CN109145445A - 一种水电工程智能化建设管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种水电工程智能化建设管理系统，包括大坝全景信息模型DIM，面向水利水电工程，建立工程大数据中心，实现以建筑物结构为中心的工程全生命周期数据的集成管理功能；全面感知功能模块，实现全场景工程建设的进度、质量、安全、施工、资源、监测、环境数据的采集与存储；综合分析功能模块，通过建立在线科研仿真分析平台，实现真实环境下的工程进度、过程结构安全的仿真模拟、分析与评价；利用大数据、AI技术，对工程海量数据进行动态分析，实现对工程进度、质量、安全的综合分析评价。采用本发明系统，建立水电工程建设跨专业、全过程的信息收集、智能分析、实时调控、协同管理，实现水电工程智能建造。
Description
技术领域
本发明涉及一种水利水电工程管理技术领域，具体是一种水电工程智能化建设管理系统。
背景技术
现有技术中，大型水电工程存在所处环境条件复杂、工程建设规模大、建设周期长、施工难度大、参建单位多、管理风险大的客观难题。传统的面向单一专业或环节的数字化管理方法与手段，无法实现对工程建设过程的信息与状态的全面收集与准确判断。无法实现跨专业的信息共享与综合分析；无法实现全过程的数字化、智能化施工，建设过程中存在人为因素的干扰与影响。导致工程建设的进度、质量、安全管理仍面临不少风险与问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种水电工程智能化建设管理系统，该系统通过构建大坝全景信息模型（Dam Information Model），实现全面感知功能、综合分析功能、实时控制功能。采用该系统，建立水电工程建设跨专业、全过程的信息收集、智能分析、实时调控、协同管理，实现水电工程智能建造。
本发明采取的技术方案为：
一种水电工程智能化建设管理系统，包括：
大坝全景信息模型DIM，以建筑物信息模型BIM为基础，面向水利水电工程，通过定义水电工程专用对象、编码、属性，建立工程大数据中心，管理基础、过程、监测、环境四类数据，实现以建筑物结构为中心的工程全生命周期数据的集成管理功能；
全面感知功能模块，利用感知物联传输技术、移动应用技术、定位技术，实现全场景工程建设的进度、质量、安全、施工、资源、监测、环境数据的采集与存储；
综合分析功能模块，包括：
功能单元一，通过建立在线科研仿真分析平台，以工程结构模型为基础，以工程外界环境和设计指标为约束、以工程真实形象与实时状态为参数，实现真实环境下的工程进度、过程结构安全的仿真模拟、分析与评价；
功能单元二，利用大数据、AI技术，对工程海量数据进行动态分析，实现对工程进度、质量、安全的综合分析评价；
实时控制功能模块，利用数字化技术，进行预警、预测、预告，开展预测式调整，并根据规则、标准，进行实时调控，实现全过程的智能化施工控制。
该系统的实时控制功能模块，通过智能化施工装备，实现对工程建设过程中的关键过程及核心工艺，实现智能化施工与在线监控。
本发明一种水电工程智能化建设管理系统，优点在于：
1、解决了传统的面向单一专业或环节的数字化管理方法与手段，无法实现对工程建设过程的信息与状态的全面收集与准确判断的难题。通过全面感知功能模块、综合分析功能模块，对工程建设过程中的诸多参数信息予以全面采集和存储，并对海量信息进行分析处理，实现对程建设过程的各项因素准确判断。
2、解决了传统的工程施工中，无法实现跨专业的信息共享与综合分析，无法实现全过程的数字化、智能化施工的难题。通过综合分析功能模块，实现跨专业的信息共享与综合分析，打破了工程施工中专业跨度大、信息不能共享的壁垒，通过一个管理系统即可实现息共享与综合分析。
3、解决了建设过程中存在人为因素的干扰与影响，工程建设的进度、质量、安全管理仍面临不少风险与问题。本发明通过一种集成式管理系统，基于科学的感知物联传输技术、移动应用技术、定位技术，克服了人为因素带来的各种不可靠因素。并通过实时控制功能模块，根据规则、标准，进行实时调控，实现全过程的智能化施工。
附图说明
图1为本发明系统构建示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种水电工程智能化建设管理系统，包括：
大坝全景信息模型DIM，以建筑物信息模型BIM为基础，面向水利水电工程，通过定义水电工程专用对象、编码与属性，建立工程大数据中心，管理基础、过程、监测、环境四类数据，实现以建筑物结构为中心的工程全生命周期数据的集成管理。
水电工程专用对象是指水电工程中的单位工程、分部工程、分项工程、单元工程信息。
水电工程专用编码对上述单位、分部、分项、单元工程定义标准的分类编码及对象编码规则。
水电工程专用属性是指对不同的单位、分部、分项、单元工程定义特定的、专用的属性信息。
基础类数据包括工程特征、工程设计、地质信息和施工设计信息。
过程类数据包括工程的安全、质量、进度、成本、结算、监测、试验和资料。
监测类数据包括工程的永久安全监测、施工期临时监测与专项监测属性。
环境类数据包括工程整体的水文气象、局部的小环境数据。
工程全生命周期数据是指通过以上四类数据构成的涵盖勘测、设计、施工、运营阶段的工程完整数据。
全面感知功能模块利用感知物联传输技术，移动应用技术、定位技术等实现全场景（地面与地下不同场景及狭谷河谷、边坡不同作业要求）工程建设全专业、全过程的进度、质量、安全、施工、资源、监测、环境等数据的实时、准确、全面采集与高效存储。
进度数据包括单元、工序的开始、结束时间及当前进度状态等。
质量数据包括施工质量检查/检测数据，工序评定记录、单元验收记录等。
安全数据包括安全措施、安全隐患排查与整改记录等。
施工数据包括施工日志信息，调度信息，以及施工过程中的设备运行记录等。
资源数据包括施工过程中的人、材、机投入数量、时长及出力状况。
监测数据包括通过传感器采集到的温度、应力、变形、渗流等数据。
环境数据包括工程整体的天气、水情大环境数据及局部的温湿度、风力等小环境数据。
综合分析功能模块，包括：
功能单元一，通过建立在线科研仿真分析平台，以工程结构模型为基础，以工程外界环境及设计指标为约束、以工程真实形象与实时状态为参数（反演参数、初始条件、边界条件），实现真实环境下的工程进度、过程结构安全的仿真模拟、分析与评价。
在线科研仿真分析平台是指将有限元等仿真计算软件集成到平台中，基于实时的设计、过程、环境、监测数据实现交互式动态仿真计算，并输出仿真计算成果。工程结构模型就是建筑物信息模型中的几何结构模型。
工程外界环境及设计指标，外部环境是指如：水位、温度、湿度、风力等环境因素；设计指标是指工程的设计规范与设计要求，如：混凝土最高温度控制标准、悬臂高度控制标准等。
工程真实形象与实时状态，是指当前的工程建设形象与结构体型状态。
工程进度仿真模拟：基于工程结构特征、设计规范要求、工程当前进度形象、资源投入情况、外部约束等条件，利用计算机算法，自动分析计算工程的施工进度计划，作为进度计划编制的依据。
过程结构安全的仿真模拟，是指面向施工过程中的工程形象体型变化特征，利用有限元分析方法，分析验证施工过程中的结构安全裕度及潜在结构安全风险。
功能单元二，利用大数据、AI技术，对工程海量数据进行动态分析，实现对工程进度、质量、安全的综合分析评价。
工程进度综合分析评价：分析工程的实际进度是否与计划进度相一致，是否满足节点控制要求；
质量综合分析评价：按部位、工序、时间等纬度对施工质量指标进行统计分析与评价；
安全的综合分析评价:按部位、时间、责任人等纬度对安全状况进行分析与评价；
实时控制功能模块，利用数字化技术，进行预警、预测、预告，开展预测式调整，并根据规则、标准，进行实时调控，实现全过程的智能化施工控制。
预测式调整，是指提前进行调整；
所述规则是指具体的施工作业规则；
所述标准只指设计标准与施工规范要求。
该系统的实时控制功能模块，通过智能化施工装备，实现对工程建设过程中的关键过程及核心工艺，实现智能化施工与在线监控，如：智能灌浆、智能温控等。
具体实施步骤如下：
步骤1：定义水电工程结构分解规则及结构属性编码，并将数据分类为基础数据、过程数据、监测数据与环境数据四类。
水电工程结构分解规则及结构属性编码，在中国专利“水电工程结构属性清单库的建立及编码方法”（申请号：201810041520 .5，申请日 2018.01.16）；以及中国专利“水电工程结构分解编码方法”（申请号：201810041527 .7，申请日 2018 .01 .16）中有明确的记载。
步骤2：利用大数据技术与平台建立工程数据库，实现对工程结构模型、结构分解及结构属性的集成统一管理。所述工程数据库就是存储工程信息的数据库。
步骤3：应用BIM建模技术，建立水电工程结构及工程地质三维BIM模型，定义其设计、施工参数、工艺控制指标数据作为基础属性。工程地质三维BIM模型，包括地表、地层、岩性、地质构造等信息。设计、施工参数、工艺控制指标数据，这些就是构成基础数据的来源。
步骤4：利用模拟或数字传感器、PCS系统接口、GNSS/BLE等定位技术、移动终端等多种物联网采集技术，实现对工程建设中的施工过程数据、监测数据与环境数据的实时采集。
步骤5：利用WiFi、4G、LTE、ZigBee、Lora等传输技术，实现上述数据的实时在线传输，并将其与工程结构关联，动态更新到工程大数据中心。与工程结构关联是指在采集数据时，将数据与对应的工程部位、坐标进行关联。
步骤6：以工程结构模型为基础，以工程环境及设计指标为约束、利用实时获取工程进度形象与实时状态数据，实现真实环境下的工程进度、过程结构安全的仿真计算模拟、分析、评价与预警；
步骤7：利用大数据分析、图像识别等技术，对工程海量数据进行动态分析，实现对工程进度、质量、安全状态的综合分析与评价，提出优化措施或建议、
步骤8：基于真实分析的成果，研发智能化监控与施工装备，实现对工程建设过程中的全过程的数字化监控，及核心工艺过程的智能化施工，如：智能灌浆、智能温控等，并将施工过程数据，通过感知手段实现实时采集与监控，实现智能化建设闭环管理。
Claims (2)
1.一种水电工程智能化建设管理系统，其特征在于包括：
大坝全景信息模型DIM，以建筑物信息模型BIM为基础，面向水利水电工程，通过定义水电工程专用对象、编码、属性，建立工程大数据中心，管理基础、过程、监测、环境四类数据，实现以建筑物结构为中心的工程全生命周期数据的集成管理功能；
全面感知功能模块，利用感知物联传输技术、移动应用技术、定位技术，实现全场景工程建设的进度、质量、安全、施工、资源、监测、环境数据的采集与存储；
综合分析功能模块，包括：
功能单元一，通过建立在线科研仿真分析平台，以工程结构模型为基础，以工程外界环境和设计指标为约束、以工程真实形象与实时状态为参数，实现真实环境下的工程进度、过程结构安全的仿真模拟、分析与评价；
功能单元二，利用大数据、AI技术，对工程海量数据进行动态分析，实现对工程进度、质量、安全的综合分析评价；
实时控制功能模块，利用数字化技术，进行预警、预测、预告，开展预测式调整，并根据规则、标准，进行实时调控，实现全过程的智能化施工控制。
2.根据权利要求1所述一种水电工程智能化建设管理系统，其特征在于：该系统的实时控制功能模块，通过智能化施工装备，实现对工程建设过程中的关键过程及核心工艺实现智能化施工与在线监控。
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