碾压混凝土坝层间结合质量智能评价方法

针对碾压混凝土坝层间结合质量的可靠评价和动态控制问题,提出一种碾压混凝土坝层间结合质量智能评价方法。主要内容包括:①建立以碾压结合面上、下热层本体含湿率及压实度为评价参数,90 d龄期劈拉强度为评价目标的层间结合质量评价指标体系,合理表征现场碾压混凝土层间结合效果;②采用反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)插值法对采用智能设备抽样检测的离散参数进行全仓面优化赋值,并以不同数量样点序列、不同大小网格划分下的参数模拟精度量化分析其空间不确定性;③基于Bagging算法集成BP神经网络构建了层间结合质量智能评价模型。研究成果应用于乌弄龙碾压混凝土坝典型施工仓层间结合质量动态评价,结果表明提出的智能评价方法不仅在考虑参数科学性及空间不确定性的基础上实现了层间结合质量动态准确评价,而且初步集成施工信息智能感知、传输及评价。该智能评价方法可为碾压混凝土层间结合质量动态精准评价提供参考。     

复杂施工条件下无人碾压机群协同全覆盖路径规划研究

无人碾压是大坝碾压施工领域研究的热点。大坝施工具有坝面面积大、料区多、障碍物多等复杂特点,这给无人碾压机群协同作业带来挑战。研究无人碾压机群高效协同全覆盖路径规划对于保证无人碾压机在大坝复杂施工条件下的碾压质量和进度具有重要意义。本文提出一种无人碾压机群协同全覆盖路径规划的新方法,包括作业面分解、子作业面规划、子作业面连通和机群任务分配等步骤。首先,针对存在障碍物的不规则边界作业面分解问题,采用Boustrophedon算法将其拆分成较少的无障碍物子作业面;其次,提出满足搭接法和错距法碾压施工原理的碾压运动模型（CMM,Compaction Motion Model）来进行子作业面路径规划;再者,将各子作业面连通施工顺序优化问题建模为TSP模型（TSP,Traveling Salesman Problem）,采用混沌理论改进蜻蜓算法的搜索机制,构建混沌蜻蜓算法,以求解较优的子作业面间转场路径;最后,建立无人碾压机群作业时间成本函数,并以最小化时间成本为准则将全覆盖路径分配至各无人碾压机,实现无人碾压机群的高效协同全覆盖路径规划。以心墙堆石坝为例,通过Matlab仿真对比和工程应用,结果表明本文所提出的方法能够实现复杂施工条件下的无人碾压机群的协同全覆盖最优作业路径规划。同时,在碾压质量方面能够满足各料区碾压达标率均高于95%,在碾压效率方面无人碾压机设备利用率均高于97%。本研究为大坝碾压机群无人驾驶协同全覆盖路径规划提供了一种新思路。     

基于CA-RL的堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划

碾压作业是堆石坝填筑仓面施工的关键工序,科学合理规划碾压路径能够在保障碾压质量的前提下提高碾压效率。在当前路径规划研究基础上进一步考虑碾压机数量变化、压实质量感知等动态要素可以提高路径规划模型面对复杂动态的仓面施工环境的适应性。本文通过建立基于元胞自动机的填筑仓面信息模型、提出条带整体压实质量评价方法,解决压实质量等仓面信息的储存更新的问题;通过建立基于强化学习的碾压作业路径规划模型、构建碾压机状态集和动作集、设计奖励函数和探索利用策略,解决碾压机数量变化的路径分配的问题;耦合上述两种模型,实现堆石坝填筑仓面碾压作业动态路径规划。结合国内某堆石坝工程开展了工程应用,结果表明：本方法可动态考虑碾压机数量变化、压实质量感知等要素,路径规划结果在保障碾压质量的前提下路径长度相较现场施工实际路径平均缩短22.3%,能够有效提升碾压效率。     

智能压实过程控制系统在水利水电工程中的 试验性应用研究

在贵州黔中水利枢纽工程大坝施工中引入智能压实过程控制系统进行试验性地应用研究。结果证明：智能压实过程控制系统能对铺料厚度、碾压遍数、压实度均匀性等施工参数实现实时、全过程地记录和分析；本系统现场采集的试验数据和实际检测数据具有良好的相关性。因此，该系统不仅为本工程碾压施工质量实现全过程控制提供有效的依据和技术手段，也为同类水利水电工程实现全过程质量控制进行了有益的探索。     

水电工程水泥灌浆智能控制方法与系统

水泥灌浆是水电工程基础加固和防渗的重要措施。面向水泥灌浆核心工艺过程控制,基于"全面感知、真实分析、实时控制"的闭环智能控制理论,本文提出了三区五阶段P-Q-C-t联动智能灌浆控制方法,通过灌浆压力P、注入率Q、浆液密度C、岩体抬动值ΔH、浆液温度T及灌浆历时t的实时联动智能控制,实现了正常灌浆和特殊情况灌浆一体化智能识别和控制。研发了智能灌浆单元机iGC和智能灌浆管理云平台iGM组成的智能灌浆系统,实现了水泥灌浆一键式闭环智能控制。在乌东德、白鹤滩等水电站的固结灌浆和高压帷幕灌浆工程中应用显示,该方法与系统提高了水泥灌浆工程的施工质量,具有较高的推广和应用价值。     

基于智能边缘物联终端构建水利新型感知体系

算据是构建数字孪生的基础，获取更透彻的感知数据对数字孪生建设尤为重要。传统水利感知存在数据共享难、运行成本高、运行维护困难和智能化程度低等问题。基于智能边缘物联终端，实现多设备一站式接入、多协议多标准全兼容、App极简开发和部署、多样化高可靠通信保障和AI智能分析，解决目前遥测终端功能单一、接收平台过多、采控不统一的问题，可有效降低整体运行维护成本，提升工作效能。基于智能物联终端构建新型水利感知体系，使水利感知更加便捷、透彻和智能，进而为数字孪生提供更全面的数据支撑。     

国产设备及仪器在60cm厚RCC碾压试验中的应用

推广碾压混凝土厚层碾压施工方法,采用国内自主研发的垂直振动碾压设备、压实度检测仪器及检测孔成孔装置,在贵州盐井水利枢纽工程进行60 cm厚RCC碾压试验。试验所得混凝土压实度及芯样抗压、抗渗、抗冻强度和压水试验成果均满足规范要求,表明国产LDV 150型双钢轮垂直振动碾碾压60 cm厚RCC的振动频率、激振力及振幅大小适宜,H型核子快速密度仪和厚层RCC压实度检测孔的成孔装置应用于检测RCC压实度方法简捷,国产设备及仪器应用于RCC厚层碾压施工技术可行。     

碾压混凝土施工热层实时压实度监控模型应用研究

碾压混凝土施工压实质量对大坝成型质量至关重要。现有碾压热层压实质量一般通过核子密度仪法检测,存在检测繁琐、可靠度低、存在安全风险、需定期标定、代表性差等缺点,无法满足快速精准的检测要求。通过理论及试验研究,选取现场碾压料层的物性参数,即拌合料含湿率、骨料级配和碾压层应力波传播速度作为评价参数,并研发了相应的实时仓面含湿率测定仪与碾压热层波速测试仪对以上参数实时采集传输;利用BP神经网络建立基于碾压层拌合料含湿率、骨料级配和应力波传播速度的碾压混凝土压实度预测评价模型,通过远程可视化反馈系统将模型预测结果反馈输出,形成了一整套碾压混凝土施工热层实时压实度馈控技术。该技术在乌弄龙碾压混凝土大坝施工现场进行了实践,实时监控碾压热层的施工效果,验证了其可行性和可靠性。     

金沙江水电工程智能建造技术体系研究与实践

运用"全面感知、真实分析、实时控制"的智能闭环控制理论,提出了以工程建设资源要素动态精准管理、业务流程数字化管理、工艺过程智能控制、实物成本精确分析、结构安全与进度耦合分析及联动调控的数字化技术和智能化技术为核心,以水电工程数据模型如大坝全景信息模型DIM为基础,以智能建造管理平台iDam为主体的智能建造技术体系,并对工程数据结构分解与编码体系、工程数据感知传输共享技术、iDam平台的系统架构与业务架构、智能建造工程绩效等关键技术进行了分析。通过统一规范的工程数据结构与编码体系,iDam平台可集成工程建设全过程的基础数据、环境数据、过程数据和监测数据,为各业务模块服务;建立的基于工程技术和管理大数据的机理分析功能,可为工程建设的业主、施工、监理、设计、科研及运行等单位服务。智能建造初步实践表明,本文构建的技术体系是科学可行的,对基础设施智能建造技术与管理体系的研究与实践具有参考价值。     

大坝填筑碾压施工无人驾驶技术的研究与应用

近年来,利用高精度定位技术以及物联网技术,对土石坝填筑碾压施工过程开展了实时智能化监控系统的研发与应用研究,取得了较好的效果。如何利用无人驾驶碾压机械实现智能施工成为了研究人员关注的焦点。利用激光雷达、短波雷达、卫星定位等关键技术,研发了不改变施工机械油路、电路等控制系统以及机械结构的无人驾驶改造技术,能够实现自主施工环境感知、自主施工行为决策、自主施工动作执行的目的。结合建立的土石坝填筑施工过程实时智能化监控系统,实现了大坝填筑碾压施工全过程智能化,有效保证了施工质量,提高了施工过程管理水平。土石坝填筑碾压施工无人驾驶技术通过在河南出山店水库大坝中的应用,验证了该技术的适用性与有效性,具有广阔的推广应用空间。     

大坝智能建设研究进展

大坝智能建设对全面提高我国大坝建设智能化管理水平和保障大坝建设质量至关重要。在新一代信息技术(如云计算、大数据、物联网、移动互联网等)、人工智能、区块链、互联网+等技术与大坝建设深度融合并飞速发展的新时代背景下,大坝建设面临着如何提高智能化、信息化、数字化和精准化水平等一系列问题,而大坝智能建设则是应对这些挑战的有效战略措施。本文首先厘清大坝智能建设的原动力、基本理念与技术内涵;其次着重梳理了大坝智能建设中关键的理论、方法与技术的研究进展;最后探讨了大坝智能建设未来的发展方向及趋势。     

大型水利水电工程施工智能控制成套技术及应用

温控防裂、混凝土施工质量和基础质量控制是300 m级特高拱坝建设期重要的技术问题。传统质量管理依赖于从业人员专业素养与责任,无法满足精细化控制要求。本文基于"全面感知、真实分析和实时控制"的智能控制理念,结合大体积混凝土施工全过程和基础灌浆等智能控制技术,实现了高坝施工质量全过程的全天候、精细化、在线实时监控和预报、预警及智能控制;构建了业务协同平台i Dam,以大坝全景信息模型DIM为核心,解决了复杂环境条件下数据采集、海量数据条件下数据挖掘、多方参与条件下数据共享、本质质量条件下数据应用,为大坝施工过程各专业、各环节的精细化管理提供了有效手段,并为其工作性态的真实分析、实时预测、施工方案的动态调整与优化提供了支撑。     

基于IEC61850的数字化水轮机调速系统的探讨

介绍了一种基于IEC 61850的数字化水轮机调速系统.该型调速系统将各种功能分布在不同智能电子设备(IED)中,通过站控层、间隔层和过程层与电站其他设备实现信息共享和互操作,减少设备的重复投资.电站和调度的各种指令和数据均是通过工业以太网传递,减少了电缆线的使用,也减少了因此而传导的各种干扰.该型调速系统的研制将有利于推进基于IEC 61850的智能水电厂的建设.     

中小型智能水电厂体系结构与改造路线探讨

为提高中小型水电厂设备的智能化和信息化水平,满足智能电网建设战略及第二轮电力体制改革对水电站提出的新要求,在简要介绍IEC 61850 ED.2.0技术特性的基础上,指出了传统微机监控水电厂结构体系的缺点,提出了一种理想的中小型智能水电厂体系结构方案,论述了现地控制层电子设备的智能化思路和站控层软件系统配置方法,并对中小型水电厂实施智能化改造给予了方案建议。结果表明,中小型水电厂微机监控系统采用新的结构方案可以提高信息共享程度和设备利用效率,降低生产现场安装调试检修工作量,增强市场竞争能力。伴随技术进步、价格降低和体制改革强势推进,实施智能化改造将是中小型水电厂的必然选择。     

地区电网调度智能辅助决策软件设计

地区电网调度智能辅助决策软件涵盖事前预警、事中诊断、事后恢复3个连续性过程。通过设备状态监视、稳定断面监视、系统预警等3个层次对电网薄弱环节进行分析,准确把握电网的监控要点,给出相应的优化校正策略。事故时依据开关变位、保护动作等信息,基于拓扑分析原理准确诊断出故障范围,生成故障影响报告,自动提供失电区恢复策略。地区电网调度智能辅助决策软件的特点为智能、实用、主动、可视化,可有效提高调度运行人员驾驭大电网的能力,缩短事故处理时间,使电网调度由目前的“人工分析型”上升为“自动智能型”。     

深厚覆盖地基智能振冲方法与系统

中国西南地区流域水力资源富集，水利水电工程开发面临复杂地质环境和深厚覆盖层带来的抗滑稳定、渗透稳定、不均匀沉降变形、防冲刷和砂土地震液化等问题。振冲碎石桩置换是提高地基承载力、防止液化的有效手段。本文通过试验和数值仿真揭示了振冲碎石桩“底中顶三区动力平衡”和“机石土三域相互作用”的成桩机理，依托应用现场实践提出了施工数据全面采集、施工状态真实分析、施工过程智能控制、施工参数持续优化、施工质量在线管理的智能振冲概念;其次，提出了基于状态转移函数的智能振冲控制模型与实时联动控制方法;研发了基于“云-边-端”智能振冲工作架构的一体化数字化协同工作平台和成套智能振冲装备，建立了数字化振冲碎石桩复合地基质量评价体系。研究成果在硬梁包水电站深厚覆盖层处理得到应用，工后监测显示效果良好，可供同类工程参考。     

基于IEC 61850标准的智能水位变送器研究

为提高智能水电厂水位测控装置的智能化程度,提出了一种智能水位变送器的设计方案。通过对智能水电厂通信网络结构方案的分析,指出数据格式无法满足智能电网技术的通信要求;明确智能水位变送器的通信功能需求,在此基础上搭建智能水位变送器系统硬件平台;然后按照IEC 61850标准要求建立智能水位变送器的信息模型,完成通信服务配置并给出了系统组成框图。最后设计了一套实验方案,在2台电脑上运行IEDScout模拟软件接收数据,使用Wireshark软件抓取并分析MMS数据包。实验结果表明构建的信息模型能满足水位数据使用IEC 61850标准通信的要求,信息具有共享性和自描述性;所搭建的系统平台通过信息模型重构或扩展可以满足其他非电量数据的采集处理需要,符合一次设备智能化的建设战略要求。     

特高拱坝通水冷却管网智能联控原型试验研究

开展特高拱坝施工期通水冷却管网的智能联控研究,对确保实现精准、高效的大坝混凝土温控防裂具有重要意义.基于白鹤滩特高拱坝通水冷却智能温控实践,本文系统分析了冷却水的温度、流量、流向等参数满足特高拱坝换热防裂的适应条件,提出了混凝土温控冷却水需求的确定方法,定义了供水保证率的量化评价指标.通过在白鹤滩特高拱坝建设现场开展原...     

高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术及其应用研究

我国高拱坝工程多位于西南高山峡谷地区,自然环境条件复杂,正面临着如何实现复杂建设条件下进度与质量的精细化管控问题。随着物联网、人工智能、大数据、智能视觉以及云计算等新一代信息技术快速发展,为高拱坝建设进度与质量智能控制提供了技术支撑。首先阐述了高拱坝建设进度与质量智能控制研究的背景、基本概念和研究内容;其次梳理了高拱坝建设进度与质量智能控制的关键技术;最后以某实际高拱坝工程为例,分析了高拱坝建设进度与质量智能控制关键技术的具体应用及取得的成果,为高拱坝工程智能化建设提供了理论基础和技术支撑。