韓云濤

中國石油管道局廊坊中油龍慧科技有限公司

 

摘要：油氣管道工程數智化建設方案，旨在解決工程建設過程中進度、人員、設備、物資、質量、安全管理等方面存在的問題，以智能工地技術與裝備為基礎，結合工程項目管理系統，實現工程現場“人、機、料、法、環”全面數據動態感知，建立全過程監控與數據采集系統，實時采集和分析施工過程各方面數據，通過綜合指揮中心及時發現并解決問題，實現施工現場可視化、過程管控數字化、管理決策智能化的新型管理模式，保障工程質量和安全，提升現場管理水平。

關鍵詞：智能工地一體機；數據采集；智能識別；數字化移交；邊緣計算

 

油氣管道建設是一項涉及眾多領域、工序繁雜的工程。在管道建設過程中，管理者需要實時掌握各類信息，用以管理和指導建設工程進度、質量和安全，保證項目各環節受控。在智能化技術快速發展的大背景下，傳統的管道建設管理方式已無法滿足現實要求。以智能工地技術與裝備為基礎，應用物聯網、大數據、人工智能、邊緣計算等前沿技術，為油氣管道建設工程管理提供了解決方案。

1  建設需求

油氣管道工程建設中常面臨如下問題：

（1）受施工現場條件制約，數據采集困難，數據準確度不高。現場缺乏便利、準確的數據采集功能和手段，工程建設階段產生的數據入庫功能不完善，數據質量不高，沒有完全實現數字化移交。

（2）數據利用率低，報表工作量大。對采集的數據缺乏有效的數據治理和數據利用手段。每個項目需要填寫各類報表約20余項，其中手工輸入、人工匯總占比超70%，不同管理層級分別匯總，工作量大，工作效率低。

（3）項目管控難度大。人力資源與建設任務不符，計劃、施工等業務域各自為戰，統一的管理體系推行難度大；工期計劃與外協、資源、設計、采辦結合不夠，缺少有效的數據拉通，執行反饋工作量大。

（4）資料歸檔不及時，影響竣工驗收。傳統資料歸檔以線下為主，存在審批歸檔不及時、資料校驗檢索困難、數據造假等問題，工程竣工后，仍存在資料未補齊、未歸檔的情況，影響工程驗收。

基于以上問題，迫切需要利用智慧化技術手段，加強項目全過程管控，提高項目管理水平和工程建設質量。

2  數智化建設方案

2.1  建設思路

油氣管道工程數智化建設方案圍繞工程建設現場，以“人、機、料、法、環”全要素數字化管理為基礎，通過技術和數字賦能施工全過程管理，實現施工現場可視化（包括視頻監控、環境監測、機組定位、人員和車輛定位、關鍵區域門禁管理），過程管控數字化（包括基于工況感知的焊縫質量排查、工序管理標準化、竣工資料電子化、無人機飛控管理），管理決策智能化（包括決策支持分析、可視化大屏展示項目綜合動態、焊口和設備及站場三維模型展示），提高項目建設管理效果，有力保障工程建設質量。

2.2  整體架構

根據工程建設范圍，按照施工進度、質量和安全管控要求，構建方案整體架構，包括智能工地、數字化交付、工程項目管理、綜合指揮中心四部分（圖 1）。

圖 1 方案整體架構 

（1）網絡建設

網絡建設方面可根據不同的油氣儲運工程類型，選擇應用5G、衛星、有線、無線技術，提供不同方式的網絡組建方案，滿足多樣化的野外工程施工組網要求，為智慧工地各類物聯設備、移動辦公設備的數據傳輸提供網絡基礎（圖 2）。

圖 2 網絡方式 

網絡組建方案主要包括：①隧道工程組網：無線寬帶自組網系統，靈活拓展，施工方便。②地下儲庫組網：立體多維網絡“5G＋3G＋局域網”。③線路工程野外組網：隨機組快速遷移，部署靈活，施工方便。④固定區域網絡：站場閥室建設期組網，無線寬帶與5G。⑤海外工程組網：針對無網弱網國家，衛星通信網絡。

（2）智能工地

在施工現場通過智能一體機部署無線局域網，結合二維碼、電子標簽、無人機、檢測儀、焊機、攝像頭、移動終端等，實現對位置、環境、工況、資源、影像、文本數據的前端感知和數據采集，真實準確反映現場作業過程，提高過程管控能力，確保工程建設質量。

智能工地整體架構分為5層，包括數據層、感知層、傳輸層、平臺應用層和服務提供層。數據層涵蓋現場各類數據，主要包括位置數據、環境數據、工況數據、資源數據、影像數據和文本數據。感知層由各類無線感知設備收集數據信息。傳輸層通過現場部署智能工地一體機，實現施工現場無線網絡搭建，將感知設備獲取的數據進行采集和存儲，為平臺上層應用提供數據傳輸支撐。平臺應用層在智能工地一體機上傳的各類數據基礎之上，實現系統功能應用。服務提供層可通過PC、App、小程序形式給業務用戶提供應用和協同（圖 3）。

圖 3 智能工地部署架構 

（3）數字化移交

基于項目經驗積累，形成竣工資料數據標準，通過對建設期各業務階段產生的圖紙、文件、施工記錄、三維模型、照片、模型等進行數字化采集，構建數字孿生體，數據全面關聯掛接，并與實體工程同步產生，實現建設期數據以數字化的方式向運營期同步移交（圖 4）。

圖 4 數字化移交 

（4）工程項目管理

以WBS為核心，圍繞工程實體，搭建覆蓋業務過程（可研、設計、采辦、施工、外協、驗收）和項目管理過程（進度、計劃、投資、風險、質量、HSE、溝通、變更）的工程項目管理平臺，固化項目管理流程，促進業務的規范化、一體化管理，提升工程建設精細化管理水平，提高項目質量（圖 5）。

圖 5 工程項目管理 

計劃進度管理。建立項目統一的計劃編制、檢測、反饋、分析體系，納入企業、工程項目部、EPC、施工單位等項目參與方，實現計劃階段項目從一二級到三四級的自上而下的計劃下達，執行階段從工單執行到四級、三級、二級、一級自下而上的實際進度匯總歸集、監控與分析。

質量管理。依托質量管控體系和標準，建立“質量管控清單庫”，將各類質量風險和管控要點進行結構化、電子化處理，利用移動端對施工作業、資源（人機料）進行全過程質量管控，通過數據分析，及時發現質量共性和突出問題。最終實現管理標準化，過程流程化，結果目視化管理模式。

溝通管理。溝通管理模塊的目標是作為信息中心和溝通工具，在系統內實現工程文件管理、信息發布、驅控管理等跨業務部門、跨單位的信息流轉與發布。

安全管理。識別安全與環境危害因素，編制控制計劃并與項目主計劃關聯，在施工過程中，技術或施工人員可以方便地獲取與作業關聯的安全與環境危害因素、作業安全票及相關控制計劃，真正做到事先預防、事中跟蹤、事后總結。運用信息化手段收集HSE信息，對HSE檢查中發現的不符合項進行PDCA循環管理，協助承包單位、監理單位和業主記錄項目實施過程中HSE各項活動臺賬，確保每一個不符合項處理都是閉環操作。

費用管理。建立概算科目的基本信息，設定概算分解結構，處理項目與合同的關系，管理合同性費用及費用分攤。以概算項目為主線對相應合同信息、投資（付款）完成信息進行跟蹤管理，實現投資分析。

合同管理。主要實現對項目業主、項目部、施工單位、監理單位等所簽訂的施工合同、監理合同、技術合同、租貨合同進行統計、匯總、查詢。系統科對工程項目合同的簽訂、履行、變更和解除進行監督檢查，對合同履行過程中發生的爭議或糾紛進行處理，以確保合同依法訂立和全面履行。

資源管理。建立統一的人員、機具檔案庫，開展在線報驗、考核、登記、準入許可及離場閉環管理，通過與閘機、視頻監控、機具設備傳感器的集成，實現對人員、機具設備進出場、機具設備運行狀態等監控，實現資源動態跟蹤及現場檢查，并根據項目需求周期性統計實際人員、工種投入數量及工時，保障施工進度，同時加強現場安全管理。

（5）綜合指揮中心

構建項目三維模型，以三維模型為底座，加載施工各項作業數據、智能工地感知數據、進度質量安全管理數據、竣工資料數據等，拉通施工現場、項目管理、領導決策多層級的管控視圖，全面掌握項目工程進度、質量、安全等管控動態，預測預警項目風險，輔助管理決策。

3  方案應用

油氣管道工程數智化建設方案在國家管網集團工程建設項目上統一應用，累計接入工程項目群70多個，涉及用戶2萬多個，采集入庫工程建設數據600余萬條（形成109.3 T存儲）。其中，焊接數據69萬余條，檢測數據112萬余條。電子化檢測底片297萬余張，工程文件流轉2.5萬余份，在工程項目中搭建智能工地機組330余個，接入視頻監控1700余個，實現了關鍵工序工況數據自動采集和施工作業全過程視頻監控。

該方案的實施，帶來了以下應用價值：

（1）提升項目管理能力，降低管理成本。通過系統流程規范化、管理信息化、過程執行標準化，增加了工程建設項目管理的可控性，提升了項目管理水平，進而降低了管理成本。

（3）及時發現問題，提高工程質量，降低風險。通過集成施工過程的工況、視頻、材料、人員、設備等數據，真實反映作業過程，實時監視和預警，及時發現施工中的問題，提高施工人員責任心，提升工程質量，減少事故發生，降低社會影響。

（4）數據全面采集，便于問題排查。通過系統對建設過程中形成的設計文件、施工記錄、檢查記錄、管理文檔、作業圖片視頻等進行全面采集和歸檔，進行永久電子化存檔，可快速進行查詢追溯，便于問題排查和責任追究。

（5）改進數據移交手段，減少數據填報工作量。在技術數據采集上，充分應用移動終端、二維碼及電子標簽、傳感器等技術，實現數據的自動采集和移交，提升了數據采集效率和數據準確性，降低數據采集填報工作量，大幅減少人工采集成本。

4  結語

綜上所述，通過油氣管道工程數智化建設方案的應用，賦能管道施工全過程管理，創新性采用了以智能工地邊緣計算一體機為核心的裝備和技術，實現數據自動采集、業務線上協同、現場實時監控、風險自動預警，全面提升人員工作效率，降低工程管理成本、提高工程建設質量，為智慧管網建設保駕護航。

作者簡介：韓云濤，1993年生，本科，高級咨詢顧問，主要研究方向為油氣儲運工程數字化技術應用。聯系方式：18610754572，hanyuntaocn@163.com。