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专利名称：一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411005529.2

专利申请（专利权）人：长电(张掖)能源发展有限公司,中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,长电新能有限责任公司
权利人地址：甘肃省张掖市甘州区临泽北路中广大厦1号综合楼13层1301室

专利发明（设计）人：发明人:闫坤,孙阳,刘斌,李梦,丁万钦,赵爽,庞波,边志刚

专利摘要：本发明公开一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法及系统，包括：创建抽水蓄能电站部位土石方多维信息BIM模型；对土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理及轻量化处理，得到各部位土石方单元模型数据及轻量化模型；上传单元数据及轻量化模型；分析调配过程中的约束条件及存在的施工瓶颈，设置调配过程预警阈值；采用倾斜摄影测量与车辆运输管理两种现场土石方算量方式采集现场料源对象信息；构建土石方动态可视化调配模型；施工开始前对土石方平衡方案进行预演优化，施工过程中进行后续方案的动态调整，施工结束后进行施工进度对比分析及调配结果溯源分析；本发明能够减少弃渣量，提高直接上坝率，实现料源有序、可控、稳定地调控。

主权利要求：
1.一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法，其特征在于：它包括以下步骤：基于地质勘察设计资料，创建抽水蓄能电站部位土石方多维信息BIM模型；
对土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理及轻量化处理，得到各部位土石方单元模型数据及轻量化模型；
在料源对象管理模块中创建料源对象，上传土石方单元模型数据及轻量化模型；
分析调配过程中的约束条件及存在的施工瓶颈，设置调配过程预警阈值，定义预警反馈提示方式；
综合采用倾斜摄影测量与车辆运输管理两种现场土石方算量方式采集现场料源对象信息，提供过程中土石方动态调控的数据支撑；
根据设计经验自定义土石方调配规则，构建土石方动态可视化调配模型；
施工开始前获取静态土石方平衡设计开云优惠体育网页版入口，对土石方平衡方案进行预演优化，施工过程中基于现场采集的测量数据及施工进度预警，进行后续方案的动态调整，施工结束后基于计划和实际的土石方调配方案进行施工进度对比分析及调配结果溯源分析；
所述土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理过程中，单元切割分别按照结构的桩号、高程、库盆环向进行自动切割；
所述土石方多维信息BIM模型包含岩土信息、风化信息、空间信息、开挖类型、结构部位、工程量信息；
土石方多维信息BIM模型单元切割处理过程中，同步添加对应的单元高程及桩号信息，生成的单元数据构成调配基础数据库，输出的轻量化模型能够包含岩土信息、风化信息、空间信息、开挖类型、结构部位、工程量信息；
所述分析调配过程中的约束条件包括：
供料超欠分配约束： ，其中，供料量 、分配总量 ；
渣场及料场容量约束： ，其中，某时刻原始堆存量 、分配量 、最大堆存量 ；
所述自定义土石方调配规则包括料性匹配关系、供料优先级及调配计算系数。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法，其特征在于：调配过程预警包括调配过程中的超欠分配预警、容量不足预警、料源不足预警及转运强度预警。
3.一种实现权利要求1所述抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法的系统，其特征在于：包括：基础数据管理模块，配置用于将项目的土石方单元信息、调配过程信息、对象结构信息进行数字化管理；
料源对象管理模块，配置用于对料源对象管理，料源对象包括开挖项目、填筑项目、渣场、料场及中转。
调控预警反馈模块，配置用于预警阈值设置及预警反馈提示；
车辆运输管理模块，配置用于采集现场数据终端信息，并进行车辆运输信息管理；
航拍开云优惠体育网页版入口管理模块，配置用于采集管理航拍开云优惠体育网页版入口文件，包括实景模型、航拍影像；
料源动态调控模块，配置用于定义料物匹配规则，进行料源动态可视化调配；
施工过程仿真模块，配置用于进行方案施工计划仿真模拟及进度对比分析；
过程信息分析模块，配置用于查看料源动态调配过程信息及状态统计信息；
开云优惠体育网页版入口文件输出模块，配置用于查看调配开云优惠体育网页版入口，定制化输出开云优惠体育网页版入口文件。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法。
5.一种计算机设备，包括存储器和处理器，其特征在于：所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1或2所述的抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法。 说明书 : 一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及抽水蓄能电站土石方工程技术领域，特别是一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法及系统。背景技术[0002] 土石方平衡是抽水蓄能电站工程施工建设过程中的核心问题，关系到工程施工的各个方面，影响到工程进度、质量、投资三大目标的合理实现。如何在短时间内高效率、高质量地完成工程建设任务，是抽蓄行业面临的紧迫问题。[0003] 抽水蓄能电站项目土石方挖填量动辄数千万方，不仅土石方挖填量大，而且相对于其他项目普遍存在料源对象繁多、建设周期较长、运渣路径交错、管控难度大等共性问题。当前主要是对土石方进行静态平衡计算，对料源调控过程中存在的问题重视程度不够，形成的设计开云优惠体育网页版入口与业主关注点存在冲突，不能科学指导料源调控，并且开云优惠体育网页版入口后期修改复杂、开云优惠体育网页版入口展示性差。发明内容[0004] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法及系统，以解决背景技术中提出的问题，从而减少弃渣量，提高直接上坝率，实现料源有序、可控、稳定地调控。[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法，它包括以下步骤：[0006] 基于地质勘察设计资料，创建抽水蓄能电站部位土石方多维信息BIM模型；[0007] 对土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理及轻量化处理，得到各部位土石方单元模型数据及轻量化模型；[0008] 在料源对象管理模块中创建料源对象，上传土石方单元模型数据及轻量化模型；[0009] 分析调配过程中的约束条件及存在的施工瓶颈，设置调配过程预警阈值，定义预警反馈提示方式；[0010] 综合采用倾斜摄影测量与车辆运输管理两种现场土石方算量方式采集现场料源对象信息，提供过程中土石方动态调控的数据支撑；[0011] 根据设计经验自定义土石方调配规则，构建土石方动态可视化调配模型；[0012] 施工开始前获取静态土石方平衡设计开云优惠体育网页版入口，对土石方平衡方案进行预演优化，施工过程中基于现场采集的测量数据及施工进度预警，进行后续方案的动态调整，施工结束后基于计划和实际的土石方调配方案进行施工进度对比分析及调配结果溯源分析。[0013] 优选地，所述土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理过程中，单元切割分别按照结构的桩号、高程、库盆环向进行自动切割。[0014] 优选地，所述分析调配过程中的约束条件包括：[0015] 供料超欠分配约束： ，其中，供料量 、分配总量 ；[0016] 渣场及料场容量约束： ，其中，某时刻原始堆存量 、分配量、最大堆存量 。[0017] 优选地，所述土石方多维信息BIM模型包含岩土信息、风化信息、空间信息、开挖类型、结构部位、工程量信息。[0018] 优选地，土石方多维信息BIM模型单元切割处理过程中，同步添加对应的单元高程及桩号信息，生成的单元数据构成调配基础数据库，输出的轻量化模型能够包含岩土信息、风化信息、空间信息、开挖类型、结构部位、工程量信息。[0019] 优选地，调配过程预警包括调配过程中的超欠分配预警、容量不足预警、料源不足预警及转运强度预警。[0020] 优选地，所述自定义土石方调配规则包括料性匹配关系、供料优先级及调配计算系数。[0021] 本发明公开一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控系统，包括：[0022] 基础数据管理模块，配置用于将项目的土石方单元信息、调配过程信息、对象结构信息进行数字化管理；[0023] 料源对象管理模块，配置用于对料源对象管理，料源对象包括开挖项目、填筑项目、渣场、料场及中转。籟0024] 调控预警反馈模块，配置用于预警阈值设置及预警反馈提示；[0025] 车辆运输管理模块，配置用于采集现场数据终端信息，并进行车辆运输信息管理；[0026] 航拍开云优惠体育网页版入口管理模块，配置用于采集管理航拍开云优惠体育网页版入口文件，包括实景模型、航拍影像；[0027] 料源动态调控模块，配置用于定义料物匹配规则，进行料源动态可视化调配；[0028] 施工过程仿真模块，配置用于进行方案施工计划仿真模拟及进度对比分析；[0029] 过程信息分析模块，配置用于查看料源动态调配过程信息及状态统计信息；[0030] 开云优惠体育网页版入口文件输出模块，配置用于查看调配开云优惠体育网页版入口，定制化输出开云优惠体育网页版入口文件。[0031] 本发明公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现所述的抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法。[0032] 本发明公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时执行所述的抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法。[0033] 本发明有益效果：[0034] 1.本发明实现了对料源对象及运输车辆信息在平台中可视化统一管理，细化了料源的质量要求和数量需求，明确了料源时空分布。[0035] 2.本发明通过分析抽水蓄能电站土石方调配过程中的约束条件及管控瓶颈，构建土石方动态管控预警体系，包括调配过程预警与施工过程预警两种类型，实现调配过程的预警反。潦蕉骺靥峁┝司霾咭谰。[0036] 3.本发明数据采集采用倾斜摄影与车辆运输管理相结合的方式进行现场工程量计算。采用倾斜摄影技术对大体积明挖区域数据采集，基于实景模型用户能够实现在线算量及施工形象查看；结合车辆运输管理，实现了对现场土石方挖填量复核，满足不同周期的工程量统计。[0037] 4.通过本发明施工设计管理人员能够根据自身经验及项目特点自定义调配规则，以数据库技术为核心驱动，实现料源对象的数字化管理、自动化调配，极大减少了人工干预和计算时间成本。[0038] 5、本发明构建的抽水蓄能电站土石方可视化动态管控系统，可分别进行事前方案预演优化、事中方案动态调整、事后方案溯源分析的全过程料源管控。[0039] 6、本发明基于现场施工单位测量验收记录，采用倾斜摄影测量及车辆运输管理相结合的采集测量方式，对现场土石方挖填工程量自动计算、不同时间维度统计，保证了现场土石方工程量计算的准确性、及时性。[0040] 7、本发明能够减少弃渣量，提高直接上坝率，实现料源有序、可控、稳定地调控。附图说明[0041] 图1为一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法的流程图；[0042] 图2为一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法中调配过程的具体实施流程图；[0043] 图3为一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控系统的模块框图；[0044] 图4为本发明开发的土石方模型单元切割处理后信息集成的模型开云优惠体育网页版入口；[0045] 图5为本发明土石方模型单元切割处理后输出的单元数据信息表。具体实施方式[0046] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。[0047] 实施例1：[0048] 如图1和2所示，一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控方法，包括：[0049] 基于前期的勘察设计资料，采用料源信息集成技术对料源对象进行多源信息集成，包括模型几何信息、开挖类型、岩土类型、风化类型、工程量信息、空间位置信息、结构部位信息、任务信息；其中料源对象包括开挖项目、填筑项目、渣场、中转场及采料。籟0050] 其中，开挖类型包括明挖、洞挖、槽挖、井挖；风化类型包括覆盖层、强风化、弱风化、微风化；岩土类型包括花岗岩、大理岩等现场实际开挖的岩土类型；空间位置信息包括高程、桩号。[0051] 其中，土石方多维信息BIM模型在创建时即要包含模型几何信息、结构部位信息、开挖类型、岩土类型、风化类型等信息。基于土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理，集成料物空间信息及单元工程量信息，单元切割处理开云优惠体育网页版入口为料源动态调配奠定数据基础。通过对土石方单元模型进行轻量化处理，为料源动态调配提供可视化及施工仿真呈现载体。进行单元切割处理过程中，单元切割分别按照结构的桩号、高程、库盆环向进行自动切割。[0052] 如图4和5所示，为了满足土石方动态调控，基于土石方多维信息BIM模型进行单元切割处理，将明挖及井挖项目按照高程间距1m、桩号间距10m切割，洞挖及槽挖项目按照桩号间距1m进行切割。由此，可以根据不同阶段开挖及填筑计划实现模型单元的自由组合，获得与实际施工任务匹配的BIM分解模型，模型精度与工程计划管控颗粒度保持一致，从而能够准确掌握料源的时空分布，直观查看指定时间、指定区域的土石方工程量。上万单元体的切割速度仅50s左右，有效避免在过程中根据进度切割而产生的模型滞后性。[0053] 为满足施工仿真及可视化展示效果，土石方模型在单元切割处理过程中需考虑模型的文件大小、流畅性，不能按照上述调配单元粒径进行切割，模型单元粒径以满足在线可视化展示作为切割依据。[0054] 基于动态调配数据库接入土石方调控实时参数，对关键指标及约束条件提供阈值设定，主要分为施工过程预警及调配过程预警两种类型，具体包括施工进度预警、容量不足预警、料源不足预警、超欠分配预警、转运强度预警。[0055] 通过在施工过程中的根据填报的实际施工进度与计划施工进度进行对比，根据滞后程度进行分级反馈预警提示，指导后续土石方调配方案的动态调整。[0056] 通过在调配过程中的超欠分配预警、容量不足预警、料源不足预警及转运强度预警反馈提示，能够指导料源合理分配，制定科学有序的调配计划。[0057] 抽水蓄能电站土石方开挖中，洞挖与明挖作为主要的开采形式。除了施工单位现场测量验收记录填报，对于大体积明挖项目采用倾斜摄影技术按月进行土石方现场工程量复核，通过高效测量的方式进行工程量复核。[0058] 此外，通过现场车辆运输信息采集终端采集现场运输信息，将运输信息储存在数据库，能够根据设置的筛选条件对土石方工程量进行按日、周、月多维度统计。[0059] 基于现场施工单位测量验收记录，采用倾斜摄影测量及车辆运输管理相结合的采集测量方式，对现场土石方挖填工程量自动计算、不同时间维度统计，保证了现场土石方工程量计算的准确性、及时性。[0060] 综合项目特点及施工条件，施工设计人员能够自定义填筑料料性匹配关系、开挖料供料优先级及调配计算系数。[0061] 基于开挖料试验检测结果判断料物的最佳适用填筑区，设计人员自定义填筑料的料性匹配关系，例如：垫层料?弱风化、过渡料?弱风化、主堆石区?弱风化/强风化。[0062] 开挖料的供料优先级需要综合考虑运输路径、施工条件、施工时序等因素，供料优先级包括填筑部位优先级、弃渣及中转优先级。[0063] 设置调配系数后能够实现调配过程中松实方转换、设计需要量、规划开采量等值的自动计算，调配系数包括折方系数、各项损耗补偿系数、规划开采系数、开挖可利用系数。[0064] 土石方动态调配实际上是一种以时间划分的链式多阶段动态优化问题，采用动态规划法按月进行时段划分，基于料源动态调配数据库获取任意时段的料源对象挖填信息及渣场料场的状态信息。根据各阶段的对象状态信息，基于既定调配规则及计算系数，进行当月的土石方自动分配。[0065] 当调配时段的对应的挖填强度及料物储用量严重出现较大差距，产生大量中转时进行转运强度预警。通过修改任务高程，基于后台的单元数据库能够自动计算当前挖填区域不同料物的工程量，从而辅助制定合理的进度任务。[0066] 在完成自动分配后，设计人员可以基于调配结果进行手动修改，手动修改过程中超出相应的预警阈值后进行反馈提示。完成当月调配后，能够进行当月调配数据暂存管理，暂存管理数据并未直接保存到调配数据库。暂存后继续进行后续时段的动态调配，当完成目标时段的料物调配后，填报上传到调配数据库中，形成既定调配方案。[0067] 实施例2：[0068] 如图3所示，一种抽水蓄能电站土石方可视化动态管控系统，图3只展示了部分核心模块，全部模块包括：[0069] 基础数据管理模块，提供用户管理权限设置、总览信息定义、单元数据管理、地形面信息管理等功能。[0070] 料源对象管理模块，主要包括开挖项目、填筑项目、渣场、中转场及料场对象管理模块，提供对象基本信息、施工任务信息及状态信息的编辑管理。[0071] 开挖项目管理模块，提供各开挖对象的编辑管理，对象料源信息、空间信息、施工进度、开挖状态等信息的可视化查看，开挖模型、工程量单元数据及任务信息上传及料源料性修改功能。[0072] 其中，在进行结构部位工程量单元数据上传时，为用户提供可利用系数设置功能，能够根据料物性质进行可利用量的计算。[0073] 在项目实施过程中土石方模型与实际开挖料的料性出现差异时，通过料性修改功能选择地质改变的风化面，指定发生变化的空间位置（高程?桩号），设置风化面偏移距离，即可获取到数据库中的单元数据，对指定空间的料物类型进行修改，从而有效避免模型多次切割的冗余工作。[0074] 填筑项目管理模块，提供各填筑部位对象编辑管理，对象料源信息、空间信息、施工进度、填筑状态等信息的可视化查看，填筑模型、工程量单元数据、任务信息上传管理。[0075] 渣场及料场管理模块，由于中转场、弃渣场及采料场三个对象本身特性相似，在此将其进行统一管理。提供渣场、中转场及料场位置信息及状态信息查看，及对象信息编辑、调配记录查看及料物盘点等功能。[0076] 渣场、料场及中转场在创建对象时，由于抽水蓄能电站上下库距离较远，上下库分别进行调配，设置渣场及料场的所属调配区域，包括上库、下库、共用三种类型。根据对象设置的所属区域，参与对应区域的土石方动态调配。[0077] 调控预警反馈模块，包括预警阈值设置模块及预警提示模块。根据现场土石方调配问题严重情况可自定义阈值区间从而进行分级预警。[0078] 调配过程中通过数据库管理技术获取项目的渣场容量、料场储量、中转场容量等特征值，特征值作为自动调配的约束条件，同时是手动调配的预警阈值。[0079] 车辆运输管理模块，将现场终端的采集信息进行数据管理，提供多种方式查看土石方运输信息，并自动计算各施工区的运输工程量。[0080] 航拍开云优惠体育网页版入口管理模块，基于定期的无人机倾斜摄影测量开云优惠体育网页版入口进行土石方工程量计算及施工形象可视化查看。提供用户在线自定义框选范围计算区域挖填工程量，也可选取不同时间的测量结果自动计算该时段的挖填量。[0081] 料源动态调控模块，提供定义料性匹配规则、供料优先级设置、调配计算系数修改、料物自动分配、调配轨迹动态展示等功能。[0082] 调配过程中分两部分显示，上部分显示料源对象图例，下部分是调配计算表，图例中可直观查看不同料物当前时段的储量，点击后可以预览对应轻量化模型及结构部位的土石方信息。[0083] 根据所选时段及上下库筛选展示对应的挖填对象信息，可视化图例与调配计算表同步关联，基于设置的调配规则进行自动调配，料物分配的同时调配轨迹可视化展示，可直观查看料物去向。[0084] 施工过程仿真模块，提供土石方计划与实际施工进度可视化仿真模拟、计划与计划、计划与实际之间的进度对比分析，通过对方案进行施工仿真预演，直观分析方案的合理性。[0085] 过程信息分析模块，在完成料源动态调控以后，提供基于调配方案对各料源对象调配记录统计分析、施工强度分析、中转率及直接上坝率计算等功能。通过查看调配过程中的关键评价指标，从而明确方案的优化方向。[0086] 开云优惠体育网页版入口文件输出模块，在完成料源动态调控以后，能够查看任意时段的调配方案，并且能够按照标准的模板输出对应的调配开云优惠体育网页版入口。[0087] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-07-25

专利公开日期：2024-10-11

专利公告号：CN118552353B