——記山東濰坊抽水蓄能電站重大科技創新成果應用
走進山東濰坊臨朐縣嵩山生態旅游區,青山葳蕤阡陌連綿,霧鎖平川疊嶂層巒。這里書寫著千古雄圖天半落的豪邁,更見證了水電六局人的五載鴻績汗中來。一幅壯觀的藍圖,一項大規模、高難度的國之重器工程,凝聚著六局人上下求索的艱辛與壯志,高科技賦能全工程管理與施工工藝,更鐫刻下他們矢志奮斗、研索創新的智慧結晶。
山東濰坊抽水蓄能電站是山東省內建設的第四座抽水蓄能電站,由中國水電六局承建。電站位于臨朐縣嵩山生態旅游區,距濰坊市、濟南市分別約80公里和120公里,是山東省首屆儒商大會簽約項目和新舊動能轉換重大項目,也是臨朐縣單體投資最大的項目。工程總投資81.18億元,總工期72個月,預計2027年建成投產。電站工程規模為一等大(1)型,電站額定水頭326米,裝機規模120萬千瓦,安裝4臺單機容量30萬千瓦可逆式水泵水輪機組,以500千伏線路接入山東電網。
電站投產后,可有效緩解山東電網調峰能力不足,優化電源結構,改善供電質量,提高電網運行的經濟性、安全性和穩定性。電站投運后,每年可減少原煤消耗約30.66萬噸,減排二氧化碳約51.9萬噸、二氧化硫約0.98萬噸、氮氧化物約0.28萬噸,對提升區域內能源資源的有效利用,促進節能減排,改善生態環境,推動地方經濟平穩發展具有重要意義并產生深遠影響。
數字化賦能,打造工程管理“智慧”大腦
2021年9月,水電六局山東濰坊抽水蓄能電站項目部成立,項目黨支部在第一時間就將智慧工地建設列入該項目前期規劃,與工程施工同部署、同設計,與業內多家權威科技公司通力合作,研發了三維智能化大壩施工管理子系統、運料車輛智能監控子系統、堆石料上壩智能加水子系統、大壩填筑過程智能監控子系統、瀝青混凝土溫控全流程智能管理子系統和施工期安全管控子系統,用數字化、智慧化引領項目全過程升級,實現了項目的“智慧化”精細管控,堅持以高屋建瓴的統馭智慧、高瞻遠矚的戰略眼光、運籌帷幄的沉潛胸懷,把項目的施工管理方式打造為全科技覆蓋的“5G”智慧工地。
所謂智慧工地,就是將人工智能、傳感技術、虛擬現實等高科技植入到建筑、機械、人員的穿戴設施、場地進出關口等各類物體中,并且利用互聯網技術將所有部門聯系在一起,以高科技實現工程管理人員與工程施工現場的覆蓋與整合,最終實現零誤差、零事故的安全、高效作業。
通過精心研究和部署,項目部運用現代信息和傳感等技術,運用物聯網進行信息交換與通訊,充分利用先進的網絡信息技術、物聯網技術、GNSS定位技術、云技術、數據融合技術、BIM技術、AI智能識別技術、入侵報警技術、熱成像技術、無人機掃描技術,結合現場實際的施工管理體系,實現面向發包人、設計、監理、承包商單位的大壩工程施工信息采集與質量、進度、安全控制的綜合管理系統,實現對施工現場管控、項目實施流轉的有效控制,從而降低成本、提高效益、優化服務;通過建立監測、分析、反饋、處理機制,實現大壩全生命周期智能化管理,提升濰坊抽水蓄能電站工程建設管理水平,實現工程建設的創新化管理,為打造優質精品工程提供強有力的技術保障;將自動化、可視化、可控化、智能化、系統化、網絡化、電子化的發展成果運用到智能電站建設,全力推進智能電站建設,提升公司基建管控決策分析服務能力。通過對智能化信息技術的應用,可以實現工程全生命周期狀態的“全面感知、真實分析、實時控制”,為建成“無縫大壩”及保障大壩長期安全穩定運行提供了創新解決方案,同時也為建設者減輕了壓力,讓大家體驗了全新科技感的建設過程,提高了工程建設的效率。2022年11月9日,濰坊抽水蓄能電站大壩施工智能系統的后臺監控系統正式投入使用。
近年來,“智慧工地”成為六局提升工程項目建設技術和管理水平的“橋頭堡”,是實現項目高質量履約的重要保障,并為企業高效和平穩發展奠定了堅實的基礎。
精細化創研,煥新科技助力工程“掘金”
“智慧工地”的構建為工程項目管理營造了一座堅不可摧的靠山,讓每一項具體的施工工作在步步為營的落實中井然有序。項目部本著打造創新品質工程的目標,激勵參建人員發揮滿腔熱情,啟發“頭腦風暴”參與研究,使得創新技術如雨后春筍般勃然綻放,切實保障了工程建設的質量和效率。
濰坊抽水蓄能電站由上水庫、下水庫、輸水系統和地下廠房組成。上水庫工程土石方開挖1552.52萬立方米,填筑1310.04萬立方米,最大難點在于其所處的地理位置四周山勢陡峭、施工面狹窄,故而使開挖和填筑工程規模巨大,是目前國內施工難度最大的上水庫工程,對大壩建設中最基本也最耗時耗力的碾壓施工工序提出了嚴峻挑戰。碾壓工序是大壩填筑質量的關鍵環節,傳統的碾壓施工是重復的高強度人工作業,操作枯燥乏味。為保障填筑質量,提高施工效率,降低施工成本,保障施工人員職業健康,更快更好地完成工程任務,項目部與國網新源濰坊公司、中國電建北京院、中國電建華東咨詢等單位通過“聯創共建”,成立了“上水庫開挖填筑施工技術創新工作室”,旨在為職工搭建展示才能、自主創新、建功立業的陣地。
隨著工程建設中對新工藝的開發,項目部對新技術的實踐應用逐漸臻達只聞機器轟鳴,不見人跡蹤影的“空無境界”。“5G+”智能無人值守大壩碾壓系統、智能無人碾壓機群協同作業技術等一系列智能科技的應運而生,讓充滿科技感的工地變得無比“聰明”。
“5G+”智能無人值守大壩碾壓系統避免了傳統的碾壓施工中重復的高強度人工作業、操作枯燥乏味、碾壓質量參差不齊的弊端,尤其解決了在高海拔氣候等惡劣氣候條件和現場復雜施工環境下,施工人員出現明顯降效,不利于大壩施工質量高標準控制的問題。該系統基于 5G 技術的高速傳輸、低延遲、大容量特點,以北斗導航系統為核心的高精度空間定位技術、傳感技術,采用底層改裝方式,實現碾壓機作業無人化控制,并基于 5G 技術,融合智能算法生成的作業策略,實現現場施工狀態、無人控制參數的雙向通訊及碾壓作業過程實時智能分析與反饋,可以有效提升碾壓作業智能化管控水平,進一步提升施工質量和效率。該系統定位精度高達 10 厘米,可實現碾壓機群 24 小時全天候無人值守作業。
在濰坊抽水蓄能電站智能無人碾壓機群協同作業技術中,智能無人駕駛技術起到核心作用。該技術通過對無人碾壓單機智能化改造技術,研究通過加裝感知設備以實現碾壓機的自主感知;加裝智能避障等安全保障模塊以確保無人作業安全;實現壩料作業面條件下無人碾壓機作業軌跡的高精度自主控制,實現行進、轉向、振動與制動等車體運動控制。通過無人碾壓機群協同作業技術,實現機群態勢共享,協同全覆蓋路徑規劃,協同施工控制,涵蓋生產管理、設備調度、智能采運、協同作業、安全檢測、數據分析等全方面智慧工地建設所需的功能。
在面對水利工程復雜環境帶來的施工功效低、人力耗損大等艱巨挑戰時,采用智能無人駕駛技術,能夠保障填筑質量,提高施工效率,降低施工成本,保障施工人員職業健康,對保證濰坊抽蓄建設質量、進度和安全、提升筑壩智能化水平、打造行業示范標桿具有重要意義。
細膩化巧思,為品質工程再添錦上繁花
科技的發展靠人力推動,智慧的管理需要“以人為本”來構建參建者與科技之間良性互動的發展模式,促進科技與人的協同發展。
2022年6月17日,山東濰坊抽水蓄能電站投入200萬元建設的安全培訓教育基地正式落成啟用。基地內的科技感安全體驗館和室外體驗中心打破傳統方式,采用視覺、觸覺體驗相結合的三維立體式安全教育,通過視覺、聽覺、語言、動態、動作等四種不同的時空情景模式,模擬施工現場可能發生的各種安全事故,讓體驗者參與其中,讓學習安全知識更生動形象,幫助體驗者熟練掌握安全操作規程以及緊急情況下的安全對策,實現提升職業技能、增強安全素質的目的,大大降低了安全事故發生的概率,以實際行動貫徹“安全至上,生命至上”的理念。
項目部還充分應用BIM(建筑學、工程學及土木工程的新工具)為工程建設過程建立模型,為決策和分析問題提供可視化的依據。除此之外,現場還開發應用了“PM+”系統、自動加水系統、無人機測繪等技術,得到了業主、監理、設計單位以及地方政府的高度評價。
2022年,《山東濰坊抽水蓄能電站智能化施工》獲評電力建設工程智慧工地管理三等成果;《提高上水庫庫盆開挖預裂爆破一次驗收合格率》獲評2022年度電力建設質量管理小組活動三等成果、水利工程優秀質量管理小組Ⅲ類成果獎。
創新是引領發展的第一動力,山東濰坊抽水蓄能電站項目部將穩扎一線繼續耕耘,為齊魯大地人民造福承使命,為企業品牌建設創殊榮。(盧熙舜 陳顏春 冉景勇)
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