智能化施工技術(shù)在電網(wǎng)工程建設中的應用研究

武漢中超電網(wǎng)建設監(jiān)理有限公司 張紅斌

1 智能化施工流程

智能化施工技術(shù)主要包括四個方面。一是工程施工階段，這一階段是工程施工中重要的階段，工程建設活動中的安全與質(zhì)量管理等方面直接影響到工程施工質(zhì)量、進度與安全，需要運用智能化施工技術(shù)對工程施工階段進行全面優(yōu)化與管控。二是施工準備階段，這一階段施工人員需要積極地配合智能化施工技術(shù)實施施工準備工作，確保智能化施工技術(shù)能夠順利開展并順利實施。三是施工過程中作業(yè)人員需不斷提高自身技能與業(yè)務水平，不斷優(yōu)化施工流程與方法，并以此為基礎(chǔ)不斷優(yōu)化施工方案。四是施工質(zhì)量控制等方面。

1.1 施工準備

智能化施工技術(shù)應用于電網(wǎng)工程建設中主要是利用現(xiàn)代信息技術(shù)和通信技術(shù)在電網(wǎng)工程建設活動中實現(xiàn)施工計劃、物資管理、施工安排等方面的優(yōu)化與管控，從而有效地保障工程建設活動順利進行以及實現(xiàn)電網(wǎng)工程建設活動中對資源的合理配置。在這一階段主要是對施工現(xiàn)場環(huán)境進行全面清理整治，保證施工現(xiàn)場內(nèi)的各種設施能夠按照智能化施工技術(shù)要求進行相應布置，同時針對施工現(xiàn)場內(nèi)出現(xiàn)問題展開及時處理與修復。施工現(xiàn)場內(nèi)還需要制定科學合理、實用、符合工程施工實際情況以及便于施工開展的施工方案與計劃。

1.2 智能檢測

基本極限學習機作為隨機隱含層的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡，極限學習機算法的神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 極限學習機算法的神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

前饋神經(jīng)網(wǎng)絡函數(shù)的表達式為：

式中，ai為連接輸入層和隱藏層節(jié)點的輸入權(quán)重；bi為隱藏層節(jié)點的閾值；G(ai,bi,xj)為隱藏層的激勵函數(shù)；βi為連接隱藏層和輸出層的輸出權(quán)重；N為輸入層的輸入數(shù)據(jù)xj的維數(shù)。

將極限學習機算法的神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖與式（1）相結(jié)合，能夠得出輸入數(shù)據(jù)通過隱藏層激勵函數(shù)從N維空間映射到L維空間。與傳統(tǒng)算法相比較而言，該算法不僅能夠獲得預測誤差最小值，而且能使輸出權(quán)值β最小，即其中H是ELM算法的隱藏層矩陣，其表達式為：

輸出權(quán)重向量β與目標值O表達式為：

當激勵函數(shù)hi(x)已知時，通常使用基本ELM算法。當激勵函數(shù)hi(x)未知時，通過引入該函數(shù)可以獲得較好的回歸預測精度。

ELM-K網(wǎng)絡特征的表達式為：

式中，C代表還未優(yōu)化的參數(shù)；ΩELM代表選用核函數(shù)。通常情況下選取高斯核函數(shù)，其表達式為：

式中：γ代表還未優(yōu)化的參數(shù)。

在引入高斯核函數(shù)后，把隱藏層矩陣從N×L維轉(zhuǎn)換成N×N維的形式。需要采用核函數(shù)，通過激勵函數(shù)組成的隱藏層矩陣H不需要知道與要解決問題相對應的函數(shù)。

工程檢測過程中需要遵循三個方面的檢測標準，一是高質(zhì)量檢測標準：高質(zhì)量檢測需要遵守較高標準，通過智能檢測可以發(fā)現(xiàn)檢測過程中存在的諸多問題和不足。二是高質(zhì)量檢測方式：工程檢測過程中還需要借助高精度光學掃描技術(shù)與紅外成像技術(shù)對檢測結(jié)果進行有效地分析與處理。三是高質(zhì)量檢測過程中所存在一定數(shù)量缺陷。智能檢測將這些缺陷直接轉(zhuǎn)化為質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖與統(tǒng)計表。智能檢測將缺陷問題轉(zhuǎn)化為質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖與統(tǒng)計表將問題結(jié)果轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分析表與統(tǒng)計表通過智能技術(shù)統(tǒng)計出一系列數(shù)據(jù)并進行分析處理。

2 智能化施工技術(shù)優(yōu)勢

通過對智能化技術(shù)的優(yōu)勢進行分析，可以發(fā)現(xiàn)其具有以下幾個主要優(yōu)勢。一是智能化施工技術(shù)能夠有效提高施工效率。因為在施工過程中，智能化施工技術(shù)能夠有效提升施工作業(yè)效果和質(zhì)量，同時智能化施工技術(shù)還能夠提高施工作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性。例如，智能化施工技術(shù)可以實現(xiàn)智能施工調(diào)度、智能施工評價等功能。二是智能化施工技術(shù)可以減少施工人員數(shù)量。三是智能化施工技術(shù)還能減少施工作業(yè)所需要耗費的人力、物力、財力等資源。

2.1 施工人員數(shù)量減少

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，在我國工程建設領(lǐng)域中，有約80%的工程建設項目都存在不同程度的人員數(shù)量增長情況，這就導致很多施工項目都存在不同程度的人員不足問題。然而，隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，越來越多的工程項目都將工程施工建設環(huán)節(jié)納入智能化建筑施工過程中[1]。通過對智能化建筑施工技術(shù)實施過程中施工人員數(shù)量減少情況進行分析可知，智能化建筑施工技術(shù)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)施工作業(yè)流程智能化和作業(yè)質(zhì)量精細化控制，而且還能夠有效減少施工作業(yè)人員數(shù)量，從而達到節(jié)約人工成本和提高工人工作效率等目的。根據(jù)相關(guān)研究顯示，智能化建筑施工技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)無人化施工作業(yè)。這是因為在智能化建筑施工設備方面出現(xiàn)了許多新技術(shù)和新產(chǎn)品。例如，無人化設備可以實現(xiàn)施工設備無人化操作并實現(xiàn)自動充電功能（無人機械設備僅能實現(xiàn)簡單通電并進行充電)；智能化設備能夠?qū)崿F(xiàn)無人化操作并將其控制在可操作范圍內(nèi)（以電力工人為例)；智能設備能夠?qū)崿F(xiàn)智能化作業(yè)人員管理及作業(yè)指導等功能（以電力工人為例）。

2.2 提高施工作業(yè)的安全性和穩(wěn)定性

在電網(wǎng)工程的建設過程中，為確保施工作業(yè)更加安全，智能施工技術(shù)在進行施工作業(yè)過程中會更加注重施工作業(yè)本身。例如，在進行人工焊接作業(yè)過程中，由于人工焊接作業(yè)難度較大，極易發(fā)生事故。為了確保施工作業(yè)的安全，在進行焊接作業(yè)時，施工人員需要采取相應措施將焊接過程中可能出現(xiàn)的危險因素消除干凈[2]。這是因為智能化施工技術(shù)的施工作業(yè)方式較為簡單，這就要求施工人員必須按照智能化施工技術(shù)操作要求進行作業(yè)，否則很容易發(fā)生事故。在智能化施工技術(shù)應用過程中，智能施工調(diào)度系統(tǒng)還能夠自動監(jiān)測施工作業(yè)是否滿足設計要求。在智能化施工技術(shù)應用過程中還可以對智能化施工技術(shù)進行實時監(jiān)測、實時監(jiān)控。

2.3 減少施工作業(yè)的工作量

電力工程的施工作業(yè)往往具有許多復雜的環(huán)節(jié)，例如，在高壓變電站工程中，電力工程施工人員需要對高壓變電站進行施工，同時需要對高壓變電站內(nèi)各種電氣設備進行安裝調(diào)試。這就要求施工人員需要掌握大量專業(yè)知識，這些知識不僅存在于電力工程施工技術(shù)當中，同時也存在于施工人員的日常生活當中。此外，當電力工程施工人員在進行施工作業(yè)時，其還需要從事一些機械和工程作業(yè)，這就導致電力工程施工人員需要花費大量的時間進行機械與工程作業(yè)，進而導致電力工程施工費用較高。而在進行電氣工程施工時，電氣作業(yè)人員需要依靠大量勞動力進行施工作業(yè)。在電力工程施工過程中，電力工程施工人員需要與工程施工人員密切配合作戰(zhàn)。通過利用智能化技術(shù)進行電力工程施工作業(yè)管理工作，電力施工人員只需要按照智能化施工技術(shù)操作流程進行操作就可以完成電力工程施工作業(yè)。

3 智能施工在電網(wǎng)工程中的應用措施

為保障智能施工技術(shù)的高效應用，必須結(jié)合實際工作情況進行合理應用。因此，需要從以下兩個方面入手開展具體工作。

一方面是掌握基礎(chǔ)專業(yè)理論知識。基態(tài)運行狀態(tài)基礎(chǔ)上，斷面支路不過載，其表達式為：

式中，Pli，0所描述的是無預期事故情況下該段li支路的有功功率；Pmaxli所描述的是該支路的額定有功功率；cli，0所描述的是地面模式下的電網(wǎng)工程施工設備容量控制系數(shù)，通常取值范圍即[0.8，0.9]。

N- 1預期事故下斷面支路不過載，即：

式中，Pli，s表示第s次N- 1 預期事故基礎(chǔ)上li斷面支路的有功功率；φ代表斷面支路N- 1預期事故的集合；cli，s代表列聯(lián)情況下的設備容量控制系數(shù)，通常取值范圍即[1.3，1.6]。

節(jié)點電壓約束式如下：

式中，N代表與約束分支相關(guān)的節(jié)點數(shù)；Vk代表第k個節(jié)點的電壓幅值。

另一方面是需要加強技術(shù)人員管理。在開展智能施工技術(shù)應用時需提高技術(shù)人員整體素質(zhì)，通過專業(yè)技術(shù)人員、相關(guān)工程施工人員、政府職能部門以及第三方中介機構(gòu)等多種渠道，將智能施工技術(shù)應用到工程建設過程中。還需要充分發(fā)揮智能化施工技術(shù)作用[3]。現(xiàn)階段我國智能工程技術(shù)水平不夠成熟、不能很好地適應社會發(fā)展需要。因此，必須在工程建設過程中充分發(fā)揮智能施工技術(shù)作用，充分發(fā)揮工程施工技術(shù)優(yōu)勢。再次，要確保智能化施工技術(shù)在施工過程中不斷完善與發(fā)展。

當前，智能施工技術(shù)已經(jīng)在電力工程建設中得到了廣泛應用，而且還在不斷發(fā)展和完善中。要想全面提升智能施工技術(shù)水平及其工作效率，必須重視建設和使用相結(jié)合、適應發(fā)展要求、具有較強競爭優(yōu)勢的智能化施工技術(shù)和管理手段[4]。要重視人工智能技術(shù)在電力工程建設中應用。智能建設技術(shù)是一項先進技術(shù)，可以通過機器自動化實現(xiàn)施工工藝操作以及施工質(zhì)量控制。借助人工智能技術(shù)推動電力工程建設現(xiàn)代化管理進程，通過加強工程管理人員培訓以及合理利用智能技術(shù)等多種方式提升智能化施工技術(shù)水平和工作效率。

4 結(jié)語

智能化技術(shù)作為現(xiàn)代科學技術(shù)的重要組成部分，其是一種新興的施工技術(shù)，具有一定智能化程度，因此施工企業(yè)要積極應用智能化技術(shù)以提高整個工程建設活動的效率。同時，智能化施工技術(shù)在整個工程建設活動中具有十分重要的作用。在工程建設活動中，智能化技術(shù)可以實現(xiàn)多種功能。為了提高電網(wǎng)施工項目的建設效率與質(zhì)量，企業(yè)要積極結(jié)合當前電網(wǎng)工程建設工作中遇到各類問題，并積極研究解決方法。利用智能化施工技術(shù)提升施工效率與質(zhì)量，從而保證工程建設活動實現(xiàn)有效開展。當然智能施工技術(shù)在工程建設過程中還存在一定需要注意的重點，企業(yè)要在綜合考慮實際情況的基礎(chǔ)上正確選擇與應用智能化施工技術(shù)，合理運用智能施工技術(shù)優(yōu)化工作流程與標準以及質(zhì)量標準，從而有效提高施工質(zhì)量和工程建設效率。