长输油气管道工程智慧工地标准化建设探讨

仲谦 张建伟

摘 要：近年来，智能建造逐渐成为油气管道工程建设行业追求高效与智能化的主要方向，智慧工地建设也迎来了前所未有的发展机遇，本文阐述了智慧工地建设的几项技术要素，探索研究了油气管道工程智慧工地的标准化建设，同时基于工程实践对关键工序的智能化管理、现场视频监控的搭建和数据管理提出了规范要求，通过管控智慧工地建设的技术要素，标准化智慧工地建设和管理要求，能够保障信息技术更好地运用于油气管道工程建设全生命期管理。

关键词：智慧工地，标准化，数据采集，视频监控，数字化转型

0 概 述

智慧工地在中国起步较晚，当前已广泛运用于工程建设施工，其发展历程主要分为3个阶段，第一阶段为2010-2014年，数字建造1.0时代；第二阶段为2015-2019年，数字建造2.0时代；第三阶段为2020年至今，数字建造3.0时代。近年来国家与地方各省市不断出台多项政策，对工程建设的智慧化程度提出要求，鼓励智慧工地产业发展，智慧工地以其高效化、智能化、数字化的优势，为油气管道工程建设提供了全方位、全周期的管理，提高了工地的生产效率和质量，促进了行业的可持续发展。然而，在智慧工地建设过程中，由于缺乏标准化建设的规范性要求，导致智慧工地建设过程中标准各异，无法发挥其数据互通、共享和作业协同管理等方面的优势。因此，智慧工地建设的标准化，不仅对各相关领域的研发、制造、管理与施工等至关重要，更关系到油气管道工程建设行业数字化转型的顺利推进。

本文将从长输油气管道工程智慧工地建设的技术要素、现状，以及建设标准等方面出发，基于工程实践提出智慧工地标准化建设的部分要求，尝试为智慧工地的标准化建设与推广提供一些理論支持与实践参考。

1 智慧工地建设的技术要素

1.1 物联网传感技术

物联网传感技术是智慧工地建设的基础，主要包括各种传感器和监测设备，长输油气管道工程建设现场常用的温度传感器、湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、光照传感器、摄像头、焊机工况采集传感器等。这些设备和传感器能够采集、传输和处理各种数据，为智慧工地提供实时的监控和分析服务。搭建智慧工地时要选择性能稳定、传感精度高、兼容性好、易于管理的物联网传感技术和设备，同时也要考虑设备的安全性和可靠性，确保数据的安全和准确。

1.2 数据处理和管理技术

智慧工地建设需要强大的数据处理和管理技术，包括数据的采集、储存、分析和挖掘。需要建立专用数据库，用于储存各种传感器采集的数据和其他工地管理相关的数据，通过对传感器数据以及人工交互数据进行积累、分析和挖掘，从而构建各种业务策略，提高工地管理水平和作业效率。

1.3 云计算和网络技术

智慧工地建设需要依靠云计算和网络技术，实现设备的集中化管理、大数据处理等功能。这些技术可以实现数据入湖、实时边缘计算、算法集成等多种功能，在智慧工地建设中发挥重要作用。

1.4 人工智能技术

智慧工地建设还需要人工智能技术的支持，包括深度学习、机器学习、自然语言处理、图像识别等领域的技术。通过这些技术，可以实现对工地各个方面的实时监控和预测，减少人为误差和风险，提高生产效率和质量。

1.5 可视化技术

可视化技术也是智慧工地建设不可或缺的技术要素之一。需要建立统一的管理平台，用于集中管理和监控整个工地的运行情况，包括各种实时数据监控、预警提示、协调调度、人员管理等功能，通过图形化显示技术进行直观的展示，为工作人员进行决策提供了更为直观、快速、准确的依据，从而提高工作效率和质量。

综上所述，智慧工地建设的技术要素多方位、多层次、多视角，推进每一个技术领域的探索和研究，将有助于智慧工地建设向更高层次、更广领域的实际应用与落地推广迈进。

2 油气管道工程智慧工地的标准化建设

2.1 监控中心和网络配置

智慧工地以建立监控中心作为日常监控、系统管理、应急指挥的主要载体，内部署视频监控综合管理平台，包括数据库服务模块、管理服务模块、接入服务模块、流媒体服务模块、存储管理服务模块、Web服务模块等等，共同形成数据运算处理中心，完成各种数据信息的交互，集管理、交换、处理、存储和转发于一体，是视频监控系统能稳定、可靠、安全运行的先决条件。具体实践中，建设单位、项目部、项目分部通过配备监视大屏、服务器、存储、网络设备等展示智慧工地的视频及相关成果。

智慧工地需保障专网覆盖区域，应优先使用有线形式搭建网络；不具备有线形式接入条件的宜使用4G/5G无线网络；无网络信号区域，应利用现场服务器组建现场1000M以上WiFi局域网，保证设备在区域内的数据互联；无WiFi局域网的场站，建设单位可在500m周长范围内安装部署1个通信4G/5G基站；隧道内的通信应使用有线网络或无线网桥；焊接流水作业机组及连头作业机组应配备数据集中采集存储设备和现场服务器，现场服务器应放置于施工流水线中部，距离施工作业点半径200m范围内。

2.2 关键工序的智能化管理

在管道焊接施工中，全自动和半自动焊接设备均应具备焊接工况数据采集和传输功能，不具备工况数据采集功能的设备，应经改造以达到数据自动采集传输的要求，相关数据应上传至统一的管理系统。工况采集传感器参数要求见表1。

无损检测方面， 数字射线检测（ D R ） 、全自动超声波检测（AUT）、相控阵超声检测（PAUT）成果实时通过数据接口上传至统一的管理系统。检测完成后48小时内，使用底片扫描仪将射线检测（RT）底片进行数字化。无损检测的数字化为相关方开展远程评片、复评等工作打下了技术基础，同时可利用数字化底片、图谱等检测数据开发射线检测图像智能评判技术，通过建立典型缺陷数据库，建立适用于射线检测图像的智能识别算法，实现射线检测图像缺陷智能识别，节省检测评片时间，提高效率并减少因人为因素造成的漏判误判，从而提高评定结果的可靠性，进一步提升数字射线检测的智能化水平。

由于DR、AUT、PAUT均有相应的标准数据要求，仅对RT底片扫描仪提出标准化的参数要求，见表2。

防腐补口方面，利用喷砂设备压力传感器自动采集喷砂除锈工况参数，利用中频加热设备温度传感器实时上传防腐补口加热温度参数，同时记录防腐补口外观情况、剥离试验信息、电火花检漏信息，相关数据上传至统一的管理系统，管道下沟回填方面，采集管沟宽度、管沟深度、沟底平整度、中心线测量数据、验收影像、电火花检漏过程影像；采集设备台数、管端封堵方式、覆土厚度等数据及相关影像；使用无人机航飞拍摄下沟施工过程，拍摄数据及影像；通过GNSS-RTK、无人机航飞或其他方式测量焊口坐标；采集管沟垫层及一次回填厚度、硅型管敷设、人手孔安装、回填夯实情况数据及影像资料；使用无人机航飞测量回填后地面高程。相关数据上传至统一的管理系统。

2.3 视频监控的标准化搭建

长输油气管道建设现场点多线长，视频监控可按固定场所和流动场所的不同要求进行搭建。其中固定场所指工地边界不随工程进展发生变化的工地场所，主要有站场、阀室、LNG接收站、码头、基坑、定向钻、隧道等工程现场。固定场所视频监控安装要求主要有：围墙对角分别安装1台室外固定摄像头，安装高度不低于5m。若围墙边长超过100m的，每隔100m安装1个固定摄像头。监视范围全面覆盖施工作业区域。场站和大中型穿跨越等固定场所设置人员及车辆进出口各1处，并布置双通道人脸识别闸机、车辆识别空降门和360度固定摄像头各1个。在油气储运工程场站和大中型穿跨越等固定场所每个施工作业区域和预制场（厂）的边界四周的斜对角分别安装1台室外固定摄像头，安装高度不低于5m，视频监视范围全面覆盖整个作业区域，随工程进展可调整视频监视安放的高度。在室内棚顶安装1台固定摄像头。在隐蔽工程施工区域配置2台移动摄像头，安装高度应不低于1.5m。

流动场所主要有焊接机组、防腐机组、管沟开挖机组、下沟机组等。其中焊接流水作业机组及连头作业机组配备1台移动摄像头，并在每个焊接作业棚棚顶安装1台固定摄像头。防腐补口、管沟开挖、下沟回填每个机组配备1台移动摄像头。移动摄像头布放能监视现场施工区域全貌，安装高度应不低于1.5m。

2.4 数据管理的标准化

数据管理标准化是智慧工地建设中一个重要的环节，它可以有效地规范数据采集、储存、处理和使用的流程和方法，确保数据的质量和可靠性，提高智慧工地管理和效率。首先要确保数据采集的标准化，包括数据的采集方式、数据存储格式、数据的时间和空间频率等方面的规范化，以确保采集到的数据符合技术要求，并为后续的统计分析和决策提供支持；其次是确保数据存储的标准化，应确定数据存储的位置、格式、存储周期等，以及数据的机密性和安全性；最后是确保数据的质量管理，包含数据精准性、完整性、一致性、准确性、及时性和可靠性等方面，我们可以采用数据管理规范、工作规范等手段，加强数据质量管理，确保数据的质量符合要求，保障数据应用的准确性和可靠性。数据管理标准化可以实现对数据的全方位和全周期的管理，提高数据质量和数据的价值，保证智慧工地的安全性、稳定性和高效性。

3 结 语

智慧工地作为智能建造的重要应用场景，通过管控智慧工地建设的技术要素，标准化智慧工地建设和管理要求，能够保障信息技术更好地运用于油气管道工程建设全生命期管理，对提高工程建设效率、保证工程质量、降低建设成本、强化安全管理有着明显促进作用，是长输油气管道工程建设的重要发展方向。智慧工地的标准化建设有助于促进智慧工地技术的创新及应用，推动专业机构、企业、高等院校等研发出适用于各类智慧工地的技术产品，同时减少资源的重复投入和不必要的人工成本，进而推动整个智慧工地行业的发展，对推进长输油气管道工程建设由高速发展向高质量发展过渡，加快绿色低碳转型、数字化转型意义重大。

参考文献

李久林，王忠铖，田军，等.智能建造背景下的智慧工地发展与实践研究[J].建筑技术，2023，54（06）：645-648.

羅雪峰.中俄东线天然气管道工程试验段二期智慧工地建设探索[J].石油工程建设，2018，44（S1）：214-218.

崔晓强.智慧工地系统设计的关键技术研究及其应用[R]. 上海：上海建工七建集团有限公司，2012-12-01.