楊 赫, 牟曉亮

(國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)有限公司 西氣東輸分公司， 廣州 510000)

低碳經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)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(jì)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的必然選擇。中國(guó)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(guó)的天然氣基干管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)氣源多元化、管道網(wǎng)絡(luò)化、氣庫(kù)配套化、管理自動(dòng)化、調(diào)度統(tǒng)一化”的天然氣管道發(fā)展目標(biāo)[1]。

深圳LNG外輸管道是國(guó)家天然氣互聯(lián)互通戰(zhàn)略的首批重點(diǎn)工程，建成后將形成海外進(jìn)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(bǔ)珠三角地區(qū)資源缺口，是實(shí)現(xiàn)“南氣北送”“全國(guó)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(tái)(基于數(shù)字孿生體的智慧管網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))實(shí)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(shí)六智能(智能設(shè)計(jì)、智能工地、智能設(shè)備、智能管線、智能運(yùn)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(yùn)營(yíng)、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(jì)高效的運(yùn)營(yíng)管理目標(biāo)。智慧化的實(shí)施將順應(yīng)國(guó)家和廣東省對(duì)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)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(zhǎng)約64.3 km，設(shè)計(jì)壓力為10 MPa，設(shè)計(jì)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(chǎng)站 2 座，分別為首站、清溪清管站，共設(shè)置1座A類(lèi)監(jiān)控分輸閥室和4座B類(lèi)監(jiān)控分輸閥室，管徑D為1 016 mm，材質(zhì)為L(zhǎng)485M，設(shè)計(jì)壓力為10 MPa，設(shè)計(jì)輸量為4 600×104m3/d。無(wú)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(guó)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能化[2]。美國(guó)提出“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略，通過(guò)智能系統(tǒng)和智能決策在企業(yè)中的逐步推進(jìn)，通過(guò)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(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)》[4]。隨后國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》[5]指出，鼓勵(lì)煤、油、氣開(kāi)采、加工及利用全鏈條智能化改造，以互聯(lián)網(wǎng)手段促進(jìn)化石能源供需高效匹配、運(yùn)營(yíng)集約高效。國(guó)家發(fā)改委、能源局發(fā)布的《中長(zhǎng)期油氣管網(wǎng)規(guī)劃》[6]，到2025年全國(guó)油氣管網(wǎng)將從12萬(wàn)km發(fā)展到24萬(wàn)km，倍增式發(fā)展對(duì)管道本質(zhì)安全和運(yùn)營(yíng)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(shí)現(xiàn)橫向多能互補(bǔ)，成為未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)重要組成部分。

當(dāng)前，油氣管道已應(yīng)用SCADA等系統(tǒng)對(duì)管道運(yùn)行實(shí)現(xiàn)初步的智能控制，然而對(duì)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(wèn)題[7-12]。筆者首次對(duì)深圳LNG外輸管道工程智能監(jiān)控進(jìn)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(dá)到施工全過(guò)程數(shù)據(jù)采集的及時(shí)性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性、完整性以及確保過(guò)程可追溯。依托PCM全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建工程建設(shè)項(xiàng)目智能管控中心，實(shí)現(xiàn)了施工資源、工程進(jìn)度、質(zhì)量、過(guò)程資料的動(dòng)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(guò)具有嚴(yán)格理論模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表進(jìn)行表達(dá)的數(shù)據(jù)，如數(shù)字符號(hào)等。對(duì)施工過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如焊口數(shù)據(jù)、中心線控制點(diǎn)、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(lèi)型為準(zhǔn)，及時(shí)錄入系統(tǒng)；非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是指無(wú)法通過(guò)具有嚴(yán)格理論模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)表進(jìn)行表達(dá)的數(shù)據(jù)，如文本、音樂(lè)、視頻等。通過(guò)在線添加的方式上傳系統(tǒng)。如各類(lèi)施工方案、兩書(shū)一表、開(kāi)停工報(bào)告；并包括對(duì)施工人員、施工工器具信息的采集，包括資質(zhì)證書(shū)及相關(guān)工具設(shè)備質(zhì)量證明文件。

數(shù)據(jù)錄入從營(yíng)地建設(shè)、施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出管理、質(zhì)量管控等方面，利用物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)設(shè)置閘機(jī)、視頻監(jiān)控、手機(jī)App，實(shí)現(xiàn)對(duì)人、機(jī)、料、法、環(huán)的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，變被動(dòng)“監(jiān)督”為主動(dòng)“監(jiān)控”。數(shù)據(jù)錄入按照要求通過(guò)項(xiàng)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?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)傳感器模塊搭配4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(pán)錄像機(jī))將視頻數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)和上傳服務(wù)器。連頭、下溝等單個(gè)攝像頭的情況下，直接通過(guò)攝像頭自帶存儲(chǔ)卡進(jìn)行存儲(chǔ)。線路視頻主要依托4G網(wǎng)絡(luò)傳輸，在現(xiàn)場(chǎng)滿(mǎn)足4G信號(hào)傳輸?shù)臈l件下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)傳輸；在無(wú)4G信號(hào)情況下，離線存儲(chǔ)在NVR或存儲(chǔ)卡中，存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)卡的視頻數(shù)據(jù)無(wú)法補(bǔ)傳到服務(wù)器、存儲(chǔ)在NVR的視頻數(shù)據(jù)可以補(bǔ)傳。新建站及擴(kuò)建站現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸；如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集助手內(nèi)置的小數(shù)據(jù)庫(kù)中，等到駐地有網(wǎng)絡(luò)時(shí)在進(jìn)行異步傳輸。

圖2 智能管道示意圖

2.2 工程項(xiàng)目管理系統(tǒng)實(shí)施

通過(guò)手機(jī)助手或者PC端按照PCM系統(tǒng)功能模塊的要求，及時(shí)完成進(jìn)度報(bào)表填報(bào)、物資采購(gòu)申請(qǐng)、質(zhì)量問(wèn)題整改閉合等內(nèi)容，通過(guò)系統(tǒng)工具對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行良好把控。利用PCM系統(tǒng)中的工程O(píng)A功能模塊，及時(shí)將項(xiàng)目情況匯報(bào)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(diǎn)狀建設(shè)項(xiàng)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(dòng)大的特點(diǎn)。因此，對(duì)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(xiàng)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(guò)程的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。然后針對(duì)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)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(guò)固定式攝像頭、執(zhí)法記錄儀、無(wú)人機(jī)航拍等手段，基本達(dá)到了對(duì)重點(diǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視與事后追溯功能。但對(duì)于施工過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析處理，以及對(duì)數(shù)據(jù)的可視化展示方面，還不能達(dá)到對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行有效指導(dǎo)與管控的要求。大部分項(xiàng)目仍采用傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理模式，未能將施工過(guò)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(shí)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(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性，建設(shè)管道物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，包括線路焊接機(jī)組、防腐機(jī)組、開(kāi)挖回填機(jī)組、小型穿跨越機(jī)組視頻監(jiān)控、場(chǎng)站及隧道智能工地等，在防腐、站場(chǎng)、隧道等重點(diǎn)作業(yè)段施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用固定式攝像頭，在焊接、站場(chǎng)、隧道建設(shè)智能工地，并實(shí)施執(zhí)法記錄儀與無(wú)人機(jī)航拍監(jiān)控，為智能化管道的運(yùn)行提供終端設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，作業(yè)全過(guò)程留痕；實(shí)時(shí)監(jiān)視施工機(jī)具工況數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)預(yù)警；施工數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集，關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出，確保數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確的目標(biāo)。

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

3.1.1 線路焊機(jī)組智能工地搭建

焊接機(jī)組智能工地建設(shè)包括“現(xiàn)場(chǎng)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(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)通過(guò)UPS電源為4G路由器和無(wú)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(wú)線AP單側(cè)有效范圍75 m左右，安裝在板房?jī)蓚?cè)，實(shí)現(xiàn)150 m范圍內(nèi)無(wú)線布控。

視頻監(jiān)視通過(guò)無(wú)線布控球直接對(duì)作業(yè)面進(jìn)行監(jiān)控，布控球電源來(lái)自?xún)?nèi)置電池，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(guò)實(shí)時(shí)采集機(jī)組人員、焊機(jī)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(jī)軟件構(gòu)建焊接質(zhì)量智能管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)野外焊接施工的遠(yuǎn)程管理和質(zhì)量控制。系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，寬壓供電，穩(wěn)定可靠；防護(hù)等級(jí)高，箱體小巧，安裝、使用便捷。

3.1.2 防腐機(jī)組、開(kāi)挖回填機(jī)組、小型穿跨越機(jī)組視頻監(jiān)控

通過(guò)布控球直接對(duì)作業(yè)面進(jìn)行監(jiān)控，布控球電源來(lái)自?xún)?nèi)置電池，通過(guò)第三方4G流量卡直接上網(wǎng)實(shí)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(chǎng)HSE管理人員及監(jiān)理單位人員根據(jù)危險(xiǎn)源及質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)的重要程度進(jìn)行確定。

3.1.3 站場(chǎng)智能工地搭建

站場(chǎng)影像監(jiān)控系統(tǒng)將固定影像采集+移動(dòng)影像采集，宏觀場(chǎng)景監(jiān)控和隱蔽工程監(jiān)控相結(jié)合實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)施工過(guò)程關(guān)鍵工序全程影像記錄。人車(chē)進(jìn)出管控，封閉施工區(qū)域，嚴(yán)控施工站區(qū)內(nèi)人員和車(chē)輛合規(guī)性管理。整合上述系統(tǒng)與工程進(jìn)度相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)一體化管控。

站場(chǎng)工程智能工地建設(shè)包括現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)、視頻監(jiān)視和重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)出場(chǎng)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(chǎng)施工的視頻監(jiān)視設(shè)定3個(gè)固定監(jiān)視和1個(gè)機(jī)動(dòng)監(jiān)視，其中兩處固定監(jiān)視設(shè)計(jì)為鷹眼攝像頭，分別布置在對(duì)角圍墻上，鷹眼攝像頭布置高度不低于5 m，用于監(jiān)視場(chǎng)內(nèi)整體的施工情況，如場(chǎng)地平整、土建施工、建筑施工等。

在工藝設(shè)備安裝過(guò)程中，工藝設(shè)備區(qū)內(nèi)設(shè)置一個(gè)固定監(jiān)視攝像頭，使用?？挡伎厍蛱籽b，用于進(jìn)行工藝主要設(shè)備安裝施工的實(shí)時(shí)監(jiān)控，內(nèi)攝像頭可布置在棚頂，也可根據(jù)實(shí)際環(huán)境和要求進(jìn)行調(diào)整。

在整個(gè)站場(chǎng)施工過(guò)程中，設(shè)置一個(gè)可移動(dòng)的臨時(shí)監(jiān)視攝像頭，使用布控球套裝，當(dāng)圍墻對(duì)角鷹眼攝像頭無(wú)法監(jiān)視到的地點(diǎn)，或重點(diǎn)質(zhì)量施工管控點(diǎn)，或其他管理要求設(shè)置額的監(jiān)控點(diǎn)，則使用可移動(dòng)的機(jī)動(dòng)監(jiān)控?cái)z像頭，機(jī)動(dòng)攝像頭可布置在三腳架上，根據(jù)實(shí)際管理需要進(jìn)行移動(dòng)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(gè)智能工地。通過(guò)智能閘機(jī)、視頻監(jiān)控?cái)z像頭、氣體檢測(cè)智能設(shè)備，確保施工人員進(jìn)出管理受控，并做好火工品的監(jiān)控。通過(guò)隧道智能工地的搭建，做到實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況，作業(yè)全過(guò)程留痕；實(shí)時(shí)監(jiān)視施工機(jī)具工況數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)預(yù)警；施工數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集，關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出，確保數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確；施工過(guò)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(xiàng)目隧道工程特點(diǎn)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(jī)1臺(tái)，閘機(jī)連接監(jiān)控屏1個(gè)，布控球2個(gè)；隧道入口閘機(jī)1臺(tái)，閘機(jī)連接監(jiān)控屏1個(gè)，布控球2個(gè)。隧道工程智能工地建設(shè)包括現(xiàn)場(chǎng)組網(wǎng)、視頻監(jiān)視和重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)出場(chǎng)3部分，在外圍人員入口處增加人臉和車(chē)輛識(shí)別閘機(jī)，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(chǎng)實(shí)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(wú)人機(jī)

將無(wú)人機(jī)、可穿戴移動(dòng)攝像機(jī)應(yīng)用和半自動(dòng)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(zhuān)題模塊。

通過(guò)研究應(yīng)用，構(gòu)建無(wú)人機(jī)管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)期各項(xiàng)目無(wú)人機(jī)綜合管控、定期和不定期快速安全巡檢、重點(diǎn)區(qū)域突擊檢查、關(guān)鍵工序快速巡查、前端智能圖像識(shí)別、終端自動(dòng)報(bào)表輸出。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員通過(guò)佩戴可穿戴移動(dòng)攝像設(shè)備對(duì)關(guān)鍵工序和隱蔽工程進(jìn)行影像數(shù)據(jù)采集，有利于加強(qiáng)管道工程施工現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程監(jiān)管力度，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序、重要事件的可追溯、可查詢(xún)。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(shí)。

3.2 數(shù)據(jù)可視化

深圳LNG工程建立智能管控平臺(tái)，在平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目級(jí)、專(zhuān)題級(jí)、機(jī)組級(jí)3個(gè)維度的可視化應(yīng)用，全面集成資源數(shù)據(jù)、進(jìn)度數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、視頻信息、工況信息，通過(guò)可視化和分析服務(wù)，構(gòu)建工程監(jiān)視預(yù)警中心，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握施工現(xiàn)場(chǎng)情況，出現(xiàn)問(wèn)題自動(dòng)預(yù)警，提高工程過(guò)程質(zhì)量管控。按照業(yè)務(wù)管理的需要，對(duì)工程建設(shè)涉及的進(jìn)度、質(zhì)量、資源等管理要素進(jìn)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(chǎng)工程等三維模型進(jìn)行輕量化處理，轉(zhuǎn)化為通用格式，并與實(shí)體數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)資料、管理信息、現(xiàn)場(chǎng)視頻等進(jìn)行關(guān)聯(lián)和掛接，實(shí)現(xiàn)工程概況、施工部署、進(jìn)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(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)成果的延伸應(yīng)用，支持工程項(xiàng)目綜合管理。智能管控平臺(tái)層級(jí)如圖4所示。

圖4 智能管控平臺(tái)層級(jí)

3.2.1 綜合管控專(zhuān)題

綜合管控專(zhuān)題模塊集成工程整體信息，包括工程簡(jiǎn)介、工程進(jìn)展、資源投入、焊接質(zhì)量、投產(chǎn)倒計(jì)時(shí)等宏觀數(shù)據(jù)，可視化展示項(xiàng)目形象進(jìn)度等綜合情況，并實(shí)現(xiàn)日常機(jī)組作業(yè)影像監(jiān)控與施工過(guò)程信息相融合，提升機(jī)組施工過(guò)程管控維度，如圖5所示。同時(shí)提供管道路由三維地圖位置展示，為上級(jí)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(zhuān)題

可視化監(jiān)控管理專(zhuān)題模塊實(shí)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(guò)程管控應(yīng)用，如圖7所示。本模塊集合不同工序不同機(jī)組的全部視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，包括焊接、防腐、定向鉆、隧道以及站場(chǎng)，并涵蓋無(wú)人機(jī)航拍和移動(dòng)式執(zhí)法記錄儀的視頻數(shù)據(jù)，做到對(duì)全部工序、重點(diǎn)地段的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理巡檢+業(yè)主檢查的管控方式，一方面營(yíng)造利刃高懸的氛圍，消除現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員僥幸心理，提高現(xiàn)場(chǎng)“三員”的責(zé)任心，另一方面可以更好地為不同層級(jí)的管理者展示現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況。與僅依靠人力去現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)題

圖6 三維地圖位置展示

圖7 可視化監(jiān)控管理專(zhuān)題

3.2.3 工況數(shù)據(jù)管理專(zhuān)題

工況數(shù)據(jù)管理專(zhuān)題模塊，通過(guò)焊接數(shù)據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焊接工況數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程可視、可查，深化焊接施工過(guò)程管控顆粒度，對(duì)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(guò)對(duì)焊接電流、電壓、送絲速率、溫度等數(shù)據(jù)的采集與分析，對(duì)超出焊接工藝的數(shù)據(jù)提供實(shí)時(shí)報(bào)警與歷史記錄，并自動(dòng)計(jì)算每道焊口層數(shù)道數(shù)，達(dá)到焊接工況數(shù)據(jù)可追溯，同時(shí)為項(xiàng)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(guò)采集、傳輸、分析現(xiàn)場(chǎng)焊接參數(shù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程，從而達(dá)到控制現(xiàn)場(chǎng)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(hào)、設(shè)備編號(hào)、焊工編號(hào)、工藝上下限等內(nèi)容。焊口、設(shè)備、焊工信息由無(wú)線掃描槍錄入，并增加了臨時(shí)應(yīng)急焊口錄入通道，防止掃描槍故障導(dǎo)致無(wú)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(wú)法對(duì)焊口編號(hào)與焊接工藝一一對(duì)應(yīng)，需要現(xiàn)場(chǎng)焊工手動(dòng)選擇。后端數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)對(duì)采集的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行處理，對(duì)照焊接工藝上下限，展現(xiàn)不同參數(shù)的超限信息，并自動(dòng)計(jì)算焊口層數(shù)道數(shù)，智能分析焊工在焊接過(guò)程中對(duì)焊接工藝的執(zhí)行情況。

工況數(shù)據(jù)管理專(zhuān)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(zhuān)題主界面

圖9 工況數(shù)據(jù)分析界面

4 問(wèn)題與建議

4.1 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)問(wèn)題

深圳LNG外輸管道工程地處珠三角地區(qū)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)基本達(dá)到全覆蓋，但在部分山區(qū)段仍然存在信號(hào)較弱、無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸信號(hào)的情況，該項(xiàng)目對(duì)無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采取事后手動(dòng)上傳的方式。建議后續(xù)在智能化監(jiān)控應(yīng)用過(guò)程中，進(jìn)一步研究如何對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不好地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，探討其他備用傳輸方式或者斷點(diǎn)續(xù)傳的可行性，減輕設(shè)備維護(hù)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(hù)人員提前安裝在相應(yīng)的焊接設(shè)備，對(duì)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(jìn)行維護(hù)。此外，設(shè)備在使用過(guò)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(jī)組工作量，增加了人為不可控因素的風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)鏈路傳輸，實(shí)現(xiàn)掃描焊口二維碼使焊接工藝規(guī)程自動(dòng)適配；對(duì)工況數(shù)據(jù)采集設(shè)備與焊接設(shè)備整合的可行性進(jìn)行研究，消除人為因素影響，減少維護(hù)人員負(fù)擔(dān)。

4.3 智能管控分析與反饋

由于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境等因素影響，作業(yè)人員很難在現(xiàn)場(chǎng)感知工況數(shù)據(jù)智能監(jiān)控報(bào)警信息。此外，由于無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)偶爾出現(xiàn)的電壓和電流超限行為很難做到及時(shí)糾偏。建議后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警功能，讓現(xiàn)場(chǎng)焊工能夠及時(shí)感知具體焊接參數(shù)超限信息，以做好現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)糾偏；完善可視化視頻數(shù)據(jù)、焊接數(shù)據(jù)智能統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)智能管控決策輸出。

5 結(jié)語(yǔ)

深圳LNG外輸管道工程對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工過(guò)程的多維管控，推動(dòng)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(guò)監(jiān)控?cái)z像頭、執(zhí)法記錄儀、工況數(shù)據(jù)采集、無(wú)人機(jī)、智能閘機(jī)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(tái)上實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目級(jí)、專(zhuān)題級(jí)、機(jī)組級(jí)3個(gè)維度的可視化應(yīng)用，達(dá)到了對(duì)工程焊接、防腐、土建、三穿、站場(chǎng)等各個(gè)工序的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高工程過(guò)程質(zhì)量管控。通過(guò)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可視化，為項(xiàng)目管理人員決策提供了數(shù)據(jù)支撐，達(dá)到了進(jìn)度、質(zhì)量、安全的實(shí)時(shí)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(jià)值。