CN103064394A - 混凝土坝施工质量实时监控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土坝施工质量实时监控方法及系统，其中方法包括：采集每一批原材料的信息，采集拌合楼生产混凝土的信息，采集运输车和缆机运输混凝土的信息，采集每个浇筑仓内的混凝土浇筑信息，采集混凝土浇筑过程中的温度信息；接收并存储原材料的信息、混凝土的生产信息、混凝土运输信息、混凝土浇筑信息和混凝土温度信息，并将所述信息传输至监控端；监控端实时显示所述接收的信息。本发明系统用于实现上述的监控方法。本发明在混凝土坝混凝土施工过程中，数据的全面管理和分析，达到对混凝土坝施工质量的全面管控与精细化管理，实现混凝土坝施工全程质量可追溯。

Description

混凝土坝施工质量实时监控方法及系统

技术领域

本发明涉及施工质量的监控，具体地指一种混凝土坝施工质量实时监控系统及方法。

背景技术

长期以来，在大型基建项目施工过程中，由于工程产品不可复制，其施工工艺稳定性较差，工艺复杂、过程数据采集量大，行业内一直缺少有效的管理手段对施工生产过程中的工艺数据进行有效管理，致使施工过程工艺数据难以保持完整性、准确性、实时性和一致性，施工过程的重要数据不能回溯和有效分析，无法有效控制和管理施工工艺过程，也不能形成有效的知识积累，支持工艺流程的持续改进与优化。

目前，现有技术从设计上和施工方法方面来研究混凝土坝的质量问题，并提出了许多质量保证措施，也起到了比较好的作用；但传统的管理方法存在效率低、差错大、信息反馈慢、缺乏综合分析手段等问题，往往很难全面达到管理要求。如何提高工程质量，提高施工过程管理水平，使施工生产过程能够达到制造业工业化的管理水平，不仅是基建施工行业目前需要解决的重要管理问题，也是提高混凝土坝质量的关键所在。

目前针对在混凝土坝的全过程质量管理的方法不成熟，主要体现在：

一、监控手段落后

由于受到施工现场的条件制约，现有的混凝土坝质量监控，除了局部有应用视频监控、工业控制系统的环节外，普遍还是采用传统的人工监控方法，即监理或施工单位质检员现场跟踪、手工登记，事后登录进入计算机的跟踪管理模式。

二、监控内容不全面

现有的质量监控手段主要侧重于某个或某些环节的管理，如：混凝土生产的质量监控、或者混凝土浇筑过程的质量监控，缺少从原材料开始的一条龙的全过程跟踪与处理方法。这种分阶段的监控方法，缺少信息的关联性与可追溯性。

三、监控信息反馈不及时

由于监控手段的落后，监控手段的分散，导致质量跟踪信息反馈不及时，无法及时全面地掌握现场的过程质量，无法实现精细化的质量管理。

四、现有的监控方法不适用于混凝土拱坝施工监控

公开号为 101866172A的中国专利《基于RFID技术的混凝土质量监控系统及其工作方法》公开了一种的混凝土质量监控系统及其工作方法，该混凝土质量监控系统主要以商品砼的生产与销售过程为核心的质量监控模式，通过RFID监控混凝土在物流过程中所处的时间和位置信息，并没有完全实现在原材料、生产、运算、浇筑和温度控制过程中对混凝土数据的采集和分析，因为在混凝土坝施工中，无法全面获取混凝土的质量信息。因此，该技术方案并不适用于混凝土坝的施工组织模式。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种混凝土坝施工质量实时监控系统及方法，实现在混凝土坝混凝土施工过程中，数据的全面管理和分析，达到对混凝土坝施工质量的全面管控与精细化管理，实现混凝土坝施工全程质量可追溯。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种混凝土坝施工质量实时监控方法，包括以下步骤：

采集每一批原材料的信息，采集拌合楼生产混凝土的信息，采集运输车和缆机运输混凝土的信息，采集每个浇筑仓内的混凝土浇筑信息，采集混凝土浇筑过程中的温度信息；接收并存储原材料的信息、混凝土的生产信息、混凝土运输信息、混凝土浇筑信息和混凝土温度信息，并将所述信息传输至监控端；监控端实时显示所述接收的信息。

本发明还公开一种混凝土坝施工质量实时监控系统，用于实现上述的监控方法。

本发明实时采集混凝土的原材料、生产、运输、浇筑、温度控制的过程中的数据，通过分析上述过程中混凝土的数据，了解施工工艺各个环节的质量，从而最终控制好整个混凝土坝的工程质量。

附图说明

图1为本发明混凝土坝施工质量实时监控方法的流程图；

图2为本发明混凝土坝施工质量实时监控系统的结构框图；

图3为混凝土坝施工质量实时监控系统对数据的处理和传输示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明按坝段-坝块-仓等层级结构，对某混凝土坝实体结构物进行WBS编码和自编码。如表1所示。WBS编码表示结构物层级关系，采用4位一级，上级编码为下级编码的前缀；自编码根据业务管理需要，可以自行定义，原则上上级编码为下级编码的前缀。

WBS编码	自编码	名称
			0001	1	大坝工程
00010030	130	基础处理工程
			000100300014	13014	缺陷处理（置换砼）
00010071	171	1#坝段混凝土
			000100710031	17131	坝体混凝土
00010072	172	2#坝段混凝土
			000100720031	17231	坝体混凝土
00010073	173	3#坝段混凝土
			000100730031	17331	坝体混凝土
00010074	174	4#坝段混凝土
			000100740031	17431	坝体混凝土
00010075	175	5#坝段混凝土
			000100750031	17531	坝体混凝土

表1

混凝土坝结构物监控对象实体及其编码体系始终贯穿于混凝土生产、运输、浇筑、温度控制全过程，保证了对混凝土坝不同结构部分、不同阶段的监控数据得以全面、完整的管理和分析，从而保证了混凝土坝结构物的质量。因此，本发明采用WBS工作分解结构技术，混凝土坝分解为若干个浇筑仓。对每一个浇筑仓的质量的实时监控，使其达到质量控制要求；每一个符合质量控制要求的浇筑仓最终构建为一个满足质量管理要求的混凝土坝，即实现了混凝土坝施工质量的全面实时监控。

如图2所示，混凝土坝施工质量实时监控系统，包括：原材料数据采集模块101、混凝土生产监控模块102、混凝土运输监控模块103、混凝土浇筑过程盯仓监控模块104、混凝土温度监控模块105和数据中心模块106。如图1所示，下面分别对每个浇筑仓中的混凝土原材料、生产、运输、浇筑和温度控制过程中信息的采集进行说明。

步骤S101：采集混凝土原材料的信息。

本实施例中，混凝土原材料包括水泥、砂石骨料、粉煤灰和外加剂，原材料数据采集模块101通过扫描原材料包装上的一维条码，直接将原材料的信息录入，并传输至数据中心模块106。原材料是构成混凝土的基础，经过一系列加工和处理之后达到使用要求的原材料才能用于生产混凝土。针对原材料，本发明提供一种按批次进行管理的理念，针对每个原材料在生产、加工、采购、运输、存储、再加工、检测、使用等各个环节予以严格管理。按批次对材料进行质量管理，便于跟踪和追溯每种原材料在各个环节的质量变化情况，保证原材料的质量是保证混凝土质量的基础；

步骤S102：采集拌合楼生产混凝土的数据。

混凝土生产监控模块102的数据采集端与拌合楼生产控制系统联网，监控生产系统的运行状态，实时采集每一盘的生产数据，内容包括：部位编码、生产时间、方量、出机口、设计配合比、实际配合比；数据输出端与数据中心模块联网，通过网络将采集的数据发布到数据中心模块106，并根据部位编码与生产时间，自动匹配到对应的浇筑单元中。

混凝土生产阶段，对每一方混凝土所使用原材料的批次以及混凝土的配合比、强度等重要质量指标予以管理和分析，分析此阶段混凝土生产过程的质量；混凝土坝设计阶段会定义各个部位使用的混凝土的详细要求，此阶段会对每一方混凝土所浇筑的部位予以定义，即与混凝土坝的各个浇筑仓建立对应关系；

步骤S103：采集运输车和缆机运输混凝土的数据。

混凝土运输监控模块103的数据采集端与缆机生产控制系统联网，每隔5秒钟采集一次缆机系统的状态数据，包括：采集时刻、大车位置、水平速度、小车位置、垂直速度、载荷。监控终端实现单循环分析算法，根据配置的分析参数，分析周期性状态数据，判断缆机的运输循环状态，分析出每一次循环的等料、运输、浇筑、回程时间。混凝土运输监控模块103数据输出端与数据中心模块联网，将分析后的结果与运行轨迹信息发送到数据中心，并归集到对应的浇筑单元。

混凝土运输阶段，即将混凝土从生产地运输至混凝土浇筑地（即混凝土坝实体）；此过程需要严格保证生产的每一方混凝土是按照设计要求使用到每个部位；本发明采取对混凝土运输手段的管理，包括对运输车、缆机等多种运输措施的管理；记录每一方混凝土的运输情况，以及运输手段所消耗的时间，不仅便于对混凝土运输情况进行管理和分析，还可以对运输手段的工效进行管理和分析。

步骤S104：采集每个浇筑仓内的混凝土浇筑信息。

混凝土浇筑过程盯仓监控模块104包括用户登录单元、数据采集单元，提供导航式的数据采集方法，实现浇筑进度、资源投入、异常状况与仓面温度数据采集。其中：浇筑进度包括：开、收仓时间、批次开始时间、交班时间；资源投入包括人员投入、设备投入与设施投入；仓面温度数据包括仓面气温、混凝土入仓温度、混凝土浇筑温度信息。混凝土浇筑信息的盯仓记录通过现场WiFi网络发送到数据中心模块106。本实施例中，混凝土浇筑过程盯仓监控采用WinCE嵌入式操作系统，.NetCF技术实现。

混凝土浇筑阶段，按照混凝土浇筑工艺对每仓混凝土进行浇筑，管理浇筑过程中诸如入仓方式、铺料方法、允许间隔时间、平仓振捣、混凝土养护措施以及其他相关事宜，用以管理和分析整个浇筑过程的质量，最终实现保证混凝土的质量；

步骤S105：采集混凝土浇筑过程中的温度数据。

每个混凝土浇筑单元埋设的温度计与冷却水管进行编码，并打印PET条码进行标识并悬挂在施工现场，混凝土温度监控模块105利用手持式采集设备对混凝土温度状态采集与控制参数进行实时采集，并通过WiFi网络发送到数据中心模块106。

混凝土温度控制阶段，本方法依照大体积混凝土工程温控控制标准以及防裂措施，提供从一种从原材料温控、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、冷却通水温度、混凝土内部温度、仓面气温、现场气温着手的一条龙温控管理方法，全面、完整的对混凝土温度控制全过程予以全方位管理，通过实时的监控数据分析温控措施的有效性，通过过程与结果分析有效指导温控措施的调整，从而保证混凝土浇筑仓在温控全过程中的质量，防止降低质量的事件发生。具体的实施步骤如下：

在混凝土浇筑单元施工组织设计时，根据设计要求，维护冷却水管与温度计等监测手段信息，包括编码、类型、埋设部位；

根据设定的规范，形成并打印PET条码，用于在现场采集点标识；

施工过程中埋设冷却水管与监测仪器；

使用手持式采集终端进行数据采集，具体操作为：扫描标识条码，录入监测结果；完成后通过网络直接提交到数据中心；

进行温控状态分析与过程分析，实现动态跟踪。

步骤S106：数据中心模块106接收并存储原材料的信息、混凝土的生产信息、混凝土运输信息、混凝土浇筑信息和混凝土温度信息，并将所述信息传输至监控端。监控端按照每个过程质量管理的内容予以监控管理，并对质量监控结果予以分析。

为了提高数据采集的效率，实现用户的安全确认，并实现资料的有效归类。本发明广泛应用一维与二维条码识别功能。其涉及的业务主要包括：制定条码编码规范；一维、二维条码标签打印；单据打印时增加条码标识；条码识别。

其中，一维条码主要应用在对监控对象的标识上，比如：施工部位（混凝土仓位）、温度、流量传感器等，通过对这些监控对象设定条码，系统通过扫描条码就可以实现快速定位，实现快速录入。

二维条码主要用来实现在设备使用人（数据采集人）及信息确认人的标记与识别。通过一种特别的算法，将用户信息、单位、及其他特征参数存储在二维条码中，并为相关人员配置带二维条码的胸卡，通过扫描，就能够快速获取这些信息，并实现快速的身份认证与校验，减少身份认证的工作量。二维条码还应用在对单据的标识上，通过系统打印输出的任何单据，并自动将单据的主要信息组合生成信息码，通过读取条码信息，就可以在信息系统中快速定位原始记录，实现信息快速查询。

原材料、混凝土生产、运输、浇筑、温度控制五大过程逐层深入，紧密联系，构成整个混凝土坝的质量控制的关键环节。从施工工艺这个维度着手控制质量，保证施工工艺各个环节的质量，是最终控制好整个混凝土坝的工程质量的基本保证。

本发明从混凝土坝组成维度来实现质量监控，即原材料构成混凝土，混凝土浇筑成仓，浇筑仓组成最终的混凝土坝，本发明从原材料、混凝土、浇筑仓着手，实现各个环节的质量监控，并通过监控端的显示器进行显示，保证各个环节的质量目标，最终实现对混凝土坝质量的管控，实现混凝土坝施工质量的全面实时监控。

本发明混凝土坝施工质量实时监控系统中各模块采集到所需的信息后，数据的处理和传输如图3所示。本实施例以采集的拌合数据和缆机数据进行说明，该数据处理和传输均采用现有技术中所常用的数据处理和传输方法，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集每一批原材料的信息；

采集拌合楼生产混凝土的信息；

采集运输车和缆机运输混凝土的信息；

采集每个浇筑仓内的混凝土浇筑信息；

采集混凝土浇筑过程中的温度信息；以及

接收并存储原材料的信息、混凝土的生产信息、混凝土运输信息、混凝土浇筑信息和混凝土温度信息，并将所述信息传输至监控端；

监控端实时显示所述接收的信息。

2.根据权利要求1所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，所述原材料的信息包括：水泥、砂石骨料、粉煤灰和外加剂的信息。

3.根据权利要求1所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，

所述拌合楼生产混凝土的数据包括：混凝土的生产时间、方量、出机口、设计配合比和实际配合比。

4.根据权利要求1所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，

所述运输混凝土的数据包括：大车位置、水平速度、小车位置、垂直速度和载荷。

5.根据权利要求1所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，

所述浇筑仓内的混凝土浇筑信息包括：浇筑进度、资源投入、异常状况与仓面温度数据。

6.一种混凝土坝施工质量实时监控系统，其特征在于，包括以下模块：

原材料数据采集模块，用于采集每一批原材料的信息；

混凝土生产监控模块，用于采集拌合楼生产混凝土的数据；

混凝土运输监控模块，用于采集运输车和缆机运输混凝土的数据；

混凝土浇筑过程盯仓监控模块，用于采集每个浇筑仓内的混凝土浇筑信息；

混凝土温度监控模块，用于采集混凝土浇筑过程中的温度数据；以及

数据中心模块，接收并存储原材料的信息、混凝土的生产信息、混凝土运输信息、混凝土浇筑信息和混凝土温度信息，并将所述信息输出；

监控端显示器，与所述数据中心模块连接，用于实时显示所述接收的信息。

7.根据权利要求6所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，所述原材料的信息包括：水泥、砂石骨料、粉煤灰和外加剂的信息。

8.根据权利要求6所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，

所述拌合楼生产混凝土的数据包括：混凝土的生产时间、方量、出机口、设计配合比和实际配合比。

9.根据权利要求6所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，

所述运输混凝土的数据包括：大车位置、水平速度、小车位置、垂直速度和载荷。

10.根据权利要求6所述混凝土坝施工质量实时监控方法，其特征在于，所述浇筑仓内的混凝土浇筑信息包括：浇筑进度、资源投入、异常状况与仓面温度数据。

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