智慧型工程管控模式在直流工程項目中的應用

宋濤 李丹 白光亞

在國家電網有限公司“三型兩網”科技創新框架中，已將換流站智慧建設工作納入研究范圍，如何在直流工程項目中踐行“泛在電力物聯網”工作部署，開展智慧建設研究，采用智慧型工程管控模式，是本文研究的主要方向。

直流工程建設向智慧建設轉型

“智慧建設”的概念起源于“智慧城市”，是建立在高度的信息化基礎上，對建設要素動態感知、施工過程智能監控、建設信息協同共享、項目決策輔助分析、施工作業風險預控的新型建設過程。隨著“大、云、物、移、智”等信息化技術的不斷發展，在工程建設中可應用的信息化手段越來越多，信息化與工程建設的融合越來越緊密。在直流工程建設領域開展“泛在電力物聯網”建設，開展智慧建設研究，將為工程建設管理水平的提升帶來一次新的飛躍。為做好“泛在電力物聯網”建設在基礎建設領域特別是直流工程中的落地，應就其關鍵性的問題進行梳理和研究。

目前，國家電網有限公司在基建信息化方面制定了多項管理要求與措施，如三維設計、數字化移交、隊伍管理、安全管理等。但針對換流站工程現場的信息化、智能化應用方面缺乏標準的管理體系。隨著新時代“五直”工程，即“青海—河南”“陜北—湖北”“雅中—江西”“白鶴灘—江蘇”“白鶴灘—浙江”工程建設的啟動，國家電網有限公司對直流工程建設的要求、標準不斷提升，建設管理資源緊張、管理手段亟待創新等問題凸顯。為迎接挑戰、化解難題，應主動思考，開展相應探索研究，將直流工程管控模式由傳統型向智慧型轉變，從而充分釋放生產力，提升電網工程整體的管控水平。

本文以昌吉—古泉±1100kV特高壓直流輸電工程中昌吉換流站、古泉換流站和張北柔直工程中北京換流站、豐寧換流站為試點，剖析國家電網有限公司直流建設分公司（以下簡稱“公司”）開展智慧建設在直流工程中的探索與應用，打造直流工程換流站施工現場的“智慧工地”。

打造智慧型管控模式

公司以建設“精品中的精品工程”為目標，以突出本質安全與實體質量為根基，遵循總體策劃、資源整合、專題研究、專項協調、依法合規、創新管理、務實高效的工作思路，全面精、細、嚴、實地推行工程建設各項管理工作。

通過研究，公司內形成一套直流換流站工程智慧建設體系框架，為直流工程全產業鏈和參與方提供數據接口與服務接口；運用“大、云、物、移、智”信息技術，踐行“互聯網+”理念，通過分析工程建設中的關鍵問題，提出智能化與工程建設深度融合的解決方案和“泛在電力物聯網”建設在直流工程中的落地方案；研究工程現場要素管控的創新方法，探索研究BIM技術在施工過程智能檢測中的應用，逐步實現工程管控模式從傳統型向智慧型的轉變。智慧建設在直流工程中的探索與應用主要表現在以下四個方面。

工程全要素實時管控

利用視頻監控、單兵、無人機及非接觸式的無線感知手段，公司對工程建設過程中的“人、機、料、法、環”各要素的狀態進行實時監控、記錄存儲、智能分析與危險預警，全面提升工程本質安全與實體質量。同時，改變傳統的通過大量手工錄入數據的方式而采用信息統計的工作方式，逐步實現工程管控模式從傳統型向智慧型轉變。

此外，公司對全過程人員進行實名制管控，完成“一人一卡”“一點一機”“分級監控”，實現對管理人員和分包人員監管、人員考勤、人員工作量統計、人員分布、人員軌跡等全面有效的管理；對車輛、機械設備的實時狀態進行統計分析，記錄活動信息、歷史活動軌跡等，便于監督管理，優化工作流程；對現場的施工風險進行監控和預警，解決工程施工安全質量管控難點問題，減少危險事件的發生，提升現場安全與質量綜合管控水平；對現場的物資、材料、工器具進行全生命周期ID管控；對現場的氣象環境進行分析和統計，達到“天氣人人知”的效果。

通過施工作業智能監測手段實現對工程現場安全、質量、風險等的管控。以物聯網技術對現場塔吊運行、網架提升過程、深基坑、電氣設備運行等關鍵裝備或重要工藝的過程進行智能監測，并將監測過程數據傳輸到統一的平臺上，避免人為操作偏差與主觀失誤，大大提升了施工現場的人員安全水平與質量安全水平。

視頻影像實現智能監管

公司根據在工程現場固定和移動監控系統，建立監控工作常態化機制，利用智能場景識別技術，對監控對象的狀態、位置、溫度等信息進行感應分析，對人員違章、火災等情況進行預警。使用計算機視覺、機器學習、圖像識別等技術來實現對人員正確佩戴安全帽、人員在作業區域吸煙、火災情況等場景的分析與識別，當識別出違規場景后，自動截圖保留視頻，并發出警告信息，保證工程現場安全作業，最終生成數據報表，讓安全生產管理決策更加科學。除上述基礎視頻結構化識別外，還實現了現場人員違章智能識別、消防設施違章智能識別、施工用電設施違章智能識別、材料設備堆放違章智能識別、高空作業違章智能識別等，在提升監管力度的同時，也節省了大量人力。

可視化應用為現場管控賦能

公司將整個工程設計的最終成品及其信息通過三維的表現形式，直觀展示工程建筑模型、結構模型、管線綜合模型及施工過程的模擬演示，可瀏覽建筑模型內部細節，形成可視化分析數據，便于現場施工人員查閱。通過VR/AR技術應用，在工程建設現場，施工人員佩戴全息AR眼鏡或增強混合現實MR頭盔，可快速識別已在數據庫中加載的現場各類人員、機械、設備、建筑物、地質環境等信息，通過AR眼鏡掃描設備二維碼，透視設備內部構造，便于現場人員快速、全面地掌握信息。將三維場景應用于應急演練和交底培訓，設置多種演練情景預案，利用虛擬系統的信息數據啟動應急預案，給出現場操作及模擬顯示等標準化的作業流程。同時，現場人員佩戴AR眼鏡可通過語音、視頻、圖像、文字等手段進行交互式操作，此技術可應用于專家遠程會商，尤其針對偏遠地區項目和海外項目，專家可通過虛擬現實技術與現場人員交互，及時、準確地指導現場工作。

BIM技術的應用與探索

基于BIM技術實現施工過程5D管控，主要包含施工進度管控、施工資源管控、施工造價管控、施工方案與工藝模擬等。在施工進度管控方面，通過三維施工推演，進行施工進度模擬，輔助制訂施工進度計劃，并自動生成資源配置計劃，保證資源到場、工序進度、倉儲容量等要素之間的協調匹配；在施工資源管控方面，通過BIM模型獲取完整的實體工程量信息，進而計算出勞動力需求量及其他資源信息，評估資源投入量的合理性，在策劃階段制定出合理完善的資源項目、資源工程量及進場時間等信息，為后期施工過程減少返工和浪費；在施工造價管控方面，通過BIM技術，實現工程量的自動對比、分析，在BIM協作平臺上，項目實施、變更、索賠、進度，以及人、材、機價格等信息均有翔實記錄，有效解決結算資料不全、結算依據混亂等問題，提高工程結算工作效率；在施工方案與工藝模擬方面，通過BIM技術檢查和比較不同的施工方案、優化施工方案，增強向作業人員技術交底的效果；施工模擬也為項目各參建方提供溝通與協作的平臺，幫助各方及時、快捷地解決各種問題，從而大大提高工作效率，節省大量的時間。

結語

基于物聯網、大數據技術的“智慧建設”在昌吉換流站、古泉換流站、北京換流站、豐寧換流站中得到了較好的應用，實現對施工全要素的動態監測和可視化管控，獲得了施工現場的一致好評。“智慧建設”改變了傳統的工程管控模式，實現了工程全站各個作業面的監控，在提升作業效率、降低安全風險方面有顯著成效。

未來，綜合運用物聯網、云計算、移動互聯網、BIM、無人機、視頻結構化分析等技術手段促進“智慧建設”，建設安全可靠、先進適用、經濟合理、環境友好、國際一流的精品工程，對人員、安全、質量、生產、環境等要素在施工過程中產生的數據進行全面采集，并實現數據的共享和協同運作，最終實現互聯協同、全面感知、輔助決策、智能生產、科學管理，起到標桿和引領的作用。

宋濤，國家電網有限公司直流建設分公司， 碩士，高級工程師，主要負責直流輸電工程管理工作。

李丹，國家電網有限公司直流建設分公司， 碩士，工程師，主要負責直流輸電工程管理工作。

白光亞，國家電網有限公司直流建設分公司， 碩士，教授級高工，主要負責直流輸電工程管理工作。