智慧型工程管控模式在直流工程項(xiàng)目中的應(yīng)用

宋濤 李丹 白光亞

在國(guó)家電網(wǎng)有限公司“三型兩網(wǎng)”科技創(chuàng)新框架中，已將換流站智慧建設(shè)工作納入研究范圍，如何在直流工程項(xiàng)目中踐行“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”工作部署，開展智慧建設(shè)研究，采用智慧型工程管控模式，是本文研究的主要方向。

直流工程建設(shè)向智慧建設(shè)轉(zhuǎn)型

“智慧建設(shè)”的概念起源于“智慧城市”，是建立在高度的信息化基礎(chǔ)上，對(duì)建設(shè)要素動(dòng)態(tài)感知、施工過程智能監(jiān)控、建設(shè)信息協(xié)同共享、項(xiàng)目決策輔助分析、施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控的新型建設(shè)過程。隨著“大、云、物、移、智”等信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在工程建設(shè)中可應(yīng)用的信息化手段越來(lái)越多，信息化與工程建設(shè)的融合越來(lái)越緊密。在直流工程建設(shè)領(lǐng)域開展“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)，開展智慧建設(shè)研究，將為工程建設(shè)管理水平的提升帶來(lái)一次新的飛躍。為做好“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域特別是直流工程中的落地，應(yīng)就其關(guān)鍵性的問題進(jìn)行梳理和研究。

目前，國(guó)家電網(wǎng)有限公司在基建信息化方面制定了多項(xiàng)管理要求與措施，如三維設(shè)計(jì)、數(shù)字化移交、隊(duì)伍管理、安全管理等。但針對(duì)換流站工程現(xiàn)場(chǎng)的信息化、智能化應(yīng)用方面缺乏標(biāo)準(zhǔn)的管理體系。隨著新時(shí)代“五直”工程，即“青?！幽稀薄瓣儽薄薄薄把胖小鳌薄鞍Q灘—江蘇”“白鶴灘—浙江”工程建設(shè)的啟動(dòng)，國(guó)家電網(wǎng)有限公司對(duì)直流工程建設(shè)的要求、標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，建設(shè)管理資源緊張、管理手段亟待創(chuàng)新等問題凸顯。為迎接挑戰(zhàn)、化解難題，應(yīng)主動(dòng)思考，開展相應(yīng)探索研究，將直流工程管控模式由傳統(tǒng)型向智慧型轉(zhuǎn)變，從而充分釋放生產(chǎn)力，提升電網(wǎng)工程整體的管控水平。

本文以昌吉—古泉±1100kV特高壓直流輸電工程中昌吉換流站、古泉換流站和張北柔直工程中北京換流站、豐寧換流站為試點(diǎn)，剖析國(guó)家電網(wǎng)有限公司直流建設(shè)分公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）開展智慧建設(shè)在直流工程中的探索與應(yīng)用，打造直流工程換流站施工現(xiàn)場(chǎng)的“智慧工地”。

打造智慧型管控模式

公司以建設(shè)“精品中的精品工程”為目標(biāo)，以突出本質(zhì)安全與實(shí)體質(zhì)量為根基，遵循總體策劃、資源整合、專題研究、專項(xiàng)協(xié)調(diào)、依法合規(guī)、創(chuàng)新管理、務(wù)實(shí)高效的工作思路，全面精、細(xì)、嚴(yán)、實(shí)地推行工程建設(shè)各項(xiàng)管理工作。

通過研究，公司內(nèi)形成一套直流換流站工程智慧建設(shè)體系框架，為直流工程全產(chǎn)業(yè)鏈和參與方提供數(shù)據(jù)接口與服務(wù)接口；運(yùn)用“大、云、物、移、智”信息技術(shù)，踐行“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，通過分析工程建設(shè)中的關(guān)鍵問題，提出智能化與工程建設(shè)深度融合的解決方案和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)在直流工程中的落地方案；研究工程現(xiàn)場(chǎng)要素管控的創(chuàng)新方法，探索研究BIM技術(shù)在施工過程智能檢測(cè)中的應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)工程管控模式從傳統(tǒng)型向智慧型的轉(zhuǎn)變。智慧建設(shè)在直流工程中的探索與應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

工程全要素實(shí)時(shí)管控

利用視頻監(jiān)控、單兵、無(wú)人機(jī)及非接觸式的無(wú)線感知手段，公司對(duì)工程建設(shè)過程中的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”各要素的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄存儲(chǔ)、智能分析與危險(xiǎn)預(yù)警，全面提升工程本質(zhì)安全與實(shí)體質(zhì)量。同時(shí)，改變傳統(tǒng)的通過大量手工錄入數(shù)據(jù)的方式而采用信息統(tǒng)計(jì)的工作方式，逐步實(shí)現(xiàn)工程管控模式從傳統(tǒng)型向智慧型轉(zhuǎn)變。

此外，公司對(duì)全過程人員進(jìn)行實(shí)名制管控，完成“一人一卡”“一點(diǎn)一機(jī)”“分級(jí)監(jiān)控”，實(shí)現(xiàn)對(duì)管理人員和分包人員監(jiān)管、人員考勤、人員工作量統(tǒng)計(jì)、人員分布、人員軌跡等全面有效的管理；對(duì)車輛、機(jī)械設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，記錄活動(dòng)信息、歷史活動(dòng)軌跡等，便于監(jiān)督管理，優(yōu)化工作流程；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警，解決工程施工安全質(zhì)量管控難點(diǎn)問題，減少危險(xiǎn)事件的發(fā)生，提升現(xiàn)場(chǎng)安全與質(zhì)量綜合管控水平；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的物資、材料、工器具進(jìn)行全生命周期ID管控；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的氣象環(huán)境進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，達(dá)到“天氣人人知”的效果。

通過施工作業(yè)智能監(jiān)測(cè)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量、風(fēng)險(xiǎn)等的管控。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)塔吊運(yùn)行、網(wǎng)架提升過程、深基坑、電氣設(shè)備運(yùn)行等關(guān)鍵裝備或重要工藝的過程進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的平臺(tái)上，避免人為操作偏差與主觀失誤，大大提升了施工現(xiàn)場(chǎng)的人員安全水平與質(zhì)量安全水平。

視頻影像實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)管

公司根據(jù)在工程現(xiàn)場(chǎng)固定和移動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，建立監(jiān)控工作常態(tài)化機(jī)制，利用智能場(chǎng)景識(shí)別技術(shù)，對(duì)監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)、位置、溫度等信息進(jìn)行感應(yīng)分析，對(duì)人員違章、火災(zāi)等情況進(jìn)行預(yù)警。使用計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員正確佩戴安全帽、人員在作業(yè)區(qū)域吸煙、火災(zāi)情況等場(chǎng)景的分析與識(shí)別，當(dāng)識(shí)別出違規(guī)場(chǎng)景后，自動(dòng)截圖保留視頻，并發(fā)出警告信息，保證工程現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)，最終生成數(shù)據(jù)報(bào)表，讓安全生產(chǎn)管理決策更加科學(xué)。除上述基礎(chǔ)視頻結(jié)構(gòu)化識(shí)別外，還實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)人員違章智能識(shí)別、消防設(shè)施違章智能識(shí)別、施工用電設(shè)施違章智能識(shí)別、材料設(shè)備堆放違章智能識(shí)別、高空作業(yè)違章智能識(shí)別等，在提升監(jiān)管力度的同時(shí)，也節(jié)省了大量人力。

可視化應(yīng)用為現(xiàn)場(chǎng)管控賦能

公司將整個(gè)工程設(shè)計(jì)的最終成品及其信息通過三維的表現(xiàn)形式，直觀展示工程建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、管線綜合模型及施工過程的模擬演示，可瀏覽建筑模型內(nèi)部細(xì)節(jié)，形成可視化分析數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)場(chǎng)施工人員查閱。通過VR/AR技術(shù)應(yīng)用，在工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，施工人員佩戴全息AR眼鏡或增強(qiáng)混合現(xiàn)實(shí)MR頭盔，可快速識(shí)別已在數(shù)據(jù)庫(kù)中加載的現(xiàn)場(chǎng)各類人員、機(jī)械、設(shè)備、建筑物、地質(zhì)環(huán)境等信息，通過AR眼鏡掃描設(shè)備二維碼，透視設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造，便于現(xiàn)場(chǎng)人員快速、全面地掌握信息。將三維場(chǎng)景應(yīng)用于應(yīng)急演練和交底培訓(xùn)，設(shè)置多種演練情景預(yù)案，利用虛擬系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，給出現(xiàn)場(chǎng)操作及模擬顯示等標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員佩戴AR眼鏡可通過語(yǔ)音、視頻、圖像、文字等手段進(jìn)行交互式操作，此技術(shù)可應(yīng)用于專家遠(yuǎn)程會(huì)商，尤其針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)項(xiàng)目和海外項(xiàng)目，專家可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)人員交互，及時(shí)、準(zhǔn)確地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。

BIM技術(shù)的應(yīng)用與探索

基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)施工過程5D管控，主要包含施工進(jìn)度管控、施工資源管控、施工造價(jià)管控、施工方案與工藝模擬等。在施工進(jìn)度管控方面，通過三維施工推演，進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，輔助制訂施工進(jìn)度計(jì)劃，并自動(dòng)生成資源配置計(jì)劃，保證資源到場(chǎng)、工序進(jìn)度、倉(cāng)儲(chǔ)容量等要素之間的協(xié)調(diào)匹配；在施工資源管控方面，通過BIM模型獲取完整的實(shí)體工程量信息，進(jìn)而計(jì)算出勞動(dòng)力需求量及其他資源信息，評(píng)估資源投入量的合理性，在策劃階段制定出合理完善的資源項(xiàng)目、資源工程量及進(jìn)場(chǎng)時(shí)間等信息，為后期施工過程減少返工和浪費(fèi)；在施工造價(jià)管控方面，通過BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工程量的自動(dòng)對(duì)比、分析，在BIM協(xié)作平臺(tái)上，項(xiàng)目實(shí)施、變更、索賠、進(jìn)度，以及人、材、機(jī)價(jià)格等信息均有翔實(shí)記錄，有效解決結(jié)算資料不全、結(jié)算依據(jù)混亂等問題，提高工程結(jié)算工作效率；在施工方案與工藝模擬方面，通過BIM技術(shù)檢查和比較不同的施工方案、優(yōu)化施工方案，增強(qiáng)向作業(yè)人員技術(shù)交底的效果；施工模擬也為項(xiàng)目各參建方提供溝通與協(xié)作的平臺(tái)，幫助各方及時(shí)、快捷地解決各種問題，從而大大提高工作效率，節(jié)省大量的時(shí)間。

結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的“智慧建設(shè)”在昌吉換流站、古泉換流站、北京換流站、豐寧換流站中得到了較好的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工全要素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和可視化管控，獲得了施工現(xiàn)場(chǎng)的一致好評(píng)?！爸腔劢ㄔO(shè)”改變了傳統(tǒng)的工程管控模式，實(shí)現(xiàn)了工程全站各個(gè)作業(yè)面的監(jiān)控，在提升作業(yè)效率、降低安全風(fēng)險(xiǎn)方面有顯著成效。

未來(lái)，綜合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、BIM、無(wú)人機(jī)、視頻結(jié)構(gòu)化分析等技術(shù)手段促進(jìn)“智慧建設(shè)”，建設(shè)安全可靠、先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好、國(guó)際一流的精品工程，對(duì)人員、安全、質(zhì)量、生產(chǎn)、環(huán)境等要素在施工過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面采集，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同運(yùn)作，最終實(shí)現(xiàn)互聯(lián)協(xié)同、全面感知、輔助決策、智能生產(chǎn)、科學(xué)管理，起到標(biāo)桿和引領(lǐng)的作用。

宋濤，國(guó)家電網(wǎng)有限公司直流建設(shè)分公司， 碩士，高級(jí)工程師，主要負(fù)責(zé)直流輸電工程管理工作。

李丹，國(guó)家電網(wǎng)有限公司直流建設(shè)分公司， 碩士，工程師，主要負(fù)責(zé)直流輸電工程管理工作。

白光亞，國(guó)家電網(wǎng)有限公司直流建設(shè)分公司， 碩士，教授級(jí)高工，主要負(fù)責(zé)直流輸電工程管理工作。