CN105184505A - 用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法及系统，该方法包括：建立施工过程综合数据采集与分析平台；以三维平台为基础，建立BIM管理平台；集成仿真分析服务，实现动态评价与分析预测；以综合数据采集与分析平台为基础，实现面向施工工艺的过程管理；集成专业化子系统，实现综合分析与评价；集成数字化施工装备，实现现场的数字监控与智能化控制。本发明以建筑物信息模型为基础，数字化施工协同工作平台为核心，面向具体的施工专业，实现覆盖工程现场施工全过程的综合数字化、智能化管理平台，实现精细化施工，提高工程进度与质量管理水平，保证工程结构物的动态安全，并服务于工程的全生命周期管理。

Description

用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法及系统

技术领域

本发明涉及数据管理系统，具体地指一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法及系统。

背景技术

水利水电工程施工过程复杂，施工专业多，过程质量与进度控制难度大，传统的管理方法无法实现精细化的过程质量控制。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法及系统，本发明以建筑物信息模型(BIM)为基础，数字化施工协同工作平台为核心，面向具体的施工专业，实现覆盖工程现场施工全过程的综合数字化、智能化管理平台，实现精细化施工，提高工程进度与质量管理水平，保证工程结构物的动态安全，并服务于工程的全生命周期管理。

实现本发明目的采用的技术方案是一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，该方法包括：

第一步，建立施工过程综合数据采集与分析平台；

第二步，以三维平台为基础，建立BIM管理平台；

第三步，集成仿真分析服务，实现动态评价与分析预测；

第四步，以综合数据采集与分析平台为基础，实现面向施工工艺的过程管理；

第五步，集成专业化子系统，实现综合分析与评价；

第六步，集成数字化施工装备，实现现场的数字监控与智能化控制。

此外，本发明还提供一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理系统，该系统包括：

面向施工过程协同工作平台，用于工程混凝土施工、基础处理、金属结构制造与安装等施工的数字化全过程管理；

专业化技术服务子系统，用于对工程测量、安全监测、试验与检测过程的数字化管理；

科研仿真服务平台，用于三维后处理平台动态发布分析成果，实现仿真与实测对比，实现动态趋势预测与性态评判，实现科研与设计、施工的紧密集成，为设计与施工方案校验与优化提供动态支持，实现闭环管理。

附图说明

图1为本发明用于水利水电工程施工过程的数字化管理平台的结构示意图。

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。

如图1所示，本发明适用于施工现场批量数据采集的快速录入方法包括：

第一步，建立施工过程综合数据采集与分析平台。

该平台采用分布式的软件架构，利用物联网、移动应用等技术实现面向施工现场的多手段综合数据采集；支持跨单位的业务工作流、自定义表单、自定义报表与图表展示；建立统一的工程分解结构(PBS)、工作分解结构(WBS)、质量分解结构(QBS)及组织结构分解(OBS)，满足各个施工过程管理的应用需求。

建立面向施工过程协同工作平台，实现工程混凝土施工、基础处理、金属结构制造与安装等施工的数字化全过程管理；以建筑物信息模型为基础，集成设计成果、动态更新施工、监测数据，同步形成与实体工程对应的数字工程；平台连接监测、测量、试验等专业化技术子系统，服务于施工过程；建立现场智能化施工装备并实现集成；建立科研仿真服务平台，实现信息集成与成果发布。

该平台能够面向业主、设计、施工、监理、科研等单位，实现流程、数据共享，其针对基建工程的具体施工类型，实现全过程的数字化管理，包括硐室、边坡、基坑等开挖钻、爆、挖、运过程，支护过程的一条龙的数字化管理，混凝土从原材料准备、备仓、混凝土生产、运输、浇筑与养护的一条龙管理；固结、帷幕灌浆施工的孔位设计、现场钻孔、冲洗、压水、灌浆、封孔等全过程管理与成果管理；金属结构及机电设备的采购、制造与安装的全过程数字化管理。

第二步，以三维平台为基础，建立BIM管理平台

平台引用专业化的三维可视化工具(VTK)，支持勘测资料与三维地质成果、结构物三维设计成果的集成管理，支持设计阶段BIM(建筑物信息模型)数据的导入，支持施工期以BIM为核心的施工过程、监测数据的集成管理。

建立BIM管理平台，继承工程前期的勘测、设计成果；

通过协同工作平台，在施工过程中动态提取施工过程数据与监测成果，不断补充、完善建筑物信息模型，实现实时更新与动态展现；

最终形成以建筑物信息模型为核心的数字工程，与实体工程同步建成，同步移交运营。

第三步，集成仿真分析服务，实现动态评价与分析预测

利用BIM管理平台中存储的勘测、设计资料与成果，结合综合数据采集与分析平台采集的一线进度、质量与监测数据与成果，提供数据接口，实时输出给嵌入式或第三方仿真计算程序，包括温度、应力、变形、稳定、渗流等，为仿真计算提供实时、准确、全面的前处理参数与边界条件。

集成以三维平台为基础的仿真成果后处理分析算法，提供包括云图、等值线、等值面、矢量图、位移图、动态剖切等分析手段，实现仿真分析成果的集成管理与动态查询，并在一个平台下实现结构模型与仿真分析模型的集成，支持理论分析与现场实测的分析对比，并基于分析成果实现参数反演与趋势预测。

科研仿真服务平台，是建立在BIM的基础上，集成设计成果、施工过程、实时监测数据，面向结构物的温度、应力、变形、位移、稳定、渗流等评价指标，建立标准化仿真模型，嵌入仿真算法，实现实时动态仿真计算，并通过三维后处理平台动态发布分析成果，实现仿真与实测对比，实现动态趋势预测与性态评判，实现科研与设计、施工的紧密集成，为设计与施工方案校验与优化提供动态支持，实现闭环管理。

第四步，以综合数据采集与分析平台为基础，实现面向施工工艺的过程管理

综合数据采集与分析平台从技术层面提供综合采集手段与业务处理框架，在此基础上，针对水电工程的特点与业务范围，实现面向大坝混凝土浇筑、大体积混凝土温控、固结灌浆、帷幕灌浆、接缝灌浆、金属结构制作安装、地下硐室开挖支护施工、边坡开挖与支护施工过程管理，实现施工全过程的一条龙管理。

第五步，集成专业化子系统，实现综合分析与评价

水电工程的专业化子系统包括工程测量、安全监测、试验管理、天气水情、人员定位等，本数字化管理平台独立研发或集成第三方的专业子系统，一方面满足专业化子系统的业务管理要求，提供为过程管理子系统提供业务数据，实现综合分析与评价，如：基于测量成果与开挖过程管理的融合，实现超欠挖分析与开挖质量评价，基于安全监测成果与大坝施工进度成果的融合，实现大坝动态安全评价，缝面开合度状态及灌浆时机的评价等。

专业化技术服务子系统，是指从工程的技术管理角度，实现对工程测量、安全监测、试验与检测过程的数字化管理，一方面满足本专业的业务与管理流程要求，同时，其成果为各个施工过程管理提供支持与服务。

第六步，集成数字化施工装备，实现现场的数字监控与智能化控制

数字化施工装备是应用在施工各作业面的施工设备。通过施工装备的数字化、智能化升级，以及与施工过程数字化管理平台的集成，可以实现对现场的实时监控与一条龙自动化控制，提高施工过程的作业水平，提升工程施工过程质量，保证施工进度，全面提升工地的数字化管理水平。

Claims (8)

1.一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于：

第一步，建立施工过程综合数据采集与分析平台；

第二步，以三维平台为基础，建立BIM管理平台；

第三步，集成仿真分析服务，实现动态评价与分析预测；

第四步，以综合数据采集与分析平台为基础，实现面向施工工艺的过程管理；

第五步，集成专业化子系统，实现综合分析与评价；

第六步，集成数字化施工装备，实现现场的数字监控与智能化控制。

2.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于：所述施工过程综合数据采集与分析平台采用分布式的软件架构，利用物联网、移动应用等技术实现面向施工现场的多手段综合数据采集；支持跨单位的业务工作流、自定义表单、自定义报表与图表展示；建立统一的工程分解结构、工作分解结构、质量分解结构及组织结构分解，满足各个施工过程管理的应用需求。

3.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于：所述BIM管理平台引用专业化的三维可视化工具，支持勘测资料与三维地质成果、结构物三维设计成果的集成管理，支持设计阶段BIM数据的导入，支持施工期以BIM为核心的施工过程、监测数据的集成管理。

4.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于所述第三步包括：利用BIM管理平台中存储的勘测、设计资料与成果，结合综合数据采集与分析平台采集的一线进度、质量与监测数据与成果，提供数据接口，实时输出给嵌入式或第三方仿真计算程序，包括温度、应力、变形、稳定、渗流等，为仿真计算提供实时、准确、全面的前处理参数与边界条件；

集成以三维平台为基础的仿真成果后处理分析算法，提供包括云图、等值线、等值面、矢量图、位移图、动态剖切等分析手段，实现仿真分析成果的集成管理与动态查询，并在一个平台下实现结构模型与仿真分析模型的集成，支持理论分析与现场实测的分析对比，并基于分析成果实现参数反演与趋势预测。

5.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于所述第四步包括：综合数据采集与分析平台从技术层面提供综合采集手段与业务处理框架，在此基础上，针对水电工程的特点与业务范围，实现面向大坝混凝土浇筑、大体积混凝土温控、固结灌浆、帷幕灌浆、接缝灌浆、金属结构制作安装、地下硐室开挖支护施工、边坡开挖与支护施工过程管理。

6.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于所述第五步包括：：水电工程的专业化子系统包括工程测量、安全监测、试验管理、天气水情、人员定位等，本数字化管理平台独立研发或集成第三方的专业子系统，一方面满足专业化子系统的业务管理要求，提供为过程管理子系统提供业务数据，实现综合分析与评价，如：基于测量成果与开挖过程管理的融合，实现超欠挖分析与开挖质量评价，基于安全监测成果与大坝施工进度成果的融合，实现大坝动态安全评价，缝面开合度状态及灌浆时机的评价。

7.根据权利要求1所述用于水利水电工程施工过程的数字化管理方法，其特征在于所述第六步包括：：

数字化施工装备是应用在施工各作业面的施工设备。通过施工装备的数字化、智能化升级，以及与施工过程数字化管理平台的集成，可以实现对现场的实时监控与一条龙自动化控制，提高施工过程的作业水平，提升工程施工过程质量，保证施工进度，全面提升工地的数字化管理水平。

8.一种用于水利水电工程施工过程的数字化管理系统，其特征在于，包括：

面向施工过程协同工作平台，用于工程混凝土施工、基础处理、金属结构制造与安装等施工的数字化全过程管理；

专业化技术服务子系统，用于对工程测量、安全监测、试验与检测过程的数字化管理；

科研仿真服务平台，用于三维后处理平台动态发布分析成果，实现仿真与实测对比，实现动态趋势预测与性态评判，实现科研与设计、施工的紧密集成，为设计与施工方案校验与优化提供动态支持，实现闭环管理。