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一、背景

一直以来，水利水电行业在施工建设过程中，普遍存在自然环境恶劣、施工工况复杂、安全事故多发、工程质量监管难度大、施工成本高、施工质量参差不齐等难题，特别是大坝填筑施工质量管理方面，往往难以达到规范要求。为此，中水数建自主研发“智能碾压”平台，通过智能化技术提高工程施工的效率、质量和安全性，同时降低施工成本，实现工程施工的高效化、精准化、智能化。

二、概述

“智能碾压平台” 是通过在碾压机械上安装高精度的北斗设备、VCV传感器以及终端显示平板，实时监控碾压机械的轨迹、速度、遍数、压实度等指标的监控，并将数据打包上传到平台，施工方、监理、业主均可通过平台或APP对碾压过程数据和结果数据进行查看。

三、功能、解决问题

（一）功能

1、基础信息管理：实现包括施工单元管理、质量参数管理、碾压设备管理等基础信息数据的管理；

2、施工动态监控：动态监测施工单元施工机械运行轨迹、速度、激振力和碾压高程等施工数据，可供在线查询；同时可以在总控中心和现场分控站对大坝碾压情况进行监控，实现远程、现场“双监控”；

3、质量数据的实时统计与分析：实时自动计算和统计施工单元的摊铺厚度、碾压遍数等，并在系统上可视化显示，同时可供在线查询；

4、施工过程指引：提供友好的人机界面，实时显示摊铺机械的摊铺情况，碾压机械的碾压轨迹以及已碾区域的碾压遍数，驾驶员可以通过装在驾驶室中的导航平板实时观测作业面的碾压情况，让操作具备可视性，降低了因驾驶员经验不足而造成的漏压或过压情况；

5、实时报警：支持司机端(司机室)和监控端(监控室)，同时对施工不合规情况进行报警，包括摊碾压速度、振动频率等；

6、成果管理：系统实现碾压遍数、压实厚度、平整度等信息的自动计算和统计，实现速度、振动状态的分析，在每仓施工结束后，自动生成碾压单元成果分析报告，作为仓面质量验收的辅助材料。

（二）解决问题：

传统碾压通过人工判断来记录碾压结果，无法获取施工数据，存在压不直、漏压、错压、超压等现象，为大坝建造留下很大隐患。智能碾压系统通过记录碾压机碾压时的碾压位置，碾压厚度等数据，可以实现碾压过程实时监控，真实同步包括碾压机行走速度、碾压遍数、激振力输出状态、错距大小、压实厚度等碾压信息，以确保碾压质量达到要求，极大地提高了工程施工质量、减轻了施工人员劳动强度，提高了施工效率。

四、系统架构

“智能碾压平台” 的系统架构主要分为两部分，分别是现场的终端硬件设备以及服务器上的软件平台。现场会在碾压机械上安装定位定向天线用于输出位置和时间信息，安装传感器输出压实度信息，在终端平板对数据进行汇总打包后通过网桥或4G、5G卡上传到平台。

五、软、硬件组成

（一）硬件部分

1、固定式基站用于提供差分数据，配合定位定向天线实现厘米级定位；

2、定位定向天线安装在碾压机械滚轮正前方，测量距离滚轮中心轴接地处的相对距离，结合惯导算法推算滚轮中心轴接地处的碾压位置和高程信息；

3、压实度传感器用于测量滚轮的振动情况，通过强磁吸附到滚轮中心位置；

4、终端平板通过吸盘吸附在驾驶室内，供司机查看碾压遍数、碾压轨迹、碾压速度等指标，支持多机协作显示，并将数据打包上传平台。

（二）软件部分

1、平台端支持实时展示或回放现场车辆的碾压轨迹、遍数、速度等指标，同时可结合施工台账进行单元工程(或仓)的数据质量评定和施工报告导出；

2、APP端可实现移动端的数据查看，同时考虑到项目的施工情况，在原有台账(单元工程或仓)的基础上，新增任务概念，用于对数据进行临时归档。

六、“智能碾压”平台操作应用

1、操作前，相关工程人员首先通过现场测量，记录建仓数据。随后，在监控系统中进入设计模式，选择对应的分区进行建仓数据的键入，并设置碾压遍数、行走速度，设计压实厚度等各种参数；

2、仓面建成后，可在系统中进行碾压设备的调控，将设备全部调入仓面。开仓后，可以实时进行监控，查看碾压轨迹和碾压信息。当仓面经过监控达到设计的遍数要求以及合格率之后，便可进行关仓操作，生成图形报告；

3、系统生成的图形报告，包括碾压图、遍数图、轨迹图、厚度图等，后续若出现厚度超标等问题，可及时定位并立即联系现场进行返工处理。

七、智能无人碾压

“智能无人碾压”是智能碾压的升级版本，在智能碾压平台的基础上，通过后装液压转向控制系统、振动控制系统、车辆启停控制系统来实现碾压机械的启停、转向和高低频振动，配合云端下放的碾压路径，实现无人驾驶碾压，可以极大程度减轻人工成本，提高工作效率和施工质量。

【责任编辑：韩佳福】