AR技術(shù)在油氣田地面工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及前景

程浩力 劉中民,2 蔡峰峰 張連來 馬曉天 孫學(xué)藝 胡京民 王 鵬

1. 中國石油工程建設(shè)有限公司北京設(shè)計(jì)分公司, 北京 100085;2. 中國石油工程建設(shè)有限公司, 北京 100120;3. 國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司工程建設(shè)本部, 北京 100013;4. 國家管網(wǎng)集團(tuán)榆濟(jì)管道有限責(zé)任公司, 山東 濟(jì)南 250101

0 前言

1977年《星球大戰(zhàn)》系列電影正傳第一部《星球大戰(zhàn):新希望》中,展示了一種非常超前的全息影像技術(shù),它作為電腦特效出現(xiàn),但是卻預(yù)測了未來。30年后,3R技術(shù)(虛擬現(xiàn)實(shí):Virtual Reality,VR;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí):Augmented Reality,AR;混合現(xiàn)實(shí):Mix Reality,MR)使得《星球大戰(zhàn)》系列電影所展現(xiàn)出來的未來科技已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)實(shí),并成了當(dāng)前科技界的熱點(diǎn)。VR技術(shù)是電腦模擬的虛擬世界,強(qiáng)調(diào)沉浸感,目前已成熟應(yīng)用于游戲及影視娛樂;AR技術(shù)為將虛擬信息疊加至真實(shí)世界中,強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場感及交互性,已逐漸在商業(yè)和工業(yè)中推廣;MR技術(shù)作為AR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,更強(qiáng)調(diào)在真實(shí)世界強(qiáng)化虛擬對象,虛擬物體和真實(shí)世界中的物體能夠相互遮擋并可相互自然地融合及實(shí)時(shí)互動(dòng),具有真實(shí)空間感,目前正在發(fā)展完善。廣義來說,AR比MR更寬泛,MR比AR更加嚴(yán)格,MR可視為AR的子集。虛擬圖像與現(xiàn)實(shí)世界無縫融合的AR技術(shù)以及建立在AR技術(shù)之上的MR技術(shù)已在醫(yī)學(xué)、娛樂、教育和工程等各方面逐步進(jìn)入實(shí)質(zhì)性應(yīng)用。隨著AR技術(shù)涉及的軟件和硬件的提升,近5年來,逐漸走向成熟的AR技術(shù)在石油天然氣行業(yè)中的應(yīng)用案例也越來越多。

以云計(jì)算(Cloud Computing)、移動(dòng)互聯(lián)(Mobile Connectivity)、人工智能(Artificial Intelligence,AI)、大數(shù)據(jù)(Big Data)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(Industrial Internet of Things,IIoT)等為代表的第四次工業(yè)革命(The Fourth Industrial Revolution,4IR)帶來的浪潮以及全球新冠疫情大流行和低油價(jià)帶來危機(jī),數(shù)字化轉(zhuǎn)型對于石油公司來說已從嘗試探索變成了迫在眉睫的生存之道。石油公司的很多項(xiàng)目也開始采用包括智慧管網(wǎng)、數(shù)字孿生等在內(nèi)的技術(shù)[1-2],AR技術(shù)與其他第四次工業(yè)革命的技術(shù)相互融合,已經(jīng)開始作為很多石油公司數(shù)字化道路上采用的技術(shù)手段,在降低成本、提高運(yùn)營效率和提高工作場所安全等方面發(fā)揮了重要作用。為此,回顧了AR技術(shù)近年來商用發(fā)展及市場化成功的可穿戴設(shè)備在石油工業(yè)中的使用案例,探討了AR技術(shù)在油氣站場設(shè)計(jì)、線路設(shè)計(jì)及現(xiàn)場配合施工中的應(yīng)用前景,期望對行業(yè)內(nèi)有興趣研究及使用AR技術(shù)的設(shè)計(jì)人員提供參考。

1 AR技術(shù)簡介及商用發(fā)展

Azuma R T[3]在1997年提出的AR定義是目前被廣泛接受的定義,即AR是具有虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)交互、三維注冊等三個(gè)特征的系統(tǒng)。第一個(gè)真正的計(jì)算機(jī)生成的AR體驗(yàn)可以追溯到計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(CAD)之父和VR之父Sutherland I E的成果,他于1963年在麻省理工學(xué)院開發(fā)了世界上第一個(gè)交互式圖形應(yīng)用[4],1968年他與Bob Sproull一起創(chuàng)建了第一個(gè)原型AR系統(tǒng)[5]。Sutherland I E的理念隨后在NASA及美國空軍為代表的美國軍政部門及一些大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室中一直默默發(fā)展,電腦和工業(yè)領(lǐng)域在幾十年后才體會到其理念帶來的劃時(shí)代變革[6]。以Azuma R T為代表的美國學(xué)者一直在跟蹤調(diào)查AR技術(shù)在理論和應(yīng)用方面的進(jìn)展[3,7-9],中國學(xué)者在21世紀(jì)初開始大量跟蹤AR技術(shù)的發(fā)展[10-14]。1999年,Kato H及Billinghurst M[15]基于C/C++開發(fā)了開源AR軟件開發(fā)工具包ARtoolKit,并在華盛頓大學(xué)HIT實(shí)驗(yàn)室發(fā)布,該工具使開發(fā)人員無需構(gòu)建自己的跟蹤系統(tǒng)即可構(gòu)建AR應(yīng)用程序,很多程序員基于此項(xiàng)開源代碼完成了AR程序及應(yīng)用的創(chuàng)建。AR顯示設(shè)備可以使得用戶同虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容進(jìn)行自然交互,而虛擬內(nèi)容則與周圍的現(xiàn)實(shí)世界融為一體,用戶則可以始終保持與現(xiàn)實(shí)世界的互動(dòng)[8]。21世紀(jì)初,AR技術(shù)在博物館及主題公園的虛擬展示及體育比賽轉(zhuǎn)播中開始逐漸應(yīng)用,隨后應(yīng)用于游戲及電視直播領(lǐng)域。隨著基于Flash、智能手機(jī)及全球商業(yè)營銷的發(fā)展,AR技術(shù)在21世紀(jì)第10個(gè)年頭得到了發(fā)展,2015—2017年短短兩年間,從微軟、亞馬遜、蘋果、谷歌等老牌科技公司到AR初創(chuàng)公司,行業(yè)新品如雨后春筍般出現(xiàn)。

2015年1月微軟公司發(fā)布了頭戴式顯示器Microsoft HoloLens,2019年2月又發(fā)布了升級版的HoloLens 2。微軟公司的HoloLens采用MR技術(shù)將計(jì)算機(jī)圖像與現(xiàn)實(shí)視野相結(jié)合,以真實(shí)自然的方式實(shí)現(xiàn)全息圖的觸摸、抓握和移動(dòng),目前已廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)軍工、航空航天、醫(yī)學(xué)、汽車等領(lǐng)域,成為迄今為止最為成功及實(shí)用的AR頭戴顯示設(shè)備之一。

2017年4月AR初創(chuàng)公司RealWear推出了帶有AR功能的RealWear HMT-1工業(yè)可頭戴計(jì)算機(jī),2018年6月推出了可用于石油化工行業(yè)環(huán)境的RealWear HMT-1 Z1防爆型工業(yè)頭戴計(jì)算機(jī),RealWear頭戴計(jì)算機(jī)一經(jīng)推出,就廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

2017年6月和8月,蘋果公司和谷歌公司分別公布了各自的AR開發(fā)平臺ARKit和ARCore,使得軟件開發(fā)者在應(yīng)用廣泛的iOS和Android系統(tǒng)上開發(fā)了大量的AR應(yīng)用工具。

2021年1月13日IDC發(fā)布了2021年AR/VR市場10大預(yù)測,其中預(yù)測中國市場規(guī)模仍將保持支出規(guī)模第一的位置,將占到全球56%[16]。2020年12月26日中國國家發(fā)展改革委聯(lián)合教育部、科技部、工業(yè)和信息化部等多部委發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)公共實(shí)訓(xùn)基地共建共享的指導(dǎo)意見》中提出指導(dǎo)支持各地加強(qiáng)公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè),鼓勵(lì)在公共實(shí)訓(xùn)基地開展新產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)培訓(xùn),助推VR、AR、AI和電子商務(wù)的應(yīng)用。

面對中美迅速發(fā)展的VR/AR/MR的產(chǎn)業(yè),歐盟2020年12月發(fā)布的《數(shù)字時(shí)代的歐洲媒體:支持復(fù)蘇和轉(zhuǎn)型的行動(dòng)計(jì)劃》[17]中,提到希望建立統(tǒng)一的 VR/AR 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟以促進(jìn)跨行業(yè)合作,從而確保歐洲在所述領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,預(yù)計(jì)到2030年,VR/AR有望為全球經(jīng)濟(jì)帶來約1.3萬億歐元的產(chǎn)值。

2 AR可穿戴設(shè)備在石油工業(yè)的探索應(yīng)用

已持續(xù)近1年的低油價(jià)及全球新冠疫情大流行的局面，使得石油公司不得不面對削減成本、遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程協(xié)助、遠(yuǎn)程維護(hù)檢修等問題,各大石油公司被迫將尚在嘗試中的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提前推到前臺,AR技術(shù)也越發(fā)得到石油公司的關(guān)注和應(yīng)用。石油公司已開始認(rèn)識到AR技術(shù)在遠(yuǎn)程檢查維護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程員工培訓(xùn)和遠(yuǎn)程協(xié)助中的優(yōu)勢。目前,石油公司已開始與微軟公司、谷歌公司等科技巨頭合作開發(fā)專用的AR技術(shù)及穿戴設(shè)備,一些AR科技初創(chuàng)公司及游戲引擎開發(fā)公司也逐漸參與其中以滿足石油公司的特殊需求,目前AR技術(shù)在石油天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)逐步推廣。

英國石油巨頭BP公司很早就開始嘗試可視化技術(shù)和AR技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用,并大力發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù),開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型的努力。2017年,BP公司使用AR初創(chuàng)公司Fieldbit公司的Fieldbit Hero智能眼鏡,使用實(shí)時(shí)視頻使在控制室的專家可以看到現(xiàn)場技術(shù)人員的所見,從而確保問題的準(zhǔn)確診斷。然后,使用AR技術(shù)，F(xiàn)ieldbit Hero智能眼鏡可使專家在技術(shù)人員從事設(shè)備修復(fù)工作時(shí),將易于理解的視覺指令和來自控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)疊加到技術(shù)人員的視野中。通過AR技術(shù)的使用,BP公司提高了運(yùn)營安全性和運(yùn)營效率[18]。Fieldbit Hero智能眼鏡在BP公司的應(yīng)用見圖1。

圖1 Fieldbit Hero智能眼鏡在BP公司的應(yīng)用照片

2018年，雪佛龍公司與微軟公司合作,為其現(xiàn)場技術(shù)人員配備了微軟Hololens頭顯來開展日常維護(hù)及專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)。借助HoloLens頭顯遠(yuǎn)程協(xié)助的優(yōu)勢,雪佛龍公司位于各地的專家可以為分布全球的工廠和項(xiàng)目提供遠(yuǎn)程指導(dǎo),不同工廠及項(xiàng)目的員工也可以遠(yuǎn)程協(xié)作及協(xié)助,從而使得旅行成本及相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)得到降低,并提高了效率[19]。微軟公司Hololens頭顯在雪佛龍公司的應(yīng)用見圖2。

圖2 微軟公司Hololens頭顯在雪佛龍公司的應(yīng)用照片

2018年5月,霍尼韋爾公司發(fā)布了智能可穿戴設(shè)備Skills Insight,該設(shè)備結(jié)合了RealWear HMT-1Z1頭顯和霍尼韋爾Movilizer平臺,支持危險(xiǎn)場所現(xiàn)場服務(wù)運(yùn)營?？身憫?yīng)語音并具有作業(yè)程序可視化、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可視化、視頻捕捉及回放、語音控制及搜索、遠(yuǎn)程專家待命、地理定位及導(dǎo)航、資產(chǎn)可視化、緊急疏散及救助等功能[20]。2019年，殼牌公司為開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型,聯(lián)合霍尼韋爾公司在美國、中國、德國等12個(gè)國家和地區(qū)的運(yùn)營地點(diǎn)部署RealWear HMT-1Z1頭顯并通過專家遠(yuǎn)程指導(dǎo)方式成功解決故障。2020年7月,法國石油巨頭道達(dá)爾公司在美國得州拉波特的聚丙烯工廠中部署了RealWear HMT-1Z1頭顯,其遠(yuǎn)程協(xié)助功能使得道達(dá)爾公司在專家差旅成本及新冠疫情防控上取得了明顯的效果。RealWear HMT-1Z1頭顯在霍尼韋爾公司的應(yīng)用見圖3。

圖3 RealWear HMT-1Z1在霍尼韋爾公司的應(yīng)用照片

中東石油巨頭沙特阿美石油公司的奧斯曼尼亞天然氣工廠使用無人機(jī)和頭戴設(shè)備來檢查管道和機(jī)械設(shè)備,幫助工廠縮短了90%的檢查時(shí)間。2020年,沙特阿美石油公司利用AR設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)視設(shè)備和材料制造,評估了韓國的鋼管制造商。沙特阿美石油公司認(rèn)為AR頭戴設(shè)備的使用不僅降低了新冠疫情傳播風(fēng)險(xiǎn),還為沙特阿美石油公司的數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃錦上添花。

De Souza Cardoso L F等學(xué)者[21]調(diào)查了2012—2018年間AR技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用,涉及建筑工程和設(shè)施管理(AEC/FM)、航空、汽車、電子/自動(dòng)化、能源、政府、物流、船舶和機(jī)械等領(lǐng)域,發(fā)現(xiàn)AR技術(shù)在提高生產(chǎn)靈活性、降低操作時(shí)間、提高生產(chǎn)質(zhì)量、增加操作人員安全及健康、促進(jìn)決策等方面均有顯著效果。2021年10月,著名數(shù)據(jù)分析公司GlobalData發(fā)布了《石油和天然氣的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)》(Augmented Reality in Oil and Gas)報(bào)告[22],報(bào)告預(yù)計(jì)未來三到五年內(nèi)AR技術(shù)有可能對油氣行業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)營部門產(chǎn)生顛覆性影響。

3 AR技術(shù)在油氣地面工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 站場設(shè)計(jì)

AR技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)、城市規(guī)劃及工程評價(jià)等領(lǐng)域的應(yīng)用已得到眾多學(xué)者的研究和探索,王靖濱等人[23]基于Visual C/C++6.0開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)了AR景觀規(guī)劃系統(tǒng),將設(shè)計(jì)對象和真實(shí)世界相融合并對設(shè)計(jì)人員提供了良好的幫助。管濤等人[24]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬小區(qū)規(guī)劃系統(tǒng),證明了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在小區(qū)規(guī)劃應(yīng)用中的優(yōu)勢。申杰等人[25]利用AR技術(shù)對大型建設(shè)項(xiàng)目可視化評價(jià)進(jìn)行了探討,結(jié)果表明采用AR技術(shù)提高了工作效率并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。Phan V T等人[26]基于AR技術(shù)和Google Earth創(chuàng)建了ARCdesk程序,方便建筑設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃。

已在景觀設(shè)計(jì)及城市規(guī)劃中探索使用的AR技術(shù),在油氣管道站場規(guī)劃設(shè)計(jì)中同樣有著光明的應(yīng)用前景。雪佛龍公司在墨西哥灣的馬洛油田中,設(shè)計(jì)工程師將3D設(shè)計(jì)模型全息投影到會議室中,使得現(xiàn)場工程師和專家能夠準(zhǔn)確看到模型外觀,并在部件裝配前測試間距、評估安全性并核驗(yàn)其他設(shè)計(jì)問題。

油氣管道設(shè)計(jì)中廣泛使用的CAD、PDS、SP3D、PDMS等設(shè)計(jì)軟件完成的3D模型往往只停留在設(shè)計(jì)人員電腦中,在常規(guī)工程建設(shè)現(xiàn)場最終都是以打印的2D平面圖紙作為結(jié)果,使用效果大打折扣。AR技術(shù)的使用可以將3D模型的全息影像投射到現(xiàn)實(shí)世界,將設(shè)計(jì)成果可視化,提升了工程師對模型進(jìn)行評估和改進(jìn)的能力。例如,設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合AR開發(fā)平臺編輯應(yīng)用程序,將設(shè)計(jì)模型及成果導(dǎo)入頭顯等AR設(shè)備,采用AR在現(xiàn)場完成等比例的站場3D模型投影后,設(shè)計(jì)和施工工程師可以置身其中,對模型按照實(shí)物狀態(tài)進(jìn)行審核,親身體驗(yàn)置于現(xiàn)場的模型,確定設(shè)計(jì)合理性,在施工之前發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理;監(jiān)理工程師在現(xiàn)場施工過程中及施工完成后,可以摒棄耗時(shí)的常規(guī)2D圖紙現(xiàn)場校核模式,采用AR技術(shù)將模型投射到實(shí)體上進(jìn)行對比,從而評估實(shí)物同3D設(shè)計(jì)模型的匹配度,提升質(zhì)檢的準(zhǔn)確性和效率;運(yùn)營工程師可以走進(jìn)投射到現(xiàn)場的虛擬工藝裝置區(qū),體驗(yàn)設(shè)備及管道的人體工程學(xué)情況,在工程完成前對裝置區(qū)各功能進(jìn)行熟悉及模擬操作,不僅能提前將問題在施工前及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)改進(jìn),還能有助于提高操作熟練程度和投產(chǎn)安全。

AR技術(shù)的可視化功能使得各類工程師在項(xiàng)目完成前就能達(dá)到身臨其境的狀態(tài),在設(shè)計(jì)、模型審查、施工及運(yùn)營等整個(gè)項(xiàng)目生命周期都可以起到輔助作用。

3.2 線路設(shè)計(jì)

AR技術(shù)目前已在地理信息系統(tǒng)及城市地下管網(wǎng)規(guī)劃中得到嘗試應(yīng)用。孫敏等人[27]提出了ARGIS概念,將地理信息系統(tǒng)(GIS)同AR技術(shù)相結(jié)合,使得GIS的虛擬數(shù)字化空間同AR的實(shí)時(shí)交互有效結(jié)合。常勇等人[28]提出了基于RTK GPS同測角傳感器相結(jié)合的戶外混合AR系統(tǒng),探討并驗(yàn)證了其在地下管網(wǎng)3D可視化中的應(yīng)用,使用AR技術(shù)可以觀察到地下縱橫交錯(cuò)的各類管線的走向、相互位置,并可進(jìn)行相關(guān)的查詢和分析,有效地解決管網(wǎng)管理中存在的很多難題。周玲等人[29]設(shè)計(jì)了城市地下管網(wǎng)AR系統(tǒng),利用ARCore實(shí)現(xiàn)了管道模型的虛實(shí)融合,可以多方位實(shí)時(shí)查看。

目前管道線路的設(shè)計(jì)基本上是基于2D的平面斷面圖設(shè)計(jì),今后,在油氣管道線路設(shè)計(jì)中,AR技術(shù)的3D虛實(shí)結(jié)合顯示模式在以下兩方面會有一定的發(fā)展空間。

1)在油氣管道大中型穿跨越設(shè)計(jì)中,借助AR技術(shù),可以將設(shè)計(jì)圖紙同地理信息系統(tǒng)或Google Earth相結(jié)合,將設(shè)計(jì)成果同現(xiàn)場的數(shù)字化3D地形結(jié)合,專業(yè)內(nèi)校審及設(shè)計(jì)方案評審階段都可以讓參與者體驗(yàn)設(shè)計(jì)成果的實(shí)際效果,從而給出更好的指導(dǎo)意見,有助于設(shè)計(jì)成果的完善。

2)在管道完成設(shè)計(jì)后,導(dǎo)入AR應(yīng)用程序,并將已建管道、已建光電纜、已建道路、房屋等測量信息3D化后導(dǎo)入AR程序,使用AR設(shè)備即可以看到擬建管線同已建設(shè)施的空間位置關(guān)系,有利于判斷穿越方式、穿越埋深、管道走向、安全距離等是否合理。

3.3 配合施工

何波等人[30]采用文獻(xiàn)分析法對2013—2019年間工程施工中AR技術(shù)應(yīng)用的文獻(xiàn)進(jìn)行了分析,研究發(fā)現(xiàn)AR技術(shù)在進(jìn)度監(jiān)控、質(zhì)量控制、組裝模擬等方面得到較多的應(yīng)用,同時(shí)指出AR技術(shù)在施工時(shí)面臨的位置感知、對齊和遮擋等問題需要進(jìn)一步解決。2019年6月,中國石油在陜京四線采用了RealWear HMT-1Z1配合施工,減少了專家及設(shè)計(jì)人員出差成本。

AR技術(shù)在配合施工具備的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下兩方面。

1)遠(yuǎn)程指導(dǎo),節(jié)省成本。目前設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場配合施工的主要方式是通過各種交通工具到現(xiàn)場實(shí)地出差,項(xiàng)目投產(chǎn)之前往往需要不同專業(yè)數(shù)十人現(xiàn)場配合施工。采用AR技術(shù)后,現(xiàn)場僅需要在不同場區(qū)配備少量主要專業(yè)的設(shè)計(jì)人員,各專業(yè)負(fù)責(zé)人則可以在單位辦公室通過與現(xiàn)場設(shè)計(jì)人員頭戴的AR設(shè)備連線,設(shè)計(jì)成果導(dǎo)入AR設(shè)備后連線雙方均可以看到,辦公室的專業(yè)負(fù)責(zé)人可以在設(shè)備上輸入及標(biāo)識解決辦法或語音溝通指導(dǎo),現(xiàn)場人員隨時(shí)讀取,從而解決問題。AR技術(shù)的采用,不僅使人員差旅成本降低,還降低了差旅過程中的風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)由于免除了往返時(shí)間,提高了解決問題的效率;使設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人在短時(shí)間內(nèi)為不同項(xiàng)目遠(yuǎn)程指導(dǎo)更加便利。

2)設(shè)計(jì)成果可以在現(xiàn)場可視化、數(shù)字化工作流、提高生產(chǎn)效率并減少錯(cuò)誤。比如,將管道線路全線的壓力、管徑、壁厚、埋深、穿越等設(shè)計(jì)參數(shù)輸入AR系統(tǒng),配合AR系統(tǒng)的定位及現(xiàn)場3D全息投影技術(shù),設(shè)計(jì)人員頭戴AR設(shè)備,在現(xiàn)場實(shí)時(shí)看到正在施工或?qū)⒁┕さ奶摂M管線,并可隨時(shí)調(diào)出該處管線的埋深、穿越情況、壓力、管徑等信息,提高了發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力,提高了工作效率。

3.4 數(shù)字化成果交付

隨著4IR時(shí)代的到來及快速發(fā)展,近年來,工程建設(shè)領(lǐng)域已逐漸從傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工模式全面轉(zhuǎn)入數(shù)字化時(shí)代[31-35]。對于各工程設(shè)計(jì)公司,設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化移交是其發(fā)展目標(biāo)之一及實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的標(biāo)志。設(shè)計(jì)成果數(shù)字化移交不僅推動(dòng)了工程設(shè)計(jì)公司業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變和進(jìn)發(fā),最重要的效果是使得業(yè)主運(yùn)營單位可以在后續(xù)依據(jù)數(shù)字化移交的數(shù)據(jù)文件及3D模型實(shí)現(xiàn)廠/站，及其站外管道的全生命周期的數(shù)字化,方便開展資產(chǎn)管理及運(yùn)維管理。具備的虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)互動(dòng)及數(shù)據(jù)檢索等功能的AR/MR技術(shù)可結(jié)合3D數(shù)字化移交成果,在生產(chǎn)企業(yè)的員工培訓(xùn)、維修前演練、運(yùn)營維護(hù)過程中的指導(dǎo)等方面發(fā)揮作用。

4 結(jié)論與思考

低油價(jià)、新冠疫情及第四次工業(yè)革命帶來了石油工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的迫切需求,大數(shù)據(jù)分析、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人與無人機(jī)、人工智能、云計(jì)算、3D打印、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化領(lǐng)域的新技術(shù)逐漸得到應(yīng)用,中國石油企業(yè)在創(chuàng)建智慧管網(wǎng)等數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面已經(jīng)開始探索及發(fā)力。在全球新冠疫情大流行及低油價(jià)帶來的行業(yè)危機(jī)中,提高效率和遠(yuǎn)程辦公(遠(yuǎn)程協(xié)助、遠(yuǎn)程培訓(xùn)等)的常態(tài)化將促進(jìn)AR/MR等新技術(shù)的使用和發(fā)展。

目前,AR技術(shù)隨著智能手機(jī)和平板電腦的廣泛應(yīng)用已逐漸普及,隨著軟硬件的進(jìn)步及同物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)相結(jié)合,AR可穿戴設(shè)備在石油和天然氣工業(yè)中將易于發(fā)揮作用。AR/MR頭戴設(shè)備具有解放雙手的用戶界面、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、減少差旅、智能檢索、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)字化工作流等功能,對油氣管道的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營都會產(chǎn)生積極影響,也對提高生產(chǎn)效率、增強(qiáng)工作場所安全、降低成本至關(guān)重要。