国家林业和草原局昆明勘察设计院 云南昆明 650031
摘要：我国社会主义建设的飞速发展，对水利工程建设提出了新的要求。因此，我国水利工程数量激增，对水利工程施工管理的要求也不断提高。信息化技术一方面方便了水利工程施工管理，另一方面，也为水利工程施工管理提出了挑战。本文据此出发，通过分析信息化技术在水利工程施工管理中的作用和现状，论述了CPS、BIM、遥感、通信和数据库等信息化技术的具体应用，为推动我国水利工程施工管理的发展做出了一定的贡献。
关键词：水利工程；施工管理；信息化技术；实践应用
Application of information technology in water conservancy project construction management
Qianjierong
（Kunming Survey and Design Institute of State Forestry and Grassland Bureau，Kunming，Yunnan 650031）
Abstract：With the rapid development of China's socialist construction，new requirements are put forward for the construction of water conservancy projects. Therefore，the number of hydraulic projects in China is increasing rapidly，and the requirements for construction management of hydraulic projects are also increasing. On the one hand，information technology facilitates the construction management of water conservancy projects，on the other hand，it also poses challenges for the construction management of water conservancy projects. Based on this，this paper analyzes the role and current situation of information technology in water conservancy project construction management，and discusses the specific application of information technology such as CPS，BIM，remote sensing，communication and database，which has made certain contributions to promoting the development of water conservancy project construction management in China.
1.引言
基础建设项目事关国家发展战略，而水利工程是基础建设项目的重要组成之一，起着防洪抗洪、水力发电和调节水资源等多种作用，事关国计民生大计，若失事带来严重后果。因此，在水利工程施工过程中，要保障工程质量，维护施工安全，确保水利工程完工后能够长期运行。为此，相关企业和从业人员要加强水利工程施工管理，积极消除水利工程施工中的不利因素[1]。在此过程中，信息化技术为专门从事水利工程施工管理的企业和从业人员提供了便利。例如，在过去的几年中，无人机成为水利工程施工管理中图像采集的工具[2]。然而，信息化技术在水利工程施工管理的实际应用中还存在着一些的问题，影响了水利工程施工管理的发展。鉴于此，本文通过分析水利工程施工管理现状，旨在论述信息化技术在水利工程施工管理中的有效应用，以期为相关企业和从业人员提供一定的帮助。
2.水利工程施工管理应用信息化技术的现状和作用
2.1水利工程施工管理应用信息化技术的现状
现代的项目施工是数据密集型的，因为随着项目的进行，异构数据会不断生成。项目不同阶段的数据通常存储在团队服务器或个人台式机、笔记本电脑、智能手机等。因此，需要进行数据集成以进行整体项目协调，因为无法访问数据的整体视图通常会导致错误的决策，从而可能会延迟项目，并影响性能和项目的获利能力。传统的信息和通信技术解决方案是获取高端容量系统，以存储、处理和分析其分包商的数据。部署现场解决方案需要大量开销（电源、冷却、安全性、可用性），并带来巨大的运营成本负担。因此，由于巨大的初始投资需求，为所有项目委托现场基础设施是不切实际的。因此，传统的水利工程施工是数字化程度最低的产业之一[3]。随着技术的发展，越来越多的现代信息化技术出现在了水利工程建设中，如物联网技术、无人侦察机技术等。尽管信息化技术在水利工程施工管理中的的创新前景令人鼓舞，但仍然有许多挑战需要解决。一些技术限制表明，将信息化技术广泛纳入水利工程施工管理之前，仍然需要解决重大的基础性挑战。
2.2水利工程施工管理应用信息化技术的作用
在近几年发展过程中，我国水利工程建设项目越来越多，但是，随着水利工程项目的增加，工程施工管理工作也就出现了问题，为了保证水利工程有效建设，相关施工单位就需要利用信息化技术对管理工作进行优化。信息化技术的的使用代表了水利工程施工管理中最先进的方法之一。水利工程施工管理是一个艰难的过程，取决于许多因素。众所周知，水利工程包含了很多不同类型的工程，如水库、大坝等重要基础设施，这些水利工程的建设可以有效提高地区经济发展，所以，为了带动我国整体经济稳定提升，加强水利工程建设就成为了有关部门的工作重点[4]。在水利工程施工过程中会受到各种不确定因素的影响，进而降低水利工程建设效率。比较常见的问题如水利工程项目所在软土较多，所以在施工过程中就需要对工程地基进行加固，进而提高水利工程整体质量。与此同时，施工技术也会影响水利工程整体质量，严重的还会引发生产安全事故，由此可见，在水利工程施工中存在着怎样的难点。信息化技术在保持其预期功能的同时，保持了必要的精度。保证足够的精确度是指在水利工程施工过程中能够可靠地关联到施工和管理过程的质量，包括管理的有效性以及 对变量规范的适用性等方面。
3.信息化技术在水利工程施工管理中的实践应用
3.1 CPS在水利工程施工管理中的应用
水利工程施工的复杂环境以及高技术特点，使得水利工程建设项目的零散结构在效率和生产率方面制约了水利工程施工管理的发展。单个项目中的建设任务也彼此松散耦合，从而破坏了许多项目的性能。由此导致水利工程施工环节多、施工周期长，且经常面临来自计划外的紧急情况。因此，通过基于完整设计的施工操作的数字控制，能够有效提高水利工程施工效率。具体来说，基于水利工程施工的现状，运用信息化技术开发一种新的水利工程施工管理规范以实现持续改进。包括分析现有基于技术的运营管理实践的共性和差异，为新的运营管理实践确定要求。其中，网络物理系统（CPS）使用阶段的物流和生命周期操作，以及有目的的重用和改进数字设计以及操作流程的控制，是一种由计算和通信核心进行监视和控制的信息化管理技术。
将CPS应用于水利工程施工管理中，于虚拟模型与物理构造之间的实时双向协调和通信，不仅协调虚拟世界和物理世界，而且数字设计可以防止对未来施工的突发情况。旨在为水利工程施工管理人员提供工程控制所必需的实时反馈。通过绩效指标来关闭控制环，例如通过实时监视工人和物料的移动来报告劳动和设备生产率等。从技术角度来看，集成必要的施工过程信息以与监控数据进行比较，从施工现场文档和图像中提取信息的复杂方法与数据管理系统链接。通过可靠的调度机制来支持它，从而提高施工过程执行的性能。工程信息管理是实现建设项目数字化的主要途径之一，在分享和可视化信息以及考虑设计和执行过程中的变化方面有很大的潜力。
3.2 BIM在水利工程施工管理中的应用
信息化技术在水利工程项目施工管理中具有多种用途，例如，在水利工程施工的各个阶段，通常会有五到八次之间重新创建有关项目的信息。这表明如果没有基于设计的控制，则在进行水利工程施工管理时，设计模型就不会保持最新。因此，需要基于数字设计模型来计划和执行水利工程的施工。BIM是一种集成技术，可提供超越水利工程施工范围内组织边界的信息主干，通过调解信息密集型技术创新与传统上信息贫乏且分散的施工组织之间的鸿沟来支持水利工程施工技术的创新。在水利工程项目的设计和施工阶段，BIM涉及多个实施阶段和许多不同功能，包括信息交换和集成，数据互操作性和可计算性问题。
在水利工程施工管理中，应用信息化技术，如BIM，实现利用准确的三维（3D）建筑信息模型来促进施工管理的可视化、仿真、通信、协调、估计、购买和调度的过程。除此之外，在施工现场，可将BIM模型中的图像直接投影到工地表面上。事实上，信息是集中存储在模型中的，这样就可以向涉众透明地共享信息，可以作为进步和差异可视化的强大基线。由于它能够将水利工程映射到数字环境中，具有将施工进程可视化的潜力，因为它可以更直观地显示和表达信息。随着激光扫描和成像技术功能的不断增强，定位精度的提高以及复杂的投影工具的出现，该领域为快速开发新的施工管理上可行的工具提供了机会。该设备由激光测距仪，成角度的可调式投影仪和照相机组成。系统使用LIDAR和BIM模型（同时定位和地图绘制）对自身进行定位，并将包含信息的图像投影到工作面上。它使用图像分析来校准投影梯形失真校正参数。这也是一项完全适合水利工程施工实践的创新示例，可实现隔离操作的自动化。
3.3 遥感、通信和数据库技术在水利工程施工管理中的应用
为了确保水利工程结构的安全，在施工管理过程中，需要随时检查大坝建设状态以及对机械运行进行振动控制的要求。为了确保在现场遵守施工模型，从3D模型中提取工程图，并每天控制现场工作的质量。在现场进行施工工作既费力又容易出错。挑战在于在部分完成的场景中解释设计信息，并以所需的精度在表面上应用物理标记。最先进的方法是机器人全站仪测量布局，其中操作员使用场景中的已知点定位全站仪，然后“发射”激光束以定位布局点。然后是使用粉笔线，激光平面投影仪和其他工具，将更多的完整设计信息从点手动映射到其他表面。一个专职的测量员使用一个自动全站仪检查现场，每天最多可测量600个测量点，并将其与安装前后的模型进行比较。根据图纸检查所有偏差，并根据问题的严重性在模型或现场进行更正。
信息化技术中移动遥感技术、网络通信技术和数据库技术，为水利工程施工管理人员提供了针对性的技术解决方案，该解决方案可以更经济、更合理地使用传感器以及新颖的监视功能，允许所有参与者访问项目的共享数据。此外，由于水利工程施工管理问题需要过程交互，作为一种操作实践，信息化技术在现有基于技术的运营管理实践的基础上，制定解决方案，如果施工与设计存在偏差，则立即修改施工现场，并密切关注这些修改后的施工，最大程度地减少以后的设计和操作问题。
4.结论
综上所述，水利工程施工的信息和通信技术的进步所带来的变化并非纯粹是技术性的，而是必须伴随着管理流程的变化。本文探讨了信息技术在管理实践的应用。从广义上讲，包括定义水利工程施工所能采用的信息技术手段，明确定义这些不同信息化技术之间的相互关系，以及将这些信息技术参与到水利工程施工管理过程并与之协同工作的基础和施加。这些综合的观点对于提升我国水利工程施工管理信息化水平，实现水利工程信息化管理有着重要的理论价值和实践意义。
参考文献：
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[4]臧猛强.信息化技术在水利水电工程施工管理中的应用现状及发展方向[J].智能城市，2018，4（12）：141-142.