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水 利 学 报

２０２５年 ４月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５６卷 第 ４期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２５）０４ － ０４４５ － １１

碾压混凝土坝仓面碾压及摊铺状态视觉监控方法

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宋本扬 ，崔 博 ，张天伟 ，吴斌平 ，任炳昱 ，佟大威 １
（１．天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 ３０００７２；
２．华能澜沧江水电股份有限公司，云南 昆明 ６５０２００）
摘要：碾压混凝土坝坝面施工时间控制对浇筑质量影响巨大，而碾压混凝土坝坝面施工环境复杂，指派专人定时
定点手动记录的传统方式存在人员成本大、效率低和安全管理难度高等难题。针对以上问题，本文提出一种视觉
化的碾压混凝土坝仓面碾压及摊铺状态智能监控和分析方法。通过利用布置于施工现场的视频监控系统获取坝面
施工的图像数据，采用 ＱｕｅｒｙＩｎｓｔ深度学习算法对坝面各区域施工状态自动化识别，并考虑图像数据的时间关系，
实时统计分析现场施工阶段和各阶段施工时间。本方法应用于某碾压混凝土坝仓面施工状态的监控过程，应用效
果表明：所提方法能够准确、有效地识别仓面各区域的施工状态并自动统计各施工阶段的时长，从而为施工现场
管理提供出丰富的数据支持和参考依据。
关键词：碾压混凝土坝；水利工程施工；视频监控；深度学习；计算机视觉；碾压施工
中图分类号：ＴＶ５２ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２４０１８５
文献标识码：Ａ

１ 问题提出

近年来，由于筑坝效率高、质量好等优点，碾压混凝土坝在水利水电工程中应用广泛。碾压混凝
土坝使用干硬性贫水泥混凝土作为主要筑坝材料，使用逐层摊铺、碾压的热升层施工工艺进行施工。
过程主要分为摊铺和碾压两个阶段。其中摊铺作业是指将运输车运送至仓面的混凝土堆料均匀平铺于
仓面，主要使用平仓机（摊铺机）或人工操作；碾压作业是指将已均匀摊铺的混凝土通过碾压机进行压
实，使混凝土强度、防渗等指标达标。
在其施工过程中，由于施工工艺和方式的特殊性，且碾压混凝土坝坝面狭窄、施工机械和人员众
多、施工条件极其复杂，给碾压混凝土坝的施工质量、进度和安全管理带来了巨大的挑战。传统的施
工现场管理部门对碾压混凝土坝坝面施工过程的监控手段主要停留于指派专人定时定点手动记录的方
式。这种人工手动记录的方式具有数据结构复杂、人员投入成本大、数据受人员主观影响大等缺点。
此外，指派工人现场巡检记录的方式无法避免地使本就狭窄拥挤的坝面的施工布置更加复杂，在可能
干扰施工质量和进度的同时，也对坝面施工安全造成不利影响。本文针对现阶段碾压混凝土坝坝面施
工过程存在的问题，提出了一种视觉化的碾压混凝土坝坝面施工状态监控和分析方法。首先利用在施
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工现场布置的视频监控系统获取碾压混凝土坝坝面视觉数据，采用 ＱｕｅｒｙＩｎｓｔ 深度学习算法对视觉数
据进行自动化分析，避免了基于 ＣＮＮ（ＣｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋｓ）的算法需要加入过多先验信息及
后处理操作的缺点，能够有效地对碾压混凝土坝坝面施工状态实时监控和识别。并以此为基础，考虑
图像数据的前后帧关系，统计分析现场施工阶段和各阶段施工时间，有效地为施工现场进度、质量和
安全管理提供丰富的数据支持和参考依据。

收稿日期：２０２４ － ０４ － ０３；网络首发日期：２０２５ － ０１ － ０２
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４１２３１．１１３４．００４
基金项目：国家自然科学基金项目（Ｕ２３Ｂ２０１４８）；华能澜沧江水电股份有限公司基金项目（ＨＮＫＪ２０ － Ｈ２１ＴＢ）
作者简介：宋本扬（１９９８ － ），博士生，主要从事水工结构研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｂｅｎｙａｎｇｓｏｎｇ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
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