長輸油氣管道工程智慧工地標準化建設探討

仲謙 張建偉

摘 要：近年來，智能建造逐漸成為油氣管道工程建設行業追求高效與智能化的主要方向，智慧工地建設也迎來了前所未有的發展機遇，本文闡述了智慧工地建設的幾項技術要素，探索研究了油氣管道工程智慧工地的標準化建設，同時基于工程實踐對關鍵工序的智能化管理、現場視頻監控的搭建和數據管理提出了規范要求，通過管控智慧工地建設的技術要素，標準化智慧工地建設和管理要求，能夠保障信息技術更好地運用于油氣管道工程建設全生命期管理。

關鍵詞：智慧工地，標準化，數據采集，視頻監控，數字化轉型

0 概 述

智慧工地在中國起步較晚，當前已廣泛運用于工程建設施工，其發展歷程主要分為3個階段，第一階段為2010-2014年，數字建造1.0時代；第二階段為2015-2019年，數字建造2.0時代；第三階段為2020年至今，數字建造3.0時代。近年來國家與地方各省市不斷出臺多項政策，對工程建設的智慧化程度提出要求，鼓勵智慧工地產業發展，智慧工地以其高效化、智能化、數字化的優勢，為油氣管道工程建設提供了全方位、全周期的管理，提高了工地的生產效率和質量，促進了行業的可持續發展。然而，在智慧工地建設過程中，由于缺乏標準化建設的規范性要求，導致智慧工地建設過程中標準各異，無法發揮其數據互通、共享和作業協同管理等方面的優勢。因此，智慧工地建設的標準化，不僅對各相關領域的研發、制造、管理與施工等至關重要，更關系到油氣管道工程建設行業數字化轉型的順利推進。

本文將從長輸油氣管道工程智慧工地建設的技術要素、現狀，以及建設標準等方面出發，基于工程實踐提出智慧工地標準化建設的部分要求，嘗試為智慧工地的標準化建設與推廣提供一些理論支持與實踐參考。

1 智慧工地建設的技術要素

1.1 物聯網傳感技術

物聯網傳感技術是智慧工地建設的基礎，主要包括各種傳感器和監測設備，長輸油氣管道工程建設現場常用的溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、加速度傳感器、光照傳感器、攝像頭、焊機工況采集傳感器等。這些設備和傳感器能夠采集、傳輸和處理各種數據，為智慧工地提供實時的監控和分析服務。搭建智慧工地時要選擇性能穩定、傳感精度高、兼容性好、易于管理的物聯網傳感技術和設備，同時也要考慮設備的安全性和可靠性，確保數據的安全和準確。

1.2 數據處理和管理技術

智慧工地建設需要強大的數據處理和管理技術，包括數據的采集、儲存、分析和挖掘。需要建立專用數據庫，用于儲存各種傳感器采集的數據和其他工地管理相關的數據，通過對傳感器數據以及人工交互數據進行積累、分析和挖掘，從而構建各種業務策略，提高工地管理水平和作業效率。

1.3 云計算和網絡技術

智慧工地建設需要依靠云計算和網絡技術，實現設備的集中化管理、大數據處理等功能。這些技術可以實現數據入湖、實時邊緣計算、算法集成等多種功能，在智慧工地建設中發揮重要作用。

1.4 人工智能技術

智慧工地建設還需要人工智能技術的支持，包括深度學習、機器學習、自然語言處理、圖像識別等領域的技術。通過這些技術，可以實現對工地各個方面的實時監控和預測，減少人為誤差和風險，提高生產效率和質量。

1.5 可視化技術

可視化技術也是智慧工地建設不可或缺的技術要素之一。需要建立統一的管理平臺，用于集中管理和監控整個工地的運行情況，包括各種實時數據監控、預警提示、協調調度、人員管理等功能，通過圖形化顯示技術進行直觀的展示，為工作人員進行決策提供了更為直觀、快速、準確的依據，從而提高工作效率和質量。

綜上所述，智慧工地建設的技術要素多方位、多層次、多視角，推進每一個技術領域的探索和研究，將有助于智慧工地建設向更高層次、更廣領域的實際應用與落地推廣邁進。

2 油氣管道工程智慧工地的標準化建設

2.1 監控中心和網絡配置

智慧工地以建立監控中心作為日常監控、系統管理、應急指揮的主要載體，內部署視頻監控綜合管理平臺，包括數據庫服務模塊、管理服務模塊、接入服務模塊、流媒體服務模塊、存儲管理服務模塊、Web服務模塊等等，共同形成數據運算處理中心，完成各種數據信息的交互，集管理、交換、處理、存儲和轉發于一體，是視頻監控系統能穩定、可靠、安全運行的先決條件。具體實踐中，建設單位、項目部、項目分部通過配備監視大屏、服務器、存儲、網絡設備等展示智慧工地的視頻及相關成果。

智慧工地需保障專網覆蓋區域，應優先使用有線形式搭建網絡；不具備有線形式接入條件的宜使用4G/5G無線網絡；無網絡信號區域，應利用現場服務器組建現場1000M以上WiFi局域網，保證設備在區域內的數據互聯；無WiFi局域網的場站，建設單位可在500m周長范圍內安裝部署1個通信4G/5G基站；隧道內的通信應使用有線網絡或無線網橋；焊接流水作業機組及連頭作業機組應配備數據集中采集存儲設備和現場服務器，現場服務器應放置于施工流水線中部，距離施工作業點半徑200m范圍內。

2.2 關鍵工序的智能化管理

在管道焊接施工中，全自動和半自動焊接設備均應具備焊接工況數據采集和傳輸功能，不具備工況數據采集功能的設備，應經改造以達到數據自動采集傳輸的要求，相關數據應上傳至統一的管理系統。工況采集傳感器參數要求見表1。

無損檢測方面， 數字射線檢測（ D R ） 、全自動超聲波檢測（AUT）、相控陣超聲檢測（PAUT）成果實時通過數據接口上傳至統一的管理系統。檢測完成后48小時內，使用底片掃描儀將射線檢測（RT）底片進行數字化。無損檢測的數字化為相關方開展遠程評片、復評等工作打下了技術基礎，同時可利用數字化底片、圖譜等檢測數據開發射線檢測圖像智能評判技術，通過建立典型缺陷數據庫，建立適用于射線檢測圖像的智能識別算法，實現射線檢測圖像缺陷智能識別，節省檢測評片時間，提高效率并減少因人為因素造成的漏判誤判，從而提高評定結果的可靠性，進一步提升數字射線檢測的智能化水平。

由于DR、AUT、PAUT均有相應的標準數據要求，僅對RT底片掃描儀提出標準化的參數要求，見表2。

防腐補口方面，利用噴砂設備壓力傳感器自動采集噴砂除銹工況參數，利用中頻加熱設備溫度傳感器實時上傳防腐補口加熱溫度參數，同時記錄防腐補口外觀情況、剝離試驗信息、電火花檢漏信息，相關數據上傳至統一的管理系統，管道下溝回填方面，采集管溝寬度、管溝深度、溝底平整度、中心線測量數據、驗收影像、電火花檢漏過程影像；采集設備臺數、管端封堵方式、覆土厚度等數據及相關影像；使用無人機航飛拍攝下溝施工過程，拍攝數據及影像；通過GNSS-RTK、無人機航飛或其他方式測量焊口坐標；采集管溝墊層及一次回填厚度、硅型管敷設、人手孔安裝、回填夯實情況數據及影像資料；使用無人機航飛測量回填后地面高程。相關數據上傳至統一的管理系統。

2.3 視頻監控的標準化搭建

長輸油氣管道建設現場點多線長，視頻監控可按固定場所和流動場所的不同要求進行搭建。其中固定場所指工地邊界不隨工程進展發生變化的工地場所，主要有站場、閥室、LNG接收站、碼頭、基坑、定向鉆、隧道等工程現場。固定場所視頻監控安裝要求主要有：圍墻對角分別安裝1臺室外固定攝像頭，安裝高度不低于5m。若圍墻邊長超過100m的，每隔100m安裝1個固定攝像頭。監視范圍全面覆蓋施工作業區域。場站和大中型穿跨越等固定場所設置人員及車輛進出口各1處，并布置雙通道人臉識別閘機、車輛識別空降門和360度固定攝像頭各1個。在油氣儲運工程場站和大中型穿跨越等固定場所每個施工作業區域和預制場（廠）的邊界四周的斜對角分別安裝1臺室外固定攝像頭，安裝高度不低于5m，視頻監視范圍全面覆蓋整個作業區域，隨工程進展可調整視頻監視安放的高度。在室內棚頂安裝1臺固定攝像頭。在隱蔽工程施工區域配置2臺移動攝像頭，安裝高度應不低于1.5m。

流動場所主要有焊接機組、防腐機組、管溝開挖機組、下溝機組等。其中焊接流水作業機組及連頭作業機組配備1臺移動攝像頭，并在每個焊接作業棚棚頂安裝1臺固定攝像頭。防腐補口、管溝開挖、下溝回填每個機組配備1臺移動攝像頭。移動攝像頭布放能監視現場施工區域全貌，安裝高度應不低于1.5m。

2.4 數據管理的標準化

數據管理標準化是智慧工地建設中一個重要的環節，它可以有效地規范數據采集、儲存、處理和使用的流程和方法，確保數據的質量和可靠性，提高智慧工地管理和效率。首先要確保數據采集的標準化，包括數據的采集方式、數據存儲格式、數據的時間和空間頻率等方面的規范化，以確保采集到的數據符合技術要求，并為后續的統計分析和決策提供支持；其次是確保數據存儲的標準化，應確定數據存儲的位置、格式、存儲周期等，以及數據的機密性和安全性；最后是確保數據的質量管理，包含數據精準性、完整性、一致性、準確性、及時性和可靠性等方面，我們可以采用數據管理規范、工作規范等手段，加強數據質量管理，確保數據的質量符合要求，保障數據應用的準確性和可靠性。數據管理標準化可以實現對數據的全方位和全周期的管理，提高數據質量和數據的價值，保證智慧工地的安全性、穩定性和高效性。

3 結 語

智慧工地作為智能建造的重要應用場景，通過管控智慧工地建設的技術要素，標準化智慧工地建設和管理要求，能夠保障信息技術更好地運用于油氣管道工程建設全生命期管理，對提高工程建設效率、保證工程質量、降低建設成本、強化安全管理有著明顯促進作用，是長輸油氣管道工程建設的重要發展方向。智慧工地的標準化建設有助于促進智慧工地技術的創新及應用，推動專業機構、企業、高等院校等研發出適用于各類智慧工地的技術產品，同時減少資源的重復投入和不必要的人工成本，進而推動整個智慧工地行業的發展，對推進長輸油氣管道工程建設由高速發展向高質量發展過渡，加快綠色低碳轉型、數字化轉型意義重大。

參考文獻

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