本项目根据工程建设总体要求开展了数字化建设，并开创性地研发应用了无人碾压机群协同作业技术、无人驾驶技术、堆石坝填筑质量快速检测技术。采用无人机测绘技术绘制倾斜模型及激光点云模型、采用BIM建模，将二维图纸及现场场景转化为三维模型，施工图纸进行全方面审查、对现场复杂施工场景进行全方位无死角分析，提前揭露图纸问题并预判现场施工难点，协助项目人员充分理解建设意图，辅助施工各方直观了解项目建设过程中存在的问题并及时协调，大大提升了项目施工效率。
一、实施背景
山东潍坊抽水蓄能电站环境复杂，存在诸多困难，为项目提出了多重挑战，具体如下：
1.1上水库原始地形测绘困难
上水库施工区冲沟发育、地形复杂、植被茂密、工程区面积大（约120万㎡）且工作面多，采用传统的横纵断面勘测，人工测量每一个点，费时费力且精度难以达到要求，难度巨大且人工深入场地作业危险系数高。
1.2上水库土石方运输困难
潍坊电站上水库开挖量1500余万方，填筑量1300余万方，高峰填筑量110万方/月，库内冲沟发育、植被茂密、山势陡峭、地形狭长（1.5km×0.8km），挖填高差最大达420m，原始地形综合坡度达1：1，仅有1条道路进入施工现场，施工期道路全部集中在库内，施工道路布置和修筑难度极大，为符合工期要求如采用常规25t自卸车有人驾驶方案需进行114万次挖填循环，高峰期仅自卸车就会超过100辆同时作业，安全隐患极大，协调管理困难，无法保证效率。
1.3大坝填筑料加水量难以控制
根据《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2013），堆石坝填筑料需加水后上坝以便于提高碾压质量，按现场碾压工艺性试验结果，非冬季施工期间，大坝填筑料加水量为10%（体积比），按潍坊电站上水库大坝填筑量1362万m³计，共需加水136.2万m³，用水量极大。加水量过低无法保证大坝填筑质量，加水量过高会造成水资源浪费。
1.4大坝填筑碾压质量无法保证
潍坊电站上水库堆石坝填筑量1300余万方，高峰填筑量110万方/月，最大单层填筑面积18万㎡。潍坊电站上水库堆石坝过渡料及堆石料碾压遍数为8遍（静2+动6），振动碾有效碾压宽度2m，在最大填筑面积时，单层振动碾共计需碾压72万遍，使用传统的人工智指挥振动碾或现场画好碾压条带后进行碾压，效率极低且碾压质量无法保证。
1.5大坝填筑碾压质量试验复杂
堆石体结构在建筑工程和地质工程领域中占据了重要地位。然而，填石料的特殊性质如大粒径、颗粒分布不均匀等特点，却使得对堆石体结构的质量检测变得尤为复杂和困难。
为解决上述重难点，急需灵活应用信息化数字化技术以及各种创新技术，结合现场实际情况，实现项目有效管理及作业。
二、实施目标
本系统的建设，充分利用先进技术，结合现场实际的施工管理体系，实现大坝工程施工信息采集与质量、进度、安全控制的综合管理系统。通过建立监测、分析、反馈、处理机制，提升潍坊抽水蓄能电站工程建设管理水平，实现工程建设的创新化管理，为打造优质精品工程提供强有力的技术保障，全力推进智能电站建设，提升管控决策分析服务能力。
三、建设内容
3.1信息化测量
为解决上水库原始地形测绘难题，项目采用无人机测绘技术，无人机激光雷达可穿透植被冠直接探测地表，快速生成地形图，实现实时三维数据获取以及复杂场景下的高精度后处理重建。避免了人工测量的安全风险，悬崖峭壁、通视条件差、人员无法到达的区域也能正常测量。基于多期三维模型对比，可自动分析开挖、填筑量变化，计算开挖及回填材料体积。
3.2纯电矿卡大规模应用及无人驾驶运输
为优化上水库土石方运输作业效率，项目采用非公路纯电矿用车，其自重30t、载重60t、车辆容量31m³，与传统自卸车效率比达两倍以上。结合纯电矿用车研发并应用无人驾驶技术，通过有人反铲和无人纯电矿用车配合工作，提升效率。
3.3大坝填筑料智能加水
在填筑料取料区至卸料区路段设置智能加水站，现场识别车辆信息后按设计加水量自动控制加水，将现场智能加水站数据进行回传统计，反映现场车辆加水情况，对施工加水情况进行管理。根据施工队运料路线不同分别建立智能加水站并对对应仓面各施工队加水车次与加水量进行统计，生成可视化图表，单独统计每辆车加水情况。
3.4大坝填筑碾压质量控制
构建大坝碾压机群协同施工作业优化模型，综合考虑仓面碾压遍数控制要求，实现碾压作业路径智能规划。动态监测施工单元碾压机械运行轨迹、速度、激振力和碾压高程等，并在跨平台的大坝施工三维场景中可视化显示，同时可供在线查询，可在总控中心和现场监理分控站对大坝混凝土碾压情况进行监控，实现远程、现场“双监控”。
3.5大坝填筑碾压质量快速检测
对于传统测法的种种缺陷，项目部结合激光点云技术、人工智能识别技术以及小颗粒物理筛分系统，探索出一种全新的试坑体积自动计算方法。通过激光点云技术，快速获取试坑的三维形态数据，进而利用人工智能识别技术自动计算出试坑的体积。而小颗粒物理筛分系统则能够对土样进行快速而精确的筛分，从而实现密度测试和级配分析的高效完成。
激光点云模型
智能碾压模块
四、实施效果
4.1数字化测量实施效果
采用无人机测原始地形2人7天完成了原始地形测绘。提高了测量精度，无人机测绘最大误差5cm。效率奇高，从项目成立至今，仅配置测量员2人，每月中间计量无人机测地形半天、处理数据1天、工程量计算半天，每月其余时间主要进行各部位放样及验收。
4.2纯电矿卡及无人驾驶运输实施效果
采用纯电矿用车无人运输技术结合有人运输为辅的混合运输方式，单车单年（油动25t卡车）节约直接人工成本约23万、油费、保养费约80万，效率提升带来的管理、节约工期利润等直接利润更加可观，同时纯电运输车采用电控系统，设备损耗率较低，维修保养费用降低，由于无人运输车辆对人员安全性高，动力为电能无二次排放，减少人员事故风险、节能减排、绿色环保，提升从业人员幸福感等方面间接效益可观。
4.3大坝填筑料智能加水技术实施效果
通过大坝填筑料智能加水技术的应用，项目现场能够有效保证加水量，从而控制填筑料上坝质量。
4.4大坝填筑碾压质量控制技术应用效果
采用堆石坝智能碾压及无人碾压技术后，将坝面现场管理人员及质检员数量分别降至2人。
4.5大坝填筑质量快速检测技术应用效果
新的检测方法相较传统法不仅大大提高了检测效率，降低了时间和人力的投入，而且能够实现对大坝填筑密度的非破坏性检测，有效保障了上库大坝的结构安全。同时，由于采用了激光点云和人工智能等先进技术，这种方法的检测结果更加准确可靠，为电站的运行管理提供了有力的技术支撑。
在经济成本方面，此方法较传统检测方法无需铺膜灌水，无需租赁水车辅助作业，实验工作人员也可进行响应减少，能够节省水车租金及试验人员工时费，在应用本技术期间，采用堆石坝填筑质量快速检测技术节省直接成本约9万元，经济效益可观。
通过本技术对填筑区域进行填筑质量检测，每次检测节约时间约2h，使得检测试验报告可以更快进行提交，加快了验收开仓速度，提高了大坝填筑流水作业施工流畅性，可提前约1个月工期。
五、经验总结及心得
项目部在建设智慧工地的过程中经过多方探讨商定建立了一套科学的施工安全管理体系，提高了施工效率。
对于抽水蓄能水库工程挖填体量大、地形地貌复杂等问题通过模型碰撞在施工前期做出相应的施工方案，在施工过程中积极探索切实可行的技术，实现本质安全，降低施工成本，提高经济效益。
创新采用无人运输技术、纯电矿用车、无人碾压技术、无人机测绘技术，提高施工效率并确保施工安全。
采用智能加水技术、智能碾压技术、无人碾压技术提高施工质量并降低人工成本。
采用无人机测绘技术并结合BIM模型，对上水库开挖、填筑实现精准控制，使现场施工有序、可控，并实现开挖、填筑精准平衡。
潍坊抽蓄电站数字化建设受到国网新源、南方电网等相关领导一致好评，对水电六局在信息化、智能化的开发与应用给予了高度评价。