“溪洛渡大壩是世界上最聰明的大壩，一有頭疼腦熱就會(huì)及時(shí)告訴你。”中國(guó)工程院院士、三峽集團(tuán)原總工程師張超然如此說(shuō)道。

　　溪洛渡水電站，位于四川省雷波縣和云南省永善縣的金沙江下游峽谷河段，是繼三峽之后，我國(guó)第二、世界第三大水電站工程。溪洛渡擋水大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程610米，最大壩高285.5米，壩頂弧線長(zhǎng)681.51米，拱冠頂厚14米，底厚64.04米，是300米級(jí)特高拱壩，壩高排名世界第三，為特高薄拱壩。

　　高難度催生數(shù)字管理

　　拱壩一直被認(rèn)為是水工界最復(fù)雜的建筑物。而溪洛渡大壩作為混凝土雙曲拱壩，這樣的設(shè)計(jì)，雖然由當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)條件綜合決定，卻帶來(lái)諸多世界級(jí)難題。

　　溪洛渡大壩建于長(zhǎng)江干流，兼具高拱壩、高地震區(qū)、高水頭、大泄流量等特點(diǎn)。其地震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、壩身泄洪流量、泄洪功率均位居世界特高拱壩之首，河床水文地質(zhì)條件和大壩結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度亦為世界拱壩之最，僅水推力一項(xiàng)，就達(dá)1400萬(wàn)噸。同時(shí)，它還是世界唯一采用地下洞室開(kāi)挖料作為全壩粗骨料的特高拱壩，混凝土本體材料抗裂特性偏弱。由此，施工中面臨混凝土溫控防裂、河床壩段弱卸荷下限巖體基礎(chǔ)處理、擴(kuò)大基礎(chǔ)壩體結(jié)構(gòu)整體安全、工程安全度汛等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。

　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溪洛渡大壩基礎(chǔ)處理、混凝土施工與溫控過(guò)程的有效監(jiān)控與管理，保證工程的質(zhì)量和大壩的絕對(duì)安全，在工程建設(shè)之初，中國(guó)三峽集團(tuán)就提出建設(shè)溪洛渡“數(shù)字大壩”，借助信息化手段與數(shù)字技術(shù)，優(yōu)化施工管理模式。

　　“數(shù)字大壩”建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生

　　“數(shù)字大壩”系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、分析、反饋和直觀展示，從而為現(xiàn)場(chǎng)參建各方提供信息交流和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的高效平臺(tái)。通過(guò)登錄“數(shù)字大壩”系統(tǒng)，建設(shè)者可以直觀了解整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，對(duì)大壩施工全程監(jiān)控，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題采取相應(yīng)的施工措施，促進(jìn)各單位協(xié)同工作、快速反應(yīng)。

　　為全方位實(shí)時(shí)感知大壩各部位溫度，壩體分布了2000多個(gè)倉(cāng)，每倉(cāng)埋有兩支溫度計(jì)。與此類似，壩體里還“埋伏”有2000多臺(tái)其他各類監(jiān)測(cè)儀器，如多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等。那些裸露的線頭相當(dāng)于負(fù)責(zé)肌體感應(yīng)的神經(jīng)元“突觸”，把溫度等要害數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到電腦終端，構(gòu)成“數(shù)字大壩”的神經(jīng)系統(tǒng)。

　　同時(shí)，為盡可能有效地采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)針對(duì)各類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了多模式的數(shù)據(jù)采集手段。在溪洛渡，拌和樓的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、纜機(jī)運(yùn)輸數(shù)據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集和導(dǎo)入，這種方法避免了人工干預(yù)與額外操作，保證了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與及時(shí)性。在大壩澆筑及溫控管理過(guò)程中，有大量數(shù)據(jù)需要采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行人工測(cè)量，借助該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)手持式數(shù)據(jù)采集功能，可以大幅提高人工測(cè)量的工作效率。

　　“以混凝土測(cè)溫為例，埋設(shè)在倉(cāng)面中的大量溫度計(jì)，需要使用專用儀器一一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。借助在線式手持?jǐn)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，技術(shù)人員能夠?qū)Σ杉哪繕?biāo)進(jìn)行統(tǒng)一的條碼編碼，實(shí)現(xiàn)快速掃描定位和數(shù)據(jù)的快速錄入，并通過(guò)規(guī)范約束，盡可能減少出錯(cuò)的可能性。”溪洛渡工程建設(shè)部大壩項(xiàng)目部主任陳文夫說(shuō)。

　　除分析、查詢外，系統(tǒng)還能通過(guò)制定各類標(biāo)準(zhǔn)與閥值，根據(jù)擬合參數(shù)預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種預(yù)警功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩混凝土施工的全過(guò)程控制，提高現(xiàn)場(chǎng)管理水平。

　　溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的建設(shè)，解決了傳統(tǒng)科研工作中存在的困難和不足，大壩施工期的全部第一手資料均可在第一時(shí)間從系統(tǒng)中獲取。針對(duì)工程中存在的問(wèn)題，科研單位可以及時(shí)展開(kāi)跟蹤反演分析，對(duì)各種可能的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究成果能夠及時(shí)用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

　　從數(shù)字到智能的跨越

　　“‘數(shù)字大壩’，主要是指施工過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)都能采集；而‘智能大壩’則是能對(duì)采集到的數(shù)據(jù)作分析、處理，并進(jìn)行趨勢(shì)判斷和預(yù)測(cè)預(yù)控。”溪洛渡工程建設(shè)部大壩項(xiàng)目部副主任周紹武如此概括這座“聰明”大壩的智力進(jìn)步。他認(rèn)為，“智能大壩”的智能性主要包括四個(gè)方面——自我感知、數(shù)據(jù)分析、智能判斷和自我調(diào)整。

　　周紹武介紹，溪洛渡“數(shù)字大壩”建設(shè)初期，系統(tǒng)功能主要以采集和分析為主，以控制為輔；建設(shè)中期，開(kāi)始注重信息監(jiān)測(cè)和控制的結(jié)合；到了后期，在自動(dòng)采集的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了以智能控制為主的多項(xiàng)系統(tǒng)，形成了以智能拱壩建設(shè)與運(yùn)行信息化平臺(tái)（iDam）為智能化平臺(tái)，以智能溫控、智能振搗和數(shù)字灌漿等成套設(shè)備為智能控制核心裝置的大壩智能化建設(shè)管理系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字大壩”向“智能大壩”的跨越。

　　其中，“iDam”是一個(gè)集網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件、項(xiàng)目合同各方和專家團(tuán)隊(duì)為一體的綜合性人機(jī)交互系統(tǒng)，需要在壩體內(nèi)埋設(shè)成千上萬(wàn)只溫度計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器；需要研發(fā)混凝土施工、溫度控制、仿真分析、預(yù)警預(yù)控等14個(gè)功能模塊。此外，還需要布置一個(gè)龐大的覆蓋全壩的信息網(wǎng)絡(luò)。

　　另外，周紹武還介紹道：“智能手機(jī)盯倉(cāng)功能——是一個(gè)安裝在智能手機(jī)上的數(shù)據(jù)采集程序，無(wú)論是在施工現(xiàn)場(chǎng)還是辦公室，只要有網(wǎng)絡(luò)，就能登錄系統(tǒng)。監(jiān)理在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)手機(jī)提交各類數(shù)據(jù)，管理人員在辦公室就能實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)情況和質(zhì)量安全問(wèn)題。”

　　不僅如此，系統(tǒng)的智能冷卻通水功能也頗具亮點(diǎn)。智能冷卻通水系統(tǒng)通過(guò)預(yù)埋在混凝土里的溫度計(jì)，實(shí)時(shí)掌握各部位混凝土的即時(shí)溫度，系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取這些溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合混凝土冷卻階段，經(jīng)過(guò)計(jì)算，自動(dòng)調(diào)節(jié)通水流量，讓混凝土溫度隨著曲線發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了冷卻過(guò)程的完全智能化，不需要人工調(diào)整。

　　溪洛渡大壩“聰明”之處就在于，建設(shè)和管理大壩的技術(shù)人員能預(yù)知它的“頭疼腦熱”，能及時(shí)調(diào)整它的狀態(tài)，讓它始終處于健康狀態(tài)。

　　溪洛渡拱壩智能化建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)水電行業(yè)由傳統(tǒng)走向現(xiàn)代化、智能化。從實(shí)體大壩到數(shù)字大壩，再到智能大壩，借助現(xiàn)代化的信息和管理手段，溪洛渡工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)了大壩建設(shè)的全方位控制與管理，在世界高拱壩建設(shè)領(lǐng)域居領(lǐng)先地位。

　　相關(guān)鏈接

　　溪洛渡特高拱壩智能化建設(shè)

　　溪洛渡大壩智能化建設(shè)，是基于物聯(lián)網(wǎng)“全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制”的閉環(huán)控制特征，圍繞特高拱壩建設(shè)過(guò)程中面臨的混凝土溫控防裂、混凝土澆筑振搗質(zhì)量、大壩基礎(chǔ)灌漿、工程安全度汛等技術(shù)挑戰(zhàn)，以新一代通信技術(shù)為支撐，集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)篩選分析技術(shù)、三維仿真技術(shù)、預(yù)警預(yù)判和決策支持技術(shù)、高精度定位技術(shù)，將筑壩技術(shù)數(shù)字化、信息化，實(shí)時(shí)感知關(guān)鍵控制點(diǎn)的工程數(shù)據(jù)，并通過(guò)業(yè)務(wù)協(xié)同一體化平臺(tái)iDam，開(kāi)展基于真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高可靠度的進(jìn)度仿真和全壩全過(guò)程的溫度、應(yīng)力、滲流等多場(chǎng)耦合的壩體壩基真實(shí)工作性態(tài)仿真，進(jìn)行多方案比選和預(yù)測(cè)分析。

　　同時(shí)，運(yùn)用智能控制裝備和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大體積混凝土施工質(zhì)量的預(yù)報(bào)、預(yù)警與智能控制，混凝土“早冷卻、慢冷卻、小溫差”的實(shí)時(shí)、在線、個(gè)性化溫控，解決了大體積混凝土施工漏振、過(guò)振、欠振等質(zhì)量控制難題，并實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)處理灌漿抬動(dòng)、壓力、流量、密度的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。

　　■本報(bào)記者 路沙

關(guān)注讀覽天下微信， 100萬(wàn)篇深度好文， 等你來(lái)看……