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(shè)行業(yè)追求高效與智能化的主要方向，智慧工地建設(shè)也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，本文闡述了智慧工地建設(shè)的幾項(xiàng)技術(shù)要素，探索研究了油氣管道工程智慧工地的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，同時(shí)基于工程實(shí)踐對(duì)關(guān)鍵工序的智能化管理、現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控的搭建和數(shù)據(jù)管理提出了規(guī)范要求，通過管控智慧工地建設(shè)的技術(shù)要素，標(biāo)準(zhǔn)化智慧工地建設(shè)和管理要求，能夠保障信息技術(shù)更好地運(yùn)用于油氣管道工程建設(shè)全生命期管理。

關(guān)鍵詞：智慧工地，標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)采集，視頻監(jiān)控，數(shù)字化轉(zhuǎn)型

0 概 述

智慧工地在中國(guó)起步較晚，當(dāng)前已廣泛運(yùn)用于工程建設(shè)施工，其發(fā)展歷程主要分為3個(gè)階段，第一階段為2010-2014年，數(shù)字建造1.0時(shí)代；第二階段為2015-2019年，數(shù)字建造2.0時(shí)代；第三階段為2020年至今，數(shù)字建造3.0時(shí)代。近年來國(guó)家與地方各省市不斷出臺(tái)多項(xiàng)政策，對(duì)工程建設(shè)的智慧化程度提出要求，鼓勵(lì)智慧工地產(chǎn)業(yè)發(fā)展，智慧工地以其高效化、智能化、數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)，為油氣管道工程建設(shè)提供了全方位、全周期的管理，提高了工地的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，促進(jìn)了行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而，在智慧工地建設(shè)過程中，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的規(guī)范性要求，導(dǎo)致智慧工地建設(shè)過程中標(biāo)準(zhǔn)各異，無法發(fā)揮其數(shù)據(jù)互通、共享和作業(yè)協(xié)同管理等方面的優(yōu)勢(shì)。因此，智慧工地建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅對(duì)各相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)、制造、管理與施工等至關(guān)重要，更關(guān)系到油氣管道工程建設(shè)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的順利推進(jìn)。

本文將從長(zhǎng)輸油氣管道工程智慧工地建設(shè)的技術(shù)要素、現(xiàn)狀，以及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)等方面出發(fā)，基于工程實(shí)踐提出智慧工地標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的部分要求，嘗試為智慧工地的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與推廣提供一些理論支持與實(shí)踐參考。

1 智慧工地建設(shè)的技術(shù)要素

1.1 物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)是智慧工地建設(shè)的基礎(chǔ)，主要包括各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，長(zhǎng)輸油氣管道工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)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(jī)工況采集傳感器等。這些設(shè)備和傳感器能夠采集、傳輸和處理各種數(shù)據(jù)，為智慧工地提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控和分析服務(wù)。搭建智慧工地時(shí)要選擇性能穩(wěn)定、傳感精度高、兼容性好、易于管理的物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)和設(shè)備，同時(shí)也要考慮設(shè)備的安全性和可靠性，確保數(shù)據(jù)的安全和準(zhǔn)確。

1.2 數(shù)據(jù)處理和管理技術(shù)

智慧工地建設(shè)需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和管理技術(shù)，包括數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、分析和挖掘。需要建立專用數(shù)據(jù)庫(kù)，用于儲(chǔ)存各種傳感器采集的數(shù)據(jù)和其他工地管理相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過對(duì)傳感器數(shù)據(jù)以及人工交互數(shù)據(jù)進(jìn)行積累、分析和挖掘，從而構(gòu)建各種業(yè)務(wù)策略，提高工地管理水平和作業(yè)效率。

1.3 云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

智慧工地建設(shè)需要依靠云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中化管理、大數(shù)據(jù)處理等功能。這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入湖、實(shí)時(shí)邊緣計(jì)算、算法集成等多種功能，在智慧工地建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

1.4 人工智能技術(shù)

智慧工地建設(shè)還需要人工智能技術(shù)的支持，包括深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別等領(lǐng)域的技術(shù)。通過這些技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工地各個(gè)方面的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測(cè)，減少人為誤差和風(fēng)險(xiǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

1.5 可視化技術(shù)

可視化技術(shù)也是智慧工地建設(shè)不可或缺的技術(shù)要素之一。需要建立統(tǒng)一的管理平臺(tái)，用于集中管理和監(jiān)控整個(gè)工地的運(yùn)行情況，包括各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、預(yù)警提示、協(xié)調(diào)調(diào)度、人員管理等功能，通過圖形化顯示技術(shù)進(jìn)行直觀的展示，為工作人員進(jìn)行決策提供了更為直觀、快速、準(zhǔn)確的依據(jù)，從而提高工作效率和質(zhì)量。

綜上所述，智慧工地建設(shè)的技術(shù)要素多方位、多層次、多視角，推進(jìn)每一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的探索和研究，將有助于智慧工地建設(shè)向更高層次、更廣領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用與落地推廣邁進(jìn)。

2 油氣管道工程智慧工地的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

2.1 監(jiān)控中心和網(wǎng)絡(luò)配置

智慧工地以建立監(jiān)控中心作為日常監(jiān)控、系統(tǒng)管理、應(yīng)急指揮的主要載體，內(nèi)部署視頻監(jiān)控綜合管理平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)模塊、管理服務(wù)模塊、接入服務(wù)模塊、流媒體服務(wù)模塊、存儲(chǔ)管理服務(wù)模塊、Web服務(wù)模塊等等，共同形成數(shù)據(jù)運(yùn)算處理中心，完成各種數(shù)據(jù)信息的交互，集管理、交換、處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)于一體，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)能穩(wěn)定、可靠、安全運(yùn)行的先決條件。具體實(shí)踐中，建設(shè)單位、項(xiàng)目部、項(xiàng)目分部通過配備監(jiān)視大屏、服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等展示智慧工地的視頻及相關(guān)成果。

智慧工地需保障專網(wǎng)覆蓋區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先使用有線形式搭建網(wǎng)絡(luò)；不具備有線形式接入條件的宜使用4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)；無網(wǎng)絡(luò)信號(hào)區(qū)域，應(yīng)利用現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器組建現(xiàn)場(chǎng)1000M以上WiFi局域網(wǎng)，保證設(shè)備在區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)互聯(lián)；無WiFi局域網(wǎng)的場(chǎng)站，建設(shè)單位可在500m周長(zhǎng)范圍內(nèi)安裝部署1個(gè)通信4G/5G基站；隧道內(nèi)的通信應(yīng)使用有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)橋；焊接流水作業(yè)機(jī)組及連頭作業(yè)機(jī)組應(yīng)配備數(shù)據(jù)集中采集存儲(chǔ)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器，現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)器應(yīng)放置于施工流水線中部，距離施工作業(yè)點(diǎn)半徑200m范圍內(nèi)。

2.2 關(guān)鍵工序的智能化管理

在管道焊接施工中，全自動(dòng)和半自動(dòng)焊接設(shè)備均應(yīng)具備焊接工況數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，不具備工況數(shù)據(jù)采集功能的設(shè)備，應(yīng)經(jīng)改造以達(dá)到數(shù)據(jù)自動(dòng)采集傳輸?shù)囊?，相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)上傳至統(tǒng)一的管理系統(tǒng)。工況采集傳感器參數(shù)要求見表1。

無損檢測(cè)方面， 數(shù)字射線檢測(cè)（ D R ） 、全自動(dòng)超聲波檢測(cè)（AUT）、相控陣超聲檢測(cè)（PAUT）成果實(shí)時(shí)通過數(shù)據(jù)接口上傳至統(tǒng)一的管理系統(tǒng)。檢測(cè)完成后48小時(shí)內(nèi)，使用底片掃描儀將射線檢測(cè)（RT）底片進(jìn)行數(shù)字化。無損檢測(cè)的數(shù)字化為相關(guān)方開展遠(yuǎn)程評(píng)片、復(fù)評(píng)等工作打下了技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)可利用數(shù)字化底片、圖譜等檢測(cè)數(shù)據(jù)開發(fā)射線檢測(cè)圖像智能評(píng)判技術(shù)，通過建立典型缺陷數(shù)據(jù)庫(kù)，建立適用于射線檢測(cè)圖像的智能識(shí)別算法，實(shí)現(xiàn)射線檢測(cè)圖像缺陷智能識(shí)別，節(jié)省檢測(cè)評(píng)片時(shí)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(píng)定結(jié)果的可靠性，進(jìn)一步提升數(shù)字射線檢測(cè)的智能化水平。

由于DR、AUT、PAUT均有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求，僅對(duì)RT底片掃描儀提出標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)要求，見表2。

防腐補(bǔ)口方面，利用噴砂設(shè)備壓力傳感器自動(dòng)采集噴砂除銹工況參數(shù)，利用中頻加熱設(shè)備溫度傳感器實(shí)時(shí)上傳防腐補(bǔ)口加熱溫度參數(shù)，同時(shí)記錄防腐補(bǔ)口外觀情況、剝離試驗(yàn)信息、電火花檢漏信息，相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，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(cè)量數(shù)據(jù)、驗(yàn)收影像、電火花檢漏過程影像；采集設(shè)備臺(tái)數(shù)、管端封堵方式、覆土厚度等數(shù)據(jù)及相關(guān)影像；使用無人機(jī)航飛拍攝下溝施工過程，拍攝數(shù)據(jù)及影像；通過GNSS-RTK、無人機(jī)航飛或其他方式測(cè)量焊口坐標(biāo)；采集管溝墊層及一次回填厚度、硅型管敷設(shè)、人手孔安裝、回填夯實(shí)情況數(shù)據(jù)及影像資料；使用無人機(jī)航飛測(cè)量回填后地面高程。相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至統(tǒng)一的管理系統(tǒng)。

2.3 視頻監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)化搭建

長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)多線長(zhǎng)，視頻監(jiān)控可按固定場(chǎng)所和流動(dòng)場(chǎng)所的不同要求進(jìn)行搭建。其中固定場(chǎng)所指工地邊界不隨工程進(jìn)展發(fā)生變化的工地場(chǎng)所，主要有站場(chǎng)、閥室、LNG接收站、碼頭、基坑、定向鉆、隧道等工程現(xiàn)場(chǎng)。固定場(chǎng)所視頻監(jiān)控安裝要求主要有：圍墻對(duì)角分別安裝1臺(tái)室外固定攝像頭，安裝高度不低于5m。若圍墻邊長(zhǎng)超過100m的，每隔100m安裝1個(gè)固定攝像頭。監(jiān)視范圍全面覆蓋施工作業(yè)區(qū)域。場(chǎng)站和大中型穿跨越等固定場(chǎng)所設(shè)置人員及車輛進(jìn)出口各1處，并布置雙通道人臉識(shí)別閘機(jī)、車輛識(shí)別空降門和360度固定攝像頭各1個(gè)。在油氣儲(chǔ)運(yùn)工程場(chǎng)站和大中型穿跨越等固定場(chǎng)所每個(gè)施工作業(yè)區(qū)域和預(yù)制場(chǎng)（廠）的邊界四周的斜對(duì)角分別安裝1臺(tái)室外固定攝像頭，安裝高度不低于5m，視頻監(jiān)視范圍全面覆蓋整個(gè)作業(yè)區(qū)域，隨工程進(jìn)展可調(diào)整視頻監(jiān)視安放的高度。在室內(nèi)棚頂安裝1臺(tái)固定攝像頭。在隱蔽工程施工區(qū)域配置2臺(tái)移動(dòng)攝像頭，安裝高度應(yīng)不低于1.5m。

流動(dòng)場(chǎng)所主要有焊接機(jī)組、防腐機(jī)組、管溝開挖機(jī)組、下溝機(jī)組等。其中焊接流水作業(yè)機(jī)組及連頭作業(yè)機(jī)組配備1臺(tái)移動(dòng)攝像頭，并在每個(gè)焊接作業(yè)棚棚頂安裝1臺(tái)固定攝像頭。防腐補(bǔ)口、管溝開挖、下溝回填每個(gè)機(jī)組配備1臺(tái)移動(dòng)攝像頭。移動(dòng)攝像頭布放能監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域全貌，安裝高度應(yīng)不低于1.5m。

2.4 數(shù)據(jù)管理的標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化是智慧工地建設(shè)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它可以有效地規(guī)范數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、處理和使用的流程和方法，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，提高智慧工地管理和效率。首先要確保數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)化，包括數(shù)據(jù)的采集方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)的時(shí)間和空間頻率等方面的規(guī)范化，以確保采集到的數(shù)據(jù)符合技術(shù)要求，并為后續(xù)的統(tǒng)計(jì)分析和決策提供支持；其次是確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)確定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置、格式、存儲(chǔ)周期等，以及數(shù)據(jù)的機(jī)密性和安全性；最后是確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量管理，包含數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性、完整性、一致性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性和可靠性等方面，我們可以采用數(shù)據(jù)管理規(guī)范、工作規(guī)范等手段，加強(qiáng)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量符合要求，保障數(shù)據(jù)應(yīng)用的準(zhǔn)確性和可靠性。數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全方位和全周期的管理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)的價(jià)值，保證智慧工地的安全性、穩(wěn)定性和高效性。

3 結(jié) 語(yǔ)

智慧工地作為智能建造的重要應(yīng)用場(chǎng)景，通過管控智慧工地建設(shè)的技術(shù)要素，標(biāo)準(zhǔn)化智慧工地建設(shè)和管理要求，能夠保障信息技術(shù)更好地運(yùn)用于油氣管道工程建設(shè)全生命期管理，對(duì)提高工程建設(shè)效率、保證工程質(zhì)量、降低建設(shè)成本、強(qiáng)化安全管理有著明顯促進(jìn)作用，是長(zhǎng)輸油氣管道工程建設(shè)的重要發(fā)展方向。智慧工地的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)有助于促進(jìn)智慧工地技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用，推動(dòng)專業(yè)機(jī)構(gòu)、企業(yè)、高等院校等研發(fā)出適用于各類智慧工地的技術(shù)產(chǎn)品，同時(shí)減少資源的重復(fù)投入和不必要的人工成本，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)智慧工地行業(yè)的發(fā)展，對(duì)推進(jìn)長(zhǎng)輸油氣管道工程建設(shè)由高速發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展過渡，加快綠色低碳轉(zhuǎn)型、數(shù)字化轉(zhuǎn)型意義重大。

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