本网讯(孙恺)近日,我国单机容量最大抽水蓄能电站——浙江天台抽水蓄能电站迎来首台机组并网发电。该项目在一个五年规划期内开工并发电,工期用时仅46个月。这一高效建设成果的背后,既凝结着建设者的努力,也集结了大量新兴的“智动力”。
时间拨回至2024年10月,天台抽蓄电站上水库大坝全线填筑到顶,提前1个月完成填筑任务,而这离不开一支“钢铁战队”——在行业内首次落地的智能筑坝无人机械群协同作业。其背后,是三峡建工所属浙江天台抽蓄公司联合天津大学、水电十二局等单位开展坝面无人化智能筑坝技术研究与应用,推动了智能建造与工程建设深度融合。
▲ 天台抽蓄电站上水库问题常常是点燃创新的引擎。随着科技的发展,无人机、无人驾驶、人工智能等一系列新技术极大地改变了人们的生活,也改变了很多行业的生产方式,提升了生产效率,那么这些技术能不能应用在坝工领域呢?
“传统筑坝作业以人力施工为主,在施工效率、安全性及精度方面存在一定局限性。如果可以用智能设备部分替代人工,可以有效弥补人工作业的弊端。”天台抽蓄公司工程管理部专业师杜俊良说。实践证明,智能筑坝模式优势显著:相比传统筑坝方式减少人工成本投入约50%,工期缩短10%,质量保证率达99.5%。
为实现智能筑坝,天台抽蓄电站建设者们对传统作业设备进行了改造升级,为推土机、碾压机及冲击夯等传统筑坝设备搭载成套智能系统,实现了“运料-卸料-摊铺-碾压”全过程智能化无人化作业。
▲ 正在作业的无人推土机以推土机这一常见的工程机械为例,在大坝填筑中,它主要用于坝面摊铺作业,即在运料车卸料后将料堆进行均匀摊铺。这里关键就是“均匀”二字,因为大坝填筑不均匀会破坏坝体的整体稳定性、防渗性能和耐久性,造成不均匀沉降或应力集中导致结构破坏。
为保证均匀,天台抽蓄电站建设者们为推土机加装了“感知层-规划层-控制层”三层合一的智能作业系统。依托这套系统,无人推土机摊铺的厚度和平整度误差控制在设计值的5%以内。
如果说无人推土机可以保证大坝填筑作业中摊铺作业的质量,那么无人碾压机则是保障了摊得平,压得实。
在传统大坝填筑过程中,通常需要现场提前划定碾压作业标线,人工记录碾压遍数确认碾压质量。这个过程既耗费人力物力,又容易发生超碾或漏碾现象。经过智能化改造的无人碾压机则可以有效避免这些问题。
但在改造过程中,建设者们遇到了其他难题。无人碾压机碾压作业需精确控制,传统卫星定位系统定位精度只有米级,甚至还会因为现场山体的遮挡导致精度进一步下降。为保证高精度定位,天台抽蓄电站无人碾压机搭载了最新的国产北斗导航系统,实现厘米级定位。
为破解多台碾压机同步作业时相互干扰的难题,建设者们又从人工智能领域找到了“过关秘籍”——多智能主体协同技术。给每台无人碾压机各自配备一套传感器,确保多台无人碾压机可精准完成路径规划、协同避障等任务。
“这是‘人工智能+’应用到抽水蓄能建设领域的成果,实现了效率和质量的提升。”水电十二局天台项目部执行经理陈亚坤赞叹道。
▲ 无人碾压机群协同作业示意图大坝填筑的另一个难点是边角区域施工。难就难在边角区域空间有限、作业面狭窄、地质条件与结构受力复杂等,特别是天台抽蓄电站还存在上水库左右岸坡、上下游临空面等边角区域施工质量控制难度大的问题。
为此,建设者们把目标投向了立式冲击夯这一边角施工的常见设备,为其研发智能系统,直击施工“死角”。改造后的立式冲击夯与智能系统相辅相成,确保了坝体土石密实达标。
▲ 智能立式冲击夯智能筑坝的高效运转,还离不开一套完整的统一管控系统。“该系统可以实时收集所有智能设备的运行数据并分析,实现坝面无人机械群作业的统一管控,保障作业安全的同时,可以做到一旦出现质量偏差,及时纠偏,确保坝面填筑质量。”杜俊良说。
据统计,在天台抽蓄电站上水库大坝填筑过程中,现场共投入运行无人推土机、无人碾压机、智能立式冲击夯共计12台,累计完成填筑175万方,运行时间超过5000个小时,碾压质量均满足设计要求,主要指标优于人工作业,为提高生产效率、确保填筑质量、降低安全生产风险等发挥了关键作用。
编辑:高锦涛 李雷 卢西奥