基于“点-线-面-体”的“西电东送”工程数字化智慧管控技术

董跃周 甘运良 谢芳毅 彭玉培 李 攀

（1.中国南方电网超高压输电公司 2.北京洛斯达科技发展有限公司）

0 引言

随着人口的增加，生产力逐年提升，在带来经济迅速增长的同时，也使得电力能源消耗迅速递增，因此一直面临电力能源短缺的问题。尤其东部人口密集，经济发达的地区，电力短缺更为严重，很多地区甚至出台了限电的措施，但这不是长远之计［1］。在此背景下，为满足电力需求，西电东送工程成为一种重要解决方式。“西电东送”是指将西部富余的电力输送到东部电力短缺的地区。目的是缓解东部地区电力能源紧张问题，同时也能将西部多余的能源置换出去，提高经济收益。超高压公司承建了“八交十直”西电东送大通道，为西部清洁能源电量的输送提供了稳定支撑。然而，西电东送工程由于跨度大、工程量大、历时久、工作人员多等，在工程建设阶段，对于工程管理者来说面临着诸多管理问题，如何高质量、高效率、高水平的管控好跨区域输电工程的建设，成为工程建设管理的重中之重［2］。

针对工程管控问题，一些学者对此展开了研究。如，黄建文等［3］人针对施工进度与成本之间的关系，提出了以及基于BIM的管控技术，通过仿真模型来及时发现偏差，并调整实施计划，使得进度与成本达到最佳平衡。樊启祥等［4］人以金沙江下游水电建设为例，结合新一代信息化技术，对该工程建设全过程进行了数字化动态管控，确保了工程建设管理质量。杨荣［5］等人运用安全系统理论，结合最新信息技术，针对工程安全，构建一种安全管控模型，有效识别了工程建设中的安全风险，为智能管控和实时预警提供支撑。

虽然前人研究都取得了一定的成果，但是多数都是针对一个方面进行研究，而西电东送工程具有点多面广，周边环境复杂等特点，传统的管控技术并不能很好满足西电东送工程管控的需求。针对上述问题，提出一种基于“点-线-面-体”的“西电东送”工程数字化智慧管控技术。通过此技术希望能提升跨区域输电工程的建设水平。

1 基于“点-线-面-体”的“西电东送”工程数字化智慧管控技术

1.1 “西电东送”传统管理方式存在的问题

西电东送工程分为三段，即北线工程、中线工程以及南线工程，历经多个地区、省市。西电东送工程建设规模大、技术难点多、点多线长面广，且外部环境复杂，对于设计要求的清晰掌握、建设过程的各项风险管控、资料移交的及时准确等各方面的管理都提出了更高的要求［6］。通过传统的工作方式显然无法顺利完成各项管理分析工作，主要表现在以下三方面：

（1）传统管理手段“数智化”程度低。以往主要通过人员电话会议、现场检查、长期驻守的传统施工管理模式，管理人员往往很难全面、及时、精确掌握现场情况，工程管理缺乏有效的数据统计依据，信息化自动化处理程度不高，利用设计成果开展复杂空间分析的能力亟待提升［7］。

（2）数字化成果共享率低，管理不够全面精细。以往的设计成果主要以二维设计图纸为主，共享率较低，且不能很好地运用到施工建设深化设计工作中；同时工程建设全生命周期内产生的海量数据大多是“离散型管理”，数据之间的空间关联程度较低，很难通过设备关联进行调阅［8］。

（3）信息分散度高，管理分析效率低。工程建设经历的阶段较多，参与的单位及人员也较多，从规划设计到施工建设再到竣工投产，很多信息因采集分析困难，无法及时有效地进行融合传递，存在信息分散度高，管理分析效率低等问题［9］。

针对以上问题，单纯地增加人员或其他资源投入并不能有效提升管理水平，反而可能导致人员风险增加和项目管理难度加大。以往，也借助信息化手段，采用了软件试点应用，取得了一定效果，但仅能孤立地解决部分问题，数据复用度提升有限。因此利用人员结合数字化手段提升全过程的“数智管控”非常重要。

1.2 工程数字化智慧管控技术实施方法

1.2.1 “点”——岗位管理活动数字化

“点”是基础，指的是项目管理岗位，是项目管理活动的最终执行单元，岗位管理活动数字化是推进数字化智慧管控的重要切入点。明确岗位职责、规范活动流程，是项目管理工作的坚实保障，也是数字化与业务流程结合的重要依据。基于上述背景，针对“点”，结合云计算技术、GPS、GIS以及移动物联网络，构建一种岗位数字化管理模型，如图1所示。

图1 “点”——岗位数字化管理模型

对于岗位上工人职责履行情况的管控，以工人所持有移动端（手机APP）作为工程一线岗位管理的载体，以计算机作为管控中心，通过云计算技术、GPS、GIS以及移动物联网络实现二者之间的交互［10］。

“点”是针对人员个人工作情况和状态进行管理。所有的工程项目最基础单位就是工作人员，因此对人员岗位的有效管控对于西电东送工程建设质量和效率至关重要。基于“点”的岗位数字化管理模型主要涉及三个方面内容，即人员考勤管控、异常轨迹分析、人员统筹调配，分别负责不同的工作。

（1）人员考勤管控：检查人员上班到岗情况，监控工作效率；

（2）异常轨迹分析：监控人员的活动路径，以明确人员履职情况，方便事后追溯；

（3）人员统筹调配：将最适合的人员调派到最合适的岗位，协调人力资源，提高人员利用率。

1.2.2 “线”——现场管理要素精细化

“线”是抓手，是现场管理要素，包括 “人、机、料、法、环”，是由各个“点”组成的。现场要素的管理贯穿工程始终，是整个“西电东送”工程精细化管理的关键。现场管理要素精细化框架如图2所示。

图2 现场管理要素精细化框架

以分布式现场物联传感系统为基础，构建与实施全面覆盖现场的要素感知网络，然后利用该网络采集信息，作业人员、施工机器具、现场物资材料、施工安全质量、现场环境信息，通过不同设定条件的检测分析，可提炼出不同的监测指标及预警形式，进而将现场管理要素“指标化”，提高了对施工现场的风险管控能力。

1.2.3 “面”——工程管控维度智慧化

“面”是关键，指的是工程管控的维度，包括进度、安全、质量、造价、技术等，通过数据分析、安全生产风险管理等手段，提升对管控维度全面、准确、及时的把控。工程维度管控模型如图3所示。

图3 工程维度管控模型

通过对各个维度全面、准确、及时的把控，能够事先制定预案，以方便问题的及时处理和解决。

1.2.4 “体”——业务价值贯通生态化

“体”是目标，是数字化智慧管控赋能的对象。一方面，基于“超高压公司-业主项目部-项目分部”的管理层级，压实数字化工作方式，发挥数据存储、监控、追溯、共享、资产的效率，做到“建设指挥一张图”，支撑业务内部价值纵向贯通；另一方面，利用数字化成果与“数智管控”平台，结合数字化移交与数据对接，实现与设计、物资、生产、运维的价值横向贯通。基于数字化管控平台技术及数据上的开放性，逐步形成开放、共享、生态共聚的产业新生态，构建电网基建多方共赢、协同发展的生态系统。

总而言之，集成西电东送工程全线通道影像、地形、专题图、交叉跨越、环境敏感点、线路及换流站三维数字化模型、文档资料、现场照片等全过程数字化资产，以设备为单位精确关联工程属性、设计属性、设计图纸等基建过程资料，匹配设备台账层级结构，全面接入调度实时运行与生产在线监测以及气象环境等外部数据，推动跨区域输变电工程数据管理及分析体系建设。

2 实证分析

为测试研究基于“点-线-面-体”的“西电东送”工程数字化智慧管控技术的应用效果，搭建数字化智慧管控模式的平台，以西电东送工程某一段为例，进行实证分析。

2.1 工程概况

昆柳龙直流工程历经云南、贵州、广西、广东四省，工程建设规模大，工期长，在建设过程中对各方面管理都提出了挑战。昆柳龙直流工程示意图如图4所示。

图4 昆柳龙直流工程示意图

2.2 管控技术应用平台搭建

采用“端网云”一体化方案，深度融合“云大物移智”等先进技术，搭建“数智管控”平台，便捷获取施工现场的进度、安全、质量、物资、设计等多维度数据，并结合管理流程加强现场管控。对工程各阶段的数据进行标准化集成，以企业即时通讯（Enterprise Instant Messaging，EIM）为数据框架容纳多源信息，能够在项目各参建方之间进行更加有效地扭转和共享，通过对多维数据进行提取分析，提升工程进度、质量、安全等智能化管理效率，降低工程建设管控风险。

2.3 岗位管理活动数字化实现效果

在搭建的平台上运行图2所示“点”的岗位数字化管理模型后，表1为一个月内作业人员履责情况。

表1 作业人员履责情况

表1中昆柳龙直流工程一个月内施工现场各单位的作业人员的履责数据中反映了其履职行为达到施工组织设计的履职标准，实现了对作业人员岗位有效管理。

2.4 现场管理要素精细化实现效果

基于搭建的平台，在现场布设要素感知网络，对“人、机、料、法、环”五个要素进行精细化管理，结果如图5所示。

图5 现场管理要素精细化实现效果

从图5中可以看出，针对施工现场，其各种风险要素被监测出来，提高了对施工现场的风险管控能力。

2.5 工程管控维度智慧化实现效果

“面”是“线”的进一步深入，是更大范围的监控。以质量验评为例，工程管控维度智慧化实现效果见表2。

表2 工程管控维度智慧化实现效果（质量验评部分）

基于表2结果，质量验评记录实现了对工程质量的监督和跟踪管理，构建了完善的检查问题实时实地发布、整改、复查的问题闭环机制。

3 结束语

综上所述，通过基于“点-线-面-体”的 “西电东送”工程数字化智慧管控转型，有效提升了超高压输电公司管理水平，增强国家级重点工程的建设管理能力，为西电东送工程建设与管理提供了可靠的依据，为大规模推进跨区域输电工程“数智管控”打下坚实基础，为构建以新能源为主体的新型电力系统、助力“粤港澳”大湾区实现双碳目标做出积极贡献。然而，基于 “点-线-面-体”的 “西电东送”工程数字化智慧管控技术应用时间相对较短，其监控功能和内容还有待进一步完善。