一、背景

一直以來，水利水電行業(yè)在施工建設(shè)過程中，普遍存在自然環(huán)境惡劣、施工工況復(fù)雜、安全事故多發(fā)、工程質(zhì)量監(jiān)管難度大、施工成本高、施工質(zhì)量參差不齊等難題，特別是大壩填筑施工質(zhì)量管理方面，往往難以達到規(guī)范要求。為此，中水?dāng)?shù)建自主研發(fā)“智能碾壓”平臺，通過智能化技術(shù)提高工程施工的效率、質(zhì)量和安全性，同時降低施工成本，實現(xiàn)工程施工的高效化、精準化、智能化。

二、概述

“智能碾壓平臺” 是通過在碾壓機械上安裝高精度的北斗設(shè)備、VCV傳感器以及終端顯示平板，實時監(jiān)控碾壓機械的軌跡、速度、遍數(shù)、壓實度等指標的監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)打包上傳到平臺，施工方、監(jiān)理、業(yè)主均可通過平臺或APP對碾壓過程數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)進行查看。

三、功能、解決問題

（一）功能

1、基礎(chǔ)信息管理：實現(xiàn)包括施工單元管理、質(zhì)量參數(shù)管理、碾壓設(shè)備管理等基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的管理；

2、施工動態(tài)監(jiān)控：動態(tài)監(jiān)測施工單元施工機械運行軌跡、速度、激振力和碾壓高程等施工數(shù)據(jù)，可供在線查詢；同時可以在總控中心和現(xiàn)場分控站對大壩碾壓情況進行監(jiān)控，實現(xiàn)遠程、現(xiàn)場“雙監(jiān)控”；

3、質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計與分析：實時自動計算和統(tǒng)計施工單元的攤鋪厚度、碾壓遍數(shù)等，并在系統(tǒng)上可視化顯示，同時可供在線查詢；

4、施工過程指引：提供友好的人機界面，實時顯示攤鋪機械的攤鋪情況，碾壓機械的碾壓軌跡以及已碾?yún)^(qū)域的碾壓遍數(shù)，駕駛員可以通過裝在駕駛室中的導(dǎo)航平板實時觀測作業(yè)面的碾壓情況，讓操作具備可視性，降低了因駕駛員經(jīng)驗不足而造成的漏壓或過壓情況；

5、實時報警：支持司機端(司機室)和監(jiān)控端(監(jiān)控室)，同時對施工不合規(guī)情況進行報警，包括攤碾壓速度、振動頻率等；

6、成果管理：系統(tǒng)實現(xiàn)碾壓遍數(shù)、壓實厚度、平整度等信息的自動計算和統(tǒng)計，實現(xiàn)速度、振動狀態(tài)的分析，在每倉施工結(jié)束后，自動生成碾壓單元成果分析報告，作為倉面質(zhì)量驗收的輔助材料。

（二）解決問題：

傳統(tǒng)碾壓通過人工判斷來記錄碾壓結(jié)果，無法獲取施工數(shù)據(jù)，存在壓不直、漏壓、錯壓、超壓等現(xiàn)象，為大壩建造留下很大隱患。智能碾壓系統(tǒng)通過記錄碾壓機碾壓時的碾壓位置，碾壓厚度等數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)碾壓過程實時監(jiān)控，真實同步包括碾壓機行走速度、碾壓遍數(shù)、激振力輸出狀態(tài)、錯距大小、壓實厚度等碾壓信息，以確保碾壓質(zhì)量達到要求，極大地提高了工程施工質(zhì)量、減輕了施工人員勞動強度，提高了施工效率。

四、系統(tǒng)架構(gòu)

“智能碾壓平臺” 的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為兩部分，分別是現(xiàn)場的終端硬件設(shè)備以及服務(wù)器上的軟件平臺。現(xiàn)場會在碾壓機械上安裝定位定向天線用于輸出位置和時間信息，安裝傳感器輸出壓實度信息，在終端平板對數(shù)據(jù)進行匯總打包后通過網(wǎng)橋或4G、5G卡上傳到平臺。

五、軟、硬件組成

（一）硬件部分

1、固定式基站用于提供差分數(shù)據(jù)，配合定位定向天線實現(xiàn)厘米級定位；

2、定位定向天線安裝在碾壓機械滾輪正前方，測量距離滾輪中心軸接地處的相對距離，結(jié)合慣導(dǎo)算法推算滾輪中心軸接地處的碾壓位置和高程信息；

3、壓實度傳感器用于測量滾輪的振動情況，通過強磁吸附到滾輪中心位置；

4、終端平板通過吸盤吸附在駕駛室內(nèi)，供司機查看碾壓遍數(shù)、碾壓軌跡、碾壓速度等指標，支持多機協(xié)作顯示，并將數(shù)據(jù)打包上傳平臺。

（二）軟件部分

1、平臺端支持實時展示或回放現(xiàn)場車輛的碾壓軌跡、遍數(shù)、速度等指標，同時可結(jié)合施工臺賬進行單元工程(或倉)的數(shù)據(jù)質(zhì)量評定和施工報告導(dǎo)出；

2、APP端可實現(xiàn)移動端的數(shù)據(jù)查看，同時考慮到項目的施工情況，在原有臺賬(單元工程或倉)的基礎(chǔ)上，新增任務(wù)概念，用于對數(shù)據(jù)進行臨時歸檔。

六、“智能碾壓”平臺操作應(yīng)用

1、操作前，相關(guān)工程人員首先通過現(xiàn)場測量，記錄建倉數(shù)據(jù)。隨后，在監(jiān)控系統(tǒng)中進入設(shè)計模式，選擇對應(yīng)的分區(qū)進行建倉數(shù)據(jù)的鍵入，并設(shè)置碾壓遍數(shù)、行走速度，設(shè)計壓實厚度等各種參數(shù)；

2、倉面建成后，可在系統(tǒng)中進行碾壓設(shè)備的調(diào)控，將設(shè)備全部調(diào)入倉面。開倉后，可以實時進行監(jiān)控，查看碾壓軌跡和碾壓信息。當(dāng)倉面經(jīng)過監(jiān)控達到設(shè)計的遍數(shù)要求以及合格率之后，便可進行關(guān)倉操作，生成圖形報告；

3、系統(tǒng)生成的圖形報告，包括碾壓圖、遍數(shù)圖、軌跡圖、厚度圖等，后續(xù)若出現(xiàn)厚度超標等問題，可及時定位并立即聯(lián)系現(xiàn)場進行返工處理。

七、智能無人碾壓

“智能無人碾壓”是智能碾壓的升級版本，在智能碾壓平臺的基礎(chǔ)上，通過后裝液壓轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、振動控制系統(tǒng)、車輛啟停控制系統(tǒng)來實現(xiàn)碾壓機械的啟停、轉(zhuǎn)向和高低頻振動，配合云端下放的碾壓路徑，實現(xiàn)無人駕駛碾壓，可以極大程度減輕人工成本，提高工作效率和施工質(zhì)量。

【責(zé)任編輯：韓佳福】