猴子巖大壩施工信息PDA采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、猴子巖大壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及 應(yīng)用 混凝土面板堆石壩已得到廣泛應(yīng)用，我國(guó)已建成的水布埡 (233 m) ，天生橋 一級(jí)(178 m) ，洪家渡(179.5 m) 等大型工程，在最大壩高、工程規(guī)模和技術(shù)難度 等方面已處于世界前列 1 。大壩施工過(guò)程中產(chǎn)生的大量施工信息直接反映了大壩 施工各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，質(zhì)量控制的好壞直接決定了工程成敗 2 ，因此，準(zhǔn)確 獲取完整的施工信息是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的施工信息采集主要使用紙質(zhì)版或 電子版圖表文檔形式， 該方法易造成信息遺漏或丟失， 也無(wú)法為施工信息的綜合 分析提供完整的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，質(zhì)量管控效率低下。猴子巖水電站為I等大(一)型工程，壩

2、高為223.5 m的面板堆石壩，是國(guó)內(nèi) 外已建或在建同類(lèi)壩型中的第 2 高壩，施工過(guò)程中要解決深厚覆蓋層、深基坑、 狹窄河谷、高地震區(qū)、岸坡卸荷裂隙發(fā)育等技術(shù)難題，所以，大壩填筑的質(zhì)量控 制尤為關(guān)鍵。 針對(duì)傳統(tǒng)施工信息獲取方法所存在的問(wèn)題，天津大學(xué)開(kāi)展 “猴子巖水電站堆石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)”的開(kāi)發(fā)與實(shí)施工作。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，堆 石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)在猴子巖工程施工現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，保障了工程建設(shè)管 理者在第一時(shí)間獲取重要施工數(shù)據(jù)、 準(zhǔn)確掌控現(xiàn)場(chǎng)施工狀況， 為大壩建設(shè)過(guò)程的 施工質(zhì)量管理和控制提供了信息支撐，在工程建設(shè)管理中發(fā)揮了重要作用?；?PDA 的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，在大壩安全監(jiān)測(cè)

3、 3、大壩混凝土施工信息 4等水 電工程中的應(yīng)用，為該項(xiàng)目的實(shí)施提供了參考。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.1 系統(tǒng)原理混凝土面板堆石壩壩體填筑碾壓是重要的施工質(zhì)量管控環(huán)節(jié)之一， 其質(zhì)量好壞直接決定著工程成敗。在填筑碾壓質(zhì)量檢測(cè)的各種方法中，試坑灌水法（簡(jiǎn)稱(chēng)“試坑法”）因其適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)， 在水電工程中應(yīng)用較廣。 由于可以 更加快速、 準(zhǔn)確地檢測(cè)壩體碾壓的密實(shí)性， 附加質(zhì)量法檢測(cè)逐漸得到了應(yīng)用和發(fā) 展。堆石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)應(yīng)用 WAP（Wireless Application Protocol） 技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等， 實(shí)時(shí)采集混凝土面板堆石壩壩體填筑碾壓質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè) （包 括試坑法

4、和附加質(zhì)量法 ）信息，將信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)保存，供 質(zhì)量管控人員實(shí)時(shí)查看。1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)思路。堆石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)采用目前技術(shù)成熟且應(yīng)用廣 泛的 WAP 技術(shù)。借助 PDA 監(jiān)控終端，通過(guò) WAP 接入 Internet ，用戶可以登 陸堆石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)，將相應(yīng)施工信息按照商定好的輸入形式錄入 系統(tǒng)，錄入完成后，該施工信息會(huì)自動(dòng)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以備后續(xù)分析查看。用 戶也可以借助 PDA 監(jiān)控終端登陸 PDA 采集系統(tǒng)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查看和統(tǒng)計(jì)分 析。（2）功能設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢(xún)及系統(tǒng)管理。用 戶通過(guò)數(shù)據(jù)錄入模塊可以在

5、第一時(shí)間將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) （試坑試驗(yàn)和附加質(zhì)量法檢測(cè)試 驗(yàn)）數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)內(nèi)，保存至數(shù)據(jù)庫(kù)。錄入數(shù)據(jù)具體內(nèi)容的設(shè)計(jì)可與各相關(guān)單位 商定，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的變化適時(shí)調(diào)整， 但主體內(nèi)容原則上應(yīng)包括試驗(yàn) 基礎(chǔ)信息 （如取樣時(shí)間、取樣部位、編號(hào)和坐標(biāo)等 ）、試驗(yàn)成果信息 （ 如干密度、濕 密度、含水率、孔隙率等）和試驗(yàn)結(jié)論信息 （如合格與否、閉合與否、備注結(jié)論等 ）。用戶通過(guò)數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊可以在任意時(shí)刻查詢(xún)所有已經(jīng)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(試坑試驗(yàn)和附加質(zhì)量法檢測(cè)試驗(yàn))歷史數(shù)據(jù)。由于歷史數(shù)據(jù)較多，為了用戶查詢(xún) 方便，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了按取樣時(shí)間、高程等查詢(xún)條件和逐級(jí)篩選等功能。系統(tǒng)管理主 要為系統(tǒng)管理員所設(shè)計(jì)，管理

6、員可用其查看系統(tǒng)運(yùn)行情況，操作日志等。此外， 用戶還可以運(yùn)用PDA監(jiān)控終端采集現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況或施工情況照片，并可定期上 傳至系統(tǒng)服務(wù)器備份。堆石壩施工信息 PDA采集系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 PDA系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)(3) 權(quán)限設(shè)計(jì)。按照對(duì)系統(tǒng)的功能需求分為3類(lèi)權(quán)限，分別為數(shù)據(jù)錄入用戶、 數(shù)據(jù)查詢(xún)用戶和系統(tǒng)管理員。各類(lèi)用戶可能互有交叉，例如大壩標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員 既是數(shù)據(jù)錄用用戶，又是數(shù)據(jù)查詢(xún)用戶。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)權(quán)限進(jìn)行精細(xì)劃分，權(quán) 限主要包括管理員權(quán)限、試坑數(shù)據(jù)錄入、試坑數(shù)據(jù)查詢(xún)、附加質(zhì)量法數(shù)據(jù)錄入和 附加質(zhì)量法數(shù)據(jù)查詢(xún)。系統(tǒng)管理員自身具備管理員權(quán)限，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況， 為相關(guān)單位人員在系統(tǒng)內(nèi)創(chuàng)

7、建用戶及登錄密碼，分別與該用戶需求匹配的權(quán)限。1.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PDA采集系統(tǒng)由控制中心和PDA監(jiān)控終端組成。控制中心設(shè)置在建設(shè)單位營(yíng)地機(jī)房?jī)?nèi)，硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、UPS備用電源、網(wǎng)絡(luò)路由器等。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器內(nèi)安裝SQL數(shù)據(jù)庫(kù)和WAP平臺(tái)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器與公網(wǎng)In ternet保持連接。PDA監(jiān)控終端即具備移動(dòng)通訊功能的平板電腦或智能手機(jī)。PDA監(jiān)控終端在其內(nèi)部安裝微型瀏覽器，通過(guò)GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)接入In ternet ，連接數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。2工程應(yīng)用猴子巖工程堆石壩現(xiàn)場(chǎng)信息PDA采集系統(tǒng)由研發(fā)單位負(fù)責(zé)系統(tǒng)的研發(fā)和維 護(hù)，建設(shè)單位負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，大壩標(biāo)監(jiān)理單位、施工單位及質(zhì)檢單

8、位負(fù)責(zé)系 統(tǒng)的具體應(yīng)用及配合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的安裝及保管。 參建各方在建設(shè)單位的統(tǒng)籌協(xié) 調(diào)下，共同推動(dòng)和完成了猴子巖工程堆石壩現(xiàn)場(chǎng)信息 PDA采集系統(tǒng)的建設(shè)工作, 系統(tǒng)順利投入運(yùn)行。圖2為PDA采集系統(tǒng)界面。E ； |h系蜿土尹有圖2 PDA采集系統(tǒng)界面2.1應(yīng)用成果猴子巖工程堆石壩現(xiàn)場(chǎng)信息PDA采集系統(tǒng)正式投入運(yùn)行2個(gè)月后，共采集 試坑數(shù)據(jù)219條，其中，特殊墊層料65條，流紋巖堆石料22條，過(guò)渡料25 條，墊層料57條，灰?guī)r堆石料50條。系統(tǒng)共采集附加質(zhì)量法檢測(cè)數(shù)據(jù)938條,其中，流紋巖堆石料215條，過(guò)渡料197條，墊層料207條，灰?guī)r堆石料319 條。此外，系統(tǒng)共采集現(xiàn)場(chǎng)施工照片 100余

9、張，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程 中，建設(shè)單位和監(jiān)理單位的相關(guān)質(zhì)量管控人員通過(guò)使用PDA系統(tǒng)第一時(shí)間得知現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)所有檢測(cè)成果不理想的施工部位，現(xiàn)場(chǎng)均進(jìn)行了挖除、補(bǔ)碾等操作，直至合格。圖3為施工質(zhì)檢人員在現(xiàn)場(chǎng)使用 PDA監(jiān)控終端采集試驗(yàn)成果 信息（包括試坑試驗(yàn)和附加質(zhì)量法試驗(yàn)），圖4為監(jiān)理人員通過(guò)PDA監(jiān)控終端查 看附加質(zhì)量法試驗(yàn)檢測(cè)成果。圖3現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員利用PDA監(jiān)控終端采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖4附加質(zhì)量法試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果查詢(xún)2.2成果分析猴子巖工程堆石壩施工信息PDA采集系統(tǒng)的應(yīng)用成果表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及各項(xiàng)預(yù)期功能，工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)施效果較好。該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了 對(duì)大壩施工質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)

10、信息的實(shí)時(shí)采集與共享， 信息時(shí)效性得以保障。工 程質(zhì)量管控人員應(yīng)用該系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了在第一時(shí)間獲取施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)成果 信息，從而能夠?qū)崟r(shí)、 準(zhǔn)確掌控現(xiàn)場(chǎng)施工狀況， 為其制定相應(yīng)的施工管控措施提 供信息支撐。該系統(tǒng)將大壩施工質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)信息以標(biāo)準(zhǔn)格式存入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)， 可供工程質(zhì)量管控人員在工程建設(shè)期或運(yùn)行期內(nèi)的任意時(shí)刻查詢(xún)， 從而為大壩在 建設(shè)期和運(yùn)行期的維護(hù)分析提供了信息平臺(tái)。堆石壩施工信息 PDA 采集系統(tǒng)的 應(yīng)用有效解決了傳統(tǒng)質(zhì)檢信息獲取方法中存在的人為因素多、信息滯后等問(wèn)題。 先進(jìn)的手段使施工質(zhì)量管控效率大大提高，管理理念也有所提升。帶有信息化、 數(shù)字化、精細(xì)化等特點(diǎn)的質(zhì)量管控方法逐漸被參建各方認(rèn)可， 從而也推動(dòng)著更多 先進(jìn)的管控方法在實(shí)際施工質(zhì)量管控工作中的應(yīng)用。3 結(jié)語(yǔ)混凝土面板堆石壩在施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量重要的施工信息， 如何實(shí)時(shí)準(zhǔn)確 地獲取這些施工信息， 進(jìn)而分析和掌控施工狀況， 一直以來(lái)都是工程管理者和學(xué) 者們關(guān)心的問(wèn)題。猴子巖水