深圳LNG外輸管道工程智能監(jiān)控的建立與探索

楊 赫, 牟曉亮

(國家管網(wǎng)集團有限公司 西氣東輸分公司， 廣州 510000)

低碳經(jīng)濟與環(huán)境保護已成為當今世界發(fā)展主題，天然氣作為一種高效、清潔、優(yōu)質(zhì)能源，是近幾十年內(nèi)發(fā)展低碳經(jīng)濟、實現(xiàn)節(jié)能減排的必然選擇。中國也提出了 “合理布局天然氣管道及配套設(shè)施，基本形成覆蓋全國的天然氣基干管網(wǎng)，實現(xiàn)氣源多元化、管道網(wǎng)絡(luò)化、氣庫配套化、管理自動化、調(diào)度統(tǒng)一化”的天然氣管道發(fā)展目標[1]。

深圳LNG外輸管道是國家天然氣互聯(lián)互通戰(zhàn)略的首批重點工程，建成后將形成海外進口LNG氣源與“中亞氣”“中緬氣”結(jié)網(wǎng)集輸，極大提高管網(wǎng)調(diào)氣靈活性，填補珠三角地區(qū)資源缺口，是實現(xiàn)“南氣北送”“全國天然氣一張網(wǎng)”格局的重要組成部分。該工程利用智慧管道建設(shè)一平臺(基于數(shù)字孿生體的智慧管網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺)實現(xiàn)三協(xié)同(工程服務(wù)商協(xié)同、設(shè)備制造商協(xié)同、油氣上下游協(xié)同)、落實六智能(智能設(shè)計、智能工地、智能設(shè)備、智能管線、智能運行、智能決策)。建設(shè)智慧管道就是要建成“全數(shù)字化移交、全智能化運營、全生命周期管理”的油氣管網(wǎng)，使之具備全方位感知、綜合性預(yù)判、一體化管控、自適應(yīng)優(yōu)化的主要能力，保障油氣管網(wǎng)本質(zhì)安全、經(jīng)濟高效的運營管理目標。智慧化的實施將順應(yīng)國家和廣東省對當?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，促進地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

1 概述

1.1 工程概述

深圳LNG外輸管道工程起自深圳LNG應(yīng)急調(diào)峰站，全長約64.3 km，設(shè)計壓力為10 MPa，設(shè)計輸量為4 600×104m3/d(其中為中海油迭福LNG代輸1 600×104m3/d)，管徑1 016 mm，途經(jīng)深圳市大鵬新區(qū)、坪山區(qū)和龍崗區(qū)、惠州市新圩鎮(zhèn)、東莞市清溪鎮(zhèn)，止于西氣東輸二線廣州-深圳支干線。沿線共設(shè)置工藝場站 2 座，分別為首站、清溪清管站，共設(shè)置1座A類監(jiān)控分輸閥室和4座B類監(jiān)控分輸閥室，管徑D為1 016 mm，材質(zhì)為L485M，設(shè)計壓力為10 MPa，設(shè)計輸量為4 600×104m3/d。無河流大型穿越工程，沿線河流中型定向鉆穿越工程2處，河流小型定向鉆穿越工程3處，隧道穿越山體1處。

1.2 智能化管道的提出

《德國2020高技術(shù)戰(zhàn)略》中提出“工業(yè)4.0”，以信息物理系統(tǒng)(CPS)為基礎(chǔ)，建設(shè)智能工廠并實現(xiàn)生產(chǎn)過程智能化[2]。美國提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略，通過智能系統(tǒng)和智能決策在企業(yè)中的逐步推進，通過數(shù)據(jù)傳輸、多數(shù)據(jù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析，重新整合創(chuàng)造出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”[3]。2015年7月4日，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》[4]。隨后國家發(fā)改委《關(guān)于推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》[5]指出，鼓勵煤、油、氣開采、加工及利用全鏈條智能化改造，以互聯(lián)網(wǎng)手段促進化石能源供需高效匹配、運營集約高效。國家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《中長期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》[6]，到2025年全國油氣管網(wǎng)將從12萬km發(fā)展到24萬km，倍增式發(fā)展對管道本質(zhì)安全和運營效率提出更高的要求，油氣管網(wǎng)縱向配置優(yōu)化油氣行業(yè)內(nèi)部資源，與其他能源實現(xiàn)橫向多能互補，成為未來能源互聯(lián)網(wǎng)重要組成部分。

當前，油氣管道已應(yīng)用SCADA等系統(tǒng)對管道運行實現(xiàn)初步的智能控制，然而對管道建設(shè)階段管控智能化管控的研究依然十分欠缺，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能的信息技術(shù)背景下，如何使管道在建設(shè)階段向全面優(yōu)化、智能化發(fā)展是目前亟待解決的問題[7-12]。筆者首次對深圳LNG外輸管道工程智能監(jiān)控進行綜合研究，以期為該工程智能化管控提供可靠理論基礎(chǔ)。

2 管道建設(shè)工程智能監(jiān)控構(gòu)建基礎(chǔ)

2.1 數(shù)據(jù)采集、錄入、傳輸與同步

智能化管道工程使用PCM系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，可達到施工全過程數(shù)據(jù)采集的及時性、準確性、真實性、完整性以及確保過程可追溯。依托PCM全生命周期數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建工程建設(shè)項目智能管控中心，實現(xiàn)了施工資源、工程進度、質(zhì)量、過程資料的動態(tài)管理。

PCM系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指可以通過具有嚴格理論模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表進行表達的數(shù)據(jù)，如數(shù)字符號等。對施工過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如焊口數(shù)據(jù)、中心線控制點、防腐、穿跨越數(shù)據(jù)等，具體以PCM系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)移交模板類型為準，及時錄入系統(tǒng)；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指無法通過具有嚴格理論模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表進行表達的數(shù)據(jù)，如文本、音樂、視頻等。通過在線添加的方式上傳系統(tǒng)。如各類施工方案、兩書一表、開停工報告；并包括對施工人員、施工工器具信息的采集，包括資質(zhì)證書及相關(guān)工具設(shè)備質(zhì)量證明文件。

數(shù)據(jù)錄入從營地建設(shè)、施工現(xiàn)場進出管理、質(zhì)量管控等方面，利用物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過設(shè)置閘機、視頻監(jiān)控、手機App，實現(xiàn)對人、機、料、法、環(huán)的全方位實時監(jiān)控，變被動“監(jiān)督”為主動“監(jiān)控”。數(shù)據(jù)錄入按照要求通過項目管理助手、PC采集至PCM系統(tǒng)，再由PCM系統(tǒng)統(tǒng)一向中油管道數(shù)據(jù)中心移交。數(shù)據(jù)錄入流程如圖1所示。

數(shù)據(jù)傳輸是工況監(jiān)控部分數(shù)據(jù)通過傳感器模塊搭配4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)工況數(shù)據(jù)實時回傳。視頻監(jiān)控部分同一作業(yè)區(qū)存在多路攝像頭的情況下，使用NVR(網(wǎng)絡(luò)刻盤錄像機)將視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲和上傳服務(wù)器。連頭、下溝等單個攝像頭的情況下，直接通過攝像頭自帶存儲卡進行存儲。線路視頻主要依托4G網(wǎng)絡(luò)傳輸，在現(xiàn)場滿足4G信號傳輸?shù)臈l件下，實現(xiàn)自動實時傳輸；在無4G信號情況下，離線存儲在NVR或存儲卡中，存儲在本地存儲卡的視頻數(shù)據(jù)無法補傳到服務(wù)器、存儲在NVR的視頻數(shù)據(jù)可以補傳。新建站及擴建站現(xiàn)場視頻影像主要依托有線網(wǎng)絡(luò)傳輸。智能管道示意圖如圖2所示。

數(shù)據(jù)的同步根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有網(wǎng)絡(luò)信號的情況下進行實時傳輸；如果沒有網(wǎng)絡(luò)，可將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)采集助手內(nèi)置的小數(shù)據(jù)庫中，等到駐地有網(wǎng)絡(luò)時在進行異步傳輸。

圖2 智能管道示意圖

2.2 工程項目管理系統(tǒng)實施

通過手機助手或者PC端按照PCM系統(tǒng)功能模塊的要求，及時完成進度報表填報、物資采購申請、質(zhì)量問題整改閉合等內(nèi)容，通過系統(tǒng)工具對項目進行良好把控。利用PCM系統(tǒng)中的工程OA功能模塊，及時將項目情況匯報監(jiān)理、業(yè)主。

2.3 智能化監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

油氣管道建設(shè)工程與一般點狀建設(shè)項目區(qū)別極大，具有施工技術(shù)多樣、施工環(huán)境復(fù)雜、人員設(shè)備流動大的特點。因此，對于油氣管道建設(shè)工程而言，搭建智能化監(jiān)控系統(tǒng)是一項復(fù)雜且龐大的系統(tǒng)工程。首先要建立起一套覆蓋工程全過程的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對施工過程進行監(jiān)控，對施工數(shù)據(jù)進行采集。然后針對不同類型的數(shù)據(jù)進行分析處理，為工程管理提供決策依據(jù)。

目前油氣管道建設(shè)工程智能化監(jiān)控系統(tǒng)仍處于逐步探索的發(fā)展階段，通過固定式攝像頭、執(zhí)法記錄儀、無人機航拍等手段，基本達到了對重點施工現(xiàn)場的遠程監(jiān)視與事后追溯功能。但對于施工過程實時數(shù)據(jù)的分析處理，以及對數(shù)據(jù)的可視化展示方面，還不能達到對施工過程進行有效指導(dǎo)與管控的要求。大部分項目仍采用傳統(tǒng)的項目管理模式，未能將施工過程數(shù)據(jù)與監(jiān)控手段充分結(jié)合，管理效率依然處于較低水平[13-16]。

3 智能監(jiān)控在深圳LNG工程的探索與實踐

3.1 物聯(lián)網(wǎng)的建立

為了保障深圳LNG工程數(shù)據(jù)采集的及時性、完整性和準確性，建設(shè)管道物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括線路焊接機組、防腐機組、開挖回填機組、小型穿跨越機組視頻監(jiān)控、場站及隧道智能工地等，在防腐、站場、隧道等重點作業(yè)段施工現(xiàn)場應(yīng)用固定式攝像頭，在焊接、站場、隧道建設(shè)智能工地，并實施執(zhí)法記錄儀與無人機航拍監(jiān)控，為智能化管道的運行提供終端設(shè)施，實現(xiàn)了關(guān)鍵施工作業(yè)現(xiàn)場的實時監(jiān)控，實時掌握現(xiàn)場作業(yè)情況，作業(yè)全過程留痕；實時監(jiān)視施工機具工況數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題及時預(yù)警；施工數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集，關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動輸出，確保數(shù)據(jù)真實、準確的目標。

結(jié)合深圳LNG外輸管道工程自身特點，根據(jù)線路和站場的實際情況，建設(shè)智能監(jiān)控系統(tǒng)如下：建立站場智能工地1個，半自動焊接智能工地4個，自動焊智能工地4個，隧道智能工地2個；防腐機組智能監(jiān)控2個，定向鉆機組智能監(jiān)控2個，河流頂管智能監(jiān)控2個；無人機設(shè)備3套，可穿戴移動攝像設(shè)備(執(zhí)法記錄儀)2套。

3.1.1 線路焊機組智能工地搭建

焊接機組智能工地建設(shè)包括“現(xiàn)場組網(wǎng)”“視頻監(jiān)視”“焊接數(shù)據(jù)智能監(jiān)控”，采集數(shù)據(jù)與PCM全生命周期數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對接。

現(xiàn)場組網(wǎng)通過UPS電源為4G路由器和無線AP供電，4G流量卡裝入4G工業(yè)路由器放置在施工暖棚內(nèi)，無線AP單側(cè)有效范圍75 m左右，安裝在板房兩側(cè)，實現(xiàn)150 m范圍內(nèi)無線布控。

視頻監(jiān)視通過無線布控球直接對作業(yè)面進行監(jiān)控，布控球電源來自內(nèi)置電池，通過現(xiàn)場組網(wǎng)或者第三方4G流量卡直接上網(wǎng)傳輸視頻影像。

焊接數(shù)據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)適用于本工程所涉及的不同焊接工藝的焊接方式。通過實時采集機組人員、焊機設(shè)備、焊接參數(shù)信息、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)，配合上位機軟件構(gòu)建焊接質(zhì)量智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)對野外焊接施工的遠程管理和質(zhì)量控制。系統(tǒng)應(yīng)具有較強的抗電磁干擾能力，寬壓供電，穩(wěn)定可靠；防護等級高，箱體小巧，安裝、使用便捷。

3.1.2 防腐機組、開挖回填機組、小型穿跨越機組視頻監(jiān)控

通過布控球直接對作業(yè)面進行監(jiān)控，布控球電源來自內(nèi)置電池，通過第三方4G流量卡直接上網(wǎng)實施傳輸視頻影像。安裝布控球安裝位置及監(jiān)視角度由現(xiàn)場HSE管理人員及監(jiān)理單位人員根據(jù)危險源及質(zhì)量監(jiān)控點的重要程度進行確定。

3.1.3 站場智能工地搭建

站場影像監(jiān)控系統(tǒng)將固定影像采集+移動影像采集，宏觀場景監(jiān)控和隱蔽工程監(jiān)控相結(jié)合實現(xiàn)站場施工過程關(guān)鍵工序全程影像記錄。人車進出管控，封閉施工區(qū)域，嚴控施工站區(qū)內(nèi)人員和車輛合規(guī)性管理。整合上述系統(tǒng)與工程進度相結(jié)合，實現(xiàn)站場一體化管控。

站場工程智能工地建設(shè)包括現(xiàn)場組網(wǎng)、視頻監(jiān)視和重點區(qū)域進出場3部分， 除“視頻監(jiān)視”與線路有所不同，其他兩部分基本相同。

站場施工的視頻監(jiān)視設(shè)定3個固定監(jiān)視和1個機動監(jiān)視，其中兩處固定監(jiān)視設(shè)計為鷹眼攝像頭，分別布置在對角圍墻上，鷹眼攝像頭布置高度不低于5 m，用于監(jiān)視場內(nèi)整體的施工情況，如場地平整、土建施工、建筑施工等。

在工藝設(shè)備安裝過程中，工藝設(shè)備區(qū)內(nèi)設(shè)置一個固定監(jiān)視攝像頭，使用海康布控球套裝，用于進行工藝主要設(shè)備安裝施工的實時監(jiān)控，內(nèi)攝像頭可布置在棚頂，也可根據(jù)實際環(huán)境和要求進行調(diào)整。

在整個站場施工過程中，設(shè)置一個可移動的臨時監(jiān)視攝像頭，使用布控球套裝，當圍墻對角鷹眼攝像頭無法監(jiān)視到的地點，或重點質(zhì)量施工管控點，或其他管理要求設(shè)置額的監(jiān)控點，則使用可移動的機動監(jiān)控攝像頭，機動攝像頭可布置在三腳架上，根據(jù)實際管理需要進行移動監(jiān)控。

3.1.4 隧道智能工地搭建

隧道工程出口、入口分別建立1個智能工地。通過智能閘機、視頻監(jiān)控攝像頭、氣體檢測智能設(shè)備，確保施工人員進出管理受控，并做好火工品的監(jiān)控。通過隧道智能工地的搭建，做到實時掌握現(xiàn)場作業(yè)情況，作業(yè)全過程留痕；實時監(jiān)視施工機具工況數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問題及時預(yù)警；施工數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集，關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動輸出，確保數(shù)據(jù)真實、準確；施工過程的數(shù)據(jù)具有可追溯性。

結(jié)合深圳液化天然氣應(yīng)急調(diào)峰站外輸管道項目隧道工程特點及智能工地建設(shè)方案要求雷公山隧道工程智能工地設(shè)施布置如下：隧道出口閘機1臺，閘機連接監(jiān)控屏1個，布控球2個；隧道入口閘機1臺，閘機連接監(jiān)控屏1個，布控球2個。隧道工程智能工地建設(shè)包括現(xiàn)場組網(wǎng)、視頻監(jiān)視和重點區(qū)域進出場3部分，在外圍人員入口處增加人臉和車輛識別閘機，在隧道洞口工作區(qū)增加視頻監(jiān)控，在隧道內(nèi)增加人員定位系統(tǒng)。結(jié)合現(xiàn)場實際情況完成隧道出入口智能工地布置，如圖3所示。

圖3 隧道工程出口、入口智能工地布置示意圖

3.1.5 執(zhí)法記錄儀與無人機

將無人機、可穿戴移動攝像機應(yīng)用和半自動焊接工況采集融入智能管控中心，完善了智能管控中心功能，形成智能管控中心三大功能模塊，綜合管控、可視化監(jiān)控、工況可視化監(jiān)控等專題模塊。

通過研究應(yīng)用，構(gòu)建無人機管控平臺，實現(xiàn)工程建設(shè)期各項目無人機綜合管控、定期和不定期快速安全巡檢、重點區(qū)域突擊檢查、關(guān)鍵工序快速巡查、前端智能圖像識別、終端自動報表輸出。

現(xiàn)場監(jiān)理人員通過佩戴可穿戴移動攝像設(shè)備對關(guān)鍵工序和隱蔽工程進行影像數(shù)據(jù)采集，有利于加強管道工程施工現(xiàn)場的過程監(jiān)管力度，實現(xiàn)關(guān)鍵工序、重要事件的可追溯、可查詢。起到雙向威懾作用，提升檢查者和被檢查者安全、規(guī)范作業(yè)意識。

3.2 數(shù)據(jù)可視化

深圳LNG工程建立智能管控平臺，在平臺上實現(xiàn)項目級、專題級、機組級3個維度的可視化應(yīng)用，全面集成資源數(shù)據(jù)、進度數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、視頻信息、工況信息，通過可視化和分析服務(wù)，構(gòu)建工程監(jiān)視預(yù)警中心，遠程實時掌握施工現(xiàn)場情況，出現(xiàn)問題自動預(yù)警，提高工程過程質(zhì)量管控。按照業(yè)務(wù)管理的需要，對工程建設(shè)涉及的進度、質(zhì)量、資源等管理要素進行深入挖掘、分析與展示，為決策支持提供數(shù)據(jù)支撐和依據(jù)。將線路、站場工程等三維模型進行輕量化處理，轉(zhuǎn)化為通用格式，并與實體數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)資料、管理信息、現(xiàn)場視頻等進行關(guān)聯(lián)和掛接，實現(xiàn)工程概況、施工部署、進度模擬、屬性信息的三維立體化綜合展示，直觀形象掌握工程總體情況，推進數(shù)字化設(shè)計成果的延伸應(yīng)用，支持工程項目綜合管理。智能管控平臺層級如圖4所示。

圖4 智能管控平臺層級

3.2.1 綜合管控專題

綜合管控專題模塊集成工程整體信息，包括工程簡介、工程進展、資源投入、焊接質(zhì)量、投產(chǎn)倒計時等宏觀數(shù)據(jù)，可視化展示項目形象進度等綜合情況，并實現(xiàn)日常機組作業(yè)影像監(jiān)控與施工過程信息相融合，提升機組施工過程管控維度，如圖5所示。同時提供管道路由三維地圖位置展示，為上級決策者提供一目了然、可以迅速感知的工程信息，如圖6所示。

3.2.2 可視化監(jiān)控管理專題

可視化監(jiān)控管理專題模塊實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)與具體施工管控要求相結(jié)合，深化施工過程管控應(yīng)用，如圖7所示。本模塊集合不同工序不同機組的全部視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括焊接、防腐、定向鉆、隧道以及站場，并涵蓋無人機航拍和移動式執(zhí)法記錄儀的視頻數(shù)據(jù)，做到對全部工序、重點地段的實時遠程監(jiān)控，同時結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)理巡檢+業(yè)主檢查的管控方式，一方面營造利刃高懸的氛圍，消除現(xiàn)場作業(yè)人員僥幸心理，提高現(xiàn)場“三員”的責任心，另一方面可以更好地為不同層級的管理者展示現(xiàn)場實時情況。與僅依靠人力去現(xiàn)場檢查的傳統(tǒng)管控模式相比，提供了更便捷有效的工程質(zhì)量、安全管控手段。

圖5 綜合管控專題

圖6 三維地圖位置展示

圖7 可視化監(jiān)控管理專題

3.2.3 工況數(shù)據(jù)管理專題

工況數(shù)據(jù)管理專題模塊，通過焊接數(shù)據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)焊接工況數(shù)據(jù)遠程可視、可查，深化焊接施工過程管控顆粒度，對分析焊接數(shù)據(jù)、提升焊接質(zhì)量起到積極作用。結(jié)合焊接工藝規(guī)程，通過對焊接電流、電壓、送絲速率、溫度等數(shù)據(jù)的采集與分析，對超出焊接工藝的數(shù)據(jù)提供實時報警與歷史記錄，并自動計算每道焊口層數(shù)道數(shù)，達到焊接工況數(shù)據(jù)可追溯，同時為項目管理者分析焊接質(zhì)量提供輔助支持。

焊接數(shù)據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)通過采集、傳輸、分析現(xiàn)場焊接參數(shù)，遠程監(jiān)控現(xiàn)場焊接過程，從而達到控制現(xiàn)場焊接質(zhì)量的目的。系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：前端采集傳輸系統(tǒng)和后端數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)。前端采集傳輸系統(tǒng)由終端控制器、二維碼掃描槍、電參數(shù)傳感器、溫度傳感器和焊槍傳感器組成。參數(shù)設(shè)置包括焊接工藝、ID、焊口編號、設(shè)備編號、焊工編號、工藝上下限等內(nèi)容。焊口、設(shè)備、焊工信息由無線掃描槍錄入，并增加了臨時應(yīng)急焊口錄入通道，防止掃描槍故障導(dǎo)致無法按錄入的情況。焊接工藝參數(shù)已經(jīng)提前在系統(tǒng)中完成錄入，由于本工程執(zhí)行多種焊接工藝，無法對焊口編號與焊接工藝一一對應(yīng)，需要現(xiàn)場焊工手動選擇。后端數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對采集的實際參數(shù)進行處理，對照焊接工藝上下限，展現(xiàn)不同參數(shù)的超限信息，并自動計算焊口層數(shù)道數(shù)，智能分析焊工在焊接過程中對焊接工藝的執(zhí)行情況。

工況數(shù)據(jù)管理專題主界面如圖8所示，工況數(shù)據(jù)分析界面如圖9所示。

圖8 工況數(shù)據(jù)管理專題主界面

圖9 工況數(shù)據(jù)分析界面

4 問題與建議

4.1 移動通信網(wǎng)絡(luò)信號問題

深圳LNG外輸管道工程地處珠三角地區(qū)，移動通信網(wǎng)絡(luò)信號基本達到全覆蓋，但在部分山區(qū)段仍然存在信號較弱、無法實時傳輸信號的情況，該項目對無法實時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采取事后手動上傳的方式。建議后續(xù)在智能化監(jiān)控應(yīng)用過程中，進一步研究如何對移動網(wǎng)絡(luò)信號不好地區(qū)進行數(shù)據(jù)傳輸，探討其他備用傳輸方式或者斷點續(xù)傳的可行性，減輕設(shè)備維護人員壓力。

4.2 工況數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的兼容性與可靠性

工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備與焊接設(shè)備屬于兩套不同的系統(tǒng)，工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備需由系統(tǒng)維護人員提前安裝在相應(yīng)的焊接設(shè)備，對設(shè)備抗震、防日曬雨淋、耐久性的要求極大，需要在使用中進行維護。此外，設(shè)備在使用過程中不可避免需受到人員操作的影響，一定程度上增加了焊接機組工作量，增加了人為不可控因素的風(fēng)險。建議后續(xù)深化數(shù)據(jù)采集方式，打通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與PCM系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)鏈路傳輸，實現(xiàn)掃描焊口二維碼使焊接工藝規(guī)程自動適配；對工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備與焊接設(shè)備整合的可行性進行研究，消除人為因素影響，減少維護人員負擔。

4.3 智能管控分析與反饋

由于現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境等因素影響，作業(yè)人員很難在現(xiàn)場感知工況數(shù)據(jù)智能監(jiān)控報警信息。此外，由于無法在現(xiàn)場查詢歷史數(shù)據(jù)，對偶爾出現(xiàn)的電壓和電流超限行為很難做到及時糾偏。建議后續(xù)進一步優(yōu)化現(xiàn)場報警功能，讓現(xiàn)場焊工能夠及時感知具體焊接參數(shù)超限信息，以做好現(xiàn)場及時糾偏；完善可視化視頻數(shù)據(jù)、焊接數(shù)據(jù)智能統(tǒng)計分析，實現(xiàn)智能管控決策輸出。

5 結(jié)語

深圳LNG外輸管道工程對智能監(jiān)控系統(tǒng)進行了試點應(yīng)用，實現(xiàn)了對施工過程的多維管控，推動管道建設(shè)工程智能監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析技術(shù)發(fā)展。通過監(jiān)控攝像頭、執(zhí)法記錄儀、工況數(shù)據(jù)采集、無人機、智能閘機設(shè)備的互聯(lián)與整合，建立了工程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在平臺上實現(xiàn)項目級、專題級、機組級3個維度的可視化應(yīng)用，達到了對工程焊接、防腐、土建、三穿、站場等各個工序的全方位實時監(jiān)控，提高工程過程質(zhì)量管控。通過監(jiān)控數(shù)據(jù)可視化，為項目管理人員決策提供了數(shù)據(jù)支撐，達到了進度、質(zhì)量、安全的實時管控與事后追溯，為后續(xù)智能監(jiān)控系統(tǒng)在其他工程上的應(yīng)用提供了積極的借鑒意義與參考價值。