智能化管理技术在大型水电工程中的应用研究(3)

　　TGPMS 是在三峡工程建设过程中，引进计算机信息技术、现代管理科学理论与技术，与加拿大合作建设但由中国长江三峡集团公司拥有自主知识产权的大型集成化工程管理系统，由 13 个子系统组成，包括：编码管理、岗位管理、资金与成本控制、计划与进度控制、合同管理、物资管理、设备管理、工程财务与会计、工程设计管理、文档管理、质量管理、安全管理、施工区与公共设施管理。经过十多年的应用与发展，该系统已在三峡工程、金沙江下游水电开发中全面使用，推广到洪家渡、构皮滩、长江堤防等多个大型水利水电工程，并拓展至风电、建筑、交通、机场等其他工程项目管理中[16].
　　
　　iDam 以大坝全景信息模型 DIM 为核心，是一个参建各方信息共享、协同、交互的统一业务工作平台，实现了模型和接口统一、现场与远程协同。它为工程项目智能化管理提供了先进的信息共享工具，通过数据在项目各方之间的有效交流，确保全面感知、真实分析和实时控制的高效运转，有效指导了设计、施工、监理和业主单位的生产管理。
　　
　　N 维增强进度协同管理是以进度计划为主线，以空间（3D）、时间、成本、资源（人机物）六维为基础，利用先进的定位、测量、传感、视频、预警等设施设备获取现场真实数据，对施工环境、周界、工艺、行为过程等进行实时分析判断，实现立足工程现场、面向项目单元及业务流程的工程建设全过程的集成管理，达到工程项目建设全过程和多要素的协同。
　　
　　4 智能化管理的关键问题。
　　
　　4.1 三维结构和多源数据。
　　
　　（1）三维结构是 iDam 业务平台和专家系统模型库的基础，主要依据水电行业标准和设计规范对已有二、三维资料进行整理、转换和矢量化，在三维软件环境下完成静态几何三维建模，并能随项目设计和建设的深入，优化实现模型的变更管理。以三维模型的各个“构件”为基本信息载体，加载、集成五个维度的属性信息形成 DIM,即专业维（结构、施工、金结、机电、环保水保等）、主体维（业主、设计、施工、监理、供应商、科研单位等）、时间维（决策期、勘察设计期、施工期、运行期等）、特性维（具有水电工程项目特点的二维表结构化表达）、版本维（工程建设过程中同一数据的不同版本）。DIM 建立了统一的数据库、坐标体系、分层级编码体系、设计架构与数据接口，包含数字、图形图片、动画视频、报告文本等多种数据类型。通过将 GIS/DIM 与其他系统集成运用，实现可视化服务、多图层管理及展示、三维模型自动切割、三维自动计算工程量、工程进度和位置轨迹等信息的三维动态展示等功能，实现对工程全生命周期的真实性态分析和有效掌控。
　　
　　（2）多源数据实时获取与传输。以三维地形地质和枢纽结构模型为核心，在工程建设过程中部署各种数据采集设备（砂石骨料和混凝土拌合楼生产信息采集、混凝土水平运输如汽车及垂直运输如缆机等过程数据采集、平仓振捣数据采集、数字温度计、长距离光纤自动测温、一体化流温控制装置、自动灌浆记录仪等），并通过个体式、断面式、扫描式等移动终端和系统，实时采集质量安全、设备物资、人员流动的过程数据与单元工序质量和工效数据，建立一个实时、准确、完整、适用性强的数据感知、采集和双向传输系统，获取了复杂环境下全工程、全专业、全过程的多源数据。
　　
　　4.2 综合业务集成管理平台。
　　
　　（1）工程管理系统 TGPMS 的拓展。梯级水电开发建设通常是跨地域、分职能、分项目、分阶段、分层次的多项目及多合同主体的管理，因此需要多项目的综合业务集成管理平台。TGPMS 系统在数据上实现对工程进度、质量、安全、投资、财务结算等数据的统一集成管理；在业务上实现业主、设计、监理、施工各方同平台的无缝交接。自三峡工程建设以来，TGPMS 经过长期应用已成为工程建设的基础数据管理平台。在智能化管理平台中主要是逐步开发和完善适应精细化管理的业务子系统（计量签证系统、物资核销系统、成本分析系统、造价管理系统等），以及与其他系统逐步对接（P6、DIM/iDam、三维模型、定位与轨迹跟踪系统等），实现不同系统间的数据共享与综合应用。
　　
　　（2）大坝智能化建设协同平台 iDam.涵盖大坝设计研究、建设实施和运行维护阶段，包含混凝土施工、混凝土温控、固结灌浆、帷幕灌浆、接缝灌浆、金结制安、安全监测、质量管理 8 个专业模块，以及综合查询、联机分析、预报报警、工程资料库、设计成果库、工程地质库 6 个管理模块，为设计与科研仿真分析、现场施工生产、项目监督管理控制提供专业化的集成管理平台（见图 5）。
　　 　　4.3 N 维增强进度协同管理。
　　
　　工程建设项目的建造过程是以时间为主线，以资源资金投入及组织人力为保障，以工艺工序及过程质量为根本的一次性活动。需要在 4 维（空间三维与时间维）的基础上实现资源、成本的协同管理与优化，更需要借助现代技术实现建设安全、质量、状态、行为的增强现实的集成管理[17].增强现实的项目管理利用图像、视频、激光等测量手段，利用基于 GIS 的环境背景，体现进度与实物形成过程的动态性管理[18];进一步要实现人员、设备、工序、状态和行为的协同管理，并与进度及建造过程中结构动态安全状态进行耦合分析，从而增强工程建设项目管理的内在品质的安全性、可靠性与准确性。
　　
　　（1）通过“建筑市场管理系统”对项目建设各合同单位实行组织结构、作业队伍与全员准入的规范化管理。对作业队伍及其人员、车辆、房屋和施工设备等基础信息进行统一采集、准入登记和管理，并对人员的技能素质、健康状态、流动情况、培训和学习情况，以及劳务与专业分包队伍的能力资质、组织和实施项目的经历经验等信息和情况进行集成管理。
　　
　　（2）通过“人员、设备定位与轨迹跟踪系统”解决人的行为的不确定性和随意性。当前项目建设中的不安全行为主要集中在分包队伍，一线作业人员流动性大、构成复杂，培训情况、素质技能参差不齐，将项目建设一线作业人员的工作状态与工作绩效作为现场管理的关键。定位系统的建设目标是在工程施工区内，建设一套完整、高精度、全覆盖、定位与通信一体化的位置大数据传输网络，实现不同岗位职责人员和设备的位置定位、轨迹跟踪和工作行为的动态管理，比如：与建筑市场管理系统中的登记信息相对比，核查进入施工区人员的身份与准入条件；从人员、设备的位置和工作轨迹上，对其是否在岗在位进行动态管理；通过现场轨迹的分析判断，对其是否在安全区域和指定工作区域等进行管理，进入危险区域时自动提示报警；通过对人员、设备的行为和绩效分析，提高资源的有效配置和指挥调度，提高工作效率；保证发生事故时人员排查和撤离、抢险救灾、安全救护的高效运作与不遗不漏。
　　
　　（3）通过“施工管理 APP 系统”实现工作和工艺流程的规范化、标准化管理。在系统总结金沙江下游水电项目建设经验的基础上，编制了 19 个专业（开挖支护、混凝土、灌浆、金结、试验、测量、安全监测、砂石骨料、混凝土拌和系统、物资、设备、通用管理、合同、监理、施工、安全、环保、房建、路桥）的标准化管理表格和工作流程。以此为基础开发了施工管理 APP 系统，基于业务工序和工艺流程，实现管理表格中各项数据和信息采集填写、统计分析、汇总查询的数字化和自动化。其主要功能包括：在移动端（手机、PAD）完成质量评定、工艺工序与施工过程记录等表格的电子化、标准化录入工作；质量检查结果的自动计算及汇总统计；建立单元工程与验收资料的匹配关系，工序及单元质量检查表格自动分类汇总；单元工程质量等级自动评定；表格审核、签字流程电子化管理等。尤其是将施工管理 APP 系统与定位与轨迹跟踪系统相结合，可将人员、时间、地点三要素与岗位职责履约相匹配，即特定人员必须在指定位置和规定时间内完成数据采集、表格填写及审验签字确认等工作，从而实现施工现场最基础并真实可靠的质量管控。