一种心墙堆石坝摊铺施工质量实时监控方法技术领域
本发明涉及一种水利水电工程施工质量监控方法，具体的说，是涉及一种心墙堆
石坝摊铺施工质量实时监控方法。
背景技术
心墙堆石坝仓面的碾压施工质量是在堆石坝填筑施工过程中衡量其施工质量的
最主要技术指标之一，碾压施工质量不达到标准要求不能进行下一步的施工，碾压施工质
量的主要控制的最主要指标就是压实厚度。摊铺施工是碾压施工的前一步，摊铺厚度直接
影响碾压厚度，摊铺质量的好坏对碾压施工质量有直接的影响。传统的摊铺施工质量监控，
是由现场施工人员预先设定一个标准高程，现场施工人员在场指挥摊铺机施工。现场施工
人员仅凭肉眼观察和简单的测量主观判断摊铺施工是否达标，完成对摊铺施工的质量监
管。传统的摊铺施工质量监控，是完全依靠现场工作人员旁站监理，管理粗放且受人主观因
素影响大，摊铺厚度的控制精度不高，尤其不能满足要求摊铺精度较高的心墙料填筑施工
的要求。因此，采用具有实时动态高精度特点的心墙堆石坝摊铺质量实时监控技术，对实现
工程建设精细化管理和确保施工质量有着十分重要的意义。
目前，国内外尚未有针对心墙堆石坝堆石料摊铺施工质量实时监控方面的研究，
在国内，天津大学(2009年)提出了高心墙堆石坝施工质量实时监控方法，该方法实现了对
心墙堆石坝的填筑碾压施工质量实时动态在线监控，但并未对摊铺施工质量进行监控。但
该技术存在明显不足，即缺乏对碾压前一步的摊铺施工质量监控，摊铺施工质量直接决定
着碾压施工质量的好坏，尤其是在心墙施工方面，对摊铺施工质量的控制精度要求更高，摊
铺施工质量不达标对碾压施工质量将会造成严重的不良影响。天津大学(2014年)又提出了
碾压混凝土坝浇筑碾压施工质量实时监控方法，该方法实现了对碾压混凝土坝摊铺施工质
量的实时控制。但是该方法针对碾压混凝土坝施工特点开发，跟心墙堆石坝在施工工艺和
质量控制方面有着本质的不同，不适用于心墙堆石坝的摊铺施工质量的实时控制。在国外，
摊铺施工实时控制的研究主要集中在公路沥青摊铺，尚无针对大坝工程尤其是心墙堆石坝
工程的研究。
综上所述，传统的心墙堆石坝摊铺质量监控管理粗放且受人主观因素影响大。开
展心墙堆石坝填筑摊铺施工质量实时监控的研究具有重要理论意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种心墙堆石坝摊铺施工质量
实时监控方法，利用本发明提供的摊铺监控方法，实现了对心墙堆石坝摊铺施工过程参数
的实时获取、查询，实现了施工信息的精细化管理；实时监控服务端将获得的摊铺厚度与控
制标准进行实时比较，在不达标时及时报警提醒现场工作人员进行修正工作，并将修正后
的信息实时反馈。最终生成摊铺施工图形报告，包括摊铺高程图、摊铺厚度图，作为质量验
收的科学参考。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种心墙堆石坝摊铺施工质量实时监控方法，包括以下步骤：
(1)在摊铺机上安装监控终端以实时获取摊铺机坐标，利用载波相位差分技术根
据GPS基准站发送的坐标差分信息对当前摊铺机坐标进行实时修正以提高定位精度；
(2)监控终端通过无线传输模块将修正后的摊铺机坐标经无线网络发送到远程数
据库服务器；
(3)远程监控服务端服务器将监控终端发来的实时监控数据进行分析处理，得到
摊铺高程和摊铺厚度；
(4)监控客户端通过读取监控服务端处理的数据库信息实时显示摊铺机位置，并
实现施工仓面内任意点摊铺厚度信息的实时查询；
(5)远程监控服务端服务器按预先设定的标准判断施工参数是否达到施工质量控
制标准，若不达标则立即发出报警信息给相应工作人员，及时纠正错误以实现施工质量的
实时控制；
(6)被监控仓施工结束关仓后，监控客户端通过服务端读取远程数据库数据生成
图形报告展示被监控仓的施工质量情况，包括摊铺高程和摊铺厚度。
步骤(3)所述摊铺高程是通过综合摊铺机的坐标数据与时间数据，实时确定仓面
内任意位置的摊铺机摊铺高程。
步骤(3)所述摊铺厚度是将施工区域按标准划分成若干网格，摊铺机实时高程值
与上一层收层时对应网格的摊铺机的摊铺高程之差即为网格实时的摊铺厚度。
步骤(6)所述的图形报告包括：仓面内施工层的摊铺高程图和摊铺厚度图。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.本发明方法是针对心墙心墙堆石坝的施工特点和施工质量控制要求提出的，实
现了对心墙堆石坝摊铺施工过程参数的实时获取、查询，实现了施工信息的精细化管理。
2.实现了对摊铺施工质量的实时控制，避免了人工质量控制的粗放、受人主观因
素影响大的影响。
3.系统图形报告生成是实际施工质量信息的直接反映，为施工质量验收提供了依
据，是质量验收环节中的科学参考。
4.有效解决了传统心墙堆石坝摊铺实通质量控制管理粗放且受人主观因素影响
大的问题，通过对该心墙堆石坝填筑过程中的摊铺施工的实时监控，实现了对心墙堆石坝
施工关键环节的精细化全天候实时在线监测与控制，有效提高了大坝施工质量控制水平和
效率，为碾压施工质量控制打下了良好的基础。
附图说明
图1是本发明方法的整体流程图。
图2是本发明方法的组织结构图。
图3是本发明方法的施工报警流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明的心墙堆石坝摊铺质量实时监控方法做出
详细说明。
本发明的一种心墙堆石坝摊铺施工质量实时监控方法，包括如下步骤：
1)在摊铺机上安装监控终端实时获取摊铺机坐标，利用载波相位差分技术根据
GPS基准站发送的坐标差分信息对当前摊铺机坐标进行实时修正以提高定位精度。
2)监控终端通过无线传输模块将修正后的摊铺机的精确坐标经由无线网络发送
到远程数据库服务器。
3)远程监控服务端服务器将监控终端发来的实时监控数据进行分析处理，得到摊
铺机摊铺高程、摊铺厚度。
4)监控客户端通过读取监控服务端处理的数据库信息实时显示摊铺机位置和该
点摊铺厚度，并实现施工仓面内任意点摊铺厚度信息的实时查询。
5)远程监控服务端服务器按预先设定的标准判断施工参数是否达到施工质量控
制标准，若不达标则发出报警信息给相应工作人员，及时纠正错误以实现施工质量的实时
控制。
6)被监控仓施工结束关仓后，监控客户端通过服务端读取远程数据库数据生成图
形报告展示被监控仓施工质量的情况，如摊铺高程、摊铺厚度。
监控方法的整体流程图见图1。
图形报告包括摊铺高程图和摊铺厚度图。图形报告真实反映了实际摊铺施工过
程，可作为施工质量验收的辅助材料和科学依据。
下面结合本发明心墙堆石坝摊铺质量实时监控方法，给出具体实例：
(1)在摊铺机上安装集成卫星圆盘天线、差分天线、高精度GPS接收机、无线传输模
块的监控终端，安装有上述设备的摊铺机又称为流动站。高精度GPS接收机以固定的时间间
隔实时定位当前摊铺机坐标，差分天线接收GPS基准站发送的坐标差分信息对当前坐标进
行实时修正。无线传输模块将修正后的摊铺机坐标通过无线网络发送并最终储存至总控中
心数据库服务器。
定位基准站由高精度GPS接收机、卫星圆盘天线、无线电台、差分天线组成，是整个
实时监控过程中定位的“基准点”。卫星定位接收机单点定位(一台接收机进行卫星信号解
算)的精度只能达到亚米级。无法满足工程的实际需要。为提高GPS接收机定位精度，应用
RTK动态差分技术，利用已知基准点坐标实时修正获得的测量结果。在基准点架设圆盘天线
和GPS接收机，通过无线电台将基准站的GPS观测数据和已知位置信息实时发送给流动站，
与流动站获得的GPS观测数据一起进行载波相位差分数据的处理，从而计算出流动站的空
间位置信息。此方法将摊铺机的定位精度提高到厘米级，满足了心墙堆石坝摊铺施工实时
监控的精度控制要求。
(2)在业主营地建设总控中心，包括数据库服务器，监控服务端服务器，备份服务
器，配置多台高性能服务器和高性能计算机、高速内部网络实现对系统数据的及时处理、有
效管理和分析应用，另配有具有断电保护功能的大功率UPS保障系统在断电情况下仍能运
行。总控中心监控服务端服务器上的应用程序对接收到的实时数据进行分析处理，并将处
理后的结果经由无线网络发送至现场分控站，而后经由高速网络传送至总控中心服务端服
务器，再由服务端写入存储至数据库，现场监控客户端经由高速网络直接从数据库直接读
取信息并实时显示相关监控参数。监控方法的组织结构图见图2。
(3)在监控客户端实时显示平仓机位置和该点摊铺厚度，并可实时查询施工仓面
任意点的摊铺厚度。
(4)在施工区域距离较近且对施工干扰较小的安全区域建设现场监理分控站，施
工单位和监理工作人员24小时常驻实时监控施工质量，一旦出现质量偏差可通知现场及时
纠偏。
监控系统将实时计算得到的摊铺厚度值与预先设定的质量控制标准作比较，对不
符合标准的立即通过客户端发送报警信息进行报警，提醒现场工作人员实时采取质量控制
措施，直至合格为止。监控方法的施工报警流程图见图3。
监控系统以生成图形报告的形式展现监控成果。图形报告包括：摊铺高程图和摊
铺厚度图。以上材料真实的反映了施工过程，可作为施工质量验收的辅助材料和科学依据。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说
明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本
发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可
做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。