(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210943221.7 (22)申请日 2022.08.08 (71)申请人 中国水利水电第五工程局有限公司 地址 610000 四川省成 都市双流区西航港 街道锦华路三段13号 (72)发明人 赵云飞　孙林智　袁幸朝　 (74)专利代理 机构 成都行之专利代理事务所 (普通合伙) 51220 专利代理师 王鹏程 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) E02B 7/06(2006.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种高土石坝的数字化施工方法及控制系 统 (57)摘要 本发明公开了一种高土石坝的数字化施工 方法及控制系统， 包括获取高土石坝修建区域的 地面参数， 获取高土石坝的最终参数， 并将高土 石坝分层， 获得依次堆叠的层参数， 根据分层数 据， 逐层进行施工； 本发明通过修建区域的地面 参数以及高土石坝的最终参数， 获取层参数， 在 根据层参数， 确定分层单次摊铺的行进轨迹、 铺 料厚度、 激振参数等， 减少人为控制/计算的比 例， 提升施工精度。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 115270268 A 2022.11.01 CN 115270268 A 1.一种高土石坝的数字化施工方法， 其特 征在于， 包括： 获取高土石坝修建区域的地 面参数； 获取高土石坝的最终参数， 并将高土石坝分层， 获得依次堆叠的层参数； S1、 确定待摊铺 层的位置， 并根据待摊铺 层确定摊铺面参数； 根据摊铺面 参数确定单 元划分参数； 根据单元划分参数确定 摊铺参数； 接收摊铺参数， 根据摊铺参数中的坐标参数， 确定 摊铺行进轨 迹； 接收摊铺参数， 根据摊铺参数中的铺料厚度参数， 确定铺料厚度、 摊铺机卸料速度与行 进速度； 接收摊铺参数和摊铺行进轨 迹， 根据摊铺行进轨 迹， 确定激振碾的行进轨 迹； 接收摊铺参数， 根据摊铺参数中的激振力参数， 确定 激振碾的激振力； 接收摊铺参数， 根据摊铺参数中的碾压遍数， 确定 激振碾的往复行进次数； S2、 根据摊铺行进轨 迹、 摊铺机卸料速度和行进速度进行筑坝料摊铺； S3、 根据激振碾行进轨 迹、 激振碾的激振力、 激振碾往复行进次数进行筑坝料碾压； S4、 重复步骤S1 ‑S3， 完成高土石坝的多层摊铺。 2.根据权利要求1所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 确定待摊铺层 的位置， 并根据待摊铺 层确定摊铺面参数的方法包括： 若摊铺层数为最底层， 则根据修建区域的地 面参数确定 摊铺面参数； 若摊铺层数为非底层， 则根据下层的层参数确定 摊铺面参数； 所述地面参数包括 地面起伏度、 修建区域经度、 修建区域纬度； 所述层参数包括层面平整度、 铺料厚度、 分层轨 迹、 分层宽度； 根据修建区域的经度、 修建区域的纬度、 分层宽度和摊铺机的摊铺宽度确定单元划分 参数， 所述单 元划分参数包括单 元边界线； 所述摊铺参数包括路径参数、 铺料厚度参数、 激振力参数、 碾压遍数； 确认单元划分参数的方法包括： 根据单元划分参数中的单 元边界线， 将摊铺面划分为多个条状区域。 3.根据权利要求2所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 碾压遍数、 激 振力参数、 铺料厚度参数、 行进速度、 摊铺机的摊铺宽度的计算方法包括： 确定摊铺机摊铺效率： 其中， E为施工效率， h为铺料厚度参数， i为摊铺机的 摊铺宽度， n 为碾压遍数， v为行进速度； 建立高土石坝压实密度与 参数之间 的非线性映射关系： ρ ＝f(n,h,v,j)， 其 中， ρ 为压实 密度， j为激振力； 确定压实密度控制的稳定度最大的摊铺参数的组合： 其中， αk为第k个参 数在该方案取值时的偏导数， K为摊铺参数个数； 建立土石坝施工 摊铺参数优化模型：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115270268 A 2式中Ymin和Ymax为变量取值的最小值和最大值； 建立的综合 考虑施工效率质量保证的摊铺参数优化模型： 其中G为综合优化目标， λE, λρ, λS为施工效率、 碾压质量和稳定 度所占权 重； 确定适应度最大值Gmax和最小值Gmin； 改变n,v,j的值， 并对摊铺参数优化模型进行求解， 获得G'， 若Gmin＜G'＜Gmax， 则获得摊 铺参数值； 若否， 则迭代n,v,j的值进行 再次求解。 4.根据权利要求2所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 确 认摊铺行进 轨迹的方法包括： 根据摊铺面 参数确定条状区域的坐标参数， 所述 坐标包括经度、 纬度和海拔高度； 根据条状区域的坐标参数绘制摊铺机的行进轨 迹， 并将轨 迹数据传输 至摊铺机。 5.根据权利要求2所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 确定激振碾的 行进轨迹的方法包括： 确定摊铺机的宽度与激振碾的宽度比值； 根据摊铺机的行进轨 迹确认激振碾的行进轨 迹； 在激振碾上安装定位装置， 并通过定位信号采集激振碾的行进位置和碾压 轨迹； 根据激振碾的行进位置和激振力参数确定激振碾所处 的位置对应的激振力， 并控制激 振碾输出激振力； 根据激振碾的碾压 轨迹和碾压遍数， 确定 激振碾的往复行进次数。 6.根据权利要求2所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 铺料厚度的控 制方法包括： 在修建区域设置水平的激光发射器； 在摊铺机的推土 板上安装激光接收器， 且将激光发射器与激光接收器 配对； 摊铺前， 确定激光基准面， 调节激光发射器的高度使其与摊铺面的高度差等于摊铺厚 度； 在摊铺过程中， 实时获得激光发射器与激光接收器之间的距离 h1； 控制摊铺机的推土 板的高度， 并使h1＝0 。 7.根据权利要求6所述的一种高土石坝的数字化施工方法， 其特征在于， 在步骤S2后， 对摊铺厚度进行检测， 其检测方法包括： 获取前一次碾压后， 摊铺机相对修建区域 地面的高度H1； 获取本次摊铺后， 摊铺机相对于修建区域 地面的高度H2； 获取H1和H2的高度差， 并判断将其与铺料厚度H 0对比； 若H0＝H2 ‑H1， 则判定摊铺合格， 进行步骤S3； 若H0≠H2 ‑H1， 则判定摊铺不合格， 则重复权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115270268 A 3