長(zhǎng)輸油氣管道智慧工地?cái)?shù)字化管理流程淺析

■ 中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司 鐵明亮 詹勝文 李杰

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于石油及天然氣的需求也越來越大，長(zhǎng)輸油氣管道的建設(shè)也隨之高速增長(zhǎng)，管道工地也越來越多[1]。2017年，中國(guó)石油提出了建設(shè)“智能管道，智慧管網(wǎng)”的發(fā)展目標(biāo)，將實(shí)現(xiàn)油氣管網(wǎng)“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)營(yíng)、全生命周期管理”，智慧工地的構(gòu)建是其中至關(guān)重要的一環(huán)[2][3]。當(dāng)前，智慧工地在市政、交通、電力等行業(yè)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)中的應(yīng)用仍處在探索與試用階段。基于此，本文對(duì)長(zhǎng)輸油氣管道智慧工地建設(shè)的數(shù)字化管理及建設(shè)實(shí)踐方案進(jìn)行探討和研究。

智能工地?cái)?shù)字化管理流程

智能工地的實(shí)現(xiàn)，首先需要構(gòu)建智能工地管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工的數(shù)字化管理，包括工程開工管理、工程進(jìn)度計(jì)劃管理、工程HSE管理、工程質(zhì)量過程控制管理、工程質(zhì)量檢查管理、工程資源報(bào)驗(yàn)管理、工程報(bào)表管理、工程數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)、竣工資料管理、工程交工驗(yàn)收管理、工程竣工驗(yàn)收管理等流程。

工程開工管理流程

支撐工程開工業(yè)務(wù)，由開工準(zhǔn)備管理人組織完成設(shè)計(jì)交底，由工程及服務(wù)供應(yīng)商開工準(zhǔn)備負(fù)責(zé)人編制施工組織設(shè)計(jì)（專項(xiàng)施工方案，施工作業(yè)指導(dǎo)書）、HSE 體系文件。工程開工管理流程如圖1所示。

圖1 工程開工管理流程

工程進(jìn)度計(jì)劃管理流程

支撐工程進(jìn)度計(jì)劃業(yè)務(wù)管理，總體進(jìn)度管理責(zé)任人組織在平臺(tái)中編制各級(jí)計(jì)劃，進(jìn)度管理決策責(zé)任人審批并發(fā)布各級(jí)計(jì)劃后，專業(yè)進(jìn)度管理責(zé)任人和進(jìn)度計(jì)劃執(zhí)行責(zé)任人在平臺(tái)進(jìn)行進(jìn)度信息填報(bào)。工程進(jìn)度計(jì)劃管理流程如圖2所示。

圖2 工程進(jìn)度計(jì)劃管理流程

工程 HSE 管理流程

支撐工程HSE業(yè)務(wù)管理，HSE 管控監(jiān)管責(zé)任人組織體系建設(shè)，HSE管控管理責(zé)任人進(jìn)行策劃，HSE管控執(zhí)行責(zé)任人進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)分析，HSE管控管理責(zé)任人實(shí)行安全承包責(zé)任制。工程HSE管理流程如圖3所示。

圖3 工程HSE 管理流程

工程質(zhì)量檢查管理流程

支撐工程質(zhì)量業(yè)務(wù)，質(zhì)量管控管理責(zé)任人和質(zhì)量管控執(zhí)行責(zé)任人開展日常巡檢，質(zhì)量管控監(jiān)督責(zé)任人、質(zhì)量管控管理責(zé)任人組織質(zhì)量專項(xiàng)檢查。工程質(zhì)量檢查管理流程如圖4所示。

圖4 工程質(zhì)量檢查管理流程

工程資源報(bào)驗(yàn)管理流程

支撐項(xiàng)目資源業(yè)務(wù)管理，人員進(jìn)場(chǎng)前，將本單位人員和機(jī)具設(shè)備錄入到系統(tǒng)資源庫，依托系統(tǒng)進(jìn)行入場(chǎng)報(bào)驗(yàn)管理，報(bào)驗(yàn)通過后方可入場(chǎng)。通過二維碼核查資質(zhì)證件、智能監(jiān)控違規(guī)識(shí)別，采集人員違規(guī)行為（同步通過智能監(jiān)控識(shí)別違規(guī)行為），違規(guī)數(shù)據(jù)需工程項(xiàng)目部審核，按照嚴(yán)重程度給與處罰（警告、黑名單、開除等），違規(guī)行為將匯入到本單位形成記錄，為承包商考核提供服務(wù)。資源變更或離場(chǎng)需要在系統(tǒng)提出申請(qǐng)，由監(jiān)理單位審核。工程資源報(bào)驗(yàn)管理流程如圖5所示。

圖5 工程資源報(bào)驗(yàn)管理流程

工程報(bào)表管理流程設(shè)計(jì)

支撐項(xiàng)目、企業(yè)、項(xiàng)目部周月報(bào)業(yè)務(wù)管理，基于系統(tǒng)施工數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)自動(dòng)匯總形成周月報(bào)，監(jiān)理單位審核通過后，匯入項(xiàng)目數(shù)據(jù)，形成項(xiàng)目周月報(bào)，由項(xiàng)目部審核并發(fā)布；在項(xiàng)目周月報(bào)的基礎(chǔ)上，匯入所屬企業(yè)項(xiàng)目群數(shù)據(jù)，形成企業(yè)周月報(bào)，提交企業(yè)歸口部門審核并發(fā)布；根據(jù)各所屬企業(yè)發(fā)布的周月報(bào)自動(dòng)抓取相關(guān)內(nèi)容生成項(xiàng)目部周月報(bào)，由項(xiàng)目部歸口部門審核并發(fā)布。工程報(bào)表管理流程設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 工程報(bào)表管理流程設(shè)計(jì)

工程數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)流程

支撐數(shù)據(jù)采集管理，一類是技術(shù)數(shù)據(jù)一類是業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)。技術(shù)數(shù)據(jù)通過自動(dòng)采集或移動(dòng)端采集，系統(tǒng)校驗(yàn)通過后上報(bào)監(jiān)理審核，工程項(xiàng)目部負(fù)責(zé)抽檢一定比例的數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)隨業(yè)務(wù)功能使用自動(dòng)采集。技術(shù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)均需要發(fā)布后，按照集團(tuán)數(shù)字化體系，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)，方可進(jìn)入數(shù)據(jù)湖，數(shù)據(jù)入湖前需由建設(shè)單位組織數(shù)據(jù)驗(yàn)收。工程數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)流程如圖7所示。

圖7 工程數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)流程

工程竣工驗(yàn)收管理流程

支撐工程竣工驗(yàn)收業(yè)務(wù)管理，竣工驗(yàn)收申請(qǐng)責(zé)任人申請(qǐng)竣工驗(yàn)收，竣工驗(yàn)收管理責(zé)任人組織初步驗(yàn)收，竣工驗(yàn)收申請(qǐng)人和供應(yīng)商參加初步驗(yàn)收。工程竣工驗(yàn)收管理流程如圖8所示。

圖8 工程竣工驗(yàn)收管理流程

智能工地建設(shè)方案

通過4G/5G網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)橋、有線傳輸?shù)葦?shù)據(jù)傳輸方式，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、閘機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集移動(dòng)終端等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入數(shù)字化交付平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的信息化采集和傳輸。利用二維碼、電子標(biāo)簽和移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字化交付平臺(tái)和建設(shè)期項(xiàng)目管理應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)管理。利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、邊緣計(jì)算模塊等，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的智能化分析，輔助現(xiàn)場(chǎng)管理和工程決策，進(jìn)一步提升安全、質(zhì)量、進(jìn)度管理水平。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)建設(shè)

施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸手段主要包括4G、5G通信以及無線網(wǎng)橋、有線傳輸?shù)取?/p>

智能工地需要采集和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)

攝像頭（包括固定式和移動(dòng)式）：視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

閘機(jī)：人員和車輛進(jìn)出數(shù)據(jù)（包括視頻、二維碼及電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)、進(jìn)出時(shí)間等）。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（專業(yè)服務(wù)商提供）：風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、PM2.5、PM10以及噪聲數(shù)據(jù)等。

移動(dòng)終端：施工現(xiàn)場(chǎng)人工填報(bào)數(shù)據(jù)。

視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入

固定式攝像頭：塔吊處攝像頭（每個(gè)儲(chǔ)罐兩臺(tái)）通過無線網(wǎng)橋進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；其他區(qū)域通過有線方式接入現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

塔吊駕駛室設(shè)置一臺(tái)內(nèi)攝像頭，通過4G網(wǎng)絡(luò)接入現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。

移動(dòng)式攝像頭：通過5G網(wǎng)絡(luò)連接現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器。

視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備中，施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器通過專線實(shí)現(xiàn)通信，遠(yuǎn)端需要查看施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)或歷史視頻數(shù)據(jù)時(shí)，通過專線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)?。▓D9）。

圖9 視頻數(shù)據(jù)傳輸示意圖

門禁閘機(jī)數(shù)據(jù)接入

車輛進(jìn)出口閘機(jī)配置的崗?fù)ぶ胁渴鹕衔粰C(jī)1臺(tái)，閘機(jī)通過有線方式與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過有線方式與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器連接。

閘機(jī)采集的人臉、車牌、二維碼、電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過有線方式傳輸至上位機(jī)進(jìn)行識(shí)別；人員和車輛進(jìn)出的時(shí)間、進(jìn)出狀態(tài)數(shù)據(jù)由上位機(jī)生成，連同人員、車輛身份識(shí)別數(shù)據(jù)（由人臉、車牌、二維碼、電子標(biāo)簽識(shí)別），上位機(jī)通過有線//VPDN方式傳輸至施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器進(jìn)行記錄。人臉、車牌視頻數(shù)據(jù)僅上位機(jī)儲(chǔ)存，不進(jìn)行上傳（圖10）。

圖10 閘機(jī)數(shù)據(jù)傳輸示意圖

環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、移動(dòng)終端采集數(shù)據(jù)接入

環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，施工現(xiàn)場(chǎng)及項(xiàng)目部通過登錄工程數(shù)字化交付平臺(tái)使用項(xiàng)目管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查看。

掃描儀掃描的檢測(cè)底片數(shù)據(jù)接入

底片掃描儀連接至現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，底片按批次掃描完成后，施工現(xiàn)場(chǎng)及項(xiàng)目部通過登錄工程數(shù)字化交付平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的查看。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控中心建設(shè)

承包商需要在現(xiàn)場(chǎng)辦公區(qū)規(guī)劃一間臨時(shí)機(jī)房作為智能工地的現(xiàn)場(chǎng)控制中心，現(xiàn)場(chǎng)控制中心配套溫度控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等，保證內(nèi)部設(shè)備正常運(yùn)行。

進(jìn)出口閘機(jī)系統(tǒng)建設(shè)

在施工現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)出口和車輛進(jìn)出口設(shè)置閘機(jī)，并通過數(shù)據(jù)傳輸線纜將所有閘機(jī)連接至配套上位機(jī)上，上位機(jī)通過線纜與施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

采購環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入現(xiàn)場(chǎng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入施工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，保證現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)施工作業(yè)面以及設(shè)備與材料堆放區(qū)域均實(shí)時(shí)采集溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、PM2.5、PM10、噪聲等環(huán)境參數(shù)。

結(jié)論

長(zhǎng)輸油氣管道智慧工地構(gòu)建的數(shù)字化管理流程和基本建設(shè)方案，對(duì)于構(gòu)建管道智慧工地的設(shè)計(jì)方案與合理化評(píng)價(jià)體系，提升管道行業(yè)施工的管理水平，提高管道智慧工地的構(gòu)建效率，推動(dòng)管道建設(shè)技術(shù)發(fā)展有一定的促進(jìn)作用，但對(duì)于施工數(shù)據(jù)的核心算法、智能監(jiān)控系統(tǒng)搭建等工作還需進(jìn)一步研究。