CN115329589B - 一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法及装置 - Google Patents

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CN115329589B CN202211034626.5A CN202211034626A CN115329589B CN 115329589 B CN115329589 B CN 115329589B CN 202211034626 A CN202211034626 A CN 202211034626A CN 115329589 B CN115329589 B CN 115329589B
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Abstract

本发明公开了一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法及装置，该方法包括：基于缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于下料点坐标数据与浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据；基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集；基于条带边界坐标数据与推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集。本方法避免了传统混凝土调度工作多依赖调度人员的工作经验，保证了混凝土生产运输的高效精准调度，效率高，响应快，实现了对仓面混凝土浇筑过程各环节进行实时、客观和全面管控。

Description

一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法及装置
技术领域
本发明属于特高拱坝混凝土浇筑技术领域，具体涉及一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法及装置。
背景技术
特高拱坝多数地处高山峡谷，具有工期紧、工程量大、自然条件恶劣、施工机械种类与数量多等特点。在大坝工程浇筑过程中，混凝土拌和系统承担对大坝、地厂及进水口等多部位混凝土生产工作，缆机除吊运混凝土外，还承担备仓、收仓、吊装等任务，大坝转运平台除承担混凝土转运外，还需对其他机械、材料设施的转运工作；多机械、多任务同时施工，时常因调度过程不合理、不及时，造成大坝混凝土供料不及时、机械设备闲置、设备相互干扰、浇筑仓受干扰等现象。
传统混凝土调度工作多为人工判断，对调度人员的工作经验及作业责任心存在极大的依赖性，在高强度的作业条件下，存在混凝土方量不准确，不同级配混凝土边界识别不明的隐患，难以保证混凝土生产运输的高效精准调度，且效率低，响应慢，难以对工程建设过程各环节进行实时、客观、全面管控。因此，如何对施工工序进行合理安排，如何对混凝土生产(运输)进行合理调度，并在有限的施工资源条件下进行优化配置，使施工机械利用率达到最大，是混凝土浇筑效率管控的关键问题，直接关系着大坝能否高质高效建设。
在“数字化、网络化、智能化”工业革命背景下，国内相关学者提出了以大坝全景信息模型(DIM)为基础，构建智能建造管理平台，实现了对工程的基础数据、环境数据、过程数据与监控数据的集成化管控，为业主、施工、监理、设计、科研及运行等单位提供数据共享服务；构建了一种高拱坝混凝土施工浇筑质量智能控制技术方案，实时监测平仓轨迹及机械振捣时间、插入角度和深度等关键工艺参数，结合控制指标和阈值对平仓振捣数据进行精准分析和智能判断、预警预报，可有效避免漏振、过振、欠振等行为发生；研究了高拱坝混凝土运输过程智能控制技术及方案，并依托某300m(米)级高拱坝，通过试验验证了混凝土运输过程智能控制技术的可行性，为高拱坝混凝土运输过程精细化控制提供了有效技术手段。
目前在拱坝混凝土施工效率与质量、施工管理信息化、温控仿真与浇筑质量控制等方面研究较多，但未能有效实现仓面浇筑进度动态仿真与生产运输调度的研究与应用。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服传统混凝土调度工作多为人工判断，难以保证混凝土生产运输的高效精准调度，效率低，响应慢，难以对工程建设过程各环节进行实时、客观、全面管控的缺陷，从而提供一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法及装置。
本发明实施例提供了一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，包括：
采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于下料点坐标数据与浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据；
采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集；
基于条带边界坐标数据与推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集。
本发明提供的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，通过对下料点与下料点所在条带的识别，并结合平仓机推平过程，分析条带浇筑进度，进而确定当前平仓边界数据集，实现对特高拱坝仓面混凝土浇筑进度的动态仿真，有效避免了传统混凝土调度工作多依赖调度人员的工作经验及作业责任心，避免了在高强度的作业条件下，存在混凝土方量不准确、不同级配混凝土边界识别不明等隐患，保证了混凝土生产运输的高效精准调度，效率高，响应快，可对仓面混凝土浇筑过程各环节进行实时、客观和全面管控。
可选地，基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集，包括：
基于平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作；
基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点；
当平仓机推平动作为结束平仓时，将推平区域边界点存储为推平边界点位数据集。
可选地，基于平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，包括：
基于多个时刻的平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据分别确定多个方向向量；
基于多个方向向量确定向量积，当向量积小于零时，则平仓机进行后退动作，平仓机结束平仓。
可选地，基于平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，还包括：
基于平仓机宽度确定推平边界区域与下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离；
获取料堆底面半径，将平仓机推平最小距离与料堆底面半径进行比较，当平仓机推平最小距离小于料堆底面半径时，则平仓机开始平仓；
采集混凝土方量与坯层厚度，基于混凝土方量与坯层厚度确定缆机下料推平面积；
基于缆机下料推平面积与平仓机宽度确定平仓机推平最大距离；
将平仓机推平最大距离与料堆底面半径进行比较，当平仓机推平最大距离与料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
可选地，还包括：
基于条带边界坐标数据、坯层厚度与当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量。
可选地，基于条带边界坐标数据、坯层厚度与当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量，包括：
基于条带边界坐标数据与坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量；
获取条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度，基于条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度确定未施工区域的下料点数量。
可选地，基于条带边界坐标数据与坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量，包括：
基于条带边界坐标数据与坯层厚度确定条带混凝土方量；
基于当前平仓边界数据集与坯层厚度确定已浇筑区域方量；
基于条带混凝土方量与已浇筑区域方量确定未施工区域的混凝土方量。
在本申请的第二个方面，还提出了一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真装置，包括：
采集模块，用于采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于下料点坐标数据与浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据；
计算模块，用于采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集；
确定模块，用于基于条带边界坐标数据与推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集。
可选地，计算模块，包括：
第一确定子模块，用于基于平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作；
第二确定子模块，用于基于平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点；
存储子模块，用于当平仓机推平动作为结束平仓时，将推平区域边界点存储为推平边界点位数据集。
可选地，第一确定子模块，包括：
第一确定单元，用于基于多个时刻的平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据分别确定多个方向向量；
比较单元，用于基于多个方向向量确定向量积，当向量积小于零时，则平仓机进行后退动作，平仓机结束平仓。
可选地，第一确定子模块，还包括：
第二确定单元，用于基于平仓机宽度确定推平边界区域与下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离；
获取单元，用于获取料堆底面半径，将平仓机推平最小距离与料堆底面半径进行比较，当平仓机推平最小距离小于料堆底面半径时，则平仓机开始平仓；
采集单元，用于采集混凝土方量与坯层厚度，基于混凝土方量与坯层厚度确定缆机下料推平面积；
第三确定单元，用于基于缆机下料推平面积与平仓机宽度确定平仓机推平最大距离；
识别单元，用于将平仓机推平最大距离与料堆底面半径进行比较，当平仓机推平最大距离与料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
可选地，还包括：
生成模块，用于基于条带边界坐标数据、坯层厚度与当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量。
可选地，生成模块，包括：
第三确定子模块，用于基于条带边界坐标数据与坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量；
获取子模块，用于获取条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度，基于条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度确定未施工区域的下料点数量。
可选地，第三确定子模块，包括：
第四确定单元，用于基于条带边界坐标数据与坯层厚度确定条带混凝土方量；
第五确定单元，用于基于当前平仓边界数据集与坯层厚度确定已浇筑区域方量；
第六确定单元，用于基于条带混凝土方量与已浇筑区域方量确定未施工区域的混凝土方量。
在本申请的第三个方面，还提出了一种计算机设备，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序，所述处理器被配置用于调用所述计算机程序，执行上述第一方面的方法。
在本申请的第四个方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述第一方面的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法的流程图；
图2为本发明实施例1中条带浇筑进度动态仿真示意图；
图3为本发明实施例1中步骤S102的流程图；
图4为本发明实施例1中平仓机料堆推平过程的示意图；
图5为本发明实施例1中步骤S1021的流程图；
图6为本发明实施例1中步骤S104的流程图；
图7为本发明实施例1中步骤S1041的流程图；
图8为本发明实施例2中一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真装置的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，如图1所示，包括：
S101、采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于上述缆机吊罐实时位置数据与上述浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于上述下料点坐标数据与上述浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据。
具体的，基于上述缆机吊罐实时位置数据与上述浇筑仓边界坐标数据，利用面积和判别法判断缆机吊罐是否在浇筑仓内，当上述缆机吊罐在上述浇筑仓内时，则采集缆机吊罐的高程，当上述缆机吊罐的高程与预设高程相等，且上述缆机吊罐开始返程动作时，则将上述缆机吊罐的高程作为上述下料点坐标数据。
进一步地，利用面积和判别法判断缆机吊罐是否在浇筑仓内的步骤为：将缆机吊罐实时位置坐标L(Lx，Ly，Lz)与浇筑仓边界各个定点坐标
C[(Cx1，Cy1，Cz1)，...，(Cxn，Cyn，Czn)]相连接，若坐标L(Lx，Ly，Lz)在浇筑仓内，则浇筑仓各顶点与缆机位置坐标组成的三角形正好填充此浇筑仓面积，反之，则不能；当缆机吊罐高程到达最低点(即预设高程)而后返程，则判别吊罐高程最低点为下料点，下料点坐标设为X(Xx，Xy，Xz)。
进一步地，将浇筑仓划分为多个条带，采用面积和判别法，识别该下料点所在条带，判别方法与吊罐是否进入浇筑仓范围相同，实现缆机下料条带的识别，生成下料点所在的第i条带的边界坐标数据为Ti[(Tx1，Ty1，Tz1)，...，(Txn，Tyn，Tzn)]。
S102、采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于上述平仓机宽度、上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集。
S103、基于上述条带边界坐标数据与上述推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集。
具体的，如图2所示，设该条带的面积为Si，结合推平边界点位数据集Pb，采用面积和判别法，剔除点位数据集Pb中在条带i外的点位数据，利用离散平面离散点集的边界搜索算法计算当前平仓边界数据集P，边界搜索算法的计算步骤为：首先根据大坝混凝土浇筑经验粗略估算搜索盒尺寸边界，在搜索过程中，将离散点都放入搜索盒中，若某个非空的搜索盒周围出现空的搜索盒，那么就认为这个搜索盒是一个边界搜索盒，找到所有的边界搜索盒，而后从某个边界搜索盒开始，搜索出封闭的边界，确定当前平仓边界数据集P。
上述一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，通过对下料点与下料点所在条带的识别，并结合平仓机推平过程，分析条带浇筑进度，进而确定当前平仓边界数据集，实现对特高拱坝仓面混凝土浇筑进度的动态仿真，有效避免了传统混凝土调度工作多依赖调度人员的工作经验及作业责任心，避免了在高强度的作业条件下，存在混凝土方量不准确、不同级配混凝土边界识别不明等隐患，保证了混凝土生产运输的高效精准调度，效率高，响应快，可对仓面混凝土浇筑过程各环节进行实时、客观和全面管控。
优选地，如图3所示，步骤S102中基于上述平仓机宽度、上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集，包括：
S1021、基于上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作。
S1022、基于上述平仓机宽度、上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点。
具体的，基于混凝土施工机械状态监控，识别下料点坐标(Xx，Xy，Xz)，平仓机宽度设为L，平仓机机头坐标数据为P1(Px1，Py1，Pz1)，平仓机机尾坐标数据为P2(Px2，Py2，Pz2)，则平仓机机头位置P1(Px1，Py1，Pz1)与中轴线垂直方向的边界点坐标计算步骤为：平仓机机头与机尾直线在xy平面的直线与轴夹角θ的正余弦值的计算公式如下所示：
平仓机推平区域机头左侧边界点b1(b1x，b1y，b1z)为：
b1z＝Pz1
平仓机推平区域机头右侧边界点b2(b2x，b2y，b2z)为：
b2z＝Pz1
同理，可得平仓机推平区域机尾右侧边界点b3(b3x，b3y，b3z)与左侧边界点b4 (b4x，b4y，b4z)，则推平区域边界点为B(b1，b2，b3，b4)。
S1023、当上述平仓机推平动作为结束平仓时，将上述推平区域边界点存储为上述推平边界点位数据集。
具体的，如图4所示，平仓机自开始平仓至最大距离Lmax或识别到平仓机为后退动作时，平仓机平仓结束，将推平过程中的推平区域边界点B(b1，b2，b3，b4)存储为推平边界点位数据集Pb。
优选地，如图5所示，步骤S1021中基于上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，包括：
S10211、基于多个时刻的上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据分别确定多个方向向量。
具体的，由于平仓机在1s(秒)的时间间隔内移动距离较短，在应用过程中，平仓机获取位置信息频次为1条/3s，则平仓机移动3s后，机头与机尾的坐标信息为 P′1(P′x1，P′y1，P′z1)、P′2(P′x2，P′y2，P′z2)。
进一步地，上一时刻平仓机机尾与机头的方向向量a为：
a(Px1-Px2，Py1-Py2)
两次时刻平仓机机头的方向向量a′为：
a′(P′x1-Px1，P′y1-Py1)
S10212、基于上述多个方向向量确定向量积，当上述向量积小于零时，则平仓机进行后退动作，平仓机结束平仓。
具体的，a与a′的向量积k为：
k＝a*a′＝(P′x1-Px1)*(Px1-Px2)+(P′y1-Py1)*(Py1-Py2)
进一步地，基于向量积k的正负对平仓机行进方向进行判断，若k＞0，则平仓机为前进动作；若k＜0，则平仓机为后退动作，平仓机结束平仓。
优选地，步骤S1021中基于上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，还包括：
S10213、基于上述平仓机宽度确定推平边界区域与上述下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离。
具体的，设每罐混凝土方量为G，下料料堆为锥形，料堆底面半径为R，坯层厚度为H，推平边界点位数据集Pb，以平仓机推平区域首次与料堆底面相交，可用平仓机推平区域边界B(b1，b2，b3，b4)与下料点X(Xx，Xy，Xz)的最小距离Lmin。
S10214、获取料堆底面半径，将上述平仓机推平最小距离与上述料堆底面半径进行比较，当上述平仓机推平最小距离小于上述料堆底面半径时，则平仓机开始平仓。
具体的，若Lmin＞R，则平仓机未开始平仓；若Lmin＜R，则平仓机开始平仓。
S10215、采集混凝土方量与坯层厚度，基于上述混凝土方量与上述坯层厚度确定缆机下料推平面积。
具体的，设缆机下料推平面积为S，下料推平面积为S的计算公式如下所示：
S＝G/H
S10216、基于上述缆机下料推平面积与上述平仓机宽度确定平仓机推平最大距离。具体的，平仓机推平最大距离Lmax的计算公式如下所示：
Lmax＝S/L
S10217、将上述平仓机推平最大距离与上述料堆底面半径进行比较，当上述平仓机推平最大距离与上述料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
具体的，平仓机自开始平仓至最大距离Lmax时，平仓机结束平仓。
优选地，还包括：
S104、基于上述条带边界坐标数据、上述坯层厚度与上述当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量。
进一步地，依据条带设计规划，根据设计的条带划分仓面范围、坯层厚度，计算各条带所需混凝土方量，进而计算各下料点坐标信息，并结合条带混凝土级配信息，实现拌和楼生产级配信息识别。
优选地，如图6所示，步骤S104中基于上述条带边界坐标数据、上述坯层厚度与上述当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量，包括：
S1041、基于上述条带边界坐标数据与上述坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量。
S1042、获取条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度，基于上述条带未施工长度与上述下料推平区域沿条带方向控制长度确定未施工区域的下料点数量。
具体的，根据当前浇筑条带规划边界及条带方向，沿条带方向规划下阶段下料点位置，设条带未施工长度为Lt，下料推平区域沿条带方向控制长度为Lk，则下料点数量C的计算公式如下所示：
C＝Lt/Lk
进一步地，基于条带i的边界点为Ti[(Tx1，Ty1，Tz1)，...，(Txn，Tyn，Tzn)]与平仓边界点P，计算未施工区域边界数据集Pw，
Pw＝Si-SP
上式中，Si表示下料点条带的条带面积，SP表示平仓面积。
优选地，如图7所示，步骤S1041中基于上述条带边界点与上述坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量，包括：
S10411、基于上述条带边界坐标数据与上述坯层厚度确定条带混凝土方量。
具体的，计算第i条带一个坯层混凝土方量，基于条带边界坐标数据确定条带面积，条带面积的计算公式如下所示：
上式中，Txk为当前条带边界顶点平面坐标x，Txk+1是当前条带边界顶点相邻的下一边界顶点平面坐标x，Tyk为当前条带顶点平面坐标y，Tyk+1是当前条带边界顶点相邻的下一边界顶点平面坐标y。
进一步地，基于条带面积与坯层厚度确定条带混凝土方量，条带混凝土方量Vi的计算公式如下所示：
Vi＝H*Si
S10412、基于上述当前平仓边界数据集与上述坯层厚度确定已浇筑区域方量。
具体的，基于当前平仓边界数据集确定已浇筑区域面积，已浇筑区域面积Sp的计算公式如下所示：
进一步地，基于已浇筑区域面积与坯层厚度确定已浇筑区域方量，已浇筑区域方量 Vp的计算公式如下所示：
Vp＝H*Sp
S10413、基于上述条带混凝土方量与上述已浇筑区域方量确定上述未施工区域的混凝土方量。
具体的，下料点条带中未施工区域的混凝土方量Vx的计算公式如下所示：
Vx＝Vi-Vp
下面通过一个具体的实施例来说明一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法的过程的。
(1)下料点及所在条带识别：以某大坝浇筑仓为例，浇筑仓边界坐标信息为：
C1＝[(4631.56，5853.42，786.8)；
(4624.73，5844.51，786.8)；
(4617.67，5835.79，786.8)；
(4646.30，5813.55，786.8)；
(4654.16，5821.89，786.8)；
(4661.84，5830.39，786.8)]
T1＝[(4654.16，5821.89，786.8)；
(4661.84，5830.39，786.8)；
(4654.37，5836.07，786.8)；
(4639.28，5819.00，786.8)；
(4646.30，5813.55，786.8)]
T2＝[(4654.37，5836.07，786.8)；
(4646.89，5841.76，786.8)；
(4632.26，5824.45，786.8)；
(4639.28，5819.00，786.8)]
T3＝[(4646.89，5841.76，786.8)；
(4639.23，5847.59，786.8)；
(4624.96，5830.12，786.8)；
(4632.26，5824.45，786.8)]
T4＝[(4639.23，5847.59，786.8)；
(4631.56，5853.42，786.8)；
(4624.73，5844.51，786.8)；
(4617.67，5835.79，786.8)；
(4624.96，5830.12，786.8)]
设下料点坐标为：X1＝(4644.82，5830.28，790.8)。
采用面积和判别法，可知X1∈C1，因此判断下料点位在浇筑仓范围内；同理，基于面积和判别法可知，X1∈T2可知下料位置在第二条带。
(2)平仓机推平识别-平仓车移动状态的判定：假设平仓机机头与机尾坐标为： P1＝(4633.98，5833.13，786.8)、P2＝(4634.41，5832.48，786.8)，经过3s后移动到坐标位置为：P1’＝(4635.26，5833.82，786.8)、P2’＝(4635.44，5833.07，786.8)，可得出平仓机机尾与机头的方向向量和两次时刻机头方向向量为α＝(-0.43，0.65)、α’＝(-1.28，-0.69)，进而根据向量积的计算公式：
k＝a*a′＝(P′x1-Px1)*(Px1-Px2)+(P′y1-Py1)*(Py1-Py2)
由上式计算出向量积为k＝0.1
由于k＞0，即平仓机为前进动作。
(3)平仓机推平识别-推平状态及推平边界点计算：设平仓车长度L＝2，机头与机尾的坐标信息为P1＝(4634.26，5833.82，786.8)、P2＝(4634.44，5833.07，786.8)，则平仓机机头与机尾直线在xy平面的直线与y轴夹角θ的正余弦值的计算公式如下所示：
由上式可知平仓机机头与机尾直线在xy平面的直线与y轴夹角θ的正余弦值为sinθ≈0.97，cosθ≈-0.23，进而平仓机推平区域机头左侧边界点b1(b1x，b1y，b1z)的计算公式为：
b1z＝Pz1
则平仓机推平区域机头左侧边界点b1为：b1＝(4635.23，5833.59，786.8)，同理，可算出平仓机推平区域机头右则边界点b2为：b2＝(4633.29，5834.05，786.8)、机尾右侧边界点b3为：b3＝(4635.41，5832.84，786.8)、左侧边界点b4为：b4＝(4633.47，5833.30，786.8)，则平仓机推平区域边界为B(b1，b2，b3，b4)。
假设每罐混凝土方量为G＝9m3(立方米)，下料料堆为锥形，料堆底面半径为R＝2m，坯层厚度为H＝1.5m，下料点X＝(4635.82，5831.28，786.8)，计算B(b1，b2，b3，b4)与下料点 X(Xx，Xy，Xz)的最小距离Lmin，通过两点距离公式可计算出：b1与下料点X距离为2.38m， b2与下料点X距离为3.76m，b3与下料点X距离为1.61m，b4与下料点X距离为3.10m，可知Lmin＝1.61m，由于Lmin＜R，则得出平仓机开始平仓。
缆机下料推平面积为S＝G/H，计算出缆机下料推平面积为S＝6m2。
平仓机推平最大距离Lmax＝S/L，计算出平仓机推平最大距离Lmax＝6m。
平仓机自开始平仓至最大距离Lmax或识别到平仓机为后退动作，则识别平仓机平仓结束，并将本次推平过程中的推平区域边界点B(b1，b2，b3，b4)计入推平边界点位数据集Pb。
(4)条带浇筑进度动态仿真：以条带为最小单元，结合平仓机推平信息，分析条带浇筑进度，即设该条带的面积为Si，结合平仓过程点位数据集Pb，采用面积和判别法，剔除点位数据集Pb中在条带i外的点位数据，利用离散平面离散点集的边界搜索算法，计算当前平仓边界数据集P，进而分析本条带下阶段所需混凝土方量、级配及下料点规划，以某大坝浇筑仓第二条带为例，条带边界坐标为：
T2＝[(4654.37，5836.07，786.8)；
(4646.89，5841.76，786.8)；
(4632.26，5824.45，786.8)；
(4639.28，5819.00，786.8)]
条带面积表示为：
可计算出S2＝207.4m2，带入条带混凝土方量Vi的计算公式如下所示：
Vi＝H*Si
计算出V2＝311m3，进而，设现在已浇筑区域面积Sp＝100m2，根据坯层厚度，计算已浇筑区域方量Vp为150m3，则本条带下阶段所需方量Vx＝161m3。
基于条带2的边界点为T2与平仓边界点P，计算未施工区域边界数据集Pw，沿条带方向规划下料点，设条带未施工长度为Lt＝20m，下料推平区域沿条带方向控制长度为 Lk＝1m，则下料点数量C＝20。
实施例2
本实施例提供一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真装置，如图8所示，包括：
采集模块81，用于采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于上述缆机吊罐实时位置数据与上述浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于上述下料点坐标数据与上述浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据。
具体的，基于上述缆机吊罐实时位置数据与上述浇筑仓边界坐标数据，利用面积和判别法判断缆机吊罐是否在浇筑仓内，当上述缆机吊罐在上述浇筑仓内时，则采集缆机吊罐的高程，当上述缆机吊罐的高程与预设高程相等，且上述缆机吊罐开始返程动作时，则将上述缆机吊罐的高程作为上述下料点坐标数据。
进一步地，利用面积和判别法判断缆机吊罐是否在浇筑仓内的步骤为：将缆机吊罐实时位置坐标L(Lx，Ly，Lz)与浇筑仓边界各个定点坐标C[(Cx1，Cy1，Cz1)，...，(Cxn，Cyn，Czn)]相连接，若坐标L(Lx，Ly，Lz)在浇筑仓内，则浇筑仓各顶点与缆机位置坐标L组成的三角形正好填充此浇筑仓面积，反之，则不能；当缆机吊罐高程到达最低点(即预设高程)而后返程，则判别吊罐高程最低点为下料点，下料点坐标设为X(Xx，Xy，Xz)。
进一步地，将浇筑仓划分为多个条带，采用面积和判别法，识别该下料点所在条带，判别方法与吊罐是否进入浇筑仓范围相同，实现缆机下料条带的识别，生成下料点所在的第i条带的边界坐标数据为Ti[(Tx1，Ty1，Tz1)，...，(Txn，Tyn，Tzn)]。
计算模块82，用于采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于上述平仓机宽度、上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集。
确定模块83，用于基于上述条带边界坐标数据与上述推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集。
具体的，设该条带的面积为Si，结合推平边界点位数据集Pb，采用面积和判别法，剔除点位数据集Pb中在条带i外的点位数据，利用离散平面离散点集的边界搜索算法计算当前平仓边界数据集P，边界搜索算法的计算步骤为：首先根据大坝混凝土浇筑经验粗略估算搜索盒尺寸边界，在搜索过程中，将离散点都放入搜索盒中，若某个非空的搜索盒周围出现空的搜索盒，那么就认为这个搜索盒是一个边界搜索盒，找到所有的边界搜索盒，而后从某个边界搜索盒开始，搜索出封闭的边界，确定当前平仓边界数据集P。
上述一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真装置，通过对下料点与下料点所在条带的识别，并结合平仓机推平过程，分析条带浇筑进度，进而确定当前平仓边界数据集，实现对特高拱坝仓面混凝土浇筑进度的动态仿真，有效避免了传统混凝土调度工作多依赖调度人员的工作经验及作业责任心，避免了在高强度的作业条件下，存在混凝土方量不准确、不同级配混凝土边界识别不明等隐患，保证了混凝土生产运输的高效精准调度，效率高，响应快，可对仓面混凝土浇筑过程各环节进行实时、客观和全面管控。
优选地，上述计算模块82，包括：
第一确定子模块821，用于基于上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作。
第二确定子模块822，用于基于上述平仓机宽度、上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点。
具体的，基于混凝土施工机械状态监控，识别下料点坐标(Xx，Xy，Xz)，平仓机宽度设为L，平仓机机头坐标数据为P1(Px1，Py1，Pz1)，平仓机机尾坐标数据为P2(Px2，Py2，Pz2)，则平仓机机头位置P1(Px1，Py1，Pz1)与中轴线垂直方向的边界点坐标计算步骤为：平仓机机头与机尾直线在平面的直线与轴夹角θ的正余弦值的计算公式如下所示：
平仓机推平区域机头左侧边界点b1(b1x，b1y，b1z)为：
b1z＝Pz1
平仓机推平区域机头右侧边界点b2(b2x，b2y，b2z)为：
b2z＝Pz1
同理，可得平仓机推平区域机尾右侧边界点b3(b3x，b3y，b3z)与左侧边界点b4 (b4x，b4y，b4z)，则推平区域边界点为B(b1，b2，b3，b4)。
存储子模块823，用于当上述平仓机推平动作为结束平仓时，将上述推平区域边界点存储为上述推平边界点位数据集。
具体的，平仓机自开始平仓至最大距离Lmax或识别到平仓机为后退动作时，平仓机平仓结束，将推平过程中的推平区域边界点B(b1，b2，b3，b4)存储为推平边界点位数据集 Pb。
优选地，上述第一确定子模块821，包括：
第一确定单元8211，用于基于多个时刻的上述平仓机机头坐标数据与上述平仓机机尾坐标数据分别确定多个方向向量。
具体的，由于平仓机在1s(秒)的时间间隔内移动距离较短，在应用过程中，平仓机获取位置信息频次为1条/3s，则平仓机移动3s后，机头与机尾的坐标信息为 P′1(P′x1，P′y1，P′z1)、P′2(P′x2，P′y2，P′z2)。
进一步地，上一时刻平仓机机尾与机头的方向向量a为：
a(Px1-Px2，Py1-Py2)
两次时刻平仓机机头的方向向量a′为：
a′(P′x1-Px1，P′y1-Py1)
比较单元8212，用于基于上述多个方向向量确定向量积，当上述向量积小于零时，则平仓机进行后退动作，平仓机结束平仓。
具体的，a与a′的向量积k为：
k＝a*a′＝(P′x1-Px1)*(Px1-Px2)+(P′y1-Py1)*(Py1-Py2)
进一步地，基于向量积k的正负对平仓机行进方向进行判断，若k＞0，则平仓机为前进动作；若k＜0，则平仓机为后退动作，平仓机结束平仓。
优选地，上述第一确定子模块821，还包括：
第二确定单元8213，用于基于上述平仓机宽度确定推平边界区域与上述下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离。
具体的，设每罐混凝土方量为G，下料料堆为锥形，料堆底面半径为R，坯层厚度为H，推平边界点位数据集Pb，以平仓机推平区域首次与料堆底面相交，可用平仓机推平区域边界B(b1，b2，b3，b4)与下料点X(Xx，Xy，Xz)的最小距离Lmin。
获取单元8214，用于获取料堆底面半径，将上述平仓机推平最小距离与上述料堆底面半径进行比较，当上述平仓机推平最小距离小于上述料堆底面半径时，则平仓机开始平仓。
具体的，若Lmin＞R，则平仓机未开始平仓；若Lmin＜R，则平仓机开始平仓。
采集单元8215，用于采集混凝土方量与坯层厚度，基于上述混凝土方量与上述坯层厚度确定缆机下料推平面积。
具体的，设缆机下料推平面积为S，下料推平面积为S的计算公式如下所示：
S＝G/H
第三确定单元8216，用于基于上述缆机下料推平面积与上述平仓机宽度确定平仓机推平最大距离。
具体的，平仓机推平最大距离Lmax的计算公式如下所示：
Lmax＝S/L
识别单元8217，用于将上述平仓机推平最大距离与上述料堆底面半径进行比较，当上述平仓机推平最大距离与上述料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
具体的，平仓机自开始平仓至最大距离Lmax时，平仓机结束平仓。
优选地，还包括：
生成模块84，用于基于上述条带边界坐标数据、上述坯层厚度与上述当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量。
进一步地，依据条带设计规划，根据设计的条带划分仓面范围、坯层厚度，计算各条带所需混凝土方量，进而计算各下料点坐标信息，并结合条带混凝土级配信息，实现拌和楼生产级配信息识别。
优选地，上述生成模块84，包括：
第三确定子模块841，用于基于上述条带边界坐标数据与上述坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量。
获取子模块842，用于获取条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度，基于上述条带未施工长度与上述下料推平区域沿条带方向控制长度确定未施工区域的下料点数量。
具体的，根据当前浇筑条带规划边界及条带方向，沿条带方向规划下阶段下料点位置，设条带未施工长度为Lt，下料推平区域沿条带方向控制长度为Lk，则下料点数量C的计算公式如下所示：
C＝Lt/Lk
进一步地，基于条带i的边界点为Ti[(Tx1，Ty1，Tz1)，...，(Txn，Tyn，Tzn)]与平仓边界点P，计算未施工区域边界数据集Pw，
Pw＝Si-SP
上式中，Si表示下料点条带的条带面积，SP表示平仓面积。
优选地，上述第三确定子模块841，包括：
第四确定单元8411，用于基于上述条带边界坐标数据与上述坯层厚度确定条带混凝土方量。
具体的，计算第i条带一个坯层混凝土方量，基于条带边界坐标数据确定条带面积，条带面积的计算公式如下所示：
上式中，Txk为当前条带边界顶点平面坐标x，Txk+1是当前条带边界顶点相邻的下一边界顶点平面坐标x，Tyk为当前条带顶点平面坐标y，Tyk+1是当前条带边界顶点相邻的下一边界顶点平面坐标y。
进一步地，基于条带面积与坯层厚度确定条带混凝土方量，条带混凝土方量Vi的计算公式如下所示：
Vi＝H*Si
第五确定单元8412，用于基于上述当前平仓边界数据集与上述坯层厚度确定已浇筑区域方量。
具体的，基于当前平仓边界数据集确定已浇筑区域面积，已浇筑区域面积Sp的计算公式如下所示：
/>
进一步地，基于已浇筑区域面积与坯层厚度确定已浇筑区域方量，已浇筑区域方量 Vp的计算公式如下所示：
Vp＝H*Sp
第六确定单元8413，用于基于上述条带混凝土方量与上述已浇筑区域方量确定上述未施工区域的混凝土方量。
具体的，下料点条带中未施工区域的混凝土方量Vx的计算公式如下所示：
Vx＝Vi-Vp
实施例3
本实施例提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，处理器用于读取存储器中存储的指令，以执行上述任意方法实施例中的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
实施例4
本实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(FlashMemory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD) 等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，其特征在于，包括：
采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于所述缆机吊罐实时位置数据与所述浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于所述下料点坐标数据与所述浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据；
采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于所述平仓机宽度、所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集；
基于所述条带边界坐标数据与所述推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集；
所述基于所述平仓机宽度、所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集，包括：
基于所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作；
基于所述平仓机宽度、所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点；
当所述平仓机推平动作为结束平仓时，将所述推平区域边界点存储为所述推平边界点位数据集；
所述基于所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，包括：
基于所述平仓机宽度确定推平边界区域与所述下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离；
获取料堆底面半径，将所述平仓机推平最小距离与所述料堆底面半径进行比较，当所述平仓机推平最小距离小于所述料堆底面半径时，则平仓机开始平仓；
采集混凝土方量与坯层厚度，基于所述混凝土方量与所述坯层厚度确定缆机下料推平面积；
基于所述缆机下料推平面积与所述平仓机宽度确定平仓机推平最大距离；
将所述平仓机推平最大距离与所述料堆底面半径进行比较，当所述平仓机推平最大距离与所述料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
2.根据权利要求1所述的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，其特征在于，所述基于所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作，包括：
基于多个时刻的所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据分别确定多个方向向量；
基于所述多个方向向量确定向量积，当所述向量积小于零时，则平仓机进行后退动作，平仓机结束平仓。
3.根据权利要求1所述的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，其特征在于，还包括：
基于所述条带边界坐标数据、所述坯层厚度与所述当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量。
4.根据权利要求3所述的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，其特征在于，所述基于所述条带边界坐标数据、所述坯层厚度与所述当前平仓边界数据集生成未施工区域的混凝土方量和下料点数量，包括：
基于所述条带边界坐标数据与所述坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量；
获取条带未施工长度与下料推平区域沿条带方向控制长度，基于所述条带未施工长度与所述下料推平区域沿条带方向控制长度确定未施工区域的下料点数量。
5.根据权利要求4所述的一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真方法，其特征在于，所述基于所述条带边界坐标数据与所述坯层厚度确定未施工区域的混凝土方量，包括：
基于所述条带边界坐标数据与所述坯层厚度确定条带混凝土方量；
基于所述当前平仓边界数据集与所述坯层厚度确定已浇筑区域方量；
基于所述条带混凝土方量与所述已浇筑区域方量确定所述未施工区域的混凝土方量。
6.一种特高拱坝仓面混凝土浇筑进度动态仿真装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集缆机吊罐实时位置数据与浇筑仓边界坐标数据，基于所述缆机吊罐实时位置数据与所述浇筑仓边界坐标数据确定下料点坐标数据，并基于所述下料点坐标数据与所述浇筑仓边界坐标数据确定条带边界坐标数据；
计算模块，用于采集平仓机宽度、平仓机机头坐标数据与平仓机机尾坐标数据，基于所述平仓机宽度、所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定推平边界点位数据集；
确定模块，用于基于所述条带边界坐标数据与所述推平边界点位数据集确定当前平仓边界数据集；
计算模块，包括：
第一确定子模块，用于基于所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定平仓机推平动作；
第二确定子模块，用于基于所述平仓机宽度、所述平仓机机头坐标数据与所述平仓机机尾坐标数据确定推平区域边界点；
存储子模块，用于当所述平仓机推平动作为结束平仓时，将所述推平区域边界点存储为所述推平边界点位数据集；
第一确定子模块，包括：
第二确定单元，用于基于所述平仓机宽度确定推平边界区域与所述下料点坐标数据确定平仓机推平最小距离；
获取单元，用于获取料堆底面半径，将所述平仓机推平最小距离与所述料堆底面半径进行比较，当所述平仓机推平最小距离小于所述料堆底面半径时，则平仓机开始平仓；
采集单元，用于采集混凝土方量与坯层厚度，基于所述混凝土方量与所述坯层厚度确定缆机下料推平面积；
第三确定单元，用于基于所述缆机下料推平面积与所述平仓机宽度确定平仓机推平最大距离；
识别单元，用于将所述平仓机推平最大距离与所述料堆底面半径进行比较，当所述平仓机推平最大距离与所述料堆底面半径相等时，则平仓机结束平仓。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器被配置用于调用所述计算机程序，执行如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
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