“互联网+”技术在输变电工程管理中的研究与应用

李宾皑　高　岩　王晓波　梁军风

（1. 国网上海市电力公司，上海　200121；2. 国网信通产业集团北京中电普华信息技术有限公司，北京　100085）

近年来，德美等发达国家陆续提出工业4.0、工业互联网等战略，我国提出“互联网+”行动计划，实施“中国制造 2025”，其本质都是新技术与传统产业融合，推动生产方式和管理模式创新。技术及其应用日趋成熟，创新驱动作用十分明显，为电网建设业务创新发展创造了有利条件。通过广泛应用定位技术、BIM技术、移动技术、物联网技术等“互联网+”技术，优化提升电网建设管理水平，促进专业内部业务应用深度集成及各专业间横向协同，可持续提升电网建设“自动化、信息化、互动化、智能化”水平，支撑电网建设的创新发展。

1　“互联网+”技术的趋势

1.1　“互联网+”技术的概述

所谓“互联网+”就是把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，推动技术进步、效率提升和组织变革，提升实体经济创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展新形态[1-3]。

1.2　可用于输变电工程“互联网+”技术

随着“互联网+”技术不断发展和成熟，结合这些技术输变电工程管控模式也必然会发生一系列变化，并可进一步提高工程现场管控水平。可用于输变电工程管控的“互联网+”技术主要可分为两类：

1）通用性信息技术

通用性信息技术包括物联网、移动互联网和云计算等。

（1）物联网

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。其依托多种信息获取技术，包括传感器、射频识别、二维码、多媒体采集技术等，其关键技术环节可以归纳为感知、传输、处理，数据处理和融合贯穿于物联网采集、控制、传输和上层应用的全过程[5]。

（2）移动互联网

作为互联网技术与移动通信技术融合的产物，移动互联网是以移动与无线网络（3G、4G、5G、无线局域网和无线个域网等）作为接入网络的互联网及服务，包括移动终端、移动网络和应用服务3个要素[4]。

（3）云计算

云计算（cloud computing）是分布式计算技术的一种，其最基本的概念，是透过网络将庞大计算处理程序自动分拆成无数个较小子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。透过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。

2）工程领域相关信息技术

工程领域信息技术包括地理信息技术、定位技术、BIM等。

（1）北斗定位

中国北斗卫星导航系统（beidou navigation satellite system, BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力。

（2）地理信息（GIS）技术

地理信息系统（geographic information system）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，是集计算机科学、空间科学信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。

（3）BIM技术

建筑信息模型（building information modeling,BIM）技术是在计算机辅助设计（CAD）等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。

2　输变电工程管控现状分析

我国的输变电工程管理信息系统建设起步较晚，系统的管理方式还是以人工表格填报为主，存在诸多不足，具体表现为以下方面。

1）形象化欠缺。工程施工是一个高度动态的过程，随着工程规模不断扩大，复杂程度不断提高，使得施工管理变得极为复杂，现有常规的项目管理方式，可视化程度低，无法清晰描述施工进度及空间关系，难以准确表达工程施工动态变化过程。

2）便捷化应用能力不足。现场施工技术方案、施工图纸查阅途径还是以项目部办公室常规计算机查阅为主，没有充分利用现有移动互联网、物联网、移动终端等先进技术手段，工程相关技术人员无法在现场便捷调阅相关技术文件并根据工程实体情况进行及时辅助决策。

3）精细化不足。当前对于项目管理的细度，只能达到分部分项工程进度计划管理，且工程进度与成本、质量未实行关联，而不能体现进度与资源需求、安全质量管理要求的有机、动态关联。

4）数据结构化不足。项目管理业务中，目前的信息化支撑方式比较粗放，现场项目管理文件多数以附件形式流转，非结构化数据既无法与时间、工程部位等进行关联，也不利于统计分析和跟踪监控。

3　“互联网+”技术在输变电工程应用的必要性

鉴于目前输变电工程项目管理的现状，推行“互联网+”技术应用，发挥其可视化、便捷性、精细化管理等优势，将极大地提升电网工程决策、规划、设计、施工和运营管理水平，减少返工浪费，有效缩短工期，提高工程质量和投资效益。同时，将进一步增加建设工程信息透明度和可追溯性，提高电网工程建设水平[6-7]。

1）虚拟可视化

通过BIM技术对3D模型进行维度的拓展，加上4D（时间）维度，形成BIM 4D进度管理模型，进行虚拟施工演示。再关联日、周、月等时间信息，随时随地观察项目进度与施工计划之间的差别，及时进行调整与矫正。通过其他相关的技术，例如云、物联网、射频技术等，可以让施工方、监理方、业主方等对工程项目中的进度、物料使用状况、人员配置、现场布置以及安全管理等方面一目了然。通过此方法优化施工方案，可以减少施工质量问题、安全问题，减少返工和整改。

2）应用便捷性

发挥移动应用的即时即地、数据共享优势，可打破施工过程中的工作瓶颈。利用移动终端对日常安全、质量检查、任务下达、工作票执行进行“移动”管理的工作方式代替了人的奔波，缩短了信息上报和任务分配的时间。

3）管理精细化

通过BIM技术结合物联网、移动互联网、大数据可充分对工程过程中的人、财、物进行统筹规划和，有机动态关联。由此快速地制定项目的进度计划、资金计划等，合理调配资源，有效指导实际生产中的施工成本，做到精细化掌管施工成本。

4　“互联网+”技术在输变电工程管理中的应用

考虑到输变电工程管理精细化、智能化发展趋势，以及现有工程管控方式有诸多不足的现状。本文结合“互联网+”技术从进度、安全、质量、技术、造价、综合六个方面，以技术成熟度与电网工程应用实效性为导向进行分析研究（如图1所示），优化提升电网建设管理水平，支撑电网建设创新发展。

4.1　BIM技术应用

1）进度管理方面

（1）利用BIM技术关联工程施工进度计划，通过动画方式模拟进度计划安排情况合理制定施工计划，优化使用施工资源以及科学进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提供质量。可视化展现工程建造过程，联动展示进度与场地布置、作业空间情况，同步动态模拟人工、材料、机械等资源投入。解决目前传统进度管理形象化欠佳，可视化程度低等问题[8]。

（2）利用BIM可视化展示不同进度控制节点及工程各专业的施工进度，跟踪与检查进度偏差，利用可视化模型提高进度协调效率。结合不同进度节点资源需求，基于进度偏差与资源限制，自动进行施工进度分析预警。

2）质量管理方面

（1）利用BIM模型，提前把工程中采用的标准工艺在模型中进行精细化构件层级关联、并标识，说明与展示标准工艺做法要点及相关图片信息，用以可视化施工指导。

（2）利用BIM模型可视化技术，将现场发现质量问题在模型中定位并跟踪，并随时汇总查验。

3）安全管理方面

（1）利用BIM模型，依据相关制度预先进行安全风险预估与分级，并将模型与工程风险进行关联，对于识别出的三级及以上安全风险在模型中重点标识，并根据实际工程进度自动推送相关作业风险。

（2）利用BIM可视化实时展示不同部位安全检查记录详细信息并按施工构件分类对安全问题进行汇总并形成报告。

4）技术管理方面

（1）利用BIM可视化模型进行技术问题协调，并实现模型与工程图纸和施工方案的精确关联，方便工程现场快速调出与查阅，辅助便捷化技术应用。

（2）利用可视化模型进行设计意图说明与多方交互，通过参数化进行设计交底和图纸会审，通过模型标注记录会审意见，跟踪图纸整改情况。

（3）利用BIM模型的可视化技术，将发生设计变更的模型进行前后对比，进行形象化变更方案讨论和比选，并对现场施工人员进行可视化交底。

5）造价管理方面

（1）将工程概算、工程量清单、工程结算信息与BIM模型进行相应关联，方便基于时间维度、空间划分、构件类型对工程造价进行综合查询。

（2）利用BIM模型中各个构件和对应工程量清单、项目定额、对应的人、材、机使用消耗进行分析计算，实现工程量计算与计价的双向数据协接，当模型改动时能够实时反映工程造价变化[9-11]。

（3）利用BIM模型和实际构件的关联关系，根据实物工程量的确认与统计情况，结合工程实际进度确认情况，综合量、价、费相关信息，实现进度款快速和自动计算与关联复核。

图1　“互联网+”技术在输变电工程管理中的应用

6）综合管理方面

（1）将工程资料关联BIM模型，实现项目全过程工程资料的直观化管理，支持形象化工程资料查询与调阅。同时支持根据工程档案管理要求，进行电子化归档。

（2）利用BIM参数化造价数据，通过WBS对应、费用归集匹配建立资产关联，辅助工程决算工作，并在转资完成后建立资产卡片，方便后续阶段资产全寿命管理工作开展。

（3）基于BIM技术，在确保竣工BIM模型与实体工程的一致性和准确性基础上，通过规范移交标准与移交流程，实现“虚拟工程”的数字化移交，为后续运行、检修专业的模型、信息与数据利用打下基础[12-13]。

4.2　物联网技术应用

1）进度管理方面

（1）利用视频监控技术实时查看工程现场实际开工建设及投产情况，有效遏制现场工程实际施工与上报情况不一致情况的发生。

（2）利用二维码或RFID技术对工程实物建立资源“身份标识”，实时查看工程实物构件施工进度情况[8]。

2）安全管理方面和物联网方面

充分利用智能视频监控技术、传感器技术辅助现场安全管理[10]，具体实现如下。

（1）利用智能视频监控自动识别工程现场未带安全帽、高空作业未系安全带、违规进入告警区等安全违章行为并进行抓拍、同时对工程现场烟火烟雾、人员数量、区域范围进行智能识别，提高安全管理智能化。

（2）利用通道摄像头与闸机进出联动，通过人员进出场记录与摄像头人脸识别对人员真实性进行自动判断。

（3）利用二维码或 RFID技术对特种作业人员或机具进行身份标识，通过移动终端对人员或机具进行扫描，确保特种作业人员资质合格或特种作业机具按时检验。

（4）利用传感器技术（如高大支模变形监控设备、深基坑监测设备、塔吊运行监控设备）实现工程环境与施工过程参数与指标监控，辅助进行工程项目安全管理。

3）质量管理方面

利用二维码或 RFID标签对工程实物建立资源“身份标识”，将工程实体施工过程中遵循的标准工艺及对应质量通病进行信息注入，在施工过程中，施工管理人员随时可通过移动终端对二维码或RFID标签进行扫描获取施工作业指导。

4）综合管理方面

（1）利用二维码、RFID技术对进场施工机具进行跟踪管理，根据施工进度计划合理安排施工机具、设备进出场，随时了解施工机具在施工场地位置及使用情况，自动对施工机具到期检验进行提醒。

（2）利用二维码、RFID技术对施工人员实时实名制管理，在此基础上根据施工人员身份信息对劳务人员结构构成、年龄组成、性别比例等进行分析，合理优化劳务队伍素质，并能够实时了解在场总人数及各分包队伍、各班组、各工种分布情况。

（3）利用闸机设备、配合 RFID实名制卡片技术对劳务人员刷卡进出场地进行实时的系统记录，使总包单位能够对劳务单位人员进行考勤核实，为结算工程款提供依据[14-15]。

4.3　移动互联网技术应用

1）进度管理方面

（1）利用移动终端便捷性支撑项目施工计划、一级网络计划和施工进度计划审核确认，及任务下达。

（2）利用移动终端，实现建筑物构件进度信息实时跟踪与填报，根据实际进度情况，现场及时更新施工进度计划，实时展现各专业施工进度，解决基于计算机表单式进度填报及时性差，注重消除和减轻现场工作人员系统使用负担和障碍。

2）安全管理方面

利用移动终端，现场管理人员可现场及时记录实体工程安全问题并拍摄照片，直观形象反馈安全问题，对安全问题进行实时跟踪，落实整改完成情况，可随时对问题进行闭环管理。

3）质量管理方面

利用移动终端，基于标准工艺和质量检查现场管理人员可现场及时记录实体工程质量问题并拍摄照片，直观形象反馈质量问题，同时可对质量问题进行实时跟踪，落实整改完成情况，可随时对质量问题进行闭环管理[16]。

4）技术管理方面

（1）利用移动终端支持相应专业、部位和设备施工图的快速调出，实现电子化图纸的便捷化查阅。

（2）利用移动终端的便捷性对施工班组日志及每日站班会进行拍照记录，加强工地技术管理。

（3）利用移动终端通过对工程实体二维码或RFID标签进行扫描方便快捷获取相应施工活动技术交底或设计交底内容，及时、准确指导施工作业。

4.4　云计算应用

综合管理方面。利用云计算技术可以在推进电网工程建设资源整合，实现资源共享方面发挥重大作用。

1）利用“云技术”进行施工作业中固有风险及重大危险源异地实时推送及预警管理，在施工过程中利用云计算技术，对施工活动中有重大安全风险因素的作业进行及时预警，同时提供防控措施。

2）利用“云技术”进行标准工艺异地实时任务推送及跟踪管理，在建设过程中利用云计算技术，自动给出每一步工作需要遵循的标准工艺。

3）利用“云技术”通过集成和调配现有施工、设计、监理、质量控制、以及材料供应等企业资源，并且将现有分散的、自成一体、和本地化的网络平台转变为一个有具体网络运营环境、网络服务系统、网络操作系统组成的强大的、统一的云计算平台，对各个施工企业的资源汇总，并形成电网工程建设行业的管理体系和资源共享空间，实现各企业资源共享，杜绝企业之间的资源浪费和重复。

4.5　GIS/定位技术应用

安全管理方面。利用定位技术将人员与定位设备进行一对一绑定。通过定位设备对作业人员进行实时定位跟踪，对作业人员临近带电区、危险作业区或违规跨区作业进行及时告警。

5　结论

在“互联网+”技术环境下，输变电工程管理相关信息能够进行横向和纵向交流和共享，可实现工程管理工作的实时监控，动态展示，准确分析。本文对“互联网+”技术在输变电工程管理应用做了系统性分析，分别论述了“互联网+”技术的趋势、输变电工程管控现状，同时，对“互联网+”技术在输变电工程管理的应用进行了分析研究。“互联网+”技术在输变电工程管理中的综合应用效益，以及分阶段详细探究“互联网+”技术在输变电工程管理中的应用价值将是下一步研究的重点。