水利水電工程施工智慧化管理系統(tǒng)功能探討

周 衛(wèi)

（中交水利水電建設有限公司，浙江寧波 315200）

水利水電項目具有管理內容多、投資高、規(guī)模大、技術復雜以及建設周期長等特點?；诒O(jiān)理制、項目法人制以及招投標制等體制，水利水電項目施工建設管理呈現(xiàn)管控要求高、內容多、參建方多、協(xié)調量大等特點，使水利水電項目施工管理單位選擇呈現(xiàn)金字塔形行政式、多專業(yè)、多層級管理模式[1]。在物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、云計算等技術快速發(fā)展的背景下，智慧城市、智慧中國、智慧地球以及其他概念不斷誕生，共同促進智慧化發(fā)展。新技術不斷發(fā)展為管理模式創(chuàng)新提供技術保障。因此，研究水利水電項目施工智慧管理系統(tǒng)具有重要意義。

1 工程施工智慧管理系統(tǒng)

1.1 智慧管理概念

智慧管理將各種生產要素的智能調控、施工風險全方位預判以及全生命周期管控作為主要目標，充分融合施工管理和信息技術，借助研發(fā)決策指揮系統(tǒng)、施工管控系統(tǒng)以及施工數(shù)據(jù)中心等，實現(xiàn)自動感知、預判以及自主決策[2]。

1.2 關鍵特征

智慧管理系統(tǒng)是管理技術、信息技術以及工業(yè)技術全面融合的產物，也是水利水電項目施工企業(yè)的關鍵業(yè)務模塊。

（1）智慧管理系統(tǒng)基于風險管控開展，構建智能管控系統(tǒng)、自動識別系統(tǒng)等，實現(xiàn)自動化風險識別以及智能化風險管控。與傳統(tǒng)施工管理模式相比，智慧管理系統(tǒng)更重視風險防控工作。

（2）智慧管理系統(tǒng)保證物物相連，需要考慮人員因素，保證知識共享、人機交互、價值創(chuàng)造以及人人互通等。與傳統(tǒng)施工管理模式相比，智慧管理系統(tǒng)更注重人員因素。

（3）智慧管理系統(tǒng)融合了管理技術、信息技術以及工業(yè)技術，能夠有效提高管理層級的扁平化程度，精簡設置機構，優(yōu)化機制流程，科學進行專業(yè)分工，開展施工管理活動時更注重管理變革。

（4）智慧管理系統(tǒng)需要實現(xiàn)全面智能化、數(shù)字化以及網絡化，需要根據(jù)全面創(chuàng)新要求開展規(guī)劃以及建設工作，保證全面智能、互聯(lián)、數(shù)字、感知，注重統(tǒng)籌布局[3]。

1.3 建設目標

（1）各種要素的智能調控。施工活動中，建設相關部門、施工、監(jiān)理、設計、業(yè)主以及其他相關方互聯(lián)互通，充分協(xié)調、監(jiān)理樞紐項目的施工進度、質量、安全、環(huán)保、投資和電力送出、移民搬遷以及物資供應等，建立專業(yè)間統(tǒng)一高效、智能協(xié)同的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全要素與全專業(yè)智能調控。

（2）全面的風險預判。開展施工活動時，依據(jù)相關管理模型分析以及風險信息管控，建立大分析、大計算、大數(shù)據(jù)、大儲存、大傳輸以及大感知的管理系統(tǒng)，對風險進行全過程、全方位識別以及控制。

（3）全生命周期管理。借助信息化基礎建設，構建業(yè)務量化、流程規(guī)范以及標準統(tǒng)一的施工管控系統(tǒng)，建立全面智能、互聯(lián)、數(shù)字、感知管理形態(tài)，對規(guī)劃、立項、初期設計、施工建設、竣工驗收以及運營等各個環(huán)節(jié)實現(xiàn)全周期、全階段管理。

2 智慧管理系統(tǒng)的建立以及應用

2.1 智慧管理系統(tǒng)建立

需要為水利水電工程建立智慧管理系統(tǒng)。結合智慧管理系統(tǒng)與項目的特點，借助先進的大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網、物聯(lián)網、智能化感應儀器等技術制定管理模式[4]。借助智能化終端，結合環(huán)、法、料、機、人等方面，在施工計劃、安全管理以及人員管理等方面，全面監(jiān)管水利水電項目施工現(xiàn)場，充分提升施工質量，確保施工安全。

2.2 智慧管理系統(tǒng)應用效果

（1）社會效益。

應用智慧管理系統(tǒng)可以提升施工現(xiàn)場的管控情況，提高施工管理的智能化程度，進而提升管理效率與質量，降低安全隱患，充分促進水利水電行業(yè)的信息化與數(shù)字化建設。

（2）經濟性。

智慧管理系統(tǒng)設備設施一次性投入大，有效使用以及管理，可以用于水電工程施工活動中的各個維度，具有顯著的收益。

（3）技術性。

將信息技術用于水利水電項目的全生命周期管理，具有前瞻性以及先進性，對技術人員具有較高要求。智慧管理設備一般依托生產廠家進行安裝以及維護，具有操作便捷、簡單的特點，能夠降低人工操作量。使用智慧管理系統(tǒng)時，要求工作人員全面發(fā)揮設備價值，在水利水電施工的各個環(huán)節(jié)應用智能設備，有效強化工藝水平，縮短工期，減少成本。

3 工程施工智慧管理系統(tǒng)

3.1 工程概況

工程為某河上游控制水庫項目，裝機容量設計2 000 000 kW，年發(fā)電量為77億kWh，水庫正常值為2 500 m，調節(jié)庫容為19億m3，總庫容為29億m3，調節(jié)能力突出。攔河大壩選擇土質心墻堆形式，大壩最高值為299 m。水利水電項目案例具有綜合效益突出、環(huán)保要求高以及施工技術復雜等特點。

3.2 施工管理模式

本項目以智慧化管控模型為基礎，在工程施工管理活動中構建全數(shù)據(jù)驅動管理體系，利用相關部門進行統(tǒng)籌保障，利用中心進行決策實施。項目工程使用模式能夠為相關參建單位與職能部門構建高效信息協(xié)作系統(tǒng)，使部門和中心明確各自的職責，保證管理界面清晰，促使人員機構更加精簡，充分簡化管理流程，有效強化目標責任制，提高施工管控水平、施工決策效率與決策能力[5]。

3.3 智慧化管理系統(tǒng)功能

（1）預警中心。

預警決策中心是項目的“決策大腦”，用于集成展示工程施工管理系統(tǒng)、綜合分析以及決策預警。實際應用過程中，需要構建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，使施工模型、文檔以及數(shù)據(jù)等信息能夠被集中管理，借助跨平臺模型對施工數(shù)據(jù)進行標準協(xié)同處理，利用遠程控制、交互以及三維可視化等技術，以云技術為基礎構件施工管控分析模型、專家?guī)炫c知識庫，建立決策會商以及工程管控等系統(tǒng)，對風險進行科學預警與管控，智能化地制定問題處理措施，充分提升施工風險管理水平。

（2）地下項目施工智慧管控系統(tǒng)。

智慧管控系統(tǒng)涵蓋砼施工、施工進度、施工設計以及施工質量管理4個模塊，能夠對工程地下項目展開實時監(jiān)控，動態(tài)管理施工進度，可視化展示信息，全程追溯質量。系統(tǒng)主要借助移動互聯(lián)網、建筑模型、全球定位、物聯(lián)網等技術，充分實現(xiàn)工程地下項目厘米級定位與Wi-Fi網絡全覆蓋目標，以室內技術為基礎，有效實時監(jiān)控大體積砼的人工振搗質量。建立地下項目的設計、施工一體化模型，對施工模塊中地質、測繪、設計、施工計劃、進度、質量以及安全等信息進行可視化集成，動態(tài)優(yōu)化地下項目設計工作，識別施工風險，實現(xiàn)分級預警。

（3）大壩項目施工智慧管控系統(tǒng)。

系統(tǒng)涵蓋施工進度、質量、灌漿、數(shù)據(jù)集成展示4個智能監(jiān)控單元，采用質量驗評軟件、智能攤鋪厚度與滲水監(jiān)控、含水率檢測以及其他智能化管控技術，實時監(jiān)控材料開采、生產、拌和、運輸、攤鋪以及填筑等環(huán)節(jié)，充分保證工程中土石壩施工項目的質量管控。

（4）機電項目施工智慧管控系統(tǒng)。

系統(tǒng)涵蓋設備信息管理、進度管理、施工仿真、設備驗收標準、預埋件可視化以及其他管控模塊，能夠實現(xiàn)機電項目施工的進度預警、全生命周期、質量標準化等功能。結合工程運維階段與施工階段的設備管控需求，構建統(tǒng)一的設備3D仿真模型與信息管理庫，以設備設計、選購、運輸安裝等環(huán)節(jié)展開全生命周期管控工作。系統(tǒng)能夠為項目施工管理提供保障，為智慧電廠建設工作提供條件[6]。

（5）施工安全智慧管理系統(tǒng)。

系統(tǒng)涵蓋地質災害預防、施工安全標準化、文明施工、施工設備、安全監(jiān)測以及危險源分級等模塊，能夠自動識別、感知安全風險以及危險源，充分提升施工安全管理工作的集成化、可視化、高效化以及智能化水平。借助物聯(lián)網、信息集成、3D設計以及通信等技術，采用安全管理軟件系統(tǒng)，在水利水電項目施工活動中應用智能安全帽，構建危險源動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，對危險源進行分級監(jiān)控管控處理。另外，借助雨情預報、地災遠程監(jiān)控等平臺，采用無人機開展巡查工作，對災害易發(fā)點與隱患點的安全狀態(tài)進行自動評估。工程中結合電動機械、VR設備以及虛擬技術等，構建水利水電項目安全管控體驗館，充分強化培訓質量。

（6）服務保障智能管控系統(tǒng)。

系統(tǒng)為工程管理優(yōu)化、信息采集與業(yè)務辦理等提供載體，能夠提高業(yè)務管理工作流程化與規(guī)范化程度、信息采集標準化程度，提高工程環(huán)保、投資、進度與質量管控水平。采用信息技術、現(xiàn)代管理思想，基于項目管理，結合計劃進度，配合資金控制，由相關參建單位共同建設全過程管理系統(tǒng)。

（7）人員定位功能。

水利水電項目地下工程數(shù)量較多，人員定位模塊可以精準定位工作人員的位置，位置偏差低于1 m。發(fā)生安全事故時，能夠及時對人員位置進行確定，精準開展救援工作。另外，可以統(tǒng)計出入洞口的人員，對工作人員開展考勤記錄，編制工作人員進入與走出隧洞的加班報表、入洞時間報表以及其他信息報表。

人員定位功能如圖1所示。

圖1 人員定位功能

（8）水保環(huán)保智慧管控系統(tǒng)。

系統(tǒng)涵蓋流域環(huán)境檢測、水保環(huán)保運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)監(jiān)測、環(huán)境影響評價、文檔管理以及其他管理單元，通過對水保環(huán)保管理信息以及流程進行集成化處理，實現(xiàn)在線監(jiān)控、及時預警與動態(tài)反饋環(huán)保工作監(jiān)測指標以及項目進度。通過構建環(huán)境監(jiān)控平臺整合項目環(huán)境數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)儲存庫信息，自動化監(jiān)測水保環(huán)保策略實施效果，及時預警環(huán)保問題，科學評估環(huán)保策略實施效果，保證主體項目和水保環(huán)保項目能夠同時設計、施工與投產使用[7]。

（9）施工資源智慧管控系統(tǒng)。

系統(tǒng)涵蓋統(tǒng)計分析、單位管理、人員管理以及設備管理等模塊，集成現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)與工作人員信息，提高設備管理、物資管理與施工人員管理的規(guī)范化程度，高效調配以及全面管控施工資源。系統(tǒng)以工程施工現(xiàn)場航測3D地形圖為基礎，對現(xiàn)場施工物資、設備與人員進行實時在線篩選、調配與統(tǒng)計，實現(xiàn)全方位、全過程調控施工資源。

4 結語

綜上所述，智慧管理平臺需要結合各個行業(yè)的特點進行針對性建設，水利水電項目具有擋水構筑物的施工強度大、防汛壓力大、施工設備多、邊坡支護多、施工面分散等特點，開發(fā)與應用水利水電項目施工智慧管理系統(tǒng)功能時，應該結合項目實際需求展開科學設置，實現(xiàn)施工智慧管理目標。探究促使智慧管理系統(tǒng)間高度集成與相互融合的方法，是現(xiàn)階段水利水電項目施工智慧管理系統(tǒng)的關鍵研究內容與方向。