[发明专利]基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法

权利要求书

1.一种基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)建立面板堆石坝施工进度仿真程序

结合面板堆石坝施工特点，运用离散系统仿真方法和循环网络技术建立面板堆石坝施工进度仿真模型，对工程对象的施工过程建立循环网络模型并在计算机上进行仿真计算，模拟出在不同的资源配置和施工计划下的工期进度指标；

综合考虑面板堆石坝施工进度仿真中的参数，使用专家经验法和工程类比法对仿真中的施工参数进行初始赋值，形成初始仿真方案；

以得到的仿真模型和施工参数为基础，运用C++程序语言进行编程，建立面板堆石坝施工进度仿真程序；

(2)施工参数分析

考虑面板堆石坝施工进度仿真中涉及到的各类施工参数，从中选择影响进度的施工参数。运用正交试验设计方法对选择出的多个施工参数进行组合，得到若干个正交仿真方案；

运用已建立的仿真程序对设计的正交方案分别进行仿真计算；

再运用极差法分析仿真计算结果，通过确定仿真进度对施工参数的敏感性，来确定施工参数对仿真进度的影响程度；将敏感性大的施工参数确定为关键施工参数，相应的施工环节作为关键施工环节；

(3)关键施工参数监控数据统计分析

基于面板堆石坝实时监控系统，分析、处理实时监控数据，提取关键施工参数实时数据；

运用统计产品与服务解决方案SPSS(Statistical Product and Service Solutions)中的单样本K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验和P-P概率图对实时数据进行分布检验，得到关键施工参数的特征分布值；实现仿真中施工参数的动态获取；

(4)施工进度仿真计算

面板堆石坝分期施工，用上一期的关键施工参数的特征分布值动态更新本期关键施工参数初始赋值，动态形成新的仿真方案；对新的进行仿真计算，得到的仿真进度，用于指导实际施工进度安排；

(5)关键施工环节分析

运用正交试验法对关键施工参数下的不同实体参数进行组合，设计方案，进行仿真计算；运用极差法分析仿真结果，确定仿真进度对不同实体参数的敏感性；其中，将敏感性大的实体参数对应实体作为关键施工环节应重点关注的实体，针对该实体向关键施工环节提出施工指导意见。

2.如权利要求1所述的基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法，其特征是，施工参数包括：综合参数，包括开工日期、大坝分期和分区等综合性参数；机械参数，包括各类机械设备的型号和性能参数；时间参数，包括各月有效工作日、日有效工作小时；坝料开采参数，包括装载机装料时间；坝料运输参数，包括自卸汽车重运速度、自卸汽车空返速度；坝块参数，包括坝块碾压层厚度和体积、相邻高差约束、日上升约束；坝面施工参数，包括坝面综合施工效率。

3.如权利要求1所述的基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法，其特征是，步骤(2)具体为：对于某个确定工程而言，大坝分区和分期、坝块碾压层厚度和体积、相邻高差约束、日上升约束等在设计阶段已经确定，在施工阶段可视为定值；机械设备的性能可按型号视为定值；各月有效工作日、日有效工作小时对施工进度影响的方向性是一定的，选择装料时间T、自卸汽车重运速度V_Z、自卸汽车空返速度V_K、仓面综合施工效率Q四个影响进度的施工参数做参数分析，按专家经验法和工程类比法对它们进行初始赋值；以参数初始赋值为中间取值水平，中间水平增、减20％作为参数值的上、下取值水平，得到每个参数的三个取值水平；按正交试验法对上述施工参数进行组合，得到9组正交试验方案，并对各个方法分别用仿真程序进行施工进度仿真计算；用极差法分析仿真计算结果，进度对极差明显大于参数的极差最敏感。

4.如权利要求1所述的基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法，其特征是，步骤(3)进一步具体为：实时提取自卸汽车行驶速度、卸料时间、装载机装料时间、施工机械配置、道路编号、运输路径信息；选择相应运输机械，由卸料时间、装料时间确定重运状态，再随机按道路编号和运输路径提取重运速度，即可获得分期各道路的重运速度数据；使用SPSS软件对分期各道路重运速度数据做单样本K-S检验和P-P概率图检验；将检验分布类型选为正态：确定分期各道路重运速度的特征分布值，从而实现关键施工参数的动态确定。

5.如权利要求1所述的基于参数分析与实时监控的面板堆石坝施工进度仿真方法，其特征是，运用离散系统仿真方法和循环网络技术建立面板堆石坝施工进度仿真模型具体步骤为：

①运输上坝子系统建模：

i)装料或岔口：

在装料或岔口系统中，各服务台相互独立的工作，任意空闲服务台空闲可按最小子时钟的原则对自卸汽车进行服务，自卸汽车装料或过岔口时间T服从以μ为均值，σ²为方差的正态分布，即T～(μ，σ²)，另外，对于装车方量，也认为其服从正态分布，其参数依据自卸汽车性能参数而定；

ii)重运和空返：

在重运及空返中作如下的假定：对单个装、卸料闭合回路，仅有一种类型的自卸汽车，以保证同回路各汽车具有相同的重运、空返速度；汽车在行驶过程总不超车，道路节点为无服务台的服务机构；根据此假定，推算出自卸汽车重行及空返时间：

重运时间：t_z＝60×s/v_z(分钟)    (1-1)

空返时间：t_k＝60×s/v_k(分钟)    (1-2)

其中，

s为上坝道路的长度，km；v_z，v_k：特定型号自卸汽车平均重运、空返速度，km/h；

iii)卸车：

卸车属于一个服务台机构，对于转料场的卸点，其服务台数U可以根据实际情况人为给定，而对于坝面上的卸料点数却是一个随坝面填筑高程增高时而变化的值，通过坝面的前沿长度与汽车的回转半径之比得到：

U＝L_dam/R_car    (1-3)

其中，L_dam是在某一高程处坝面的前沿长度，R_car为汽车的回转半径，单位均以米记；

运输上坝系统中的所有车辆依次接受上面的各级服务，接受完所有服务后返回到装料系统等待队伍的末尾，如此循环进行；

②坝面填筑子系统建模：

i)层填筑历时

面板堆石坝填筑施工以层为单位进行，确定层填筑历时是施工进度仿真计算基础：

当坝面填筑采用分段流水作业组织方式时，坝料铺筑是主导工序，碾压等工序不占直线工期，层施工历时仅与坝料上坝生产率有关，设当前层的坝料方量为V，当前坝料运输上坝生产率为P，则当前层的施工历时t为

t＝V/P    (1-4)

当坝面填筑采用顺序作业组织方式时，可认为平土、洒水工序已在坝料填铺过程穿插进行，这时层施工历时包括层坝料填铺时间和层坝料碾压时间，设当前层体积为V，面积为S，土石上坝生产率为P，坝面碾压综合施工效率为Q，则当前层的施工历时t为

t＝V/P+S/Q    (1-5)

同时，面板堆石坝坝层的上升主要受以下三个条件的约束：

ii)相邻区的高差约束。高差约束有两类，一类是最小高差约束，另一类是最大高差约束；将这两种情况统一为一个模型：设I_A、I_B、I_C为面板堆石坝中依次相邻的三个分区，当前高程为H(I_A)，H(I_B)，H(I_C)，设要求的填筑面貌为：

H(I_A)≤H(I_B)≤H(I_C)    (1-6)

当相邻区的高程约束为H时有：

H(IB)-H(IA)≤HH(IC)-H(IB)≤H---(1-7)]]>

对于上述约束条件，通用模型中的I_B区的左邻区为I_A，右邻区为I_C；I_B区与左邻区的高差为+H，与右邻区的高差为-H，于是上式可变为：

H(IB)-H(IA)≤HH(IB)-H(IC)≥-H---(1-8)]]>

iii)日上升高度约束。设日上升高度分别为△H₁、△H₂、△H₃，I_A、I_B、I_C区的日上升高度分别不大于HD₁、HD₂、HD₃，则有

ΔH1≤HD1ΔH1≤HD2ΔH1≤HD3---(1-9)]]>

iv)完工约束

1≤N(i)≤L    (1-10)

N(i)为可填筑的层号，L为此回路的最大层号。