韩云涛

中国石油管道局廊坊中油龙慧科技有限公司

 

摘要：油气管道工程数智化建设方案，旨在解决工程建设过程中进度、人员、设备、物资、质量、安全管理等方面存在的问题，以智能工地技术与装备为基础，结合工程项目管理系统，实现工程现场“人、机、料、法、环”全面数据动态感知，建立全过程监控与数据采集系统，实时采集和分析施工过程各方面数据，通过综合指挥中心及时发现并解决问题，实现施工现场可视化、过程管控数字化、管理决策智能化的新型管理模式，保障工程质量和安全，提升现场管理水平。

关键词：智能工地一体机；数据采集；智能识别；数字化移交；边缘计算

 

油气管道建设是一项涉及众多领域、工序繁杂的工程。在管道建设过程中，管理者需要实时掌握各类信息，用以管理和指导建设工程进度、质量和安全，保证项目各环节受控。在智能化技术快速发展的大背景下，传统的管道建设管理方式已无法满足现实要求。以智能工地技术与装备为基础，应用物联网、大数据、人工智能、边缘计算等前沿技术，为油气管道建设工程管理提供了解决方案。

1  建设需求

油气管道工程建设中常面临如下问题：

（1）受施工现场条件制约，数据采集困难，数据准确度不高。现场缺乏便利、准确的数据采集功能和手段，工程建设阶段产生的数据入库功能不完善，数据质量不高，没有完全实现数字化移交。

（2）数据利用率低，报表工作量大。对采集的数据缺乏有效的数据治理和数据利用手段。每个项目需要填写各类报表约20余项，其中手工输入、人工汇总占比超70%，不同管理层级分别汇总，工作量大，工作效率低。

（3）项目管控难度大。人力资源与建设任务不符，计划、施工等业务域各自为战，统一的管理体系推行难度大；工期计划与外协、资源、设计、采办结合不够，缺少有效的数据拉通，执行反馈工作量大。

（4）资料归档不及时，影响竣工验收。传统资料归档以线下为主，存在审批归档不及时、资料校验检索困难、数据造假等问题，工程竣工后，仍存在资料未补齐、未归档的情况，影响工程验收。

基于以上问题，迫切需要利用智慧化技术手段，加强项目全过程管控，提高项目管理水平和工程建设质量。

2  数智化建设方案

2.1  建设思路

油气管道工程数智化建设方案围绕工程建设现场，以“人、机、料、法、环”全要素数字化管理为基础，通过技术和数字赋能施工全过程管理，实现施工现场可视化（包括视频监控、环境监测、机组定位、人员和车辆定位、关键区域门禁管理），过程管控数字化（包括基于工况感知的焊缝质量排查、工序管理标准化、竣工资料电子化、无人机飞控管理），管理决策智能化（包括决策支持分析、可视化大屏展示项目综合动态、焊口和设备及站场三维模型展示），提高项目建设管理效果，有力保障工程建设质量。

2.2  整体架构

根据工程建设范围，按照施工进度、质量和安全管控要求，构建方案整体架构，包括智能工地、数字化交付、工程项目管理、综合指挥中心四部分（图 1）。

图 1 方案整体架构 

（1）网络建设

网络建设方面可根据不同的油气储运工程类型，选择应用5G、卫星、有线、无线技术，提供不同方式的网络组建方案，满足多样化的野外工程施工组网要求，为智慧工地各类物联设备、移动办公设备的数据传输提供网络基础（图 2）。

图 2 网络方式 

网络组建方案主要包括：①隧道工程组网：无线宽带自组网系统，灵活拓展，施工方便。②地下储库组网：立体多维网络“5G＋3G＋局域网”。③线路工程野外组网：随机组快速迁移，部署灵活，施工方便。④固定区域网络：站场阀室建设期组网，无线宽带与5G。⑤海外工程组网：针对无网弱网国家，卫星通信网络。

（2）智能工地

在施工现场通过智能一体机部署无线局域网，结合二维码、电子标签、无人机、检测仪、焊机、摄像头、移动终端等，实现对位置、环境、工况、资源、影像、文本数据的前端感知和数据采集，真实准确反映现场作业过程，提高过程管控能力，确保工程建设质量。

智能工地整体架构分为5层，包括数据层、感知层、传输层、平台应用层和服务提供层。数据层涵盖现场各类数据，主要包括位置数据、环境数据、工况数据、资源数据、影像数据和文本数据。感知层由各类无线感知设备收集数据信息。传输层通过现场部署智能工地一体机，实现施工现场无线网络搭建，将感知设备获取的数据进行采集和存储，为平台上层应用提供数据传输支撑。平台应用层在智能工地一体机上传的各类数据基础之上，实现系统功能应用。服务提供层可通过PC、App、小程序形式给业务用户提供应用和协同（图 3）。

图 3 智能工地部署架构 

（3）数字化移交

基于项目经验积累，形成竣工资料数据标准，通过对建设期各业务阶段产生的图纸、文件、施工记录、三维模型、照片、模型等进行数字化采集，构建数字孪生体，数据全面关联挂接，并与实体工程同步产生，实现建设期数据以数字化的方式向运营期同步移交（图 4）。

图 4 数字化移交 

（4）工程项目管理

以WBS为核心，围绕工程实体，搭建覆盖业务过程（可研、设计、采办、施工、外协、验收）和项目管理过程（进度、计划、投资、风险、质量、HSE、沟通、变更）的工程项目管理平台，固化项目管理流程，促进业务的规范化、一体化管理，提升工程建设精细化管理水平，提高项目质量（图 5）。

图 5 工程项目管理 

计划进度管理。建立项目统一的计划编制、检测、反馈、分析体系，纳入企业、工程项目部、EPC、施工单位等项目参与方，实现计划阶段项目从一二级到三四级的自上而下的计划下达，执行阶段从工单执行到四级、三级、二级、一级自下而上的实际进度汇总归集、监控与分析。

质量管理。依托质量管控体系和标准，建立“质量管控清单库”，将各类质量风险和管控要点进行结构化、电子化处理，利用移动端对施工作业、资源（人机料）进行全过程质量管控，通过数据分析，及时发现质量共性和突出问题。最终实现管理标准化，过程流程化，结果目视化管理模式。

沟通管理。沟通管理模块的目标是作为信息中心和沟通工具，在系统内实现工程文件管理、信息发布、驱控管理等跨业务部门、跨单位的信息流转与发布。

安全管理。识别安全与环境危害因素，编制控制计划并与项目主计划关联，在施工过程中，技术或施工人员可以方便地获取与作业关联的安全与环境危害因素、作业安全票及相关控制计划，真正做到事先预防、事中跟踪、事后总结。运用信息化手段收集HSE信息，对HSE检查中发现的不符合项进行PDCA循环管理，协助承包单位、监理单位和业主记录项目实施过程中HSE各项活动台账，确保每一个不符合项处理都是闭环操作。

费用管理。建立概算科目的基本信息，设定概算分解结构，处理项目与合同的关系，管理合同性费用及费用分摊。以概算项目为主线对相应合同信息、投资（付款）完成信息进行跟踪管理，实现投资分析。

合同管理。主要实现对项目业主、项目部、施工单位、监理单位等所签订的施工合同、监理合同、技术合同、租货合同进行统计、汇总、查询。系统科对工程项目合同的签订、履行、变更和解除进行监督检查，对合同履行过程中发生的争议或纠纷进行处理，以确保合同依法订立和全面履行。

资源管理。建立统一的人员、机具档案库，开展在线报验、考核、登记、准入许可及离场闭环管理，通过与闸机、视频监控、机具设备传感器的集成，实现对人员、机具设备进出场、机具设备运行状态等监控，实现资源动态跟踪及现场检查，并根据项目需求周期性统计实际人员、工种投入数量及工时，保障施工进度，同时加强现场安全管理。

（5）综合指挥中心

构建项目三维模型，以三维模型为底座，加载施工各项作业数据、智能工地感知数据、进度质量安全管理数据、竣工资料数据等，拉通施工现场、项目管理、领导决策多层级的管控视图，全面掌握项目工程进度、质量、安全等管控动态，预测预警项目风险，辅助管理决策。

3  方案应用

油气管道工程数智化建设方案在国家管网集团工程建设项目上统一应用，累计接入工程项目群70多个，涉及用户2万多个，采集入库工程建设数据600余万条（形成109.3 T存储）。其中，焊接数据69万余条，检测数据112万余条。电子化检测底片297万余张，工程文件流转2.5万余份，在工程项目中搭建智能工地机组330余个，接入视频监控1700余个，实现了关键工序工况数据自动采集和施工作业全过程视频监控。

该方案的实施，带来了以下应用价值：

（1）提升项目管理能力，降低管理成本。通过系统流程规范化、管理信息化、过程执行标准化，增加了工程建设项目管理的可控性，提升了项目管理水平，进而降低了管理成本。

（3）及时发现问题，提高工程质量，降低风险。通过集成施工过程的工况、视频、材料、人员、设备等数据，真实反映作业过程，实时监视和预警，及时发现施工中的问题，提高施工人员责任心，提升工程质量，减少事故发生，降低社会影响。

（4）数据全面采集，便于问题排查。通过系统对建设过程中形成的设计文件、施工记录、检查记录、管理文档、作业图片视频等进行全面采集和归档，进行永久电子化存档，可快速进行查询追溯，便于问题排查和责任追究。

（5）改进数据移交手段，减少数据填报工作量。在技术数据采集上，充分应用移动终端、二维码及电子标签、传感器等技术，实现数据的自动采集和移交，提升了数据采集效率和数据准确性，降低数据采集填报工作量，大幅减少人工采集成本。

4  结语

综上所述，通过油气管道工程数智化建设方案的应用，赋能管道施工全过程管理，创新性采用了以智能工地边缘计算一体机为核心的装备和技术，实现数据自动采集、业务线上协同、现场实时监控、风险自动预警，全面提升人员工作效率，降低工程管理成本、提高工程建设质量，为智慧管网建设保驾护航。

作者简介：韩云涛，1993年生，本科，高级咨询顾问，主要研究方向为油气储运工程数字化技术应用。联系方式：18610754572，hanyuntaocn@163.com。