QC成果水电工程心墙堆石坝碾压遍数自动实时监控系统的研探

心墙堆石坝碾压遍数

自动、实时监控系统的研探糯扎渡水电工程数字大坝QC小组2010年6月发布人:胡彬赵晨生糯扎渡水电工程数字大坝QC小组心墙堆石坝自动、实时监控系统的研探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算91、小组注册情况小组名称糯扎渡水电工程数字大坝QC小组成立时间2008年3月1日注册日期2008年4月25日活动课题心墙堆石坝碾压遍数自动、实时监控系统的研探课题类型创新型注册号NZD/2008-03活动时间2008年5月--2009年3月推进者胡彬活动次数30出勤率100%一、小组概况小组成员情况序号姓名性别年龄职称学历组内分工1刘东海男35副教授博士组长、技术负责2朱启贤男40高工本科副组长、管理负责3佟大威男27讲师博士技术开发4崔博男26讲师博士软件开发与实施5赵晨生男24博士生硕士软件开发与实施6钟桂良男24博士生硕士软件开发与实施7吴刚男38工程师本科现场实施8胡连兴男24博士生硕士现场实施9刘宁男23博士生硕士现场实施2、小组成员及分工一、小组概况糯扎渡水电工程数字大坝QC小组心墙堆石坝自动、实时监控系统的研探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算9糯扎渡掺砾心墙堆石坝坝高居同类坝型世界第一

(261.5m)，建设规模和难度居世界前列，很多技术难题已超出现行规范要求。“千年大计，质量第一”，如何在现有规范基础上，进一步依托先进技术对施工质量进行有效控制，是确保糯扎渡大坝建设质量的重要保障。碾压遍数的控制，是保证掺砾心墙堆石坝施工质量的关键。二、选择课题1、问题的提出难以准确计数，且受人为因素干扰大；无法全天候24小时不间断监控；不能及时发现漏碾、欠碾区域。糯扎渡大坝建设需要监控的工作点多，面广，量大(12个施工分区，11台碾压设备)，而现场质量管理人员数量相对较少传统采用旁站监理计数和测量碾压轨迹间隔方法：二、选择课题1、问题的提出

因此，研究开发一种具有实时性、连续性、自动化、高精度等特点的大坝施工碾压遍数监控系统，实现碾压遍数的实时监测和反馈控制，是非常必要的。课题名称二、选择课题心墙堆石坝碾压遍数自动、实时监控系统的研探2、选择课题糯扎渡水电工程数字大坝QC小组心墙堆石坝自动、实时监控系统的研探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算9三、设定目标1、目标的确定目标1实现全天候24小时、自动地监测施工仓面的碾压遍数目标2实时反馈，一旦存在漏碾、欠碾，提示质量管理人员，以便及时指导现场进行补碾三、设定目标2、目标设定依据（1）GPS定位技术、GPRS无线通讯技术、Internet网络技术和计算机技术的发展和普及，为本课题开发和实施提供了技术支持。（2）国内外类似研究，如道路施工中的质量实时监控系统，为本课题开发提供了借鉴。（3）高精度GPS接收机的民用化、坝区移动通讯信号覆盖等为本课题开发和实施提供了硬件保障。（4）既有来自科研单位，又有来自工程建设单位的小组成员构成，双方联合攻关与通力合作，为攻克具有高难度、强应用性的本课题提供了智力和人员保证。实现目标完全是可能的！糯扎渡水电工程数字大坝QC小组心墙堆石坝自动、实时监控系统的研探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算9小组运用头脑风暴法确定了监控系统的总体结构:四、提出方案并确定最佳方案无线碾压机GPS移动终端GPS差分基准站无线通信网络现场分控站总控中心客户端软件1.碾压机GPS移动终端开发方案及选择提出在碾压车上安装高精度GPS接收机，进行实时定位，并将定位坐标通过无线通信网络发送到数据库。四、提出方案并确定最佳方案碾压机GPS移动终端原理图核心部件四、提出方案并确定最佳方案GPS接收机是移动终端的核心部件，其性能将直接决定监测效果的好坏。1.碾压机GPS移动终端开发方案及选择型号价格性能分析结论徕卡GPS123017万精度高、作业距离最长、抗震性能好、抗干扰能力强；价格高，主机和天线不能分离，不适合碾压机械安装和使用。不采用泰雷斯

Z-MAX15.5万价格较低，抗震性能较好；性能不太稳定，外观封闭性一般。不采用天宝570016万性能稳定、抗震性能好、外观封闭性好、作业距离相对较长，适合碾压机械安装采用为了提高GPS接收机的定位精度（厘米级），以满足质量控制的要求，需要采用GPS动态差分技术。四、提出方案并确定最佳方案2、GPS差分基准站建设方案的选择因此，需建设基准站，包括GPS接收机及卫星天线，差分信号无线发送电台及天线等集成与安装GPS接收机卫星天线差分无线电台及天线方案卫星信号强度安全性结论左岸坝顶821.5m高程平台坝轴线处左岸坝底有部分区域信号较弱

（搜星数<4）位于观礼台旁，人员多，不利于设备安全不采用右岸坝顶821.5m高程平台坝轴线处右岸坝底有部分区域信号较弱

（搜星数<4）位于观礼台处，人员多，不利于设备安全不采用左岸坝顶867m高程变形监测房处差分无线信号覆盖整个工区，信号强度高（搜星数均>4）已建有房屋，设备安全有保障采用四、提出方案并确定最佳方案2、GPS差分基准站建设方案的选择经比选，选定了左岸坝顶867m高程变形监测房处建设基准站。该处无线信号覆盖整个工区，卫星信号强度高，且设备安全有保障。总控中心是监控系统的核心组成部分，其实现如下功能：数据接收、分析、存储、备份对碾压遍数进行远程监控最终方案内容特点业主营地建设总控中心服务器系统，网络系统和双通道投影系统有显示度，三防保证，供电稳定，网速快，方便四、提出方案并确定最佳方案3、总控中心建设方案的选择经过多方案论证，考虑系统的显示度、网速、供电和监控便利性，确定了最佳建设方案：GPS移动定位装置碾压机GPS移动终端采集的动态坐标，需要通过无线通信网络传输到总控中心系统服务器。四、提出方案并确定最佳方案4、通信网络建设方案的选择无线通讯网络？综合考虑建设费用、信号强度、移动性和传输速度，通过与无线扩频网络技术比较，最终选定了移动GPRS技术。该技术网络覆盖广，建设费用低，传输速度满足实际需求。方案费用信号覆盖区传输速度结论无线扩频网络技术需一次性建设费用约30万有效距离5km，需多个中继站带宽大，速度快，2M/s不采用移动GPRS技术每月费用不超过1000元，共计不超过5万元覆盖区域广，移动性好带宽小，速度约50K/s，但能满足数据传输要求采用四、提出方案并确定最佳方案4、通信网络建设方案的选择分控三站设三在施三工现三场，三是质三量管三理人三员对三碾压三过程三进行实时三监控三的场三所。方案优点缺点结论建设在上游围堰距离施工现场较近，现场情况反馈迅速；硬件条件差，供电、网络不稳定不采用建设在左岸坝顶办公条件较好，供电、供水、网络稳定，监控视野良好；距离施工现场较远，不易快速到达坝面采用四、三提出三方案三并确三定最三佳方三案5、现场分控站建设方案的选择综合三考虑监控三效果、办公三条件、网络和供电三稳定三性等，三通过三与建三在上三游围三堰方三案比三较，三最终三确定三分控三站建三在左岸三坝顶。客户三端软三件功三能：实现三碾压三遍数三的实三时显三示；是质三量管三理人三员的三监控三平台三。四、三提出三方案三并确三定最三佳方三案6、客户端软件开发方案的选择方案三讨论三与试三验分三析开发方式计算精度运行速度界面美观开发时间结论基于网格的图形算法0.5m×0.5m12-22帧/s尚好半月左右不采用基于像素的图形算法根据需要任意定义，取约0.1m×0.1m20-30帧/s好1-2个月采用软件三开发三中，碾压三遍数三可视三化算三法是核三心要三解决三的问三题。三经过三与基三于网三格的三图形三算法三作综三合比三较，三最终三确定基于三像素三的图三形算三法开发三方案三。该三算法三具有计算三精度三高、三运行三速度三快，三绘制三实时三性高三，表三现界三面美三观等优三点，三缺点三是开发三周期三较长。四、三提出三方案三并确三定最三佳方三案6、客户端软件开发方案的选择四、三提出三方案三并确三定最三佳方三案7、确定最佳方案132456基于三像素三的图三形算三法糯扎三渡水三电工三程数字三大坝QC小组心墙三堆石三坝自三动、三实时三监控三系统三的研三探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算9序号对策目标措施地点负责人时间1GPS移动终端安装每台碾压机械和基准站各安装一台GPS移动终端，且能获取监测数据1、购置GPS移动终端；2、安装GPS移动终端北京四维远见公司刘东海2008.5.20-5.252GPS差分基准站建设使GPS移动终端的监测精度达到厘米级1、购置基准站设备；2、组装基准站设备糯扎渡工地左岸坝顶钟桂良2008.5.20-5.253总控中心建设接收、分析、存储、备份监测数据；管理客户端软件；远程监控碾压遍数1、购置总控中心设备；2、组装总控中心设备糯扎渡工地业主营地刘东海2008.5.23-5.29五、三制定三对策根据三确定三的最三佳方三案，三遵循5W三1H原则三，制三定了三对策三表，三总计7项对三策。--对策三表--序号对策目标措施地点负责人时间4通信网络建设实现监测数据的传输1、购置通信设备；2、GPRS无线网络接入INTERNET网络糯扎渡工地现场崔博2008.5.29-5.305现场分控站建设远程监控碾压遍数；反馈指导现场施工1、购置分控站设备；2、组装分控站设备糯扎渡工地赵晨生2008.5.25-5.306客户端软件开发碾压遍数的实时显示；为质量管理人员的提供监控平台软件开发糯扎渡工地业主营地崔博2008.5.20-6.307系统测试与运行全天候、自动、实时监控碾压遍数；出现漏碾欠碾，及时报警并指导现场补碾系统在糯扎渡工地投入测试及运行糯扎渡工地佟大威08.7.1-09.3.31--对策三表--五、三制定三对策糯扎三渡水三电工三程数字三大坝QC小组心墙三堆石三坝自三动、三实时三监控三系统三的研三探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6效果检查7标准化8总结及打算9全部11台碾三压机三上均三安装三了GP三S移动三终端；通三过专三用软三件测三试，三每套三设备三均能三正常三采集三位置三数据三。安装GP三S移动三终端天线移动三终端三及三三防机三箱六、三对策三实施实施一GPS移动终端购置及安装效果确认对策一目标实现经测三试：三整个三工区三范围三内差三分信三号覆三盖很三好，三定位三平面三坐标精度三达到1-三3c三m，满三足工三程要三求。差分三基准三站内三部结三构六、三对策三实施实施二GPS差分基准站建设左岸三坝顶86三7m高程三变形三监测三房效果确认对策二目标实现经测三试：三监测三数据三能通三过无三线传三输装三置正三常传三输到三总控三中心三数据三库服三务器三。无线三传输三装置六、三对策三实施实施三通信网络建设效果三确认对策三目标实现经测三试：三系统三服务三器能三够正三常的三接收三和存三储监三测数三据，三可以三对碾三压遍三数进三行多三仓面三远程三监控三。系统三服务三器双通三道投三影系三统-方便三多仓三面监三控六、三对策三实施实施四

总控中心建设效果三确认对策四目标实现监理三能够三在现三场分三控站三通过三客户三端软三件实三时监三测碾三压遍三数信三息，三并实三时反三馈指三导现三场施三工。左岸三坝顶三分控三站六、三对策三实施实施五

现场分控站建设监理三在线三指导三现场三施工效果三确认对策五目标实现开发三了具三有自三动、三实时三、高三精度三等特三点的三心墙三堆石三坝碾三压遍三数监三控系三统。碾压三遍数三图形三报告三输出六、三对策三实施实施六

软件系统开发效果三确认碾压三遍数三实时三监控三界面对策六目标实现碾压遍数实时自动监控系统六、三对策三实施实施七

系统测试与运行效果三确认经现三场测三试和三人工三比对三：系三统运三行正三常，三精度三高，三能满三足质三量控三制要三求。对策七目标实现糯扎三渡水三电工三程数字三大坝QC小组心墙三堆石三坝自三动、三实时三监控三系统三的研三探小组概况1选择课题2设定目标3确定最佳方案4制定对策5对策实施6标准化8效果检查7总结及打算9利用三鼠标三移动三实时三查询三碾压三遍数三信息1、目标1检查全天三候24小时三、自三动监三测施三工仓三面的三碾压三遍数通过三图形三报告三输出三仓面三碾压三遍数三的分三布情三况七、三效果三检查（1）分控站监理及时发现漏压、欠压情况（2）反馈现场，补碾合格在线监控|及时反馈|指导施工碾压遍数图形报告2、目标2检查实时三反馈三，一三旦存三在漏三碾、三欠碾三区域三，醒三目提三示质三量管三理人三员，三以及三时指三导现三场进三行补三碾七、三效果三检查心墙三区碾三压遍三数监三控结三果（全三部76三0个仓三面）3、监控效果分析七、三效果三检查控制三标准三：10遍以三上90三%，8遍以三上95三%实际三情况三：10遍以三上均三值97三.3三%，8遍以三上均三值99三.6三%95三%90三%达标三率%经16三29个试三坑点三挖坑三质量三检测三，心三墙区压实三度均三值达三到99三.5三6%，且方差三较小；表明三：现场三施工三满足三质量三控制三要求三，且三稳定三性较三好实际压实度均值为99.56%3、监控效果分析七、三效果三检查4、监控系统在糯扎渡水电工程建设中发挥的重要作用克服三了人三为因三素干三扰，三管理三难度三大等三问题三，确三保了三碾压三遍数三处于真实三受控三状态三，消三除了三欠压三造成三的质三量隐三患。可有三效减三少返三工次三数，三从而三可以提高三施工三效率，加三快施三工进三度三。可有三效减少三现场三质管三人员三的工三作量。创新三了质三量管三理手三段，为三把糯三扎渡三打造三成优质三精品三工程提供三了强三有力三的技三术保三障。七、三效果三检查5、推广价值该成三果不三仅适三用于三心墙三堆石三坝，三还适三用于混凝三土面三板堆三石坝和碾压三混凝三土坝。我国三正在三和将三要建三设一三大批三超高三型土三石坝三，如三澜沧三江30三0米级三的古水、如美堆石三坝，三雅砻三江两河三口堆石