面向智能建造的高面板堆石坝施工工况数字孪生构建方法及系统与流程
本发明涉及高面板堆石坝与施工工况数字孪生构建领域，尤其涉及面向智能建造的高面板堆石坝施工工况数字孪生构建方法及系统。
背景技术：
1、在高面板堆石坝施工工况数字孪生构建领域内，现有方案通常根据材料分区情况、坝体分级施工程序和建仓坐标数据建立施工仓面，并将自卸车卸料信息、推土机实时空间定位信息、碾压机定位数据、激振力数据和试坑试验结果分别用于摊铺监控、碾压参数统计和压实质量评价。部分方案还将施工仓面与三维有限元模型关联，并根据施工监控结果更新数字孪生模型。
2、现有方法多按照各施工环节分别接收和处理数据。摊铺监控结果、碾压参数与压实质量监控结果之间的施工顺序关系不够明确。当对应网格已经形成压实质量监控结果后，若又出现新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数，原监控结果仍可能继续作为当前质量评价依据，或者被新的监控结果直接覆盖。由此，试坑试验结果可能早于最后一次目标运动轨迹，碾压遍数也可能包含摊铺完成前、运行速度不符合碾压方案或激振力输出状态不对应振动状态的运动轨迹，导致当前压实质量监控结果与对应网格的实际施工工况不一致。
3、在高面板堆石坝分级施工过程中，新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息和碾压参数分别对应不同的施工环节。现有方案通常缺少按照施工顺序区分重新生成范围的处理过程，难以分别处理摊铺监控结果、碾压参数、试坑试验结果和压实质量监控结果之间的先后关系。原监控结果与当前监控结果之间也缺少按照网格、材料分区、坝体施工分级和施工时间建立的对应关系，容易造成历史数据与当前质量评价依据混用。
4、针对施工仓面、网格、材料分区、坝体分级施工程序、自卸车卸料信息、摊铺过程信息、碾压参数、试坑试验结果和有限元节点的联合处理，现有技术普遍缺少连续的对应关系。新的施工信息出现后，难以准确限定受影响的对应网格及有限元节点，数字孪生模型更新容易扩大到未发生施工变化的区域。三维有限元模型计算结果与传感器监测数据不一致时，现有方案也难以按照施工顺序反查对应网格的自卸车卸料信息、摊铺过程信息、碾压参数和试坑试验结果，因而难以保持压实质量监控结果、对应网格及有限元节点之间的一致关系。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了面向智能建造的高面板堆石坝施工工况数字孪生构建方法，包括：
2、s100、获取材料分区情况、坝体分级施工程序和建仓坐标数据，将施工仓面网格化并关联bim工程模型、三维有限元模型，生成仓面网格对应关系；
3、s200、基于所述仓面网格对应关系，将自卸车卸料信息、推土机实时空间定位信息和摊铺过程信息匹配至对应网格，根据铺层厚度、平整度和质量控制准则生成摊铺监控结果；
4、s300、基于所述摊铺监控结果，将碾压机定位数据和激振力数据匹配至对应网格，筛选目标运动轨迹并计算碾压遍数，生成碾压参数；将所述碾压参数、料源参数、连续压实指标和试坑试验结果输入压实质量评价模型，生成压实质量监控结果；
5、s400、基于所述压实质量监控结果，在对应网格出现新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数时，按照施工顺序使对应原监控结果不再作为当前质量评价依据并重新生成压实质量监控结果；根据重新生成的压实质量监控结果和知识图谱更新对应网格及有限元节点的数字孪生模型。
6、本发明的关键创新点包括：
7、（1）基于仓面网格对应关系，将自卸车卸料信息、推土机实时空间定位信息、摊铺过程信息、碾压机定位数据和激振力数据匹配至对应网格；根据摊铺监控结果筛选目标运动轨迹并计算碾压遍数，将碾压参数、料源参数、连续压实指标和试坑试验结果输入压实质量评价模型。
8、（2）在对应网格出现新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数时，按照施工顺序使对应原监控结果不再作为当前质量评价依据，并分别重新生成摊铺监控结果、碾压参数和压实质量监控结果。
9、（3）通过知识图谱建立施工仓面、网格、材料分区、坝体分级施工程序、自卸车卸料信息、摊铺过程信息、碾压参数、试坑试验结果和有限元节点的对应关系；根据重新生成的压实质量监控结果更新对应网格及有限元节点的数字孪生模型，并将三维有限元模型计算结果与传感器监测数据比较。
10、以下为其主要的有益效果：
11、（1）通过将卸料、摊铺、碾压和试坑试验对应至同一网格，并由摊铺监控结果限定目标运动轨迹和碾压遍数，使压实质量监控结果对应当前施工仓面的材料分区、摊铺状态和碾压状态，减少非当前施工工况的碾压机定位数据进入压实质量评价模型。
12、（2）通过按照施工顺序处理新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数，使原监控结果不再作为当前质量评价依据，并重新生成对应的压实质量监控结果，避免历史数据与当前质量评价依据混用。
13、（3）通过知识图谱将新的施工信息匹配至对应网格和有限元节点，使数字孪生模型的更新范围与自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数对应，保持压实质量监控结果、网格和有限元节点之间的对应关系。
14、（4）通过将碾压参数、料源参数、连续压实指标和试坑试验结果共同输入压实质量评价模型，使压实质量监控结果同时反映坝料、铺层厚度、目标运动轨迹、碾压遍数和试坑试验结果。
15、（5）通过比较三维有限元模型计算结果与传感器监测数据，并在不满足监测要求时重新读取对应网格的自卸车卸料信息、摊铺过程信息、碾压参数和试坑试验结果，使重新生成的压实质量监控结果继续用于对应网格及有限元节点的数字孪生模型更新。
1.一种面向智能建造的高面板堆石坝施工工况数字孪生构建方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s100包括：根据建仓坐标数据生成施工仓面边界，按照碾压机作用范围和定位精度划分网格；根据材料分区情况和坝体分级施工程序，将各网格分别关联至bim工程模型对应区域、三维有限元模型材料分区和有限元节点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，s200包括：自卸车卸料定位装置获取自卸车定位信息和卸料信号，生成自卸车卸料信息；将卸料位置位于施工仓面边界内、坝料名称与材料分区对应的自卸车卸料信息匹配至网格；根据推土机实时空间定位信息和仓面初始信息计算铺层厚度和平整度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s200中，当推土机实时空间定位信息覆盖自卸车卸料信息对应网格，且铺层厚度和平整度满足质量控制准则时，摊铺监控结果标记对应网格接收碾压参数；否则，摊铺监控结果标记对应网格继续摊铺。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，s300包括：将碾压机定位数据对应的目标运动轨迹与网格匹配；当目标运动轨迹位于摊铺监控结果标记的网格、运行时间晚于所述摊铺过程信息对应的摊铺完成时间、运行速度符合碾压方案且激振力输出状态对应振动状态时，将目标运动轨迹计入碾压遍数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分析gnss定位数据中的定位质量指标和精度衰减因子；当所述定位质量指标表征gnss定位结果不是rtk固定解，或者所述精度衰减因子不小于4.0时，控制智能全站仪跟踪碾压机上的360°全向棱镜，将智能全站仪定位数据匹配至对应网格。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述料源参数包括p5含量、不均匀系数、曲率系数和最大粒径；所述连续压实指标包括碾压波速和单位体积压实功；所述试坑试验结果包括压实度、干密度或孔隙率；所述压实质量评价模型接收试坑时间晚于对应网格最后一次计入碾压遍数的目标运动轨迹时间的试坑试验结果。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，s400中，新的自卸车卸料信息出现时，重新生成摊铺监控结果、碾压参数和压实质量监控结果；新的摊铺过程信息出现时，重新生成摊铺监控结果、碾压参数和压实质量监控结果；新的碾压参数出现时，重新生成压实质量监控结果；重新生成前的监控结果按照施工时间保存为历史数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述知识图谱记录施工仓面与网格、网格与材料分区、网格与坝体分级施工程序、自卸车卸料信息与网格、摊铺过程信息与网格、碾压参数与网格、试坑试验结果与网格、网格与有限元节点的对应关系；根据新的自卸车卸料信息、摊铺过程信息或碾压参数匹配对应网格和有限元节点，更新匹配区域的数字孪生模型；当三维有限元模型计算结果与传感器监测数据之间的一致性不满足预设监测要求时，重新读取对应网格的自卸车卸料信息、摊铺过程信息、碾压参数和试坑试验结果，重新生成压实质量监控结果。
10.一种面向智能建造的高面板堆石坝施工工况数字孪生构建系统，应用于上述权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，包括：