水利水電工程數(shù)字化建設(shè)發(fā)展綜述

黎陽(yáng)

貴州龍溪杰尚置業(yè)有限公司 貴州貴陽(yáng) 550000

隨著互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化及信息技術(shù)的快速發(fā)展，水利水電保護(hù)項(xiàng)目進(jìn)入了數(shù)字化建設(shè)的新時(shí)代。在BIM在精益制造，智能制造，數(shù)字工廠和制造業(yè)建設(shè)等領(lǐng)域的多維應(yīng)用的領(lǐng)導(dǎo)下，水利和水電保護(hù)行業(yè)也提出了越來(lái)越精細(xì)的需求[1]。水利水電工程的數(shù)字化建設(shè)逐步呈現(xiàn)為對(duì)于以數(shù)字化應(yīng)用為核心的信息處理，依靠工程生命周期的基礎(chǔ)平臺(tái)，激活和創(chuàng)建數(shù)據(jù)來(lái)應(yīng)用新的價(jià)值。

1 水利水電工程數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀分析

雖然BIM概念起源于美國(guó)，但水電領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇在中國(guó)。目前和未來(lái)，中國(guó)將成為亞洲水力發(fā)電最活躍的國(guó)家。水利水電保護(hù)行業(yè)屬于傳統(tǒng)領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來(lái)一直遵循固有的設(shè)計(jì)，施工和工程管理方法。隨著互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)字化和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，行業(yè)從最初階段開(kāi)始不斷地經(jīng)歷各種創(chuàng)新。從獨(dú)立的虛線元素繪制到工程BIM的幾何模型創(chuàng)建，從單個(gè)串行工作到協(xié)同并行操作，再到系統(tǒng)化的數(shù)字工程設(shè)計(jì)平臺(tái)和智能建設(shè)隨著運(yùn)營(yíng)管理的延伸，逐步從單一模式的應(yīng)用到服務(wù)的整合，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的應(yīng)用，水與節(jié)能行業(yè)水電正在開(kāi)啟數(shù)字應(yīng)用發(fā)展的新篇章。大型項(xiàng)目繼續(xù)將BIM和信息技術(shù)應(yīng)用于工程檢測(cè)，設(shè)計(jì)，施工和運(yùn)營(yíng)管理的全過(guò)程，引領(lǐng)行業(yè)數(shù)字電廠中心的快速發(fā)展，并逐漸趨向于兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是BIM作為主要信息。另一個(gè)因?yàn)槭苄畔⒓夹g(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)，BIM和信息技術(shù)的結(jié)合可以將工程實(shí)體轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂薪Y(jié)構(gòu)化和多維數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)字工程模型?？梢栽诮M件級(jí)別細(xì)化數(shù)據(jù)對(duì)象的粒度。在項(xiàng)目的不同階段，不同的利益相關(guān)者通過(guò)在BIM中輸入，修改和共享信息來(lái)繼續(xù)豐富和改進(jìn)，使BIM成為傳輸項(xiàng)目工程數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，并對(duì)這些資源進(jìn)行分類(lèi)和分析。將原始業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為知識(shí)，為項(xiàng)目生命周期的所有階段提供業(yè)務(wù)決策支持和智能管理服務(wù)。整個(gè)數(shù)字化建設(shè)過(guò)程反映了工程數(shù)據(jù)的收集、可視化、分析、提取和重用，并在整個(gè)項(xiàng)目生命周期中激活數(shù)據(jù)的持續(xù)增長(zhǎng)和健康發(fā)展。以BIM為主要信息資源，信息技術(shù)深度整合的數(shù)字電廠中心建設(shè)正在興起。

2 水利水電工程數(shù)字化建設(shè)發(fā)展探究

目前，數(shù)字化建設(shè)主要由施工單位或施工單位總承包商參與數(shù)字化施工的實(shí)施，施工單位承擔(dān)或信托完成重點(diǎn)建設(shè)。數(shù)字化建設(shè)注重建筑安全，質(zhì)量，進(jìn)度，技術(shù)，投資和綜合專(zhuān)業(yè)控制。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，大中型生活用水和水電保護(hù)項(xiàng)目的數(shù)字化建設(shè)創(chuàng)造了一個(gè)經(jīng)典的，逐步普及的應(yīng)用。該多項(xiàng)目考慮了尖端的現(xiàn)代技術(shù)，將數(shù)字建筑行業(yè)引向人工智能[2]。

2.1 數(shù)字大壩

數(shù)字大壩主要通過(guò)信息采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息采集，并結(jié)合數(shù)值模擬指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)技術(shù)的深度融合。先進(jìn)的控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)包括調(diào)查設(shè)計(jì)性能和啟動(dòng)管理平臺(tái)，構(gòu)建過(guò)程的集成數(shù)據(jù)采集和分析平臺(tái)，三維可視化平臺(tái)和計(jì)算結(jié)果發(fā)布平臺(tái)仿真分析，混凝土壩施工過(guò)程的綜合管理，混凝土溫度控制過(guò)程的質(zhì)量管理。施工期間灌漿施工過(guò)程管理和安全監(jiān)測(cè)等功能該系統(tǒng)由施工單位和工程設(shè)計(jì)，監(jiān)理和施工單位共同開(kāi)發(fā)，建立了平臺(tái)和界面。統(tǒng)一的3D模型，執(zhí)行從設(shè)計(jì)，規(guī)劃到施工，質(zhì)量控制和結(jié)果應(yīng)用的過(guò)程的完整管理?？梢圆樵?xún)，分析，反饋和可視化收集的數(shù)據(jù)，并結(jié)合施工進(jìn)度進(jìn)行模擬，分析和數(shù)字計(jì)算，進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)和早期預(yù)警，并集中監(jiān)控混凝土開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)混凝土快速施工智能化管理，水溫智能控制，裂縫防治，基礎(chǔ)開(kāi)挖，灌漿排水處理，為混凝土澆筑，溫控，防裂的順利進(jìn)行提供了技術(shù)保障。數(shù)字大壩實(shí)時(shí)進(jìn)行全方位在線數(shù)字化監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)可視化，分析和模擬評(píng)估，結(jié)果反饋和大壩施工過(guò)程建設(shè)指導(dǎo)，為大壩建設(shè)過(guò)程提供科學(xué)依據(jù)。大壩質(zhì)量控制，采用統(tǒng)一平臺(tái)管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量控制的快速響應(yīng)，以及參與施工質(zhì)量管理活動(dòng)各方的深度參與，有效提高和創(chuàng)新工程建設(shè)管理水平[3]。

2.2 智能管理

基于數(shù)字化工程，視覺(jué)傳輸?shù)娜^(guò)程，實(shí)時(shí)，智能處理和協(xié)同業(yè)務(wù)管理是基本的運(yùn)作模式，控制和控制項(xiàng)目建設(shè)的安全，質(zhì)量和進(jìn)度的全過(guò)程。參與項(xiàng)目的各方提供統(tǒng)一的通信管理服務(wù)，以及當(dāng)前的智能管理和控制。該平臺(tái)基于虛擬現(xiàn)實(shí)BIM+執(zhí)行動(dòng)態(tài)，集成和可視化的施工管理。它通過(guò)輸入施工程序和倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)模擬施工過(guò)程，并預(yù)測(cè)和合理化施工強(qiáng)度，資源需求和過(guò)程連接問(wèn)題。采用無(wú)線局域網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行視頻監(jiān)控，RCC質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控，智能溫度控制和移動(dòng)安全監(jiān)控。它們基于統(tǒng)一的工程BIM模型集成各種類(lèi)型的管理和控制信息，以基于單元的工程提供管理和控制信息的全景視圖。以進(jìn)度信息為主要驅(qū)動(dòng)引擎，執(zhí)行整個(gè)施工管理流程，設(shè)計(jì)控制，安全控制，質(zhì)量控制，數(shù)字資產(chǎn)管理控制和資產(chǎn)控制，平臺(tái)整合形式在現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收期間，通過(guò)移動(dòng)終端的質(zhì)量檢查樣本和支持?jǐn)?shù)據(jù)輸入和站點(diǎn)。印刷，手寫(xiě)簽名，照片上傳，自動(dòng)信息和模型搭便車(chē);在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合利用和深度挖掘，提供監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估，大壩監(jiān)測(cè)評(píng)估，混凝土溫度控制評(píng)估，評(píng)估結(jié)果。灌漿決策支持和其他特殊功能，風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)警，早期預(yù)警和質(zhì)量控制分析，進(jìn)度分析問(wèn)題，如控制和預(yù)警的支持功能以及模擬和分析建設(shè)，綜合決策支持功能。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)十多年的積累和發(fā)展，水利水電保護(hù)工程的數(shù)字化建設(shè)自最初分散應(yīng)用以來(lái)，已經(jīng)更多地融入數(shù)字化設(shè)計(jì)，建設(shè)和運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段。業(yè)務(wù)和管理需求，不斷引進(jìn)新技術(shù)，有效地結(jié)合虛擬和物理建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程，依靠BIM打開(kāi)所有環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流通，優(yōu)化設(shè)計(jì)，生態(tài)建設(shè)，高效運(yùn)營(yíng)和執(zhí)行數(shù)字設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)，施工和操作?？缭绞桨l(fā)展，促進(jìn)行業(yè)形式的整合，轉(zhuǎn)型與更新，為水利水電保護(hù)行業(yè)的發(fā)展提供了無(wú)限可能。