高拱坝混凝土运输过程智能控制技术研究.pdf

第4 1 卷第 2期 2 0 1 5 年 2月 水 力 发 电 高拱坝混凝土运输过程 智能控制技术研究 钟桂 良，尹 习双 ，邱 向 东，何友 忠 ，刘金飞 ( 中国电建集 团成都勘 测设 计研究院有 限公 司，四川 成都 6 1 0 0 7 2 ) 摘要 ：高拱 坝结构复杂 、坝体应力高 ，混凝 土浇 筑施 工质量倍受重视 。材料运输是高拱坝 混凝 土浇 筑施 工的关键 流程之一 ，需要采用精细化 、智能化技术有效 监测与控制 ，以确保混凝土运输 质量 受控 。研究了高拱 坝混凝土运输 过程智 能控制技术及方案 ，并将方案 运用 到某 3 0 0 m级 高拱坝施工 中进 行生产性试验 ，通过试验验证 了混凝 土运输 过程智 能控制技术 的可行性 ，为高拱坝施工混凝土运输过程精 细化控制 提供 了有效技术手段 。 关键词 ：混凝土运输 ；智能控制 ；高拱坝 ；试验研究 Re s e ar c h on I nt e l l i g e nt Co nt r ol Te c hn ol og y f or Co nc r e t e Tr ans po r t o f Hi g h Ar c h Da m Z H O N G G u i l i a n g ， Y I N X i s h u a n g ， Q I U X i a n g d o n g ， HE Y o u z h o n g ， L I U J i n f e i ( P o we r C h i n a Ch e n g d u E n g i n e e ri n g Co r p o r a t i o n L i mi t e d ， C h e n g d u 61 0 0 7 2 ， S i c h u a n ， Ch i n a ) Ab s t r a c t Be c a u s e o f c o mp l e x s t r u c t u r e a n d h i g h s t r e s s o f h i g h a r c h d a m， t h e q u a l i t y o f c o n c r e t e p o u r i n g i s c l o s e l y c o n c e r n e d Th e t r a n s p o r t o f c o n c r e t e i s o ne o f k e y pr o c e s s o f c o n c r e t e p o ur i n g o f h i g h a r c h da m，wh i c h n e e d a d o pt i n g i nt e l l i g e nt a nd fin e t e c hn o l o g i e s t o e f f e c t i v e l y mo ni t o r a n d c o n t r o l t h e q ua l i t y o f c o n c r e t e t r a ns p o rtAn i n t e l l i g e nt c o nt r o l t e c h no l o g y f o r c o n c r e t e t r a n s p o rt o f h i g h a r c h d a m a n d i t s s o l u t i o n s a r e s t u d i e d h e r e i n ，a n d a n e x p e rime n t a l a p p l i c a t i o n o f t h i s t e c h n o l o g y i n t h e c o n s t r u c t i o n o f a 3 0 0 m l e v e l h i g h d a m i s c a r r i e d o u t T h e f e a s i b i l i t y o f t h i s t e c h n o l o g y i s v e rifi e d b y t h e e x p e ri me n t T h e i n t e l l i g e n t c o n t r o l t e c h n o l o gy p r o v i d e s a n e f f e c t i v e t e c h n i c a l me a n s f o r t h e fi n e c o n t r o l o f c o n c r e t e t r a n s p o r t i n t h e c o n s t ruc t i o n o f h i g h a r c h d a ms Ke y W o r d s ： c o n c r e t e t r a n s p o r t ； i n t e l l i g e n t c o n t r o l ； h i g h a r c h d a m； e x p e ri me n t a l r e s e a r c h 中图分类号 ： T V 6 4 2 4 ； T V 5 4 4 9 2 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 5 5 - 0 4 O 引言 中 国是 目前 世 界上 修 建 高 拱 坝最 多 的 国家 ，高 拱 坝 结 构 复 杂 、坝 体 应 力 高 ，混 凝 土 浇筑 质 量 尤 为 关 键 。如 何确 保 混 凝 土 运输 过 程 受 控 、使 混 凝 土 精 准 运 达 浇 筑仓 面 已成 为高拱 坝 建 设 中重 点关 注 的技 术 问 题 。 国 内 外 水 电 工 程 关 于 材 料 运 输 监 控 的 研 究 较 少 在 矿 井 机 车 运 输 【 I和 物 流 运 输 2 - 3 1 领 域 有 相 关 监 控 研究 与应用 在 水 电行 业针对 土 石坝 坝料 碾 压l4 、 碾 压 混 凝 土 施 工l 7 I 的监 控 管 理 也 有 探 索 性 研 究 ，但 高 拱 坝 建 设 中 的混 凝 土 运 输过 程 管 理 仍 以人 工 方 式 为 主 ，对 运 输过 程 的关 键 信 息往 往 缺 乏 有效 管 理 ，信 息 处 于 非 受控 状 态 。采 用精 细 化 的技 术 手段 和智 能 化 的设 备 对 高拱 坝 混 凝 土 运输 过 程 进 行 实 时监 测 与 智 能 反 馈 控 制 是 保 证 高 拱 坝 混 凝 土 施 工 质 量 的 可 靠 方 法 。笔 者 在 高 拱 坝混 凝 土 运输 过 程 控 制环 节 基 础 上 设计 了运 输 过 程智 能 控 制 技术 架 构 。进 一 步 研 究 了 技 术 实 施 方 案 ，并 在 某 3 0 0 1 T I 级 高 拱 坝 开 展 生 产 性 试 验 以验 证 高拱 坝 混 凝 土运 输 过 程智 能 控 制 技 术 的 可 行 性 。 1 技术架构 1 1 混 凝土 运输 过 程控制 环节 大 型 水 电 工 程 大 坝 混 凝 土 的 运 输 过 程 是 指 混 凝 收稿 13期 ：2 0 1 4 0 9 0 1 作者简 介：钟 桂 良( 1 9 8 5 一 ) ，男 ，四川广安人 ，T程师 ，博士 从事施工质量监控与物联 网在水电工程中的应用 工作 W a r e r P o e r V o 1 4 1 N o 2 _ 圈 l 口 F i - i - ， 寸： 同， J ， C 匕 一 烂寸刖 U1 t目日匕3 I I T J U I X I w l 7 1 J 2 2混 凝 土运 输过 程 匹配分 析 ( 1 ) 装 料 过 程 匹 配 分 析 。侧 卸 车 到 达 和 离 开 拌 和 楼 机 口 时 ， 侧 卸 车 监 控 终 端 扫 描 接 收 到 出 机 口 处 设 置 的标 签 数 据 ，将 标 签 编 号 信息 、收到 标 签 数 I r ,j 【 l 、 f n J 一 起发 送 给服 务器 。服 务器 接 收 到信 息后 ， 将 ， J 、 编号 信 息 与 数据 库 中各 关 注点 设 置 标 签 的信 息 进 行 比 对 ，得 到 该 台 侧 卸 车 装 料 的 I叶 I 机 口信 息 、 到 达 出机 口时 问 、离 开 出机 口时 间 、装料 时长 等 。 ( 2)转 运过 程 配 分析 。侧 卸 车 到 达 卸料 平 台 缆 机料 罐 处 后 ，终端 监测 到 侧 卸 车卸 料 动 作 时 开 始 扫描 标 签 信 号 ；接 收 到 标 签信 号 后 将 标 签编 号 信息 、卸 料 开 始 时 问 、持 续接 收标 签 数 据 的 时长 一 起 发 送 给 服 务 器 。 服 务 器 接 收 到 信 息 后 ，将 标 签 编 号 信息 与 数 据 库 中各 关 注 点 设 置标 签 的信 息进 行 比 对 ，得 到 该 台 侧 卸 车 卸 料 缆 机 信 息 、卸 料 开 始 时 间 、 离 开 缆 机 时 间 、卸 料 时 长 等 。 ( 3)卸 料 过 程 匹 配 分 析 。 卸 料 过 程 配 分 析 主 要 指 缆 机 下 料 点 识 别 。 缆 机 到 达 浇 筑 仓 面 后 ，监 控 终 端 监测 到 缆机 料 罐 卸 料 动作 时 获 取 缆机 当前 位 置 、下 料 时 间 ，将 缆 机 下 料 点 信 息 经 巾转 站 发 送 给 服 务 器 2 3混 凝 土运输 智 能反馈 控 制 ( 1 ) 装 料 过 程 反 馈 控 制 。 在 完 成 装 料 过 程 匹 配 分 析 后 ，服 务 器 搜 索 数 据库 中 陔台 侧 卸车 的调 度 信 息( 数 据 由调度 人 员或 管理 人 员及 时录 入 ) ，得 到 当 前 时 段 侧 卸 车 规 划 装 料 的 出 机 口信 息 与 其 实 际 装 料 的 出 机 口信 息 进 行 比 对 ，若 不 匹 配 ，则 发 出 侧 卸 车 装 料 错 误 报 警 并 可 结 合 拌 和 楼 生 产 混 凝 土 标 号 与 级 配 、缆 机 规 划运 输 的混 凝 土标 号 与 级 配 智 能规 划 侧 卸 车 临 时 卸 料 缆 机 实 时 告 知 侧 卸 车 驾 驶 员 、 现场 管理 人 员和 调度 人员 报警 信息 和 相关 建议 。 ( 2)转 运 过 程 反 馈 控 制 。 在 完 成 转 运 过 程 匹 配 分析 后 服 务 器搜 索 数 据 库 中该 台侧 车 的调 度 信 息( 数 据 由调 度 人 员 或 管 理 人 员 及 时 录 入 ) ，得 到 当 前 时 段 侧 卸 车 规 划 卸 料 的 缆 V L ,f 息 ， 与 其 实 际 卸 料 的 缆 机 信 息 进 行 比 对 ， 若 不 匹 配 ，则 发 出 侧 卸 车 卸 料 错 误 报 警 ，并 可 结 合 拌 和楼 生 产 混 凝 土标 号 与级 配 、仓 面 使 用 的 混 凝 土 标 号 与级 配 区 域 智 能 规 划 缆 机 临 时 卸 料 部 位 ，实 时 告 知 侧 卸 车 驾 驶 员 、现 场 管 理 人 员 和 调 度 人 员 报 警 信 息 和 相 关 建 议 。 ( 3 )卸 料 过程 反 馈 控 制 。在 完 成 卸 料 过 程 匹 配 分 析 后 ，服 务器 搜 索 数 据库 中 该缆 机 运输 混 凝 土计 划 使 用 区域 ，与 其 实 际 卸料 的位 置 进行 比对 ，若不 匹配 则 发 出缆 机 卸 料错 误 报 警 ，实 时告 知 现 场 管 理 人员 和调 度 人员 报警 信息 和相 关建 议。 3 现场试验 3 1 试验 高拱 坝简 介 某 水 电 站 大 坝 为 特 大 型 高 拱 坝 ， 其 最 大 坝 高 2 8 5 5 0 l T l ， 坝 顶 中 心 线 弧 长 6 8 1 5 1 I T 1 ：t O I J lj 冠 厚 1 4 0 r n，坝底 拱 冠 厚 6 4 O 0 I n，厚 高 比为 ( ) 21 6 大 坝 混 凝 土 浇 筑 方 量 约 6 5 0万 m ， 最 大 仓 面 面 积 约 1 8 3 5 m 。 大 坝 混 凝 土 运 输 采 用 侧 卸 车 和 缆 机 。 3 2试 验操 作流 程 根 据 高 拱 坝 混 凝 土 运 输 _ r 艺 流 程 和 过 程 智 能 控 制 方 案 ，结 合 该 高 拱 坝现 场 施 T管 理 实 际确 定 混凝 土 运 输 过程 智 能 控 制 的操 作 流 程 ，该 操 作 流程 以浇 筑 仓 为 豁控 单 元 ( 1 ) 调 度 信 息 配 置 。 混 凝 土 浇 筑 前 调 度 人 员 或 施 工 管 理 人 员 通 过 电 脑 客 户 端 、移 动 客 户 端 配 置 涮 度 信 息 ，包 括 浇 筑仓 面设 计 信息 、运输 用 缆 机 与 侧 卸 车 、缆 机 负 责 仓 面范 围 、侧 卸 车 规 划运 输 计 划 等 信 息 ；在 浇 筑 过程 中 ，调 度信 息 发生 变动 时 ，相 关 人 员 及 时 进 行 更 新 。 ( 2)启 动 监 控 。拌 和 楼 开 始 生 产 混 凝 土 时 ，相 关 管 理 人 员 通 过 客 户 端 启 动 系 统 监 控 ( 3)实 时 感 知 。 通 过 安 装 在 缆 机 和 侧 卸 车 上 的 监 控 终 端 上 感 应 器 ，实 时 监 测 感 知 缆 机 和 侧 卸 车 的 工 作 位 置 、转 运 与卸 载 信 息 等 运 输 过 程 关 键 参 数 ， 监测 终 端 集 成 后 经 过 无 线 网络 实 时 发 送 给 服 务 器 服 务 器 接 收 并 解 析 监 测 数 据 ( 4 ) 数 据 分 析 。 服 务 器 将 解 析 出 的 监 测 数 据 进 行 处 理 ， 分 析 得 到 缆 机 和 侧 卸 车 的 运 料 属 性 、排 队 时 间 、运 输耗 时 、物 料 配 、运行 安 全 、运 输 效 率 等 运 输 过 程关 键 参 数 ，将 监测 与分 析 结 果存 储 并 分 发 给 监 控 客 户 端 ，通 过 客 户 端 的 实 时 图 形 化 显 示 、 历 史 数 据 查 询 、报 表 输 出 等 方 式 完 成 运 输 过 程 质 量 的 实 时 监 测 。 ( 5 )反 馈 控 制 。服 务 器结 合 运 输 过程 关 键 参 数 的控 制 指 标 ，对 实 时 监 测 到 的数 据 进 行 智 能 判 断 发 现 超 出 控 制 指 标 时 向 施 T 管 理 人 员 、现 场 操 作 人 员 发 送 报 警 和 建 议 措 施 并 记 录 处 理 结 果 实 现 智 能 反 馈 控制 与预警 。控制 过程 的预 警 内容包 括缆机 超速 、缆 机 防 碰 撞 、侧 卸 车 装 料 错 误 和 侧 卸 车 卸 料 错 误 。 ( 6) 结 束 监 控 。 仓 面 混 凝 土 浇 筑 施 工 结 束 时 ， 相 关 管 理 人 员 通 过 客 户 端 进 行 关 仓 。结 束 该 仓 面 运 输 过 程 智 能 监 控 。 3 3试 验 效果 分析 在某 高 拱 坝 混凝 土 运 输 过程 中 ，按 照混 凝 土 运 输 过 程 智 能 控 制 生 产 性 试 验 计 划 先 后 完 成 了 监 控 W a t e r P o w e r V o 1 4 1 N o 2 圃