刘亚莲：丰满水电站全面治理（重建）工程智能化建设"智慧工地"管理成果

丰满水电站号称水电之母，水电摇篮，始建于1937年，是一座以发电煤主，兼顾防洪、养殖、灌溉、生态用水等多种功能大型水电站，受当时历史条件限制，丰满电站建成之后存在诸多先天缺陷。2009年7月，国家电网公司站在对历史，对人民负责的高度，经过多次方案比选论证，聘请潘家铮院士担任会议的方案论证会的专家组组长，最后确定了下坝重建方案作为丰满大坝的全面治理方案。

——丰满发电厂副厂长兼丰满大坝重建工程建设局副局长刘亚莲作《丰满水电站全面治理（重建）工程智能化建设"智慧工地"管理成果》的主题发言

刘亚莲：尊敬的各位领导，各位专家，与会的代表同志们，大家下午好。我叫刘亚莲，来自丰满发电厂，丰满大坝建设局，今天跟大家分享的是丰满水电站全面治理重建工程，智能化建设智慧工地管理成果的一个汇报，汇报分成五部分内容。

1、工程基本情况。

丰满水电站号称水电之母，水电摇篮，始建于1937年，是一座以发电煤主，兼顾防洪、养殖、灌溉、生态用水等多种功能大型水电站，受当时历史条件限制，丰满电站建成之后既存在诸多先天缺陷，主要1937年丰满大坝开始建设，1941年太平洋战争爆发的时候，日本人主要精力用于前线打仗，工程疏于管理，造成了丰满重建工程先天性缺陷，经过多年维修加固都无法根除，严重危险下游人民的生命财产安全。2009年7月，国家电网公司站在对历史，对人民负责的高度，经过多次方案比选论证，聘请潘家铮院士担任会议的方案论证会的专家组组长，最后确定了下坝重建方案作为丰满大坝的全面治理方案。

新电站先安装6台单机20万KW机组，保留原三期2台14万KW机组，总装机容量148万KW，整个工程2013年开工，2020年9月全部机组投产发电。

2、本项目的立项背景和总体思路。

总体来源于工程建设的理念，工程开工伊始提出追求卓越，铸就经典的建设目标，在可研阶段按照国家发改委提出的彻底解决不留后患技术可行，经济合理16字方针开展前期的方案论证，工程开工伊始提出不如光荣使命，确保国优工程的建设目标，全过程建成绿色能源基地，旅游观光基地，教育培训基地和可持续发展基地的国家能源局的具体要求。建成数字化电站和智能化水电厂，最后实现智慧丰满，水电标杆的智慧目标。

立项原因源于使命和担当，丰满重建工程受到党和政府以及社会各界人士的高度关注，具有强烈的行业影响，民族情结和政治意义。

丰满重建工程是世界上首个百米级高坝、百万级装机、百亿库容的一址双坝布置形式。大坝施工过程质量控制和温控防裂是工程建设成败的关键，我们开展这项课题研究就是为了解决我们的温控防裂和质量控制的问题。

立项的原因源于信息技术的发展，整个信息互联网+，大云、物、移，信息化技术的快速发展在水电行业内也有一些科研人员开展相关的研究活动，因此在做智能电厂建设的时候，具有基础的开发条件。立项源于科研的支撑，立项一共跟本项目有关立了7个科研项目。不具体介绍。

建设的总体思路，思路针对严寒地区，最大的温差达到79.5度，碾压混凝土筑坝难题是世界性难题。要开创混凝土坝智慧建造之路，在系统建设、模型构建、软硬件开发，施工与管控等各方面开展研究，形成一整套的成套技术。

3、关键技术和创新成果。

关键技术、创新成果，针对本项目工程共研发关键技术一共十项，主要从安全、质量、档案三个方面开展相关工作。

1）智能化的质量验评。我分享的智能建设，施工过程中应用的智慧管控的手段和方法，现在智能验评在丰满项目上应用非常好，实现混凝土施工质量在线实时质量验收与评价，具体的做法提前把国家、行业、技术标准要求嵌入到平台当中，根据具体的单元工程，提前把表格制定好，制定规范化的表格，覆盖整个工程验评各个单元工程的表格，到现场验收的时候技术人员可以拿手持ipad到现场验收，ipad点开验收的单元工程，根据表格里面要求验收的条目，现场进行测量检查，进行数据的录入，录入过程中会自动的分析，这一仓混凝土是否能够通过验收，通过验收会形成一个表格，形成表格之后，后面就是由人可以在ipad进行签字，签字完成自动表格直接归到系统当中，这样能解决两个问题：第一现场质量验评人员，能力水平不是很高，验收由于会提醒你用哪些条目，不会影响验收的结果。第二整个档案一次性形成，一次性归档，能够保证档案的真实性。

2）智能温控，大体积混凝土最重要的温控防裂的问题，智能温控从四个方面开展：一是智能拌和混凝土的伴和我们按照伴和出机口的温度要求不超过11度来反推要求我的原材料各种伴和原材料参数的温度的控制，温度的指标。丰满重建工程出机口温度要求11度，运输一公里左右达到13度到了仓面上，然后进行碾压，振荡，最终实现浇筑完成，达到15度，15度的时候开始进行通水冷却，所以我们按照11度的出机口控制要求前端控制相关的伴和温度实现温控的要求。二是智能拌和的创新点，针对皮带机上的骨料，在行走的过程中无法对它进行温度的自动检测，通过红外监控，灰尘处理的技术，实现对运输中皮带机温控温度自动检测。三是形成仓面小气候。北方地区夏天温度非常高，混凝土表面容易出现干硬，所以形成水气二相流，这种小气候喷到仓面上，使仓面的温度平均降到10度左右。四是智能通水，一个冷生层3米高，大坝浇3米，3米一仓的高度，在1.5米左右铺聚乙烯的冷却水管，通过在冷却水管里通入低温的水，因为松花湖下层的水常年保持在4-6度，就利用天然的冷水，通过智能温控的铺设的管路来回的循环，通过流速流量和换相的控制，达到温控15—20度之间，混凝土希望它温度在一个平行线内，就能够控制在什么平行线内，智能温控整个温度达到指标91.3%，效果非常好，目前现在混凝土大坝滴水不漏，温控起到非常好的作用。北方的智能保温，冬天给混凝土大坝穿上防寒服，通过仿真计算，通过温度的采集冬天这个大坝用象素海绵，温度最低曾经铺12层，2公分的象素海绵，最后优化9公分能够满足要求，棉被底下的温度能够保持在8度以上。

智能温控防裂这块跟水科院联合做的张国星（音）所长，李玉（音）博士共同研发，一共12个子系统，基本上是自己的产权。

3）智能碾压。钟院士最开始开发的软件，我们在现场给震动碾安装的GPS和震动传感器，通过GPS和震动传感器能够让震动碾按照生产性试验设定的参数来完成，每个碾压机有一个Ipad，Ipad会显示是否满足十遍的要求，如果不满足要求，绿色就是满足十遍的要求，其他颜色不满足要求，驾驶员根据颜色提醒它，还有哪块没有碾压到位，对于速度的控制，震动的要求，都是在ipad可以完成，现在看的实时，左边是碾压，另一边形成结果的界面来提醒它达到这个要求。丰满大坝，大家常常说碾压混凝土不可能达到不漏，但是我们大坝就实现。智能碾压起到至关重要的重要，全速实现智能碾压，原来观音阁大坝碾压混凝土漏的比较严重，是金包银的，现在外面的混凝土常态是碾压混凝土，边上是变态混凝土，观音阁中间芯碾压混凝土，外面常态混凝土，就这点区别，但是这块起的作用效果非常好。

通过核子密度仪对碾压的监测直接拍照片上传上去进行对比分析。

同时研发灌浆振捣一体机。它就是给变态混凝土加浆振捣用的，正常来讲是人为把碾压混凝土进行查孔，用舀子往里舀砂浆进行加浆振捣，但我们这里研发加浆振捣一体机，加浆的速度加快，均匀性加强。

5）智能灌浆监控系统，大坝的灌浆非常关键，灌浆又是一个良心活，到底灌多少，有没有达到丰满程度，是看不见，丰满项目上应用智能监控，保证真实性和准确性，所以大坝滴水不漏，灌浆起到很好的效果。

6）爆破无线振动监测，老坝正在运行，新坝正在建设，爆破对周边建筑的影响非常大，如果用有线，会中断数据，所以我们采用无线监测。

视频监控系统不说了，大家很常见。

8）移动安监，第一个实现的到现场把设计监理、施工单位整合到一个平台上，无论哪一方到现场去看到违章作业的时候，通过一张照片上传到系统，马上相应的人员就知道到现场抓紧完成整改，整改完成一张照片上传上去就整改完成了，我们搞工程建设管理正常来讲发现问题，拍照，下通知，下给监理，下给施工单位，施工单位拿着单子到现场整改，整改完之后上报，闭合至少要3—5天的时间，在我们这里10分—20分安全问题得到解决。

重点解决的问题准入管理，现在比较混乱，分包比较多，准入不好管，分包队伍多，现场人员车辆及设备的准入，准入是每个人每个设备都设一个二维码，上班的时候，当时施工过程中，我是工程部主任，我也有这样一个二维码，这个二维码自己的全部信息，到现场的时候首先扫一下电焊工，是否持证，有没有进行入场的安全教育，有没有进行安全考试，持证是否超期，体检是否合格，有没有高血压，能不能做高空作业，所有的信息在二维码上都显现出来，我们现场人员到现场检查的时候比较方便，不用到后方查具体的资料，能够实现准入的管理。

车辆也是一样，车辆设门禁，能进来的车辆直接进来，车辆也有二维码，这样管控保证准入管理，有效的保证施工安全。

9）GPS定位。之所以上这个原因整个大坝用的一级粉煤灰，所有热电厂生产出来的粉煤灰未必达到一级粉煤灰的标准，那么我们需求量大，要确保粉煤灰一定要出自我们选定的热电厂，所以我们对它装了GPS定位。

10）档案管理，形成固定实物资产的同时，又形成数字电站，日本时期在这里建了一个大坝，想对大坝进行检查的时候，资料残缺不全，专家很头疼，那么我们建一个新大坝一定要把信息量资料数字化把它整理好，所以叫数字化大坝，相当于把大坝分成若干个单元体，每一个单元体就是一个抽屉，当把抽屉打开的时候，设计的资料，施工的资料，包括当时施工过程中的天气，包括当时出现的具体，比如钢筋问题、裂缝问题等等其他问题记录在整个施工过程中，将来对它检修的时候，哪个问题进行漏水的情况，直接追溯之前施工过程中会不会有它的原因产生，帮助我们进一步判断和确定治理的方案。所以形成数字化电站另一个资产。

11）创新的管理成果，省部级6项，工法5项，专利授权27项，QC成果8项，五小创新成果3项。今天跟大家汇报智慧工地的成果在建协得了一等奖，在施协得了特等奖，前几天来了杭州在施协举办的成果会议上做成果分享。

4、技术性能和实施成果。刚才过程中已经介绍。

实施效果，看一下具体效果，混凝土大坝现在取了一根世界上最长的3级胚碾压混凝土岩芯23.18米，它最能说明问题，因为我们碾压混凝土坝的承接结合是我们非常重要的质量控制的点，我们能取出世界上最长的岩芯就证明我们的智能碾压发挥重要的作用，质量温控发挥重要的作用，它没有断开也没有裂缝。

实施的效果，廊道，廊道光洁无漏水，丰满工程非常幸运，在施工过程中不希望来水，施工过程中没有大的洪水，2019年蓄水以后，两场台风连续两年达到正常高水位，两年蓄满，所以有专家来的时候说我到这里来是最放心的，好多工程需要经过16年、20年才能蓄满，验证工程行还是不行，但这个工程连续两年蓄满，渗漏量国际领先，专家给了一个很好的评价。

（图示）这里是院士的一个评价。

（视频……）施工过程中秉承大国工匠的理念，把所有的外立面做成清水混凝土，现在看到的厂房，厂房是清水混凝土结构，业内业外的专家领导叫口称好，实现了工业之美的初衷，大坝坝面上下游防裂墙（音）包括坝面都是清水混凝土，我们屋面采用单坡屋顶，侧开天窗，五层防水，目前拿到了外观专利，拿到发明专利，适合北方地区下雪的天气，依然实现天窗采光。北方地区一般的檐口有冰溜子，规程规范规定超过10米以上要单独设调檐来避免冰溜子对人造成伤害，我们这个在二三十米高，所以我们这个屋面实现单坡屋顶，整个水往上游排，排到上游负厂房屋面再有组织排水，所以下游那一块解决冰溜子的问题，整个外立面采用一层窗户，所以中国建筑院给我们设计的时候说，我们一定要突出大坝的行为，不能让厂房抢了大坝的眼，所以获得外观专利奖。

厂房的地面采用环氧磨石彩砂，它是现浇水磨石的升级产品，我们现在可以把安全标线一次性做成，分区域做成安全通道，安全标识。这是关灯的状态，如果遇到事故就是那样一个场景，平常亮灯是这样一个状态，就是安全表现。践行中国方案中国制造的理念，机组这一块一次性建成智能化水电厂，实现两个突破：一个在同类型机组当中，震摆指标达到国际领先，也就是说我们的设计指标，震摆直径13.3米，高16.3米，转动部分相当于5层楼的转动，震动摆动在半个头发丝的宽度，我们一个头发丝是7-8道，我们进入了5-10道，所以我们的震摆指标国际领先。咱们水规总院的李修术（音）博士到现场去，他说丰满的震摆指标是最好的没有之一，就是最好当中的最好。第二实现全水头、全负荷、连续安全运行。我们搞水电的人都知道，正常机组的安全稳定区域是45%以上，45%以下装机9万的时候往下不稳定，通过和哈机场做的水立模型实验，做了13个模型实验最终选择第11个，再加上精心研究降低系数高度2.5米，所以实现全水头、全负荷安全稳定运行。

实施效果的细节，我们的电缆桥架采用一次冲压成型非常美观，在这过程中形成一个行业的规范叫管路工厂化预制，提高焊接质量的同时，减少对施工人员的伤害，烟尘减少了，现在我们成为行业规范起源于这个工程。

在生态方面，做了巨大的贡献，正好是符合生态文明建设的理念，打通了中断80年之久的467公里的鱼类洄游通道，从1937年建坝开始这个大坝一修就中断了河床，把鱼类的种群分开了，现在鱼类不能交流，基因不能交流，现在讲生态修复，我们把两基鱼道修复之后实现鱼类的洄游。

把老坝作为钳制挡墙，这是我们研发的，实现了分层取水，大家看到老坝之前的温度和老坝之后的温度平均提升10度，正常来讲1937年以前没有修大坝之前河道的温度是均匀，水生生物是适应的，我们修了大坝之后，大坝底层的水4-6度，流进去的水也是4-6度，对水生生物还是有影响的，我们通过重建之后实现调节下游水温的一个目的。

5、社会、经济效益及推广价值没有必要介绍，最重要彻底解决大坝存在的安全隐患，彻底解决济宁市人民头顶一盆水每天睡不着的那份担心，我们的大坝经历起历史的检验。

最后，分享一下，总结丰满重建工程，实体工程高质量，观感质量高颜值，智慧管控新跨越，三句话形容工程建设，智慧管控工程新跨越来源于哪？应该很多人到现场参观的时候，我经常给他们通俗易懂讲，我说我们的工程正常由人民管控，设计他们设计好，业主管理好，监理发挥保障作用，施工单位发挥主力军的作用，大家四位一体在现场，人为管控，这是工程管理，丰满工程除了人为管控基础之上，还有一个传感器，一双电子眼帮我们管控施工安全，施工质量，这是我们能够取得施工高质量的源泉，在工程的实施过程中，国家正在讲创新创新，创新更重要转化到成果应用，成果应用怎么才能实现有效的应用，在丰满工程上我们做到了，践行了16字方针，叫顶层设计、战略合作、试点先行、全面铺开。顶层设计领导要有理念、思维和想法。框架给了，战略合作就是实施的路径，这个路径不能单靠业主单位，技术人员。也不能单靠软件工程师，只有两方融合在一起，把我们的需求，我们的基础条件说出来。软件工程师把A和B点连接起来，在实践当中不断的纠正不断的优化，试点先行，然后觉得成熟，全面铺开。真正要把智能化、智慧化应用于实际，每个人都离不开现场，都说理论来源于实践，我觉得创新来源于需求。

利用今天半个小时的时间，跟大家分享一下丰满重建工程智慧管控成果，希望各位领导，各位专家到丰满指导工作，同时希望水电事业在大家共同努力下能够实现新的更大的飞跃。谢谢大家！

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