基于无人机技术与数字孪生的施工企业项目管控平台研究与应用

张文涛，杨少春，单长孝，余 刚

（安徽送变电工程有限公司，安徽 合肥230601）

在科技手段日新月异的现今时代，电网施工企业想要持续发展，提高企业竞争优势，就必须推陈出新，大胆创新，采用适合于市场经济的科学管理模式与先进的技术手段。毫无疑问，技术创新、管理创新是电网施工企业发展的必然选择，在新技术、新管理、新模式的良性应用下，激活企业活力和张力，朝向“机械化代人、智能化减人”的目标前进。

1 充分应用先进技术，攻克技术难题，突破管控瓶颈

利用无人机技术与数字孪生平台，绘制三维空间安全管控布置图。张北-雄安特高压输电线路工程跨越长城的跨越塔，海拔约1200m，杆塔全高208m，重约740t，接腿高差达18m，正面根开近30m，基础所在山脊整体坡度40°。杆位地形高差大，信号弱，视野受阻，工程数据采集难，测绘精度低。面对这些问题，公司高度重视，召开专题研讨会，多次讨论后最终决定利用专业性设备——多旋翼五镜头无人机，对跨越长城段的两侧跨越塔进行倾斜摄影测绘，再进行数字孪生平台实景建模。经过一天的航测，项目管理人员和施工班组负责人通过平台应用，在三维实景模式视图下全方位掌握施工环境，准确得知任意两点的真实距离和高差，为张北-雄安特高压输电线路工程跨越长城段杆塔组立施工提供了可靠的数据支撑，顺利完成了施工前风险识别、评估及预控工作。

1.1 建立施工机具模块库和施工数据库

创建数据库，为工程施工前的现场安全文明标准化布置提供科技手段。应用无人机装设空间扫描仪对施工机具进行等比例模型建模，根据工序将模块精准划分，再集成一个整体机具库。项目管理人员包含项目生产副经理、项目总工、安全技术人员等均可在实景模型中根据环境特点和施工方式选取合适的施工机具，进行安全文明布置。另一方面，布置完毕的三维管控图内包含施工机具规范数据库，可随时随地调取查看。

1.2 实现拆旧工况模拟

模拟拆旧工况，制定项目施工方案。目前，电网施工企业承揽的工程中均包含技术改造类工程，如升高改造、开断改造、路径改造等。这类工程对象一般停电时间紧，施工任务重，改造技术复杂。但由于多数是运行至少十年的老旧线路，甚至是数十年的废旧线路，原始参数难以找寻。而不停电无法对塔身和导地线上的一些尺寸进行复核，这种局面导致施工方案编制不准确，施工风险识别不清楚。但若是使用无人机技术对待拆线路进行航测，再进行实景建模，老旧线路的相关参数即可通过平台测量功能获取，为拆旧工作提供了极大便利。

1.3 提升项目风险管理水平

建立风险档案，提升项目风险管理水平。利用无人机技术对项目施工线路航测并通过数字孪生建立模型平台，平台上设置重大风险点和预控措施的功能模块，模块内设置有多项子菜单，分别包括重要跨越、临近带电体、河网基础、山区组塔等。平台上可调取被跨越物参数、临近带电线路空间距离、河网地质条件、山区高差定位数据等，通过对以上的数据流宏观分析，项目管理团队可及时采取安全管理预控措施，防患未然。

施工项目部设置的风险管理为三级菜单，统计有项目部所负责的所有工程重大风险点和预控措施；分公司设置为二级菜单，统计有分公司所负责的所有工程重大风险点和预控措施；总公司设置为一级菜单，统计有总公司所负责的所有工程重大风险点和预控措施。每个级别单位只能自下而上填写查看风险管理菜单，一旦权限人锁定则无法修改。如若临近施工时间，平台上的风险管理功能模块会有风险预警弹窗提示，确保公司管理人员熟知本公司在建工程所有重大风险点和预控措施，且按照公司规定到岗到位，监督施工现场施行安全文明施工。风险管理菜单内容可以通过无人机的重复飞行进行更新。做到施工前风险预警，施工中实时风险管控，保障施工安全、人员安全及项目工程的顺利完工。

1.4 提高工程量核算精度

电网施工企业在建工程施工过程中，都会存在临时占地、路径砍伐、运输道路修建、房拆、工作量签证、跨越架搭设等情况，这些工作量贯穿在工程始终，统计数据多、范围广、超视距，导致上述工程量精度差、有遗漏或重复。此外，上述工作量是可变的，随着工程的建设一直在变动，这给项目管理人员增加了不小的负担。综上所述，工程量的偏差会给施工企业造成一定的利润损失。

通过无人机的倾斜摄影技术，对需要统计的工程量进行拍摄云储存，必要时建立模型上传数据，可大大减少传统统计工作量，提高工程量核算精度。尤其是索道路径选址，30 公里长的双回路线路，采用无人机辅助约三天可完成工作。若采取传统人工实地考察选址，则最少需要一个星期，且路径合理性较差。工程验收时通道林木砍伐工作也是同样的情况。

1.5 实现工程建设进度计划纠偏

利用无人机技术定期巡航，进行项目进度计划偏差管理。对于线路路径比较长、跨越地形复杂的在建工程，项目负责人主要通过听取汇报和看进度表的方式掌握现场施工进度，很难形成一个进度上整体联动、工序上相互制约的一目了然的效果图。尤其是线路施工涉及跨越电力线路的年度停电计划、跨越“三跨”的施工窗口时间、大江大河的封航时间等，都影响和限制着整条线路的施工进度计划。利用无人机航测技术+实景模型扫描整条线路，在终端上直接察看施工进度，可以及时掌握跟进施工进度，结合进度影响因素对既定的施工进度计划纠偏和微调，使得工程施工无停滞，施工班组无停工，满足业主方对工程的工期要求。公司层面可以通过项目部上传的进度模型，掌握所属各项项目的进度，实时督促和跟进。

2 健全组织架构，夯实电网施工企业运行基础

2.1 优化调整组织机构

为了适应数字智能化项目管控方式，增加了无人机技术班组，为电网施工企业数字智能化运行奠定基础。参考国家、行业及公司规章制度，以电网施工企业各类工程的规律、规程、规定为依托，结合各单位施工作业实务，建设全面、精细的工程项目管理体系，梳理出公司工程施工管理的细节，对以往项目管理中的问题进行优化，对新技术引入带来的管理问题进行补充，对传统的管理方式进行更新，打通项目管理与项目施工的映射关系。无人机技术班组是新设立的，主要负责操作无人机，执行施工环境测绘，建模，定期巡检等任务。张北-雄安特高压输电线路工程实行无人机技术班组负责人制，组长负责安排具体测绘工作。在施工项目部，无人机技术班组除了按照公司的管理流程标准开展测绘工作，也应听从项目总工的调度，为工程项目各项施工过程服务。分公司层面，项目总工对上级负责，在模型平台上填报工程信息。公司层面，平台汇总各分公司信息，数据过滤，网络维护。

2.2 高效协调管理工作

突出“进度、成本、安全、质量”的管理目标，优化调整职责界面，实施服务管理和施工管理职责分离，由项目总工负责施工管理，项目副经理负责服务管理，项目经理对整体进行全面管理。明确履行“调度、指挥、监督、协调、考核”五大核心职能，通过先进技术提高协调管理效率。同时，方便对各专业部门工作质量进行考核评价，并提出改进建议，督促各专业部门整改落实，开展风险预控、隐患排查、问题调查整改。

3 建设电网施工企业管控平台，落实数字智能化转型

3.1 大力推进电网施工企业线上管控平台建设

近年以来，公司尝试电网施工企业管控平台进行项目管理，实现项目数据“可理解、可视、可查、可取、可用”，为前端应用持续赋能。一是夯实施工现场数据基础，通过无人机技术与数字孪生技术，建立施工现场环境模型，及时回馈施工现场施工进度、人员、机械情况。二是基于施工现场数据，为电网施工企业管控平台，提供数据溯源、方案模拟、工程量统计、工程进度调整等多项数据服务支撑，实现精益管控。

3.2 建设新型项目管控平台，打造智能化管理典型示范

新型项目管控平台定位为支撑项目施工服务指挥调度全业务运作的生产型管理系统，是实现精益化管控的智能化平台。打造管控平台创新示范。该平台对在建项目风险预控、施工现场测量、施工所需机具、安全交底情况、人员数据库、工具箱等施工过程中重要数据进行整体重构与设计，摒弃传统的工程管理架构，每项数据都设计成灵活而独立的模块，形成一整套供施工项目过程管控的微服务体系，顺势打造出智能化管理典型示范。该平台基于数字孪生平台，可实时通过无人机摄影技术拍摄施工现场情况，以及现场测量用传感器、移动作业APP 等，实现数据快速更新和业务需求的敏捷调控，同时也大大降低了开发工作量，缩短了开发时间。目前，该平台已进入验收阶段，逐渐实现了数据线上线下同步、实时交互，充分体现了智能化管控作用。依托“信息在线、流程可控、智能互动”的管控平台，全方位支撑项目管控平台实现施工项目全监控、管理全闭环，初步构建形成施工项目数字化、智能化管控新模式。

3.3 深化施工风险数字化管控，聚焦安全施工

建立施工风险预控模块，通过无人机技术与数字孪生技术结合，在施工前对可能出现的风险问题进行预测，将可能出现的重大风险点以图片或者三维模型的形式录入项目管控平台。在施工前，项目管理人员对施工班组进行培训，通过现场三维模型进行施工模拟，避免意外。在施工中，对风险点进行实时管控，施工人员可随时查看风险点以及变化。事后总结，对施工过程中风险因素及防范措施做进一步分析总结。在线管控模式，实现风险预控和管控，数据在线化，是对传统风险管控的科技升级。

4 实施效果

新的项目管控方式适应了发展新形势，形成施工过程全监控、服务实时响应的管控工作新模式，解决了困扰项目施工的多类问题，使项目过程管控实现质的飞跃。

（1）通过无人机航测技术对张北-雄安特高压输电线路工程跨越长城段跨越塔进行了精准建模，顺利采集到杆位地形信息，障碍物空间信息、跨越长城线档参数。为基础组塔架线的施工方案编制创造良好的数据支撑，顺利完成重要风险识别、评估及预控措施工作，也为项目安全管理提供了技术支持。

（2）创建的施工机具库和施工规范库，为公司范围内在建工程的三维制图提供了极大便利，取代了单基策划等平面制图的旧模式，制定了施工前安全文明布置标准。

（3）颠覆传统交底模式，采用代入感较强的实景模型交底模式，以机具库和数据库展示结合图中空间距离标注的方式，向施工班组交底施工任务和施工风险点，取消了以往饱受诟病的流于形式的交底。

（4）拆旧施工时，按照预先模拟的工况图进行老旧线路的拆除，提高施工效率和安全管控能力。

（5）建立了重要风险菜单和预警机制，项目管理人员可看到风险信息和风险图像。在施工临近期会有信息强制弹窗，提醒关联单位和分管单位关注重要风险点。

（6）通过应用无人机技术进行工程建设工程数据收集备案归档，提高工程量核算精度。定期建立施工进度模型，及时过程纠偏。

（7）精确划分施工标包，正确匹配分包商承载力。

5 结束语

随着信息技术的发展，建立智慧管控平台是大势所趋。而实现项目施工管控智能化是智慧企业之所需。线上项目管控平台对工程施工实时监控、记录与判断，可以极大提高施工人员的施工安全意识与合作意识。在高素质团队的管理维护下，可以提高管理质量和施工效率，有助于管理层决策与调度，机械化、智能化技术的加入，节约了人力资源、社会资源，为创建节约型社会、友好型社会做出积极贡献。