鄭 正 勤

(國電大渡河猴子巖水電建設(shè)有限公司，四川 康定 626005)

1 智慧工程的理論創(chuàng)新與組織架構(gòu)

2014年初，國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司總經(jīng)理涂揚舉首先提出了智慧企業(yè)的理論體系。智慧企業(yè)是站在企業(yè)整體的角度，強化物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、深化大數(shù)據(jù)挖掘、推進(jìn)管理變革創(chuàng)新，將先進(jìn)信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)和管理技術(shù)深度融合，實現(xiàn)企業(yè)全要素的數(shù)字化感知、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、大數(shù)據(jù)處理和智能化應(yīng)用，從而使企業(yè)呈現(xiàn)出風(fēng)險識別自動化、決策管理智能化、糾偏升級自主化的柔性組織形態(tài)和新型管理模式。

智慧企業(yè)的建設(shè)目標(biāo)是企業(yè)實現(xiàn)自動預(yù)判、自主決策、自我演進(jìn)。自動預(yù)判，即風(fēng)險識別自動化，通過建設(shè)完整的網(wǎng)絡(luò)體系，做到大感知、大傳輸、大存儲、大計算、大分析，從而實現(xiàn)對各類風(fēng)險全過程的自動識別、判定及預(yù)警。自主決策，即決策管理智能化，通過在企業(yè)建立數(shù)據(jù)驅(qū)動的“單元腦”“專業(yè)腦”和“決策腦”等，形成多腦協(xié)同和系統(tǒng)聯(lián)動，使企業(yè)整體具有人工智能的特點，以實現(xiàn)企業(yè)決策管理全面智能。自我演進(jìn)，即糾偏升級自主化，通過各類歷史數(shù)據(jù)和決策模型的不斷累積，使企業(yè)具備自主學(xué)習(xí)功能，實現(xiàn)自我評估、自我糾偏、自我提升、自我引領(lǐng)。

智慧企業(yè)組織架構(gòu)是“一中樞、多中心、四單元”；智慧工程即是智慧企業(yè)四大主業(yè)務(wù)單元之一，它以全生命周期管理、全方位風(fēng)險預(yù)判、全要素智能調(diào)控為目標(biāo)，將信息技術(shù)與工程管理深度融合，通過打造工程數(shù)據(jù)中心、工程管控平臺和決策指揮平臺，實現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動感知、自動預(yù)判、自主決策的柔性組織形態(tài)和新型工程管理模式。

2 猴子巖工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，是大渡河干流水電規(guī)劃調(diào)整“三庫22級”的第9個梯級電站，上游為丹巴水電站，下游為長河壩水電站。猴子巖工程開發(fā)任務(wù)是發(fā)電。壩址控制流域面積54 036 km2，占全流域面積的69.8%，多年平均流量為774 m3/s。水庫正常蓄水位1 842.00 m，相應(yīng)庫容6.62億m3，校核洪水位1 845.41 m，相應(yīng)總庫容7.06億m3，死 水 位1 802.00 m，調(diào)節(jié)庫容3.87億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站安裝4臺單機容量425 MW的混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量1 700 MW，單獨運行多年平均年發(fā)電量70.15億kWh。

電站主要樞紐建筑物由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高223.50 m。右岸布置有1條溢洪洞和1條泄洪放空洞，左岸布置有1條深孔泄洪洞和1條非常泄洪洞(由1#導(dǎo)流洞改建)。右岸首部式地下廠房采用“單機單管”引水及“兩機一室一洞”尾水布置型式。

工程于2011年11月通過國家發(fā)改委核準(zhǔn)，同期，大壩工程和引水發(fā)電系統(tǒng)開工。2013年4月，大壩基坑開挖完成；2013年6月，壩基處理完成，壩體開始填筑；2014年3月，地下廠房開挖完成；2014年4月，首臺4#機組開始混凝土澆筑；2015年12月，大壩填筑完成；2016年6月，地下廠房發(fā)電機層以下混凝土澆筑完成；2016年11月，導(dǎo)流洞下閘，水庫開始蓄水；2017年1月，首臺4#機組投產(chǎn)發(fā)電；2017年11月，水庫蓄水至正常蓄水位，末臺1#機組完成72h試運行。

3 智慧工程建設(shè)探索及成效

猴子巖工程是深窄河谷、深厚覆蓋層、高地震烈度區(qū)的一等大(Ⅰ)型水電工程，樞紐建筑物有深窄河谷、深厚覆蓋層上在建世界第二高混凝土面板堆石壩，有高地應(yīng)力深埋地下廠房洞室群。開工之初，猴子巖公司就探索將信息技術(shù)與工程管理深度融合，試圖打造工程數(shù)據(jù)中心、工程管控平臺和決策指揮平臺，以實現(xiàn)以數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動感知、自動預(yù)判、自主決策的工程管理模式。

3.1 大壩填筑GPS質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

3.1.1 建設(shè)目的

為了適應(yīng)猴子巖面板堆石壩填筑工程工期緊、施工強度大等特點，同時保證對大壩填筑過程實時、高效、精細(xì)化的管理，建立了猴子巖堆石壩填筑碾壓過程實時監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)了對大壩壩面碾壓包括碾壓遍數(shù)、行車速度、激振力等參數(shù)的有效監(jiān)控，并建立了實時控制和預(yù)警機制。

3.1.2 系統(tǒng)功能

猴子巖面板堆石壩填筑碾壓實時監(jiān)控系統(tǒng)主要功能如下：

(1)動態(tài)監(jiān)測施工作業(yè)面碾壓機械運行軌跡、速度、振動狀態(tài)和碾壓高程，并在壩體施工數(shù)字地圖上可視化顯示。

(2)實時自動計算和統(tǒng)計施工作業(yè)面各位置的碾壓遍數(shù)、壓實厚度等，并在壩體施工數(shù)字地圖上可視化顯示，同時在駕駛室監(jiān)控終端上實時顯示。

(3)當(dāng)碾壓機械運行超速，以及振動狀態(tài)不達(dá)標(biāo)時，系統(tǒng)自動給車輛司機、現(xiàn)場監(jiān)理和施工人員發(fā)送報警信息，并在現(xiàn)場監(jiān)理分控站PC監(jiān)控終端上醒目提示，同時把該報警信息寫入施工異常數(shù)據(jù)庫備查。

(4)在每單元施工結(jié)束后，輸出碾壓質(zhì)量圖形報表，包括碾壓軌跡圖、碾壓遍數(shù)圖、壓實厚度圖和碾壓高程圖等，作為質(zhì)量驗收的輔助材料。

(5)可在總控中心和現(xiàn)場分控站對大壩填筑碾壓情況進(jìn)行監(jiān)控，實現(xiàn)遠(yuǎn)程、現(xiàn)場“雙監(jiān)控”。

猴子巖面板堆石壩施工現(xiàn)場信息PDA采集系統(tǒng)主要功能如下：

圖1 猴子巖面板堆石壩建設(shè)信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(1)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)(如試坑試驗)與現(xiàn)場照片圖片的PDA采集與編輯，包括整個施工期內(nèi)的所有試坑信息。

(2)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過PDA無線傳輸至系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)庫中數(shù)據(jù)的有效管理與網(wǎng)絡(luò)共享；對于相對固定的數(shù)據(jù)信息(如試驗室試驗數(shù)據(jù))也可通過IE客戶端輸入，PDA主要采集施工過程中的臨時變動數(shù)據(jù)。

3.1.3 應(yīng)用成效

大壩填筑GPS質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，克服了猴子巖深窄河谷定位精度和信號覆蓋差的技術(shù)難題，實現(xiàn)了準(zhǔn)確監(jiān)控大壩填筑碾壓機械行進(jìn)速度、振動狀態(tài)、碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)、倉面高程及厚度等施工情況，有效保證了大壩填筑質(zhì)量。同時減輕了施工期人工監(jiān)控強度，節(jié)約人工監(jiān)控成本約50萬元。截至2018年5月底，壩體最大沉降為1 274.2 mm，占壩高的0.57%，大壩填筑質(zhì)量優(yōu)良。

3.2 滑坡體動態(tài)監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)

3.2.1 建設(shè)目的

為了實時掌控猴子巖庫區(qū)開頂滑坡體變形動態(tài)，做到危險狀況下提前預(yù)警，保障滑坡體下方省道S211通行安全，建立了猴子巖開頂滑坡體動態(tài)監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)。

3.2.2 系統(tǒng)功能

猴子巖開頂滑坡體三維智慧信息平臺主要完成了變形體三維實景建模，裂縫、孤石、道路、房屋、TP點及GNGG監(jiān)測點等關(guān)鍵信息的疊加，主要功能如下：

(1)能夠?qū)崟r查看變形體各個監(jiān)測點的各個方向的監(jiān)測數(shù)據(jù)、庫區(qū)水位、附近降雨量。

(2)更加立體、直觀地觀察變形體的三維影像，能快速對山體任一點的三維坐標(biāo)、任一坡面的山體坡度及高程進(jìn)行查詢。

圖2 猴子巖開頂滑坡體監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢

猴子巖開頂滑坡體微芯樁實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的外觀監(jiān)測，微芯樁實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)基于高精度態(tài)勢感知智能傳感物聯(lián)網(wǎng)，主動監(jiān)測工程安全參數(shù)的細(xì)微變化，分析工程安全狀態(tài)及演變趨勢，通過云平臺及移動互聯(lián)網(wǎng)推送實時信息及安全警示。該系統(tǒng)主要包含微芯樁傳感器、一桿式采集測站等硬件部分和云平臺、手機客戶端等軟件部分。針對變形體，可實現(xiàn)位移監(jiān)測、傾斜、振動、監(jiān)控照片等實時主動觀測，可通過手機客戶端實時對監(jiān)測數(shù)據(jù)及警示信息進(jìn)行查看。同時，該系統(tǒng)還具備如下功能：

(1)全天候24小時監(jiān)測：對邊坡危巖塊體的傾斜角度、坡體的振動實現(xiàn)全天候24小時的在線監(jiān)測，實時掌握邊坡整體安全狀態(tài)

(2)雙重分級預(yù)警：數(shù)據(jù)異常時，系統(tǒng)會觸發(fā)相應(yīng)的兩級報警機制，第一時間以手機APP、短信等形式通知用戶。

(3)提供參考依據(jù)：存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，為今后同類工程設(shè)計、施工提供類比依據(jù)。

(4)縮減監(jiān)測成本：大幅降低監(jiān)測成本，且提高檢測頻率(1小時/次)和安全冗余。

圖3 猴子巖開頂滑坡體微芯樁實時監(jiān)測預(yù)警平臺

3.2.3 應(yīng)用成效

2018年2月5日，微芯樁所測傾斜值日變化量逐漸增大趨勢明顯，開頂滑坡部分測點日變形量超過50 mm。按照專項應(yīng)急預(yù)案要求，猴子巖公司發(fā)出危險預(yù)警并立即啟動了應(yīng)急預(yù)警響應(yīng)，避免了多次坍塌帶來的損失。

2018年3月15日，現(xiàn)場排危施工造成局部垮塌，微芯樁主動感知危險前兆，實時發(fā)送避險預(yù)警信息，及時引導(dǎo)垮塌范圍內(nèi)作業(yè)人員迅速撤離到安全區(qū)域，在所有人員撤離3分鐘后，頂部危石滾落，被砸落變形的3號微芯樁在后臺顯示仍處于正常工作狀態(tài)，并持續(xù)發(fā)出預(yù)警。

截至2018年5月底，微芯樁實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主動發(fā)出黃色預(yù)警提示和紅色預(yù)警提示累計1 000余次，為滑坡排危施工及時發(fā)出避險警報并成功引導(dǎo)避險6次。

3.3 混凝土生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)

3.3.1 建設(shè)目的

2013年以來，猴子巖大壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪系統(tǒng)等主體工程相繼進(jìn)入混凝土澆筑高峰，各標(biāo)段混凝土需求疊加，2015年5月最大月供應(yīng)強度87 500 m3，超出拌和系統(tǒng)80 000 m3/ m的設(shè)計生產(chǎn)能力達(dá)9.4%；2014年8月至2016年1月的平均月供應(yīng)強度達(dá)61 700 m3/m。同時，混凝土原材料因主、輔供廠家多，導(dǎo)致原材料品種增多，膠凝材料多達(dá)6種，外加劑多達(dá)4種，膠凝材料與外加劑組合多達(dá)14種，導(dǎo)致混凝土施工配合比眾多。

鑒于主體工程混凝土澆筑高峰疊加、混凝土供應(yīng)強度高、品種多的嚴(yán)峻形勢，為確?；炷辽a(chǎn)、供應(yīng)環(huán)節(jié)高效、準(zhǔn)確、有序，保障混凝土供應(yīng)質(zhì)量和混凝土澆筑進(jìn)度，建立了猴子巖工程混凝土生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)。

3.3.2 系統(tǒng)功能

猴子巖工程混凝土生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)主要功能如下：

(1)利用ZigBee無線通信技術(shù)、RFID無線射頻技術(shù)和IEEE 802.15無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，實現(xiàn)了有限場地、集中并行布置條件下混凝土運輸車輛、調(diào)度室、拌和樓配料系統(tǒng)三者之間聯(lián)合控制，有效保證了同一時段、不同標(biāo)段、不同部位、不同品種

混凝土供應(yīng)的準(zhǔn)確性和供應(yīng)效率。

(2)利用Sql Server2000數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)以千種的混凝土配比數(shù)據(jù)的綜合查詢、遠(yuǎn)程訪問、分布式存取、備份和處理。

(3)通過LED屏幕顯示、語音播放及硬盤錄像機功能，擴展了車輛智能調(diào)度系統(tǒng)的交互能力，有效提高了車輛司機、拌和樓控制系統(tǒng)以及調(diào)度室調(diào)度人員之間的協(xié)調(diào)性，從而提高了混凝土生產(chǎn)供應(yīng)環(huán)節(jié)質(zhì)量的可靠性，使拌和系統(tǒng)的運行真正實現(xiàn)生產(chǎn)管理自動化。

3.3.3 應(yīng)用成效

猴子巖工程混凝土生產(chǎn)智能調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)了混凝土高峰供應(yīng)強度達(dá)到設(shè)計供應(yīng)能力的109.4%，保證了供應(yīng)環(huán)節(jié)的高效、準(zhǔn)確、有序，同時保證了混凝土供應(yīng)質(zhì)量和混凝土澆筑進(jìn)度。

4 結(jié) 語

猴子巖水電站首臺4#機組已于2017年1月投產(chǎn)發(fā)電，末臺1#機組已于2017年11月完成72h試運行，目前樞紐建筑物已完建，并經(jīng)過2017年一個完整蓄水期檢驗，各樞紐建筑物運行正常。下一步，猴子巖公司將在大渡河公司智慧企業(yè)組織架構(gòu)下，在電站反恐設(shè)計、水庫調(diào)度、檢修等方面，把猴子巖水電站向智慧電廠縱深推進(jìn)，真正實現(xiàn)設(shè)備智能巡檢、故障精準(zhǔn)排查、系統(tǒng)協(xié)同聯(lián)動的目標(biāo)。