智慧型工程管控模式在直流工程项目中的应用

宋涛 李丹 白光亚

在国家电网有限公司“三型两网”科技创新框架中，已将换流站智慧建设工作纳入研究范围，如何在直流工程项目中践行“泛在电力物联网”工作部署，开展智慧建设研究，采用智慧型工程管控模式，是本文研究的主要方向。

直流工程建设向智慧建设转型

“智慧建设”的概念起源于“智慧城市”，是建立在高度的信息化基础上，对建设要素动态感知、施工过程智能监控、建设信息协同共享、项目决策辅助分析、施工作业风险预控的新型建设过程。随着“大、云、物、移、智”等信息化技术的不断发展，在工程建设中可应用的信息化手段越来越多，信息化与工程建设的融合越来越紧密。在直流工程建设领域开展“泛在电力物联网”建设，开展智慧建设研究，将为工程建设管理水平的提升带来一次新的飞跃。为做好“泛在电力物联网”建设在基础建设领域特别是直流工程中的落地，应就其关键性的问题进行梳理和研究。

目前，国家电网有限公司在基建信息化方面制定了多项管理要求与措施，如三维设计、数字化移交、队伍管理、安全管理等。但针对换流站工程现场的信息化、智能化应用方面缺乏标准的管理体系。随着新时代“五直”工程，即“青海—河南”“陕北—湖北”“雅中—江西”“白鹤滩—江苏”“白鹤滩—浙江”工程建设的启动，国家电网有限公司对直流工程建设的要求、标准不断提升，建设管理资源紧张、管理手段亟待创新等问题凸显。为迎接挑战、化解难题，应主动思考，开展相应探索研究，将直流工程管控模式由传统型向智慧型转变，从而充分释放生产力，提升电网工程整体的管控水平。

本文以昌吉—古泉±1100kV特高压直流输电工程中昌吉换流站、古泉换流站和张北柔直工程中北京换流站、丰宁换流站为试点，剖析国家电网有限公司直流建设分公司（以下简称“公司”）开展智慧建设在直流工程中的探索与应用，打造直流工程换流站施工现场的“智慧工地”。

打造智慧型管控模式

公司以建设“精品中的精品工程”为目标，以突出本质安全与实体质量为根基，遵循总体策划、资源整合、专题研究、专项协调、依法合规、创新管理、务实高效的工作思路，全面精、细、严、实地推行工程建设各项管理工作。

通过研究，公司内形成一套直流换流站工程智慧建设体系框架，为直流工程全产业链和参与方提供数据接口与服务接口；运用“大、云、物、移、智”信息技术，践行“互联网+”理念，通过分析工程建设中的关键问题，提出智能化与工程建设深度融合的解决方案和“泛在电力物联网”建设在直流工程中的落地方案；研究工程现场要素管控的创新方法，探索研究BIM技术在施工过程智能检测中的应用，逐步实现工程管控模式从传统型向智慧型的转变。智慧建设在直流工程中的探索与应用主要表现在以下四个方面。

工程全要素实时管控

利用视频监控、单兵、无人机及非接触式的无线感知手段，公司对工程建设过程中的“人、机、料、法、环”各要素的状态进行实时监控、记录存储、智能分析与危险预警，全面提升工程本质安全与实体质量。同时，改变传统的通过大量手工录入数据的方式而采用信息统计的工作方式，逐步实现工程管控模式从传统型向智慧型转变。

此外，公司对全过程人员进行实名制管控，完成“一人一卡”“一点一机”“分级监控”，实现對管理人员和分包人员监管、人员考勤、人员工作量统计、人员分布、人员轨迹等全面有效的管理；对车辆、机械设备的实时状态进行统计分析，记录活动信息、历史活动轨迹等，便于监督管理，优化工作流程；对现场的施工风险进行监控和预警，解决工程施工安全质量管控难点问题，减少危险事件的发生，提升现场安全与质量综合管控水平；对现场的物资、材料、工器具进行全生命周期ID管控；对现场的气象环境进行分析和统计，达到“天气人人知”的效果。

通过施工作业智能监测手段实现对工程现场安全、质量、风险等的管控。以物联网技术对现场塔吊运行、网架提升过程、深基坑、电气设备运行等关键装备或重要工艺的过程进行智能监测，并将监测过程数据传输到统一的平台上，避免人为操作偏差与主观失误，大大提升了施工现场的人员安全水平与质量安全水平。

视频影像实现智能监管

公司根据在工程现场固定和移动监控系统，建立监控工作常态化机制，利用智能场景识别技术，对监控对象的状态、位置、温度等信息进行感应分析，对人员违章、火灾等情况进行预警。使用计算机视觉、机器学习、图像识别等技术来实现对人员正确佩戴安全帽、人员在作业区域吸烟、火灾情况等场景的分析与识别，当识别出违规场景后，自动截图保留视频，并发出警告信息，保证工程现场安全作业，最终生成数据报表，让安全生产管理决策更加科学。除上述基础视频结构化识别外，还实现了现场人员违章智能识别、消防设施违章智能识别、施工用电设施违章智能识别、材料设备堆放违章智能识别、高空作业违章智能识别等，在提升监管力度的同时，也节省了大量人力。

可视化应用为现场管控赋能

公司将整个工程设计的最终成品及其信息通过三维的表现形式，直观展示工程建筑模型、结构模型、管线综合模型及施工过程的模拟演示，可浏览建筑模型内部细节，形成可视化分析数据，便于现场施工人员查阅。通过VR/AR技术应用，在工程建设现场，施工人员佩戴全息AR眼镜或增强混合现实MR头盔，可快速识别已在数据库中加载的现场各类人员、机械、设备、建筑物、地质环境等信息，通过AR眼镜扫描设备二维码，透视设备内部构造，便于现场人员快速、全面地掌握信息。将三维场景应用于应急演练和交底培训，设置多种演练情景预案，利用虚拟系统的信息数据启动应急预案，给出现场操作及模拟显示等标准化的作业流程。同时，现场人员佩戴AR眼镜可通过语音、视频、图像、文字等手段进行交互式操作，此技术可应用于专家远程会商，尤其针对偏远地区项目和海外项目，专家可通过虚拟现实技术与现场人员交互，及时、准确地指导现场工作。

BIM技术的应用与探索

基于BIM技术实现施工过程5D管控，主要包含施工进度管控、施工资源管控、施工造价管控、施工方案与工艺模拟等。在施工进度管控方面，通过三维施工推演，进行施工进度模拟，辅助制订施工进度计划，并自动生成资源配置计划，保证资源到场、工序进度、仓储容量等要素之间的协调匹配；在施工资源管控方面，通过BIM模型获取完整的实体工程量信息，进而计算出劳动力需求量及其他资源信息，评估资源投入量的合理性，在策划阶段制定出合理完善的资源项目、资源工程量及进场时间等信息，为后期施工过程减少返工和浪费；在施工造价管控方面，通过BIM技术，实现工程量的自动对比、分析，在BIM协作平台上，项目实施、变更、索赔、进度，以及人、材、机价格等信息均有翔实记录，有效解决结算资料不全、结算依据混乱等问题，提高工程结算工作效率；在施工方案与工艺模拟方面，通过BIM技术检查和比较不同的施工方案、优化施工方案，增强向作业人员技术交底的效果；施工模拟也为项目各参建方提供沟通与协作的平台，帮助各方及时、快捷地解决各种问题，从而大大提高工作效率，节省大量的时间。

结语

基于物联网、大数据技术的“智慧建设”在昌吉换流站、古泉换流站、北京换流站、丰宁换流站中得到了较好的应用，实现对施工全要素的动态监测和可视化管控，获得了施工现场的一致好评。“智慧建设”改变了传统的工程管控模式，实现了工程全站各个作业面的监控，在提升作业效率、降低安全风险方面有显著成效。

未来，综合运用物联网、云计算、移动互联网、BIM、无人机、视频结构化分析等技术手段促进“智慧建设”，建设安全可靠、先进适用、经济合理、环境友好、国际一流的精品工程，对人员、安全、质量、生产、环境等要素在施工过程中产生的数据进行全面采集，并实现数据的共享和协同运作，最终实现互联协同、全面感知、辅助决策、智能生产、科学管理，起到标杆和引领的作用。

宋涛，国家电网有限公司直流建设分公司， 硕士，高级工程师，主要负责直流输电工程管理工作。

李丹，国家电网有限公司直流建设分公司， 硕士，工程师，主要负责直流输电工程管理工作。

白光亚，国家电网有限公司直流建设分公司， 硕士，教授级高工，主要负责直流输电工程管理工作。