“智能CT系统”为混凝土打造“质量心”

混凝土作为土木工程中用途最广、用量最大的一种建筑材料，从我们脚下的地板、身后的墙壁、头上的屋顶等日常生产生活，再到公路、铁路、水电站等重大工程施工，它可以说是无处不在。

 根据发改委的建材行业信息，2018年上半年，我国仅商品混凝土产量便达9.07亿立方米，是828米高、世界第一高楼迪拜塔混凝土使用量的2700多倍。

 但庞大的数据背后，也有业界公认的难题，混凝土施工大多通过人工控制振捣棒作业，由于现场浇筑的不可逆性，且温度、湿度、仪器振捣频率及时间、操作人员水平等多种因素影响，留下质量缺陷无法及时获知，那么如何保证我们的产品内实外光，一次成优呢？围绕这一难题，水电七局一支10人组成的党员科技攻关小组迎难而上，借鉴超生波和CT等医学检测手段，结合传感和信息技术，通过8年时间的钻研，针对性探索出一套混凝土“智能CT系统”。

  这套系统亮点有哪些？成效怎样？背后有什么故事？记者走进了科技攻关小组一探究竟。

  “CT小探头”解决生产大难题

 针对混凝土施工质量控制，尽管国内外有很多尝试与研究，但大多是从管理的宏观层面下手。而水电七局攻关小组却独辟蹊径从一米多长的振捣棒下手。

“在开展课题之前，我们小组经过十几次反复研讨论证，认为振捣棒是混凝土施工最常见的器材，尤其在我们单位90%的一线项目都在用。它结构简单、价格便宜，但却有超乎寻常的研究优势。”攻关小组成员之一、高级工程师何勇谈道，“一方面，振捣棒和混凝土直接接触，通过它研究混凝土，可以得出更精准、更深入、更定量化的数据，这为生产高质量产品提供了无限可能；另一方面，作为一个承建过多项世界级水电工程的国有建筑企业，我们长期接触振捣棒，积累了较为详实的科研数据。”

在一次集中探讨时，攻关小组提出了一个新颖大胆的研究思路，参考医院超声波“CT”检查时使用的探头原理，把小小的振捣棒棒头部分做成时时检测混凝土“质量健康”的“探头”。

 而后，技术人员通过一大堆“黑科技”加成彻底把振捣棒玩出了新花样。运用GPS-RTK多星定位技术解决了工人随机振捣的作业定位困难、仓面机电对信号的干扰问题；发明了选用霍尔开关对握棒测长精确计算以及基于人体工学求解棒管弯曲方位距离的容差处理技术，获取了振捣作业棒头插入混凝土的3D实时动态坐标轨迹；发明了利用捕捉振捣电机插入/拔出受振混凝土的阻抗-功率变化关系，并借助信号放大高通滤波原理，建立了插拔振捣时间间隔识别方法……通过小小的振捣棒突破了人工振捣质量无法量化跟踪与精细化评价的技术瓶颈。

就拿安装在振捣棒内部的主板芯片而言，不过1元硬币大小，却集成了振捣定位、插拔时间、快速解算与无线传输功能，并且不管硬件还是软件全部实现国产。

为方便振捣棒使用，小组成员还参考“随身听”、“耳机”等电子产品，设计出了便捷稳定可行的定型化智能穿戴设备，相关设备单次稳定续航工作8h以上，既可以对混凝土施工进行全程数据采集，还能通过头顶穿戴式天线与外部管理系统实现数据传输、接收与交互，有力推进项目混凝土施工管理信息化。

“3D视图+APP”打造智能专家

 研究出了智能振捣棒，发明了检测用的“CT探头”。攻坚小组不但没有满足现有成绩，相反，却向着智能综合管理系统马不停蹄地开展科研推进工作。

“这跟治病一样，你有了体温计这些检测工具了，现场操作人员不知道怎么用、管理人员看不懂混凝土有什么病，一切还等于0。”全国青年岗位能手、小组成员之一毛舒娅笑道，“我们就是想做出一套人家都会使用、能看懂的智能管理系统。更何况，现在的时代飞速发展，学习技术不时刻进步，就意味着已落后了。”

 而后，小组与河海大学积极合作，经过几年努力，比之前积累的振捣棒技术为支撑，研发出振捣馈控管理系统，相关系统单次可处理数据容量10G，可同步最多处理1000根振捣棒作业轨迹动态信息，相当于可以同时对1000多个作业人员进行实时监管。同步建立了振捣单元体质量三维图形化建模,相关精度控制2厘米。

“这套系统所形成的画面，打个比方就是，我们去医院平常体检拍完CT后最后打印出来的片子。混凝土专家或者现场管理人员可以直观看清混凝土的内部结构及质量情况，并针对性提出建议和意见。”小组成员之一、高级工程师华正超解释道，“当然对于非专业人士而言，要看懂还是有点难度。”

为了让每个作业人员都能熟练掌握管理系统，进一步提升相关科研的应用性，小组又研发了在线流变专家评价系统，形成了“智能流变性馈控专家系统使用指南”和“振捣可视化施工应用技术指南”。“这套系统可以科学实时的监控、播报混凝土工作情况，发现问题及时报警，相关精度误差小于5%。说白了，就是有一个智能在线专家全天候为你提供技术指导。”小组成员自豪道。

小组还充分运用了“互联网++施工”的思维模式，探索出了一套能实时对接的手机振捣施工App管理系统。该系统是基于安卓系统开发的，可从云端获取过往振捣数据，供各级用户读取。施工人员可通过报警自动分层和报警数据等主要功能，逐层查看振捣缺陷反馈信息，实时追踪现场振捣点位置等，从而满足施工过程中作业现场自主动态评价以及时控制与改正振捣混凝土的密实性和均质性效果，实现全信息化施工控制模式。

混凝土振捣质量智能控制系统先后在成都轨道交通18号线锦城广场地铁站、成都金融总部商务区和大岗山水电站等大体积混凝土工程中得到成功运用。采用该系统混凝土累计施工方量达5.7万余立方，施工中未发生漏振、欠振导致的蜂窝空洞，共节约混凝土后期缺陷修补费6800余万元，施工动态控制效果明显，且运用该系统施工的大岗山水电站荣获2018 年度中国电力优质工程奖。

“红色引领”擎动科技研发

“8年，你们是怎么坚持下来了？”

“这么多成果，有什么经验？”

 面对大家的询问，攻坚小组都是微笑地用手指了指胸口闪亮的党徽。

“结合党旗红争先锋活动，分局围绕工程建设、质量安全、经营管理等工作，先后成立了十几个党员科技攻坚小组，开展一系列卓有成效的工作。”三分局党工部主任、机关党支部书记朱成洲说道，“这支研究混凝土施工的攻坚小组便是其中比较具有代表性的一个”。

 “混凝土振捣质量智能控制系统经过8年研发，很多参与人都从青年人变成中年人。”小组参与人、工程师唐子龙说道，“但不变的，是我们这些党员对企业发展的责任担当。”

正是凭借这份担当，10个成员，9个是党员。为了系统研发，他们往返几百公里，深入房建、铁路、水电站十几个等项目收集数据、开展调研，并与多方合作，先后到成都中水电预拌混凝土站、成都汇龙商品混凝土站、南京宏洋预拌商品混凝土站、江苏镇江某地下车库底板、盐城南通高铁桥墩、常州地铁箱梁等多个现场开展测试和调试改进，默默忍受工程项目的孤单偏僻、生产车间的闷热潮湿、混凝土的刺鼻粉尘……用拼搏与汗水投身科研工作。

几年时间，形成论文33篇，申报专利19项，已获授权发明专利10项，2项软件著作权……多项成果国内外独创。

目前，混凝土振捣质量智能控制系统正在全面开展推广应用，随着越来越多的项目使用，相信这项研究将更好地服务企业发展、国家建设