智能管道建设中的监理管理方法研究与实践

2019-08-30谷青悦林智敏张俊明刘纯婧田瑞鹏

石油工程建设 2019年4期

关键词：焊口监理工况

谷青悦，林智敏，张俊明，刘纯婧，田瑞鹏

1.北京斯派克工程项目管理有限责任公司，北京 100083

2.莆田学院，福建莆田 351100

3.中国石油天然气第七建设有限公司，山东青岛 266100

4.中国石油管道公司，河北廊坊 065000

为了向管道运营人员提供有效的基础数据，避免施工数据丢失而影响管道的安全运行，我国的管道工程建设企业积极探索施工过程与信息技术相结合的施工管理新途径，在2003 年冀宁联络线工程中首次提出了数字管道建设目标，在2005年双兰管道建设中首次应用全生命周期系统，在2008 年全面推广了施工数据采集与项目管理的信息化，在2012 年启动了管道全生命周期的研究，在2017 年提出了全面建设智能管道新目标[1-5]。

加强智能管道建设过程中的监理管理能力能够在根源上防止管道运行阶段的事故及损失。例如2017 年某天然气管道发生泄漏事故，造成天然气放空270 万m3，经济损失约721 万元。经调查，发生天然气泄漏的管道环焊缝在6 点钟位置出现贯穿性裂纹。外观检测结果显示：事故管段壁厚、管径尺寸与公称尺寸一致，说明开裂管段没有受到外来载荷作用，且环焊缝开裂前没有产生明显的变形。裂纹检测分析表明：根焊处存在未融合，6 点钟位置焊道内部存在原始裂纹，分析应为焊接过程中产生的热裂纹。

上述调查结果表明，运营过程中发生的事故均能溯源至施工阶段，因此如何从施工源头有效治理质量隐患已成为项目运营方、建设方以及各参建单位的共同研究课题。

为了加强管道建设质量管理，中俄东线建设过程中通过二维码、RFID、摄像头、手机等终端设备建设智能工地，实现对工程建设过程的实时监视、智能感知、数据采集，真实准确反映现场作业过程，及时完整进行资料数字化移交归档，提高过程管控能力，确保工程建设质量[6-7]。

1 建设阶段智能管道功能

中俄东线智能管道建设参考物联网、云计算及人工智能的结构，采用“端+云+大数据”的实现方式，总体可分为感知层、传输层、数据层、算法层及应用层，建立了管道全生命周期数据库，为管道建设方提供智能分析和决策支持，用信息化手段大幅提升质量、进度、安全管控能力[8-10]。

在物资管理方面，利用二维码封装钢管制造信息，在调拨、施工环节，通过扫码实现数据的识别和利用，提高了数据移交质量和效率[11-13]。

在施工现场，将布控球安置在移动板房上，进行全天候、全方位监视现场。将隐蔽式分离摄像机固定在焊接棚内上方俯瞰自动焊机，实现对关键工序的监控录像。

在焊接和防腐过程监控方面，对施工设备进行改造，实现施工工况数据的实时输出，通过扫描人员及焊口二维码，建立关联关系，采用无线传输方式，将数据传输至PCM 系统，进行工况实时监视和历史回放[14]。

2 智能管道建设监理工作难点

2.1 传统思维与智能管道碰撞激烈

中俄东线是国内首条以“全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理”为理念的智能管道试点，由视频监控、机具工况系统和机组可视化三项子系统组成的智能管道对于参建人员而言非常陌生。智能工地的正常运转需要监理人员掌握施工机组视频监控、视频采集、GPS 定位、VPN连接等设备的工作原理和状态，对监理人员的素质提出了很高的要求，同时也增加了监理人员的日常工作量。管理思维的巨大变革引发了监理人员对新生技术的抵触，如何使监理人员从传统的“巡视、平行检验、旁站”管理模式转为“借助智能工地进行项目监理”的管理模式成为亟需解决的一大难题[15]。

2.2 数据可信度和准确度控制困难

在“端+云+大数据”的体系架构下，端录入数据的可信度是智能管道的基础。一道焊口的数据需要现场操作人员使用扫码枪（机组通）对管材二维码以及根焊、填充、盖面等焊接人员二维码、焊接设备二维码进行扫描，方可形成焊口二维码。焊口二维码是所有工况数据的归集点。如果现场操作过程中执行不到位将导致数据失效。由于现场操作人员工作任务繁重，出现漏扫、错扫、不扫的概率极高，这样很容易导致数据录入端出现错误；数据上传至PCM 平台后，监理人员需要对每道焊口产生的焊接数据、无损检测数据、防腐数据进行审核，数据体量大，因此准确度控制方面也存在风险[16-18]。

2.3 监理管理与智能管道接口困难

监理单位自主开发的信息平台及APP 软件与智能管道建设出发点不同，导致两个系统存在管理不衔接、数据不兼容的问题。在这种情况下势必会导致监理人员在两个平台上进行工作，在一定程度上增加了管理难度。

2.4 利用数据管控QHSE 困难

据统计，焊接机组日平均焊接16 道焊口，防腐机组日平均补口25 道焊口。相应的，每个焊口的焊接数据、防腐数据、相关影像资料以及每道焊口产生的约6 000 条工况采集数据都会被记录在PCM平台，生成了体量巨大的智能管道建设数据。如何使施工现场生成的“死”数据转化为能够促进现场管控的“活”数据，是智能管道目标能否实现的关键，也是监理人员亟需解决的问题。

3 智能管道监理工作难点应对措施

3.1 强化智能管道培训

为提高监理人员对智能管道的理解，管能管道建设监理部组织开展了一系列智能管道专项培训。宏观方面，从智能管道发展历程、智能管道优势等角度出发，促进监理人员对智能管道的理解；微观层面，从现场设备工作原理、检查重点等角度出发，提高监理人员对现场的管控能力。在经过多次专项培训后，智能管道现场管理已成为日常监理管理重点内容之一。

3.2 详细过程数据监控

为保障每个数据的真实性和准确性，监理人员制订每日巡检清单，将二维码、RFID、摄像头、手机等终端设备纳入检查清单。每日对智能工地运行情况进行检查，对采集数据进行现场审核，保证数据录入的可信度；对现场施工完毕后同步至全生命周期数据库的数据进行二次审查，详细检查焊接、防腐施工数据以及相关影像记录，保证数据录入及时、真实、完整、准确。对施工机组视频监控、视频采集、GPS 定位、VPN 连接、现场计算机开启等进行远程查看，对达不到视频监控和数据采集要求的施工机组下达停工令[19]。同时每个监理区段配备经过培训的数字化人员，辅助监理工程师对施工单位的焊口坐标数据采集工作进行监督。

3.3 深入开发监理平台

为促进监理平台与全生命周期平台有效契合，达到互补的效果。监理人员组织相关人员对监理平台进行了深入开发，保证在智能管道建设中发挥监理管控作用。

3.3.1 修正无损检测管理流程

监理人员在现场每日需接收施工承包商提交的焊口检测申请，检查确认后向无损检测单位发出无损检测指令，无损检测单位评判完成后将报告反馈监理部。施工现场每日焊接工作量大，且检测方式多样化，导致监理部无损检测工程师工作量很大。

图1 无损检测申请-指令-报告流程示意

为了提高监理人员的工作效率，监理人员在监理平台中开发了无损检测模块，实现了无损检测申请- 指令- 报告全流程在线流转（见图1），同时可以自动统计每道焊口的缺陷位置和特征（见图2）。该功能的实现一方面降低了监理人员的重复劳动，保证了无损检测管理的有形化，利于现场焊接质量的监控；另一方面焊口缺陷位置和特征的自动统计功能可以辅助监理人员分析现场焊接情况，利于提高焊接质量。

3.3.2 开展隐患辨识管理

为了便于现场监理工程师开展工作，在监理过程中突出管理重点，督促承包商项目部主动履职，共同提高项目管理质量及工程实体质量，监理人员开发了手机隐患辨识管理功能，实现了隐患辨识的实时发送和闭合。现场监理工程师可直接采用手机发布辨识出的QHSE 隐患，由监理部确认发布后，责任单位落实整改，整改完毕后由现场监理工程师进行确认。该平台的应用提高了现场监理管理效率，促进了项目管理信息在各单位的有效传递。该平台还能够对隐患类型、分布、趋势进行统计（见图3），监理人员在管理过程中可根据平台的自动分析功能，找准管控重点。

图2 焊口缺陷统计功能示意

图3 隐患辨识统计功能示意

3.3.3 实现人员定位

为促进监理人员有效履职，监理单位组织开发了人员定位统计功能（见图4），同时要求监理人员汇报检查情况，比如：第一，某时某分到达施工现场，附一张全景照片；第二，某时某分开展巡检或关键工序监督检查内容，附相应检查照片；第三，某时某分离开施工现场，可不附检查照片；第四，某时某分完成当日巡检工作，开始返回监理部（组）。该功能有效地促进了监理管理与现场管理联动，提高了信息共享程度和问题解决能力。

3.3.4 保证质量验收与实体同步

监理人员结合工程质量验收相关规定及长输管道施工工序开发了质量报验管理模块，该模块可以实现以下功能：详细统计每个工序的质量验收情况，并对验收情况进行分析；根据焊口号对应查验该道焊口完成时间、管材情况、外观质量情况、无损检测申请、指令、报告以及焊接影像资料；对防腐施工过程关键参数以及防腐施工完成后的质量验收情况进行记录；对返修、割口、剥离试验等关键控制点设置专栏管理，并将影像资料及现场验收情况上传[20]。

图4 人员定位统计功能示意

由于工况数据采集系统只对焊接、防腐施工过程的工艺参数进行了即时采集，实现了过程质量管控，但是未对施工完成后的外观质量检查、无损检测进行数据收集。而本监理平台中质量报验模块重点对成品质量进行管理，按施工工序对管道安装、防腐、下沟等工序进行全过程跟踪，并能对已经完成质量验收的工序进行自动统计，该模块有效弥补了全寿命周期平台的管理空白，便于全过程追踪施工质量。

3.4 开展工况数据验收

在传统质量检查过程中，监理人员只能实现对焊接电流、电压等关键参数进行瞬时的点式管理，这些数据不能全面代表焊接工艺的执行情况。工况数据采集每隔5 s 产生一组数据，能够详细记录施工过程中工艺执行情况，使焊口施工过程透明化。监理人员到施工现场验收时不仅可以对已完焊口的外观质量进行检查，还可以使用工况采集系统对焊接过程中的关键参数进行验收，实现了质量的连续线式管理，有效地提高了质量管理可靠性[21]。