雅礱江流域水電工程智能建設(shè)探索與創(chuàng)新

王 繼 敏， 程 曉 攀

(雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610051)

0 引 言

為保障工程全生命周期安全，水電建設(shè)者一直在探索更好的工程技術(shù)和更有效的建造管理方法。隨著時(shí)代進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，水電工程在注重生態(tài)環(huán)境、水庫(kù)移民以及工程技術(shù)和管理創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，運(yùn)用當(dāng)前最新科技和管理方法，有效應(yīng)對(duì)工程變化，實(shí)時(shí)掌握工程建設(shè)主動(dòng)權(quán)，更好地達(dá)成建設(shè)目標(biāo)。

關(guān)于水電工程，其建設(shè)技術(shù)方法的發(fā)展歷程包含人工化、機(jī)械化與計(jì)算機(jī)化、數(shù)字仿真和信息化、智能建設(shè)4個(gè)階段[1]。

智能建設(shè)階段的重要特征即開(kāi)展仿真計(jì)算，在線建設(shè)管理及預(yù)警控制，對(duì)關(guān)鍵工藝開(kāi)展智能化監(jiān)控，集智能化建壩技術(shù)和管理模式為一體，實(shí)現(xiàn)大型水電工程安全優(yōu)質(zhì)高效建造[2]。在智能建設(shè)方面，雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司(簡(jiǎn)稱“雅礱江公司”)已經(jīng)摸索出一整套行之有效的經(jīng)驗(yàn)，供同類工程建設(shè)參考。

1 雅礱江流域開(kāi)發(fā)難題與創(chuàng)新

雅礱江干流從甘孜到攀枝花長(zhǎng)達(dá)1 571 km的雅礱江河段，規(guī)劃有22座水電站。流域水電項(xiàng)目具有超300 m特高拱壩、300 m級(jí)礫石土心墻堆石壩、120 km超埋深長(zhǎng)大隧洞群、700 m級(jí)高邊坡群、超300 m大跨度地下廠房洞室群，多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)位于世界前列，綜合技術(shù)難度前所未有。

面對(duì)雅礱江流域水電工程建設(shè)環(huán)境復(fù)雜、施工條件變化等技術(shù)與管理挑戰(zhàn)，雅礱江公司通過(guò)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”協(xié)同創(chuàng)新的現(xiàn)代水電工程建筑技術(shù)，并與當(dāng)代通訊技術(shù)、信息技術(shù)及數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)工程建設(shè)中的資源要素、結(jié)構(gòu)性態(tài)、管理程序、進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析和耦合仿真預(yù)測(cè)，構(gòu)建大型水電工程智能建造管理平臺(tái)，大幅度降低了工程建設(shè)過(guò)程中人的不確定行為、物的不確定狀態(tài)、環(huán)境的不確定因素及管理缺陷，使數(shù)據(jù)傳遞更加廣泛快捷，工程決策更加科學(xué)及時(shí)，項(xiàng)目管理水平和效率顯著提升，以實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的創(chuàng)造價(jià)值。

雅礱江公司于2009～2014年期間在錦屏工程推行智能溫控系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，取得成功經(jīng)驗(yàn)；從2015年至今在楊房溝工程持續(xù)開(kāi)展基于BIM系統(tǒng)的智能建造探索，同一時(shí)間在兩河口工程深度開(kāi)展從數(shù)字大壩到智能大壩建設(shè)的實(shí)踐，均取得了預(yù)期的成果。

2 錦屏拱壩施工實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能溫控系統(tǒng)

2.1 錦屏一級(jí)水電站工程簡(jiǎn)介

錦屏一級(jí)水電站地處四川省鹽源、木里2縣交界，壩高305 m，高度位居世界首位(圖1)。水庫(kù)總庫(kù)容達(dá)77.6億m3，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)3 600 MW，擁有年調(diào)節(jié)性能，是雅礱江下游河段龍頭水電站。項(xiàng)目已于2013年投產(chǎn)發(fā)電，2014年竣工。

圖1 錦屏一級(jí)樞紐平面布置圖

2.2 錦屏拱壩全過(guò)程施工質(zhì)量和進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控與仿真分析

雅礱江公司開(kāi)發(fā)了錦屏大壩混凝土施工質(zhì)量與進(jìn)度實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了混凝土施工倉(cāng)面信息、混凝土原材料檢驗(yàn)信息、混凝土試驗(yàn)檢測(cè)信息、混凝土生產(chǎn)信息、纜機(jī)運(yùn)行信息、壩體混凝土溫度信息、灌漿信息、施工進(jìn)度信息等與質(zhì)量和進(jìn)度緊密相關(guān)的信息實(shí)時(shí)采集、傳輸、儲(chǔ)存、共享與反饋分析，開(kāi)展了全壩全過(guò)程的實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控和施工仿真與反饋分析。

通過(guò)拱壩施工實(shí)時(shí)監(jiān)控和仿真分析技術(shù)，雅礱江公司對(duì)拱壩安全可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)。系統(tǒng)集成工程全過(guò)程施工監(jiān)控信息，采用真實(shí)性態(tài)仿真分析方法，有效指導(dǎo)了拱壩建設(shè)。工程建設(shè)中根據(jù)工程實(shí)際需要，雅礱江公司同步開(kāi)展了固結(jié)灌漿方式優(yōu)化、陡坡壩段混凝土澆筑方式優(yōu)化、接縫灌漿同冷區(qū)高度優(yōu)化等；2012年仿真分析預(yù)警了拱壩下游面開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)，提前開(kāi)展上游充水，保障了拱壩施工期安全。

2.3 錦屏一級(jí)水電站拱壩智能溫控系統(tǒng)

錦屏一級(jí)特高拱壩具有壩體厚度大的特點(diǎn)，在相同灌區(qū)高度條件下約束系數(shù)增加，壩基兩岸坡度陡，結(jié)構(gòu)孔洞多，壩區(qū)晝夜溫差大，存在溫控風(fēng)險(xiǎn)。為此，雅礱江公司在錦屏一級(jí)拱壩混凝土溫控防裂技術(shù)研發(fā)及控制方面，根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合科學(xué)研究和現(xiàn)場(chǎng)深化試驗(yàn)，創(chuàng)新實(shí)踐了智能溫控系統(tǒng)，避免大壩出現(xiàn)裂縫。

2.3.1 全過(guò)程溫控仿真分析與反饋

在錦屏拱壩混凝土開(kāi)始澆筑伊始，雅礱江公司即與科研單位、設(shè)計(jì)單位共同對(duì)大壩混凝土年、季、月排倉(cāng)計(jì)劃進(jìn)行溫控仿真分析演算，分析成果定期在溫控周報(bào)和溫控周會(huì)議上通報(bào)，第一時(shí)間用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)溫控工作。

同時(shí)，針對(duì)在溫控工作中出現(xiàn)的大壩孔口閘墩混凝土溫升偏高等問(wèn)題，通過(guò)仿真分析，提出有針對(duì)性的技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)復(fù)核，以設(shè)計(jì)文件形式確定處理措施。例如，12號(hào)壩段泄洪深孔鋼襯第一倉(cāng)由于一級(jí)配混凝土澆筑太多，發(fā)生最高溫度超過(guò)設(shè)計(jì)要求的情況，針對(duì)該倉(cāng)和周邊倉(cāng)位的溫控過(guò)程，仿真分析提出將中期冷卻時(shí)間從28 d延長(zhǎng)至42 d，中期和二期冷卻的降溫速率分別由0.5 ℃/d和0.3 ℃/d調(diào)整為0.2 ℃/d，現(xiàn)場(chǎng)按照此要求執(zhí)行并在澆筑過(guò)程中加強(qiáng)孔口保溫，嚴(yán)格控制溫差，最終混凝土沒(méi)有因?yàn)樽罡邷囟瘸瑯?biāo)而出現(xiàn)裂縫[3]。

此外，雅礱江公司對(duì)大壩澆筑開(kāi)展了仿真計(jì)算，解決了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，如拱壩封拱時(shí)機(jī)的選擇，蓄水高程與拱壩橫縫壓縫關(guān)系論證以及拱壩三大高差控制標(biāo)準(zhǔn)研究等，該針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的科研成果都為錦屏工程建設(shè)、管理、決策提供了理論支撐。

2.3.2 大體積混凝土溫度自動(dòng)采集系統(tǒng)

為全面監(jiān)控大壩溫度場(chǎng)，錦屏大壩首次在每倉(cāng)混凝土中均埋設(shè)了3支以上的溫度計(jì)，全壩共埋設(shè)3 967支，溫控觀測(cè)的頻次高。為了更加高效、準(zhǔn)確和及時(shí)地掌握混凝土內(nèi)部溫度，雅礱江公司組織研發(fā)并實(shí)施了大壩施工期混凝土溫控監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括塔式服務(wù)器、通訊光纖、信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備、DAU2000分布式數(shù)據(jù)采集單元、NDA數(shù)據(jù)采集模塊、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)專用電源線及RS485通訊線等，混凝土澆筑塊中的溫度計(jì)在埋設(shè)12 h內(nèi)即接入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.3.3 大體積混凝土溫度智能控制系統(tǒng)

為有效控制大體積混凝土溫度，常運(yùn)用冷卻通水降溫的方法。傳統(tǒng)的冷卻通水系統(tǒng)工作方式耗費(fèi)大量人力，且人工操作可能存在漏測(cè)和漏調(diào)整，同時(shí)，指令的調(diào)整和執(zhí)行周期較長(zhǎng)，難以滿足日趨嚴(yán)格的拱壩溫控設(shè)計(jì)要求。

錦屏一級(jí)水電站大壩大量采用4.5 m升層，混凝土溫控防裂的要求相應(yīng)更高。鑒于此，雅礱江公司組織參建單位開(kāi)發(fā)并推廣、實(shí)施了大體積混凝土施工期溫度智能控制及智能冷卻通水信息反饋與自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的溫度控制過(guò)程參數(shù)，預(yù)設(shè)溫度控制過(guò)程線，將大壩混凝土溫度采集系統(tǒng)采集到的混凝土實(shí)際溫度與預(yù)設(shè)的控制溫度進(jìn)行比較，高于預(yù)設(shè)溫度即進(jìn)行通水降溫，否則，停止通水，每4 h產(chǎn)生1次指令。通水和停止通水的指令通過(guò)服務(wù)器端的智能冷卻通水程序自動(dòng)計(jì)算產(chǎn)生，通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳輸指令，以冷卻通水無(wú)線控制終端接收指令并控制電動(dòng)球閥執(zhí)行指令。

2.3.4 智能溫控實(shí)施效果

錦屏一級(jí)大壩在共計(jì)1 496倉(cāng)混凝土(其中4.5 m升層厚度倉(cāng)544倉(cāng))中，有1 423倉(cāng)使用了智能溫控系統(tǒng)進(jìn)行冷卻通水。各倉(cāng)中，最高溫度合格率達(dá)98.96%，降溫速率符合率99.5%，一期、中期和二期冷卻歷時(shí)合格率約為97.95%，溫度回升合格率95%，內(nèi)部溫差合格率98.5%。

經(jīng)過(guò)6年工程蓄放水、循環(huán)加載和卸載的檢驗(yàn)，大壩沒(méi)有發(fā)現(xiàn)溫度裂縫，大壩邊坡、壩基變形穩(wěn)定可控，大壩變形應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，拱壩彈性良好，整個(gè)工程處于良好運(yùn)行狀態(tài)，見(jiàn)圖2、3。

3 楊房溝水電站基于BIM的智能建造系統(tǒng)

3.1 楊房溝水電站工程簡(jiǎn)介

楊房溝水電站地處四川省木里縣，系雅礱江流域中游重點(diǎn)水電站。庫(kù)容4.6億m3，裝機(jī)容量1 500 MW，擁有155 m高的雙曲混凝土拱壩，項(xiàng)目計(jì)劃于2021年投產(chǎn)發(fā)電，2022年竣工。

3.2 楊房溝設(shè)計(jì)施工BIM管理系統(tǒng)

楊房溝水電站在建設(shè)過(guò)程中使用設(shè)計(jì)施工總承包模式，從招標(biāo)階段就對(duì)利用信息技術(shù)提高效率、提升管理水平提出了高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，充分利用“大數(shù)據(jù)”“云計(jì)算”“人工智能”等先進(jìn)信息化技術(shù)，通過(guò)智能建造關(guān)鍵技術(shù)的研究和快速、全面推廣應(yīng)用，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新應(yīng)用探索，打破水電工程在傳統(tǒng)工程建設(shè)、管理環(huán)節(jié)中面臨的觀念轉(zhuǎn)變難、效率提升慢的困境[4]。

圖2 錦屏一級(jí)大壩智能冷卻通水溫控曲線

圖3 錦屏一級(jí)蓄水過(guò)程中大壩拱冠梁徑向變形時(shí)間曲線

楊房溝水電站項(xiàng)目智能建造以實(shí)用性和可執(zhí)行性為基本原則，充分考慮多維建筑信息模型(BIM)技術(shù)與項(xiàng)目施工管理的密切結(jié)合，通過(guò)三維可視化技術(shù)以及模擬仿真建造，實(shí)現(xiàn)建筑工程從深化設(shè)計(jì)到多專業(yè)協(xié)同、從工藝模擬到進(jìn)度模擬、從輔助技術(shù)方案到商務(wù)管控、從總承包管理到運(yùn)維信息管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。該系統(tǒng)為行業(yè)首個(gè)集設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工為一體的管理系統(tǒng)。

3.3 拱壩施工仿真實(shí)時(shí)控制、智能灌漿與智能溫控

3.3.1 拱壩建設(shè)仿真與進(jìn)度實(shí)時(shí)控制分析系統(tǒng)

針對(duì)楊房溝高拱壩施工特性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際邊界條件的改變，動(dòng)態(tài)修正仿真模型參數(shù)及邏輯關(guān)系，雅礱江公司運(yùn)用智能建造系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)控制分析。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，拱壩建設(shè)仿真與進(jìn)度實(shí)時(shí)控制分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大壩施工進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋控制。

3.3.2 工程地質(zhì)三維建模與灌漿監(jiān)控系統(tǒng)

楊房溝工程地質(zhì)三維建模與灌漿監(jiān)控分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)楊房溝大壩三維精細(xì)地質(zhì)模型、灌漿孔數(shù)字模型、水工建筑物模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)集成可以建立大壩巖基灌漿統(tǒng)一模型，該模型可為灌漿工程提供一個(gè)全新的綜合分析平臺(tái)。系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)接口實(shí)時(shí)獲取灌漿記錄儀的數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)不受復(fù)雜地形、氣候和人為因素的影響。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成并下載多樣化的圖表。

3.3.3 大壩混凝土智能溫控系統(tǒng)

為保證拱壩混凝土施工質(zhì)量，避免出現(xiàn)裂縫，雅礱江公司從全壩段全面溫控要素實(shí)時(shí)自動(dòng)化采集、重要溫控指標(biāo)自動(dòng)評(píng)價(jià)預(yù)警、無(wú)線傳輸技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行優(yōu)化并對(duì)相應(yīng)軟硬件全面升級(jí)。楊房溝水電站智能建造平臺(tái)結(jié)合三維模型，將溫控系統(tǒng)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)接入楊房溝水電站智能建造溫控模塊進(jìn)行展示。接入數(shù)據(jù)包括大壩混凝土分倉(cāng)信息、混凝土出機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度、通水冷卻情況(是否通水、通水流量、通水方向、出入口水溫)、各倉(cāng)動(dòng)態(tài)溫度、溫控閾值、溫控報(bào)警信息等。系統(tǒng)的研發(fā)和運(yùn)行，對(duì)楊房溝水電站混凝土溫控防裂和確保大壩質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。

4 兩河口水電站從數(shù)字大壩到智能大壩

4.1 兩河口水電站工程簡(jiǎn)介

兩河口水電站地處四川省雅江縣，系雅礱江流域中游“龍頭”水電站，也是可多年調(diào)節(jié)的電站，擁有高295 m的堆石壩，庫(kù)容101.54億m3，裝機(jī)規(guī)模為3 000 MW(圖4)。

圖4 兩河口水電站樞紐平面布置圖

4.2 兩河口水電站數(shù)字大壩建設(shè)

兩河口水電站擁有295 m國(guó)內(nèi)最高土石壩，壩體填筑方量4 160萬(wàn)m3，大壩施工難度大。鑒于此，雅礱江公司開(kāi)展了數(shù)字大壩建設(shè)，該系統(tǒng)主要包括堆石壩填筑碾壓質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)與反饋控制系統(tǒng)、施工信息PDA采集反饋控制系統(tǒng)、灌漿信息監(jiān)控分析系統(tǒng)等組成部分。

在數(shù)字大壩建設(shè)過(guò)程中，施工信息PDA采集與反饋控制系統(tǒng)，主要是通過(guò)手持PDA對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、碾壓機(jī)械信息、上壩運(yùn)輸?shù)刃畔⑦M(jìn)行采集，上報(bào)數(shù)字大壩系統(tǒng)用于分析管理。灌漿信息監(jiān)控與分析系統(tǒng)主要是通過(guò)自動(dòng)灌漿記錄儀的數(shù)據(jù)接口采集大壩基礎(chǔ)灌漿信息，及時(shí)分析灌漿施工過(guò)程參數(shù)，作為灌漿驗(yàn)收的材料。

4.3 兩河口水電站智能大壩建設(shè)系統(tǒng)

兩河口水電站位于高寒地區(qū)，人工作業(yè)降效明顯，施工質(zhì)量控制難度較大。因此，雅礱江公司為了確保大壩優(yōu)質(zhì)高效施工、打造優(yōu)質(zhì)精品工程，提出了兩河口水電站從數(shù)字大壩過(guò)渡到開(kāi)發(fā)智能大壩系統(tǒng)并聯(lián)合天津大學(xué)研究并實(shí)施兩河口大壩填筑智能碾壓系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“兩河口智能大壩建設(shè)系統(tǒng)”)，對(duì)該體系在智能建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行智能調(diào)控和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估。

兩河口水電站智能大壩建設(shè)系統(tǒng)優(yōu)化了壩區(qū)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，采用多星高精度定位技術(shù)，有效提升了高山峽谷地區(qū)定位的精度與穩(wěn)定性。創(chuàng)新研發(fā)了壩料攤鋪厚度實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、土料摻拌工藝監(jiān)控系統(tǒng)，將事后控制提升為事中控制。應(yīng)用人工智能、圖像識(shí)別、實(shí)時(shí)感知等技術(shù)，針對(duì)土石壩的施工質(zhì)量控制，避免了人工碾壓作業(yè)的不規(guī)范和質(zhì)量控制難點(diǎn)，更好地保障了填筑質(zhì)量，降低了施工成本，是水利水電工程智能建設(shè)技術(shù)的新突破，對(duì)降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高施工效率和保證工程質(zhì)量等發(fā)揮重要作用。

4.3.1 智能碾壓系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及架構(gòu)

兩河口水電站智能大壩的目標(biāo)，是要實(shí)現(xiàn)碾壓機(jī)的遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)循跡、智能避障等功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)人碾壓機(jī)群協(xié)同作業(yè)。

智能大壩在數(shù)字大壩的基礎(chǔ)上，包括施工方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)層、碾壓作業(yè)智能規(guī)劃層和碾壓機(jī)械無(wú)人駕駛執(zhí)行層，相應(yīng)具備了策略規(guī)劃、執(zhí)行行動(dòng)和自我學(xué)習(xí)進(jìn)化的能力。

為了做到自動(dòng)駕駛，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)兩河口水電站碾壓機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了改造，改造后的無(wú)人碾壓機(jī)包括激光測(cè)距、毫米波雷達(dá)、超聲波傳感器、工業(yè)相機(jī)等感知系統(tǒng)和數(shù)傳天線、差分天線、GPS接收機(jī)等通信傳輸系統(tǒng)，還包括各種處理器工控機(jī)等設(shè)備上的計(jì)算中樞以及電動(dòng)方向盤(pán)控制器等行動(dòng)執(zhí)行裝置。這些系統(tǒng)整體協(xié)同發(fā)揮作用，做到無(wú)人智能碾壓[5]。

4.3.2 智能碾壓系統(tǒng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

在智能大壩正式投入運(yùn)行前，現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)展生產(chǎn)線試驗(yàn)200余次，通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并不斷優(yōu)化完善。

現(xiàn)場(chǎng)碾壓參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)由大壩填筑前期在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行的碾壓實(shí)驗(yàn)得出，見(jiàn)表1。

表1 壩體主要填筑料碾壓參數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)

生產(chǎn)性試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表明：智能大壩系統(tǒng)在堆石料碾壓遍數(shù)一次達(dá)標(biāo)率穩(wěn)定在93.93～98.23%；過(guò)渡料碾壓遍數(shù)一次達(dá)標(biāo)率穩(wěn)定在95.16～98.39%；均超過(guò)在數(shù)字大壩系統(tǒng)監(jiān)控下的人工碾壓一次達(dá)標(biāo)率(90%)和收倉(cāng)達(dá)標(biāo)率(92%)，體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于碾壓控制較難的大塊石，智能大壩采用了機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，在二三十公分探頭石的條件下，將軌跡偏移量由(12.33～43.83 cm)范圍提升至(4.12～17.32 cm)，有效保障了軌跡控制精度。

4.3.3 智能大壩系統(tǒng)的效果

自智能大壩系統(tǒng)正式運(yùn)行以來(lái)，大壩填筑智能碾壓系統(tǒng)在碾壓施工過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)智能仿真、大壩碾壓機(jī)群智能碾壓作業(yè)管理、融合“數(shù)字大壩”系統(tǒng)并構(gòu)建“智能大壩”系統(tǒng)平臺(tái)、系統(tǒng)調(diào)試優(yōu)化及系統(tǒng)生產(chǎn)性試運(yùn)行等方面取得了多項(xiàng)成果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試優(yōu)化，全面提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和作業(yè)精度，滿足現(xiàn)場(chǎng)全天候、高寒高海拔條件下的振動(dòng)作業(yè)需求?，F(xiàn)場(chǎng)初步應(yīng)用情況表明：心墻料和反濾料碾壓遍數(shù)達(dá)標(biāo)率均值達(dá)到98.28%，堆石料和過(guò)渡料達(dá)標(biāo)率均值達(dá)到97.43%，將碾壓質(zhì)量控制提升到新的水平。

5 智能建設(shè)展望

目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)已基本成熟。未來(lái)，基于智能感知、自主控制和管理決策智能優(yōu)化等技術(shù)，人工智能將與水電工程建設(shè)深度結(jié)合，構(gòu)建具有人類智能的集優(yōu)化、決策、控制為一體的大壩AI建設(shè)系統(tǒng)，促進(jìn)大壩關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)變革，實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)施工作業(yè)到智能協(xié)同作業(yè)的重大提升。

5.1 智能混凝土壩建設(shè)

混凝土壩澆筑施工是在特定的工程條件和一系列技術(shù)約束和規(guī)范要求下，按照相應(yīng)的規(guī)則執(zhí)行混凝土壩澆筑施工各項(xiàng)活動(dòng)的過(guò)程。

隨著人工智能(AI)的發(fā)展，將建立基于知識(shí)工程的混凝土壩施工智能決策方法，人工智能將完成混凝土壩施工的知識(shí)表示方法、知識(shí)獲取方法和知識(shí)推理方法。一是智能控制系統(tǒng)將全面涵蓋混凝土壩施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，如骨料生產(chǎn)、混凝土拌和、混凝土施工、溫度控制、保護(hù)養(yǎng)護(hù)等；二是對(duì)高拱壩混凝土溫控可以從一維控制發(fā)展成為三維空間和一維時(shí)間的四維精準(zhǔn)控制。

5.2 智能土石壩建設(shè)

高土石壩施工一直以來(lái)都是復(fù)雜的綜合項(xiàng)目，未來(lái)土石壩的智能建設(shè)方向在于施工過(guò)程實(shí)時(shí)控制的高度集成以及土石壩施工全過(guò)程智能控制。土石壩建設(shè)全過(guò)程數(shù)據(jù)將進(jìn)行整合，形成面向施工全過(guò)程的決策服務(wù)信息，用數(shù)據(jù)支撐工程優(yōu)化升級(jí)。依托智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)決策信息的精準(zhǔn)執(zhí)行。一方面，未來(lái)的土石壩施工過(guò)程智能控制系統(tǒng)將深度集成料場(chǎng)規(guī)劃及開(kāi)采系統(tǒng)、料源上壩運(yùn)輸實(shí)時(shí)系統(tǒng)、大壩智能碾壓及質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)；另一方面，對(duì)重點(diǎn)工序和環(huán)節(jié)，將開(kāi)發(fā)智能控制子系統(tǒng)，如料場(chǎng)智能精確爆破技術(shù)和土石方智能仿真調(diào)度系統(tǒng)。總之，未來(lái)的智能土石壩將實(shí)現(xiàn)建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和承包商等參建單位的信息實(shí)時(shí)共享，促進(jìn)施工和控制全面互聯(lián)。

6 結(jié) 語(yǔ)

智能建設(shè)是工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)，能夠幫助大型項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程智能管控，尤其是根據(jù)以人為本的理念，在高海拔、高寒地區(qū)可降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約工程投資，促進(jìn)工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

雅礱江公司從錦屏特高拱壩智能溫控系統(tǒng)建設(shè)開(kāi)始，在楊房溝、兩河口水電工程建設(shè)工程中逐步推廣應(yīng)用項(xiàng)目管理的智能監(jiān)測(cè)、智能分析、智能調(diào)控，提升了管理水平和效益，促進(jìn)了錦屏、兩河口和楊房溝工程“規(guī)范、有序、優(yōu)質(zhì)、高效”建設(shè)。雅礱江公司在智能建設(shè)方面的經(jīng)驗(yàn)可為推廣水電項(xiàng)目信息化、數(shù)字化技術(shù)體系提供借鑒。