基于無人機技術與數字孿生的施工企業項目管控平臺研究與應用

張文濤，楊少春，單長孝，余 剛

（安徽送變電工程有限公司，安徽 合肥230601）

在科技手段日新月異的現今時代，電網施工企業想要持續發展，提高企業競爭優勢，就必須推陳出新，大膽創新，采用適合于市場經濟的科學管理模式與先進的技術手段。毫無疑問，技術創新、管理創新是電網施工企業發展的必然選擇，在新技術、新管理、新模式的良性應用下，激活企業活力和張力，朝向“機械化代人、智能化減人”的目標前進。

1 充分應用先進技術，攻克技術難題，突破管控瓶頸

利用無人機技術與數字孿生平臺，繪制三維空間安全管控布置圖。張北-雄安特高壓輸電線路工程跨越長城的跨越塔，海拔約1200m，桿塔全高208m，重約740t，接腿高差達18m，正面根開近30m，基礎所在山脊整體坡度40°。桿位地形高差大，信號弱，視野受阻，工程數據采集難，測繪精度低。面對這些問題，公司高度重視，召開專題研討會，多次討論后最終決定利用專業性設備——多旋翼五鏡頭無人機，對跨越長城段的兩側跨越塔進行傾斜攝影測繪，再進行數字孿生平臺實景建模。經過一天的航測，項目管理人員和施工班組負責人通過平臺應用，在三維實景模式視圖下全方位掌握施工環境，準確得知任意兩點的真實距離和高差，為張北-雄安特高壓輸電線路工程跨越長城段桿塔組立施工提供了可靠的數據支撐，順利完成了施工前風險識別、評估及預控工作。

1.1 建立施工機具模塊庫和施工數據庫

創建數據庫，為工程施工前的現場安全文明標準化布置提供科技手段。應用無人機裝設空間掃描儀對施工機具進行等比例模型建模，根據工序將模塊精準劃分，再集成一個整體機具庫。項目管理人員包含項目生產副經理、項目總工、安全技術人員等均可在實景模型中根據環境特點和施工方式選取合適的施工機具，進行安全文明布置。另一方面，布置完畢的三維管控圖內包含施工機具規范數據庫，可隨時隨地調取查看。

1.2 實現拆舊工況模擬

模擬拆舊工況，制定項目施工方案。目前，電網施工企業承攬的工程中均包含技術改造類工程，如升高改造、開斷改造、路徑改造等。這類工程對象一般停電時間緊，施工任務重，改造技術復雜。但由于多數是運行至少十年的老舊線路，甚至是數十年的廢舊線路，原始參數難以找尋。而不停電無法對塔身和導地線上的一些尺寸進行復核，這種局面導致施工方案編制不準確，施工風險識別不清楚。但若是使用無人機技術對待拆線路進行航測，再進行實景建模，老舊線路的相關參數即可通過平臺測量功能獲取，為拆舊工作提供了極大便利。

1.3 提升項目風險管理水平

建立風險檔案，提升項目風險管理水平。利用無人機技術對項目施工線路航測并通過數字孿生建立模型平臺，平臺上設置重大風險點和預控措施的功能模塊，模塊內設置有多項子菜單，分別包括重要跨越、臨近帶電體、河網基礎、山區組塔等。平臺上可調取被跨越物參數、臨近帶電線路空間距離、河網地質條件、山區高差定位數據等，通過對以上的數據流宏觀分析，項目管理團隊可及時采取安全管理預控措施，防患未然。

施工項目部設置的風險管理為三級菜單，統計有項目部所負責的所有工程重大風險點和預控措施；分公司設置為二級菜單，統計有分公司所負責的所有工程重大風險點和預控措施；總公司設置為一級菜單，統計有總公司所負責的所有工程重大風險點和預控措施。每個級別單位只能自下而上填寫查看風險管理菜單，一旦權限人鎖定則無法修改。如若臨近施工時間，平臺上的風險管理功能模塊會有風險預警彈窗提示，確保公司管理人員熟知本公司在建工程所有重大風險點和預控措施，且按照公司規定到崗到位，監督施工現場施行安全文明施工。風險管理菜單內容可以通過無人機的重復飛行進行更新。做到施工前風險預警，施工中實時風險管控，保障施工安全、人員安全及項目工程的順利完工。

1.4 提高工程量核算精度

電網施工企業在建工程施工過程中，都會存在臨時占地、路徑砍伐、運輸道路修建、房拆、工作量簽證、跨越架搭設等情況，這些工作量貫穿在工程始終，統計數據多、范圍廣、超視距，導致上述工程量精度差、有遺漏或重復。此外，上述工作量是可變的，隨著工程的建設一直在變動，這給項目管理人員增加了不小的負擔。綜上所述，工程量的偏差會給施工企業造成一定的利潤損失。

通過無人機的傾斜攝影技術，對需要統計的工程量進行拍攝云儲存，必要時建立模型上傳數據，可大大減少傳統統計工作量，提高工程量核算精度。尤其是索道路徑選址，30 公里長的雙回路線路，采用無人機輔助約三天可完成工作。若采取傳統人工實地考察選址，則最少需要一個星期，且路徑合理性較差。工程驗收時通道林木砍伐工作也是同樣的情況。

1.5 實現工程建設進度計劃糾偏

利用無人機技術定期巡航，進行項目進度計劃偏差管理。對于線路路徑比較長、跨越地形復雜的在建工程，項目負責人主要通過聽取匯報和看進度表的方式掌握現場施工進度，很難形成一個進度上整體聯動、工序上相互制約的一目了然的效果圖。尤其是線路施工涉及跨越電力線路的年度停電計劃、跨越“三跨”的施工窗口時間、大江大河的封航時間等，都影響和限制著整條線路的施工進度計劃。利用無人機航測技術+實景模型掃描整條線路，在終端上直接察看施工進度，可以及時掌握跟進施工進度，結合進度影響因素對既定的施工進度計劃糾偏和微調，使得工程施工無停滯，施工班組無停工，滿足業主方對工程的工期要求。公司層面可以通過項目部上傳的進度模型，掌握所屬各項項目的進度，實時督促和跟進。

2 健全組織架構，夯實電網施工企業運行基礎

2.1 優化調整組織機構

為了適應數字智能化項目管控方式，增加了無人機技術班組，為電網施工企業數字智能化運行奠定基礎。參考國家、行業及公司規章制度，以電網施工企業各類工程的規律、規程、規定為依托，結合各單位施工作業實務，建設全面、精細的工程項目管理體系，梳理出公司工程施工管理的細節，對以往項目管理中的問題進行優化，對新技術引入帶來的管理問題進行補充，對傳統的管理方式進行更新，打通項目管理與項目施工的映射關系。無人機技術班組是新設立的，主要負責操作無人機，執行施工環境測繪，建模，定期巡檢等任務。張北-雄安特高壓輸電線路工程實行無人機技術班組負責人制，組長負責安排具體測繪工作。在施工項目部，無人機技術班組除了按照公司的管理流程標準開展測繪工作，也應聽從項目總工的調度，為工程項目各項施工過程服務。分公司層面，項目總工對上級負責，在模型平臺上填報工程信息。公司層面，平臺匯總各分公司信息，數據過濾，網絡維護。

2.2 高效協調管理工作

突出“進度、成本、安全、質量”的管理目標，優化調整職責界面，實施服務管理和施工管理職責分離，由項目總工負責施工管理，項目副經理負責服務管理，項目經理對整體進行全面管理。明確履行“調度、指揮、監督、協調、考核”五大核心職能，通過先進技術提高協調管理效率。同時，方便對各專業部門工作質量進行考核評價，并提出改進建議，督促各專業部門整改落實，開展風險預控、隱患排查、問題調查整改。

3 建設電網施工企業管控平臺，落實數字智能化轉型

3.1 大力推進電網施工企業線上管控平臺建設

近年以來，公司嘗試電網施工企業管控平臺進行項目管理，實現項目數據“可理解、可視、可查、可取、可用”，為前端應用持續賦能。一是夯實施工現場數據基礎，通過無人機技術與數字孿生技術，建立施工現場環境模型，及時回饋施工現場施工進度、人員、機械情況。二是基于施工現場數據，為電網施工企業管控平臺，提供數據溯源、方案模擬、工程量統計、工程進度調整等多項數據服務支撐，實現精益管控。

3.2 建設新型項目管控平臺，打造智能化管理典型示范

新型項目管控平臺定位為支撐項目施工服務指揮調度全業務運作的生產型管理系統，是實現精益化管控的智能化平臺。打造管控平臺創新示范。該平臺對在建項目風險預控、施工現場測量、施工所需機具、安全交底情況、人員數據庫、工具箱等施工過程中重要數據進行整體重構與設計，摒棄傳統的工程管理架構，每項數據都設計成靈活而獨立的模塊，形成一整套供施工項目過程管控的微服務體系，順勢打造出智能化管理典型示范。該平臺基于數字孿生平臺，可實時通過無人機攝影技術拍攝施工現場情況，以及現場測量用傳感器、移動作業APP 等，實現數據快速更新和業務需求的敏捷調控，同時也大大降低了開發工作量，縮短了開發時間。目前，該平臺已進入驗收階段，逐漸實現了數據線上線下同步、實時交互，充分體現了智能化管控作用。依托“信息在線、流程可控、智能互動”的管控平臺，全方位支撐項目管控平臺實現施工項目全監控、管理全閉環，初步構建形成施工項目數字化、智能化管控新模式。

3.3 深化施工風險數字化管控，聚焦安全施工

建立施工風險預控模塊，通過無人機技術與數字孿生技術結合，在施工前對可能出現的風險問題進行預測，將可能出現的重大風險點以圖片或者三維模型的形式錄入項目管控平臺。在施工前，項目管理人員對施工班組進行培訓，通過現場三維模型進行施工模擬，避免意外。在施工中，對風險點進行實時管控，施工人員可隨時查看風險點以及變化。事后總結，對施工過程中風險因素及防范措施做進一步分析總結。在線管控模式，實現風險預控和管控，數據在線化，是對傳統風險管控的科技升級。

4 實施效果

新的項目管控方式適應了發展新形勢，形成施工過程全監控、服務實時響應的管控工作新模式，解決了困擾項目施工的多類問題，使項目過程管控實現質的飛躍。

（1）通過無人機航測技術對張北-雄安特高壓輸電線路工程跨越長城段跨越塔進行了精準建模，順利采集到桿位地形信息，障礙物空間信息、跨越長城線檔參數。為基礎組塔架線的施工方案編制創造良好的數據支撐，順利完成重要風險識別、評估及預控措施工作，也為項目安全管理提供了技術支持。

（2）創建的施工機具庫和施工規范庫，為公司范圍內在建工程的三維制圖提供了極大便利，取代了單基策劃等平面制圖的舊模式，制定了施工前安全文明布置標準。

（3）顛覆傳統交底模式，采用代入感較強的實景模型交底模式，以機具庫和數據庫展示結合圖中空間距離標注的方式，向施工班組交底施工任務和施工風險點，取消了以往飽受詬病的流于形式的交底。

（4）拆舊施工時，按照預先模擬的工況圖進行老舊線路的拆除，提高施工效率和安全管控能力。

（5）建立了重要風險菜單和預警機制，項目管理人員可看到風險信息和風險圖像。在施工臨近期會有信息強制彈窗，提醒關聯單位和分管單位關注重要風險點。

（6）通過應用無人機技術進行工程建設工程數據收集備案歸檔，提高工程量核算精度。定期建立施工進度模型，及時過程糾偏。

（7）精確劃分施工標包，正確匹配分包商承載力。

5 結束語

隨著信息技術的發展，建立智慧管控平臺是大勢所趨。而實現項目施工管控智能化是智慧企業之所需。線上項目管控平臺對工程施工實時監控、記錄與判斷，可以極大提高施工人員的施工安全意識與合作意識。在高素質團隊的管理維護下，可以提高管理質量和施工效率，有助于管理層決策與調度，機械化、智能化技術的加入，節約了人力資源、社會資源，為創建節約型社會、友好型社會做出積極貢獻。