中國(guó)第一個(gè)從前期準(zhǔn)備、主體工程施工、工程完建階段、試運(yùn)行等全階段按總承包模式管理的百萬(wàn)千瓦級(jí)大型水電工程，設(shè)計(jì)施工一體化難度大。因此，在工程管理及建設(shè)實(shí)踐中，迫切需要借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息化、數(shù)字化、智能化技術(shù)，研發(fā)更科學(xué)、更高效的智能建設(shè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)卡拉水電站工程全生命周期管理、全方位風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判、全要素智能調(diào)控。

2.2智能建設(shè)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

卡拉水電站智能建設(shè)按照“內(nèi)容全面、技術(shù)先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、適度超前”的理念，遵循“系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性、演進(jìn)性”的原則設(shè)計(jì)（圖5），統(tǒng)籌考慮工程建設(shè)和工程管理的實(shí)際需求，積極運(yùn)用新思想、新技術(shù)推動(dòng)新建造，實(shí)現(xiàn)“一次開發(fā)、迭代演進(jìn)、流域推廣”的目的。

2.2.1系統(tǒng)性原則

平臺(tái)內(nèi)容涉及多類用戶角色、多個(gè)工程業(yè)務(wù)管理環(huán)節(jié)，需要堅(jiān)持系統(tǒng)性原則，從頂層對(duì)工程進(jìn)行統(tǒng)一、全面的規(guī)劃設(shè)計(jì)。系統(tǒng)性規(guī)劃設(shè)計(jì)，在橫向上要面向流域級(jí)做好頂層設(shè)計(jì)，以卡拉水電站為試點(diǎn)，為雅礱江流域電站建設(shè)提供可參考的樣本和可復(fù)制的模式；在縱向上要面向工程建設(shè)全生命周期進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，確保平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容全面覆蓋、數(shù)據(jù)全面感知、業(yè)務(wù)高效協(xié)同，最終完成系統(tǒng)一體化集成。

2.2.2創(chuàng)新性原則

平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持創(chuàng)新性原則，“穩(wěn)中求進(jìn)、適度超前”，不盲目追求“大（平臺(tái)）、多（系統(tǒng)）、新（技術(shù)）”。創(chuàng)新主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：① 技術(shù)上創(chuàng)新，在智能碾壓、智能灌漿等智能建造應(yīng)用方面有突破；② 業(yè)務(wù)上創(chuàng)新，在數(shù)據(jù)資產(chǎn)、檔案管理等智能建造管理方面有突破，在滿足現(xiàn)行法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)要求下，結(jié)合智能建設(shè)平臺(tái)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特點(diǎn)，積極推動(dòng)工程建設(shè)管理傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程和工作方式的創(chuàng)新；③ 協(xié)同上創(chuàng)新，在質(zhì)量一體化控制、安全自動(dòng)化預(yù)警等智能建造應(yīng)用場(chǎng)景上有突破。

2.2.3實(shí)用性原則

堅(jiān)持實(shí)用性設(shè)計(jì)，從滿足工程需求和解決業(yè)務(wù)的痛點(diǎn)、難點(diǎn)、堵點(diǎn)的角度來(lái)規(guī)劃，確保規(guī)劃內(nèi)容的可用、好用、管用。① 要保證系統(tǒng)的可用，要圍繞現(xiàn)場(chǎng)管理需求開展設(shè)計(jì)，相關(guān)應(yīng)用技術(shù)成熟；② 要保證系統(tǒng)的好用，通過(guò)良好的人機(jī)交互設(shè)計(jì)和流程化，降低系統(tǒng)使用門檻和運(yùn)維成本；③ 要保證系統(tǒng)的管用，確保系統(tǒng)能支撐工程建設(shè)“安全、質(zhì)量、環(huán)保、進(jìn)度、投資”等目標(biāo)的達(dá)成。

2.2.4演進(jìn)性原則

堅(jiān)持演進(jìn)性原則，確保平臺(tái)在技術(shù)上可以迭代升級(jí)和演進(jìn)，在業(yè)務(wù)上可不斷擴(kuò)展和優(yōu)化。在總體設(shè)計(jì)上，通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體系，提供網(wǎng)絡(luò)、傳感、視頻、數(shù)據(jù)、模型算法等通用支撐能力，為未來(lái)擴(kuò)展和演進(jìn)提供堅(jiān)實(shí)基座；在技術(shù)體制上，提出數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、系統(tǒng)集成等方面的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成適用水電站工程智能建造的技術(shù)體系框架；在建設(shè)模式上，采用邊設(shè)計(jì)、邊開發(fā)、邊使用的迭代演進(jìn)和敏捷開放方法，有效應(yīng)對(duì)和快速響應(yīng)各類新技術(shù)、新需求。

2.3智能建設(shè)系統(tǒng)總體架構(gòu)

卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)包含“4個(gè)層級(jí)”，分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、智能建造層和智能決策指揮層（圖6）。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系基礎(chǔ)下，通過(guò)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施體系，可為智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)與智能建造提供包括物聯(lián)感知、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算與存儲(chǔ)等基礎(chǔ)支撐；智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)及智能建造服務(wù)于工程建設(shè)管理，同時(shí)為智能決策指揮系統(tǒng)提供一系列的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐；智能決策指揮將工程管理過(guò)程中的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，以更加直觀清晰的方式輔助工程管理人員進(jìn)行決策指揮。

2.3.1基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要由物聯(lián)感知、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算與存儲(chǔ)、核心支撐四個(gè)部分構(gòu)成。物聯(lián)感知包括智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)與智能建設(shè)相關(guān)應(yīng)用采集數(shù)據(jù)所需的各類基礎(chǔ)設(shè)備，通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)的物聯(lián)感知體系能夠全面地獲取工程管理所需的溫度、壓力、流量、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)卡拉水電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在不同施工區(qū)域使用最為合適的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，從而搭建出完整的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，為物聯(lián)感知所獲取的數(shù)據(jù)提供最優(yōu)傳輸路徑與方式。計(jì)算與存儲(chǔ)方面，系統(tǒng)前期通過(guò)華東云、本地服務(wù)器的方式進(jìn)行存儲(chǔ)與計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后遷移至雅水云。同時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)核心支撐體系，實(shí)現(xiàn)各類信息數(shù)據(jù)的匯聚、整合、清洗與分析等，并為平臺(tái)服務(wù)及各應(yīng)用集成運(yùn)行提供支撐，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換?；A(chǔ)設(shè)施層作為各應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐，保證了系統(tǒng)在數(shù)據(jù)、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上的一致性。

2.3.2智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)

根據(jù)工程管理各方面的實(shí)際管理需求，構(gòu)建協(xié)同化智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程全業(yè)務(wù)、全流程、全要素的數(shù)字化管控。智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)分為基礎(chǔ)模塊和業(yè)務(wù)管理模塊兩大部分：基礎(chǔ)模塊包括系統(tǒng)門戶（登錄頁(yè)）、個(gè)人辦公、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)管理，它是平臺(tái)使用所需的基礎(chǔ)性功能；業(yè)務(wù)管理模塊包括綜合業(yè)務(wù)、綜合展示、設(shè)計(jì)管理、進(jìn)度與施工、質(zhì)量管理、安全管理等，它是工程管理過(guò)程中各項(xiàng)業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)的具體模塊。

2.3.3智能建造層

智能建造層聚焦于工程施工，利用數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等信息化手段，提高施工效率并輔助工程管理者進(jìn)行工程建設(shè)管理及決策。針對(duì)不同的管理對(duì)象或管理目標(biāo)，卡拉水電站工程智能建造應(yīng)用分為：智能廠房、智能大壩（含智能滲控）和智能園區(qū)三大部分內(nèi)容。

（1） 智能大壩建設(shè)內(nèi)容包括：復(fù)雜地質(zhì)智能動(dòng)態(tài)建模與管理、大壩邊坡智能錨固系統(tǒng)、大壩施工過(guò)程智能仿真與進(jìn)度控制系統(tǒng)、混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程智能監(jiān)控系統(tǒng)、混凝土碾壓及熱升層質(zhì)量智能監(jiān)控系統(tǒng)、智能無(wú)人碾壓機(jī)群作業(yè)系統(tǒng)及智能振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)

程智能監(jiān)控系統(tǒng)、大壩混凝土溫控智能管理、智能滲控管控系統(tǒng)。

（2） 智能廠房建設(shè)內(nèi)容包括：地下洞室群施工安全智能分析與預(yù)警、地下洞室群施工進(jìn)度智能仿真與控制、地下洞室群施工質(zhì)量智能分析、地下廠房洞室群施工智能通風(fēng)、地下廠房洞室智能錨桿（錨索）施工。

（3） 智能園區(qū)建設(shè)內(nèi)容包括：安全管控中心、人員安全智能管控、機(jī)械物資安全智能管控、作業(yè)環(huán)境安全智能管控、體系流程安全智能管控。

2.3.4智能決策指揮層

智能決策指揮層包括決策支持、指揮調(diào)度和智能場(chǎng)景應(yīng)用。決策支持是面向工程建造和管理的各個(gè)環(huán)節(jié)和階段，匯聚關(guān)鍵性指標(biāo)并進(jìn)行可視化展現(xiàn)，為用戶快速掌握現(xiàn)場(chǎng)施工和業(yè)務(wù)管理的相關(guān)決策指標(biāo)提供支撐。指揮調(diào)度為聯(lián)系工程參建各方用戶提供了依托，可面向日常、特定事項(xiàng)、應(yīng)急事件等不同場(chǎng)景提供三級(jí)聯(lián)動(dòng)指揮調(diào)度的能力。智能化場(chǎng)景應(yīng)用的核心目標(biāo)是打通各系統(tǒng)功能能力和數(shù)據(jù)能力，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨部門、跨系統(tǒng)、跨業(yè)務(wù)、跨數(shù)據(jù)的協(xié)同。場(chǎng)景以解決業(yè)務(wù)難點(diǎn)、問(wèn)題和事項(xiàng)任務(wù)為導(dǎo)向，通過(guò)創(chuàng)新或連貫業(yè)務(wù)流程邏輯，對(duì)功能和數(shù)據(jù)進(jìn)行重新組合，從而充分發(fā)揮出已建設(shè)各系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)價(jià)值。

2.3.5應(yīng)用終端

對(duì)于不同業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)設(shè)置豐富的應(yīng)用終端形式，包括電腦端、平板端、手機(jī)端、大屏端。系統(tǒng)應(yīng)用的主要終端為電腦端，平板端主要應(yīng)用于工程現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量驗(yàn)收，手機(jī)端用于移動(dòng)辦公，大屏端主要用于會(huì)商展示、指揮決策等。

2.4卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)創(chuàng)新

相較于烏東德、白鶴灘、雙江口、黃登等水電站智能建設(shè)系統(tǒng)，卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)具有如下創(chuàng)新。

（1） 智能建設(shè)相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)、業(yè)務(wù)與信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、業(yè)務(wù)協(xié)同管理、數(shù)據(jù)分析與智能決策的需求。

（2） 全業(yè)務(wù)、全流程和全要素的數(shù)字化，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目電子文件單套制歸檔與數(shù)字化移交。

（3） 建造智能化、管理標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)流程化、流程信息化，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)管理由條狀分割向協(xié)同運(yùn)作轉(zhuǎn)變。

（4） 實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)與工程管理過(guò)程的自主協(xié)調(diào)、智能優(yōu)化和持續(xù)創(chuàng)新，促進(jìn)工程建設(shè)管理和決策方式的提升和優(yōu)化，提高工程建設(shè)管理水平，建設(shè)智能化標(biāo)志性工程，形成全生命周期數(shù)字資產(chǎn)。

卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)還可為智能電廠建設(shè)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和建設(shè)支撐，為雅礱江流域大型水電站建設(shè)提供可復(fù)制、可推廣的智能建設(shè)體系，對(duì)推動(dòng)工程建設(shè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展及推動(dòng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐。

3卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)展及成效

卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)具有功能多、工作范圍廣、開發(fā)周期跨度長(zhǎng)等特點(diǎn)，系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度需與工程施工進(jìn)度計(jì)劃相匹配。根據(jù)工程建設(shè)階段，卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)將按照“分步建設(shè)實(shí)施”的建設(shè)原則，并綜合考慮工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，分階段對(duì)智能建設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。目前卡拉水電站處于工程建設(shè)前期，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)的開發(fā)，智能建造及智能決策指揮等功能系統(tǒng)在逐步規(guī)劃實(shí)施中，因此本節(jié)主要闡述智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)的開發(fā)進(jìn)展及應(yīng)用效果。

3.1智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)

智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)以工程建設(shè)管理為核心，通過(guò)全面地梳理工程管理需求，實(shí)現(xiàn)工程全業(yè)務(wù)、全要素、全流程的數(shù)字化管控。智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)模塊組成如圖7所示，共包含系統(tǒng)門戶、個(gè)人辦公、綜合業(yè)務(wù)、綜合展示、設(shè)計(jì)管理、進(jìn)度與施工、質(zhì)量管理、安全管理、環(huán)水保管理、投資管理、文檔管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)管理共計(jì)13個(gè)一級(jí)功能模塊，各一級(jí)模塊下共計(jì)59個(gè)二級(jí)模塊和84個(gè)三級(jí)模塊。

3.2智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)典型模塊開發(fā)進(jìn)展

（1） 綜合業(yè)務(wù)模塊。

根據(jù)卡拉水電站現(xiàn)場(chǎng)參建單位實(shí)際情況，綜合業(yè)務(wù)模塊分為業(yè)主文件、監(jiān)理文件、總包文件、試驗(yàn)檢測(cè)中心文件、測(cè)量中心文件、環(huán)水保中心文件、物探中心文件等7個(gè)二級(jí)子模塊，目前已全部上線。

綜合業(yè)務(wù)模塊通過(guò)全面梳理各參建單位之間往來(lái)文函等文檔管理的業(yè)務(wù)流程，建立標(biāo)準(zhǔn)化流程、規(guī)范化電子表單庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各參建單位之間往來(lái)文函等規(guī)范電子文檔（除設(shè)計(jì)成果）的形成、流轉(zhuǎn)、檢索等功能應(yīng)用，極大地提高各參建單位間協(xié)同辦公效率。此外，與流程相關(guān)的各單位均可實(shí)時(shí)監(jiān)控文件流轉(zhuǎn)情況，查看審簽意見，從而提高文件流轉(zhuǎn)、報(bào)審的工作效率。

（2） 設(shè)計(jì)管理模塊。

設(shè)計(jì)管理模塊已開發(fā)設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)審、設(shè)計(jì)圖紙報(bào)審、設(shè)計(jì)修改通知報(bào)審、設(shè)計(jì)成果和設(shè)計(jì)變更管理等5個(gè)二級(jí)子模塊。

設(shè)計(jì)管理模塊主要用于設(shè)計(jì)成果的線上報(bào)審，通過(guò)定制流程模板，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)計(jì)文件的跨地域、跨單位

協(xié)同辦公。特別地，設(shè)計(jì)管理模塊中，設(shè)計(jì)圖紙報(bào)審及設(shè)計(jì)修改通知報(bào)審時(shí)，將填寫設(shè)計(jì)工程量形成設(shè)計(jì)投資信息，該信息將通過(guò)工程部位的關(guān)聯(lián)關(guān)系，向投資模塊提供設(shè)計(jì)工程量及投資數(shù)據(jù)。

（3） 綜合展示模塊。

綜合展示模塊已開發(fā)電子沙盤、設(shè)計(jì)模型、模型管理及模型應(yīng)用4個(gè)二級(jí)模塊。

綜合展示模塊主要實(shí)現(xiàn)了BIM模型的管理與應(yīng)用，并為用戶提供建管信息的可視化展示場(chǎng)景。支持BIM模型從上傳、發(fā)布、審核、瀏覽、信息集成、數(shù)字化移交等的一站式管理，支持多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化融合與輕量化展示。

（4） 質(zhì)量管理模塊。

質(zhì)量管理模塊目前已開發(fā)體系管理、材料管理、工程檢測(cè)、質(zhì)量驗(yàn)收、檢查考核、質(zhì)量提升等6個(gè)二級(jí)子模塊。

質(zhì)量管理模塊是對(duì)施工過(guò)程中的質(zhì)量體系、材料管理、工程檢測(cè)、檢查考核、質(zhì)量提升方面等業(yè)務(wù)進(jìn)行在線管理，同時(shí)在材料管理、工程檢測(cè)環(huán)節(jié)通過(guò)對(duì)質(zhì)量驗(yàn)收表單的結(jié)構(gòu)化填報(bào)，實(shí)現(xiàn)顆粒度精細(xì)至單元工程層級(jí)的建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程電子化質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定，全面覆蓋工程質(zhì)量管理各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，助力工程質(zhì)量建設(shè)。

3.3智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)應(yīng)用成效

綜合業(yè)務(wù)模塊上線以來(lái)，已處理業(yè)主文件1 577份、監(jiān)理文件2 591份、總包文件2 484份、試驗(yàn)檢測(cè)中心文件61份、測(cè)量中心文件5份、環(huán)水保中心文件4份、物探中心文件63份，極大提高了參建單位間協(xié)同辦公效率，同時(shí)電子文件的應(yīng)用將極大地簡(jiǎn)化歸檔程序與工作。

設(shè)計(jì)管理模塊上線以來(lái)，設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)審63份，設(shè)計(jì)圖紙報(bào)審195份，設(shè)計(jì)修改通知報(bào)審71份，設(shè)計(jì)成果形成255份，通過(guò)系統(tǒng)審查預(yù)警，嚴(yán)控各環(huán)節(jié)報(bào)審時(shí)長(zhǎng)，大幅提高設(shè)計(jì)管理工作效率。

綜合展示模塊已完成電子沙盤、設(shè)計(jì)模型、模型管理、模型應(yīng)用等模塊的開發(fā)上線，發(fā)布了永久建筑物、臨時(shí)建筑物等主要建筑物模型，電子沙盤的業(yè)務(wù)專題已完成監(jiān)控專題開發(fā)上線，已接入攝像頭34個(gè)，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)施工的在線可視化監(jiān)控。

質(zhì)量管理模塊上線以來(lái)，單元工程驗(yàn)評(píng)數(shù)1 808個(gè)，驗(yàn)評(píng)表單填寫超過(guò)21 000張，流程實(shí)例完成705個(gè)，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)質(zhì)量的全過(guò)程數(shù)字化管控、全鏈條追溯，全要素覆蓋，極大提高了工程質(zhì)量管理水平。

其他業(yè)務(wù)模塊也基本開發(fā)上線，如環(huán)水保管理模塊上線推廣使用后已產(chǎn)生數(shù)據(jù)共計(jì)7568條。投資管理模塊上線后實(shí)現(xiàn)了卡拉水電站2022年第三、四季度全線上結(jié)算?？ɡ娬局悄芙ㄔO(shè)系統(tǒng)的成功運(yùn)用，不僅提高了各參建單位系統(tǒng)辦公效率，更是實(shí)現(xiàn)了工程更安全、更高效、更精準(zhǔn)的建設(shè)和管理需求。

4結(jié) 語(yǔ)

卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)遵循“系統(tǒng)性、創(chuàng)新性、實(shí)用性、演進(jìn)性”的原則設(shè)計(jì)，包含基礎(chǔ)設(shè)施層、智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)、智能建造層和智能決策指揮層“4個(gè)層級(jí)”。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)前期開發(fā)，卡拉水電站智能建設(shè)系統(tǒng)中的智能業(yè)務(wù)管理平臺(tái)已初具規(guī)模，綜合業(yè)務(wù)、設(shè)計(jì)管理、綜合展示、質(zhì)量管理、投資管理、環(huán)水保管理已上線運(yùn)行并取得良好的工程成效?？ɡ娬局悄芙ㄔO(shè)系統(tǒng)的開發(fā)運(yùn)用極大提升了工程建設(shè)的技術(shù)與管理水平，帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)與管理效益，對(duì)推動(dòng)卡拉水電站智能化建設(shè)具有重要意義。

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（編輯：鄭 毅）