谷青悅，林智敏，張俊明，劉純婧，田瑞鵬

1.北京斯派克工程項目管理有限責任公司，北京 100083

2.莆田學院，福建莆田 351100

3.中國石油天然氣第七建設有限公司，山東青島 266100

4.中國石油管道公司，河北廊坊 065000

為了向管道運營人員提供有效的基礎數據，避免施工數據丟失而影響管道的安全運行，我國的管道工程建設企業(yè)積極探索施工過程與信息技術相結合的施工管理新途徑，在2003 年冀寧聯(lián)絡線工程中首次提出了數字管道建設目標，在2005年雙蘭管道建設中首次應用全生命周期系統(tǒng)，在2008 年全面推廣了施工數據采集與項目管理的信息化，在2012 年啟動了管道全生命周期的研究，在2017 年提出了全面建設智能管道新目標[1-5]。

加強智能管道建設過程中的監(jiān)理管理能力能夠在根源上防止管道運行階段的事故及損失。例如2017 年某天然氣管道發(fā)生泄漏事故，造成天然氣放空270 萬m3，經濟損失約721 萬元。經調查，發(fā)生天然氣泄漏的管道環(huán)焊縫在6 點鐘位置出現(xiàn)貫穿性裂紋。外觀檢測結果顯示：事故管段壁厚、管徑尺寸與公稱尺寸一致，說明開裂管段沒有受到外來載荷作用，且環(huán)焊縫開裂前沒有產生明顯的變形。裂紋檢測分析表明：根焊處存在未融合，6 點鐘位置焊道內部存在原始裂紋，分析應為焊接過程中產生的熱裂紋。

上述調查結果表明，運營過程中發(fā)生的事故均能溯源至施工階段，因此如何從施工源頭有效治理質量隱患已成為項目運營方、建設方以及各參建單位的共同研究課題。

為了加強管道建設質量管理，中俄東線建設過程中通過二維碼、RFID、攝像頭、手機等終端設備建設智能工地，實現(xiàn)對工程建設過程的實時監(jiān)視、智能感知、數據采集，真實準確反映現(xiàn)場作業(yè)過程，及時完整進行資料數字化移交歸檔，提高過程管控能力，確保工程建設質量[6-7]。

1 建設階段智能管道功能

中俄東線智能管道建設參考物聯(lián)網、云計算及人工智能的結構，采用“端+云+大數據”的實現(xiàn)方式，總體可分為感知層、傳輸層、數據層、算法層及應用層，建立了管道全生命周期數據庫，為管道建設方提供智能分析和決策支持，用信息化手段大幅提升質量、進度、安全管控能力[8-10]。

在物資管理方面，利用二維碼封裝鋼管制造信息，在調撥、施工環(huán)節(jié)，通過掃碼實現(xiàn)數據的識別和利用，提高了數據移交質量和效率[11-13]。

在施工現(xiàn)場，將布控球安置在移動板房上，進行全天候、全方位監(jiān)視現(xiàn)場。將隱蔽式分離攝像機固定在焊接棚內上方俯瞰自動焊機，實現(xiàn)對關鍵工序的監(jiān)控錄像。

在焊接和防腐過程監(jiān)控方面，對施工設備進行改造，實現(xiàn)施工工況數據的實時輸出，通過掃描人員及焊口二維碼，建立關聯(lián)關系，采用無線傳輸方式，將數據傳輸至PCM 系統(tǒng)，進行工況實時監(jiān)視和歷史回放[14]。

2 智能管道建設監(jiān)理工作難點

2.1 傳統(tǒng)思維與智能管道碰撞激烈

中俄東線是國內首條以“全數字化移交、全智能化運營、全生命周期管理”為理念的智能管道試點，由視頻監(jiān)控、機具工況系統(tǒng)和機組可視化三項子系統(tǒng)組成的智能管道對于參建人員而言非常陌生。智能工地的正常運轉需要監(jiān)理人員掌握施工機組視頻監(jiān)控、視頻采集、GPS 定位、VPN連接等設備的工作原理和狀態(tài)，對監(jiān)理人員的素質提出了很高的要求，同時也增加了監(jiān)理人員的日常工作量。管理思維的巨大變革引發(fā)了監(jiān)理人員對新生技術的抵觸，如何使監(jiān)理人員從傳統(tǒng)的“巡視、平行檢驗、旁站”管理模式轉為“借助智能工地進行項目監(jiān)理”的管理模式成為亟需解決的一大難題[15]。

2.2 數據可信度和準確度控制困難

在“端+云+大數據”的體系架構下，端錄入數據的可信度是智能管道的基礎。一道焊口的數據需要現(xiàn)場操作人員使用掃碼槍（機組通） 對管材二維碼以及根焊、填充、蓋面等焊接人員二維碼、焊接設備二維碼進行掃描，方可形成焊口二維碼。焊口二維碼是所有工況數據的歸集點。如果現(xiàn)場操作過程中執(zhí)行不到位將導致數據失效。由于現(xiàn)場操作人員工作任務繁重，出現(xiàn)漏掃、錯掃、不掃的概率極高，這樣很容易導致數據錄入端出現(xiàn)錯誤；數據上傳至PCM 平臺后，監(jiān)理人員需要對每道焊口產生的焊接數據、無損檢測數據、防腐數據進行審核，數據體量大，因此準確度控制方面也存在風險[16-18]。

2.3 監(jiān)理管理與智能管道接口困難

監(jiān)理單位自主開發(fā)的信息平臺及APP 軟件與智能管道建設出發(fā)點不同，導致兩個系統(tǒng)存在管理不銜接、數據不兼容的問題。在這種情況下勢必會導致監(jiān)理人員在兩個平臺上進行工作，在一定程度上增加了管理難度。

2.4 利用數據管控QHSE 困難

據統(tǒng)計，焊接機組日平均焊接16 道焊口，防腐機組日平均補口25 道焊口。相應的，每個焊口的焊接數據、防腐數據、相關影像資料以及每道焊口產生的約6 000 條工況采集數據都會被記錄在PCM平臺，生成了體量巨大的智能管道建設數據。如何使施工現(xiàn)場生成的“死”數據轉化為能夠促進現(xiàn)場管控的“活”數據，是智能管道目標能否實現(xiàn)的關鍵，也是監(jiān)理人員亟需解決的問題。

3 智能管道監(jiān)理工作難點應對措施

3.1 強化智能管道培訓

為提高監(jiān)理人員對智能管道的理解，管能管道建設監(jiān)理部組織開展了一系列智能管道專項培訓。宏觀方面，從智能管道發(fā)展歷程、智能管道優(yōu)勢等角度出發(fā)，促進監(jiān)理人員對智能管道的理解；微觀層面，從現(xiàn)場設備工作原理、檢查重點等角度出發(fā)，提高監(jiān)理人員對現(xiàn)場的管控能力。在經過多次專項培訓后，智能管道現(xiàn)場管理已成為日常監(jiān)理管理重點內容之一。

3.2 詳細過程數據監(jiān)控

為保障每個數據的真實性和準確性，監(jiān)理人員制訂每日巡檢清單，將二維碼、RFID、攝像頭、手機等終端設備納入檢查清單。每日對智能工地運行情況進行檢查，對采集數據進行現(xiàn)場審核，保證數據錄入的可信度；對現(xiàn)場施工完畢后同步至全生命周期數據庫的數據進行二次審查，詳細檢查焊接、防腐施工數據以及相關影像記錄，保證數據錄入及時、真實、完整、準確。對施工機組視頻監(jiān)控、視頻采集、GPS 定位、VPN 連接、現(xiàn)場計算機開啟等進行遠程查看，對達不到視頻監(jiān)控和數據采集要求的施工機組下達停工令[19]。同時每個監(jiān)理區(qū)段配備經過培訓的數字化人員，輔助監(jiān)理工程師對施工單位的焊口坐標數據采集工作進行監(jiān)督。

3.3 深入開發(fā)監(jiān)理平臺

為促進監(jiān)理平臺與全生命周期平臺有效契合，達到互補的效果。監(jiān)理人員組織相關人員對監(jiān)理平臺進行了深入開發(fā)，保證在智能管道建設中發(fā)揮監(jiān)理管控作用。

3.3.1 修正無損檢測管理流程

監(jiān)理人員在現(xiàn)場每日需接收施工承包商提交的焊口檢測申請，檢查確認后向無損檢測單位發(fā)出無損檢測指令，無損檢測單位評判完成后將報告反饋監(jiān)理部。施工現(xiàn)場每日焊接工作量大，且檢測方式多樣化，導致監(jiān)理部無損檢測工程師工作量很大。

圖1 無損檢測申請-指令-報告流程示意

為了提高監(jiān)理人員的工作效率，監(jiān)理人員在監(jiān)理平臺中開發(fā)了無損檢測模塊，實現(xiàn)了無損檢測申請- 指令- 報告全流程在線流轉（見圖1），同時可以自動統(tǒng)計每道焊口的缺陷位置和特征（見圖2）。該功能的實現(xiàn)一方面降低了監(jiān)理人員的重復勞動，保證了無損檢測管理的有形化，利于現(xiàn)場焊接質量的監(jiān)控；另一方面焊口缺陷位置和特征的自動統(tǒng)計功能可以輔助監(jiān)理人員分析現(xiàn)場焊接情況，利于提高焊接質量。

3.3.2 開展隱患辨識管理

為了便于現(xiàn)場監(jiān)理工程師開展工作，在監(jiān)理過程中突出管理重點，督促承包商項目部主動履職，共同提高項目管理質量及工程實體質量，監(jiān)理人員開發(fā)了手機隱患辨識管理功能，實現(xiàn)了隱患辨識的實時發(fā)送和閉合?，F(xiàn)場監(jiān)理工程師可直接采用手機發(fā)布辨識出的QHSE 隱患，由監(jiān)理部確認發(fā)布后，責任單位落實整改，整改完畢后由現(xiàn)場監(jiān)理工程師進行確認。該平臺的應用提高了現(xiàn)場監(jiān)理管理效率，促進了項目管理信息在各單位的有效傳遞。該平臺還能夠對隱患類型、分布、趨勢進行統(tǒng)計（見圖3），監(jiān)理人員在管理過程中可根據平臺的自動分析功能，找準管控重點。

圖2 焊口缺陷統(tǒng)計功能示意

圖3 隱患辨識統(tǒng)計功能示意

3.3.3 實現(xiàn)人員定位

為促進監(jiān)理人員有效履職，監(jiān)理單位組織開發(fā)了人員定位統(tǒng)計功能（見圖4），同時要求監(jiān)理人員匯報檢查情況，比如：第一，某時某分到達施工現(xiàn)場，附一張全景照片；第二，某時某分開展巡檢或關鍵工序監(jiān)督檢查內容，附相應檢查照片；第三，某時某分離開施工現(xiàn)場，可不附檢查照片；第四，某時某分完成當日巡檢工作，開始返回監(jiān)理部（組）。該功能有效地促進了監(jiān)理管理與現(xiàn)場管理聯(lián)動，提高了信息共享程度和問題解決能力。

3.3.4 保證質量驗收與實體同步

監(jiān)理人員結合工程質量驗收相關規(guī)定及長輸管道施工工序開發(fā)了質量報驗管理模塊，該模塊可以實現(xiàn)以下功能：詳細統(tǒng)計每個工序的質量驗收情況，并對驗收情況進行分析；根據焊口號對應查驗該道焊口完成時間、管材情況、外觀質量情況、無損檢測申請、指令、報告以及焊接影像資料；對防腐施工過程關鍵參數以及防腐施工完成后的質量驗收情況進行記錄；對返修、割口、剝離試驗等關鍵控制點設置專欄管理，并將影像資料及現(xiàn)場驗收情況上傳[20]。

圖4 人員定位統(tǒng)計功能示意

由于工況數據采集系統(tǒng)只對焊接、防腐施工過程的工藝參數進行了即時采集，實現(xiàn)了過程質量管控，但是未對施工完成后的外觀質量檢查、無損檢測進行數據收集。而本監(jiān)理平臺中質量報驗模塊重點對成品質量進行管理，按施工工序對管道安裝、防腐、下溝等工序進行全過程跟蹤，并能對已經完成質量驗收的工序進行自動統(tǒng)計，該模塊有效彌補了全壽命周期平臺的管理空白，便于全過程追蹤施工質量。

3.4 開展工況數據驗收

在傳統(tǒng)質量檢查過程中，監(jiān)理人員只能實現(xiàn)對焊接電流、電壓等關鍵參數進行瞬時的點式管理，這些數據不能全面代表焊接工藝的執(zhí)行情況。工況數據采集每隔5 s 產生一組數據，能夠詳細記錄施工過程中工藝執(zhí)行情況，使焊口施工過程透明化。監(jiān)理人員到施工現(xiàn)場驗收時不僅可以對已完焊口的外觀質量進行檢查，還可以使用工況采集系統(tǒng)對焊接過程中的關鍵參數進行驗收，實現(xiàn)了質量的連續(xù)線式管理，有效地提高了質量管理可靠性[21]。

4 結論與建議

本文從中俄東線天然氣管道工程監(jiān)理實踐出發(fā)，分析了監(jiān)理管理過程中遇到的難題，提出了經過驗證的、切實可行的監(jiān)理工作方法。針對當前智能管道建設過程中監(jiān)理管理中存在的問題，提出以下建議。

4.1 工況數據實時可讀

目前工況數據采集功能已基本實現(xiàn)，但筆者認為其產生的數據仍為“死”數據，未能充分發(fā)揮工況數據實時采集的功能和優(yōu)勢。

對于施工承包商而言，工況數據采集意義重大。如果焊接作業(yè)人員在作業(yè)時能夠實時讀取工況參數，焊接作業(yè)人員結合自身經驗可以根據工況數據實時調整焊接作業(yè)方式，提高焊接質量。對于監(jiān)理人員而言，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)瞬時點式檢查到連續(xù)線式檢查的轉變，提高了工藝執(zhí)行情況的監(jiān)控程度，質量驗收可靠性大幅提高。

4.2 開發(fā)監(jiān)理平臺數據分析功能

“全數字化移交，全智能化運營，全生命周期管理”是智能管道的核心理念，該理念對結果統(tǒng)計的重視程度有余，對施工過程QHSE 管控重視程度不足。監(jiān)理人員作為施工過程QHSE 管理的主要參與方，對理順現(xiàn)場管控程序，提高QHSE管理水平有著不可推卸的責任。

監(jiān)理平臺中的無損檢測管理、隱患辨識管理、質量驗收管理、進度管理、投資管理、設計管理等管理模塊均側重于過程控制，是對智能管道建設的有益補充。因此，建議在后續(xù)建設中積極推動監(jiān)理管理平臺開發(fā)，努力實現(xiàn)與全壽命周期平臺互補，實現(xiàn)管道建設全過程管控。

4.3 全面執(zhí)行竣工資料電子化

目前在資料管理方面各單位管理水平參差不齊，導致最終驗收困難。在竣工資料管理方面，建議按照“現(xiàn)場采集、實時確認、逐日歸檔、統(tǒng)一組卷”的思路，全面推廣竣工資料電子化。

隨著工程建設進展，應同步形成數字化的竣工資料，進行集中統(tǒng)一化管理。在PCM 系統(tǒng)中將施工過程中采集的數據生成表單，使用移動終端和電子簽名同步簽署形成竣工資料。這樣一方面可以避免各單位事后補做資料；另一方面實現(xiàn)竣工資料與施工過程同步完成，能夠在完工后快速完成資料移交[22-23]。

4.4 保證數據格式標準化

目前現(xiàn)場應用的CPP 焊接設備、CRC 焊接設備、熊谷焊接設備在數據存儲方面標準不一，導致數據格式不一致。

監(jiān)理人員組織開展驗收時導出的數據需要逐條進行整理，由于每道焊口采集的數據近6 000 條，工作量非常繁重。在后續(xù)智能管道建設中應對焊機數據存儲進行改造，實現(xiàn)數據格式的標準化，利于協(xié)同管理。

4.5 充分重視作業(yè)人員信譽管理

目前在全壽命周期平臺中已建立了工程人員信譽評定體系和施工單位信譽評價體系，建議在后續(xù)項目招標時，招標單位對以往項目的人員信譽和單位信譽進行評價，將其作為技術標內投標人業(yè)績信譽考評項目的重要組成部分，這樣有利于提升承包商對質量管理的重視程度，促進承包商自主管理和履職，最終達到保證工程質量的目的。