以智慧化建設為目標，創(chuàng)新管道建設數(shù)字化管理新模式

孫元伍

摘 要：智慧化油氣田地面建設是實現(xiàn)智慧化油氣田的前提，是油氣田地面建設發(fā)展的未來。在現(xiàn)階段，隨著二維碼、RFID等智能識別技術(shù)、以統(tǒng)一的空間定位為基礎的信息融合技術(shù)以及云計算技術(shù)的快速發(fā)展，利用和整合數(shù)字化成果，著力推進數(shù)據(jù)融合與共享，在油氣田地面建設中過程中實現(xiàn)“數(shù)據(jù)共享化、工作協(xié)同化、系統(tǒng)一體化、指揮可視化、決策科學化”的智慧化油氣田地面建設模式創(chuàng)造了條件。長寧頁巖氣田集輸氣干線工程數(shù)字化管道建設充分利用高精度遙感、二維碼技術(shù)、高精度測量技術(shù)、三維掃描等技術(shù)，通過統(tǒng)一的空間地理位置信息將勘察、設計、采購、施工、檢測、監(jiān)理等完整性數(shù)據(jù)整合對齊，實現(xiàn)設計的精確選線定線、設備物資的精準調(diào)撥、進度質(zhì)量的實時掌控、三維模型的無縫對接，并在施工過程中的重要部位和關鍵工序?qū)崿F(xiàn)“點點有照片，處處有視頻”，并與位置關聯(lián)隨時溯源，助推工程建設管理水平再上新臺階，促進了油氣田地面工程建設及管理方式的轉(zhuǎn)變。同時將整個施工過程的數(shù)字化資料一站式移交給建設單位，為管道保護、生產(chǎn)運行、設備維保以及應急管理等提供全方位的信息支撐，實現(xiàn)管道“管控一體化，決策智能化”，為了智慧化油氣田探索了方向。

關鍵詞：數(shù)字化管道技術(shù)；目標方案；高精度；信息

1 數(shù)字化管道幾點分析

1.1 數(shù)字化難點及挑戰(zhàn)

數(shù)字化管道在工程設計和工程的實施方面都面臨著巨大的挑戰(zhàn)。工程建設難度大、時間緊、參建隊伍多，實現(xiàn)數(shù)字化管道協(xié)調(diào)難度大、人員素質(zhì)要求高。

此次管道建設線路地形復雜，高差大，最高落差365m，全程總落差927m，其中深丘和山區(qū)占全線長度84.6%；線路所經(jīng)地域絕大部分屬于深丘和山區(qū)地貌，地表土淺，下為碳酸鹽石灰?guī)r，屬于典型喀斯特地貌；喀斯特貌和易產(chǎn)生垮塌地段長度達17.92km；道路依托條件差，主要依托鄉(xiāng)道和機耕道，工程整個有效工期僅有9個月。

同時，數(shù)字化管道數(shù)據(jù)采集工作量大，涉及數(shù)據(jù)廣，數(shù)據(jù)質(zhì)量高、更新速度快，大部分參建單位均為首次接觸數(shù)字化管道，在不影響施工進度的前提下及時準確完成數(shù)字化管道相應數(shù)據(jù)采集，對參建單位的管理、人員素質(zhì)、數(shù)字化管道平臺提出了更高的要求。

在工程實施經(jīng)常存在臨時征地和施工補償?shù)惹闆r，大部分情況是按照設計中線進行征地和掃線，遭遇地方用地糾紛和阻礙，這些也就成為影響施工進度的主要因素。要解決這些問題就需要在設計階段高精度三維地形地貌基礎上，掌握精細化的居民信息、敏感目標信息、地災評估信息等地物要素。只有這樣綜合考慮各類空間信息來進行選線和確定施工方案，才能有效的完成工程建設進度的需要。

1.2 數(shù)字化管道建設技術(shù)

當前管道建設施工是采用的傳統(tǒng)測量和測繪模式，主要提供管道帶狀圖及附屬圖件，對于施工過程質(zhì)量控制信息、隱蔽工程情況、埋深、焊縫位置等信息沒有準確記錄，也沒有反映施工現(xiàn)場回填質(zhì)量、埋深、硅芯管鋪設位置等信息的圖像資料。所以造成在管道建設完成后運營過程中，對管道進行維護保養(yǎng)以及應急搶維修時很難準確掌握管道設施狀況，亟需建立新的矢量化和可視化數(shù)據(jù)采集管理技術(shù)。

研陜京4線試用的新數(shù)據(jù)標準（油氣儲運項目設計規(guī)定，簡稱CDP文件）應用情況，考察數(shù)字化管道建設情況：管道建設數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)校核、數(shù)據(jù)入庫相應施工組織、質(zhì)量把控以及數(shù)字化管道“邊建邊用”業(yè)務功能使用。

調(diào)研國家能源局、國家安監(jiān)總局構(gòu)建的國家油氣輸送管道地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)對全國的成品油、原油和天然氣管道進行統(tǒng)一管理，已納入管理73800公里中石油、中石化、中海油已建長輸管道，實現(xiàn)對管道的集中調(diào)度、異常事件響應、協(xié)同指揮等方面的應用。

1.3 數(shù)字化管道目標實施方案

根據(jù)調(diào)研情況，項目部確定以“項目部主導、參建單位全員參與、專業(yè)化隊伍全過程支撐”的數(shù)字化管道建設模式，建立以CDP文件（油氣儲運項目設計規(guī)定）為主的數(shù)據(jù)采集標準，明確了采用二維碼標識管道全線，即時采集、實時上報管道焊接數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)采集形式，實現(xiàn)將長寧頁巖氣田集輸氣管道建設成為全國領先、真正意義上的數(shù)字化管道。

結(jié)合西南油氣田分公司管道管理需求，項目部制定數(shù)字化管道數(shù)據(jù)采集執(zhí)行文件、編制數(shù)字化管道建設方案和制定數(shù)字化管道建設管理實施細則、數(shù)據(jù)采集相關制度。形成了《長寧頁巖氣田集輸氣干線工程數(shù)字化管道建設數(shù)據(jù)采集填報規(guī)定》、《長寧頁巖氣田集輸氣干線工程數(shù)字化管道建設施工圖》、《長寧頁巖氣田集輸氣干線工程數(shù)字化管道建設實施方案》等成果文件。

1.4 全員參與數(shù)字化管道建設

數(shù)字化管道建設是由專門的數(shù)字化技術(shù)人員完成施工建設工程中相關數(shù)據(jù)的采集與錄入。由于管道建設過程中涉及參建單位多，施工工序復雜，涉及專業(yè)領域廣，單靠數(shù)字化技術(shù)人員難以滿足對施工數(shù)據(jù)的完整性、實時性、準確性要求。因此，項目部提出了“項目部主導、參建單位全員參與、專業(yè)化隊伍全過程支撐”的數(shù)字化管道建設模式。

在項目開展初期，根據(jù)數(shù)字化管道的建設目標和建設方案，制定了涵蓋項目部、設計單位、供貨單位、采辦單位、施工單位、監(jiān)理單位、檢測單位、數(shù)字化專業(yè)單位全員參與數(shù)字化管道建設的工作內(nèi)容。

2 參建單位設數(shù)字化專崗

長輸管道建設過程中，各參建單位分布廣，參建人員多，再加上各施工單位人員多是首次參與數(shù)字化管道建設，實施過程中數(shù)據(jù)采集標準及數(shù)據(jù)采集質(zhì)量把控難度較大。因此，從管道建設初期各參建單位設數(shù)字化專崗。

一是負責與數(shù)字化單位的日常對接；

二是加強班組數(shù)據(jù)采集的監(jiān)管工作；

三是負責數(shù)據(jù)完善，確保上傳數(shù)據(jù)及時可靠、完整有效。

由于參建單位人員水平參差不齊，為了規(guī)范和提高各施工單位數(shù)字化管理水平，每周項目部組織各參建單位數(shù)字化崗位人員召開數(shù)字化專項例會，針對建設過程中遇到的問題進行集中解決。項目整個建設過程中累計召開會議40余次，解決建設過程中的問題5000余項。

3 抽查核準確保數(shù)據(jù)可信

管道建設過程中施工工序由不同施工單位或施工班組實施，通過全員參與的理念，對于現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)采用“三層核準”，確保數(shù)據(jù)的準備可靠。

施工班組采用移動終端對施工完成后的焊口數(shù)據(jù)采用掃碼錄入上傳后，首先，數(shù)字化組仍需現(xiàn)場采集施工完成的焊口數(shù)據(jù)，并對施工班組上傳的數(shù)據(jù)進行校核。

其次，監(jiān)理單位通過旁站對施工班組的施工過程、數(shù)據(jù)上傳流程進行監(jiān)督檢查，保證施工數(shù)據(jù)準確性；

最終，項目部組織專家團隊對班組和數(shù)字化建設單位上報數(shù)據(jù)進行專項抽查，落實整改。

4 概念數(shù)字化向現(xiàn)實數(shù)字化轉(zhuǎn)變

4.1 高精度遙感真實還原建設過程原貌

數(shù)字化平臺以地理信息系統(tǒng)為背景， 分別在勘查設計階段、施工過程階段、工程竣工階段分別采用無人機攜載航飛采集全線高精度遙感影像還原管道建設原貌。

①提高了整個管道全線數(shù)字影像精度，原衛(wèi)星遙感影像，像素分辨率為0.6m，高程誤差為5m；而采用無人機攜載遙感影像分辨率可以達到0.1m，高程誤差在1m以內(nèi)，能夠真實清晰展現(xiàn)管道沿線地理信息、地形地貌和地面場景。

②在勘察設計階段引入全新高精度遙感影像輔助進行選線、定線，極大縮減踏勘工作量，提升設計符合性、有效性，同時將高精度遙感和管道沿線地勘調(diào)查、單戶居民、敏感信息、高風險源等數(shù)據(jù)融合，為選線定線提供精準地形和豐富地籍數(shù)據(jù)支撐。

③在施工過程中和地貌恢復后分別進行航拍，施工過程中的航拍主要是針對回填前管道本體、管溝、隱蔽工程等施工結(jié)束后很難再現(xiàn)的現(xiàn)場進行影像采集存檔，滿足管道保護及日后搶維修需要；地貌回復后航拍全面真實反映運營期管道沿線地形地貌，為日后地質(zhì)災害預防分析、管道巡護等業(yè)務提供高精度數(shù)據(jù)支撐。

4.2 設備信息交互和傳遞

①建立二維碼標識編碼體系，首先為本次管道建設的管材及防腐廠（南京巨龍、資陽鋼管廠、江津防腐廠、河南新開源等）統(tǒng)一管材和彎管二維碼制作、粘貼標準，通過二維碼實現(xiàn)了管材和彎管原材料、制造過程、成品管材的全過程質(zhì)量追溯。其次對參加單位作業(yè)人員核發(fā)二維碼工牌，綁定人員資質(zhì)、身份信息。最后建立二維碼信息數(shù)據(jù)庫，通過手機APP掃碼就能實現(xiàn)信息傳遞。

②通過二維碼實現(xiàn)物資驗收入庫、精準調(diào)撥，本次項目采用的8833根管材、2272個彎頭的全部采用二維碼標識，從生產(chǎn)到到貨全過程跟蹤。通過采集焊口數(shù)據(jù)的同時，對前后鋼管號進行掃碼采集，結(jié)合焊口位置信息，可確定管材、彎頭的安裝位置，便于統(tǒng)計工程用料和余料情況。

③施工過程中通過定制開發(fā)數(shù)據(jù)采集APP對人管材、人員二維碼掃碼采集實現(xiàn)施工過程數(shù)據(jù)即時填報。焊接、檢測班組通過移動終端掃碼采集，將焊接、檢測數(shù)據(jù)即時填報，為工程管控提供及時、有效的數(shù)據(jù)支撐。施工過程中每道焊口需掃描工牌二維碼記錄焊工信息為動態(tài)評定作業(yè)質(zhì)量、工效提供依據(jù)。施工過程管理中員工安全教育和違章作業(yè)通過二維碼掃描身份精確記錄并進行統(tǒng)計分析。

5 結(jié)語

當前管道與場站建設，仍注重投資建設工程本身的完工和交接，對于工程建設過程所產(chǎn)生的描述工程物資、質(zhì)量、完整性等有關物性的數(shù)據(jù)，多數(shù)都沉淀到體系化的圖紙和紙質(zhì)匯編文件中，以傳統(tǒng)的方式在工程竣工后移交給運營單位檔案管理部門。

在這個過程中設計的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、三維模型等矢量數(shù)據(jù)、工程質(zhì)量動態(tài)數(shù)據(jù)等，就難以得到較好的傳遞和利用，數(shù)據(jù)的整理和深度應用的發(fā)掘仍處于人工檢索和統(tǒng)計的階段，沒有形成由“數(shù)據(jù)”到“知識”的轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)利用效率低，各種信息離散化，無法綜合利用到工程建設決策中。導致了轉(zhuǎn)入運營期后進行完整性管理缺乏準確的數(shù)據(jù)支撐和基礎條件。管道與場站工程建設采用傳統(tǒng)的管理模式和技術(shù)手段，在施工組織效率、質(zhì)量精細化管控、物資供應和調(diào)度能力等方面，亟需探索新方式尋求突破。

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