中俄東線試驗段二期智能工地建設(shè)

中俄東線試驗段二期智能工地建設(shè)

為貫徹落實中俄東線全數(shù)字化移交、全智能化運營、全生命周期管理的智能管道建設(shè)理念，實現(xiàn)整個過程的控制、全計算機科學(xué)管理和全數(shù)字化移交的目標(biāo)，根據(jù)智慧管道建設(shè)的要求，現(xiàn)場配置了工業(yè)wi及視頻監(jiān)控，擁有施工設(shè)備的場景和參數(shù)存儲功能，并實時傳輸。建設(shè)智能建筑，最終實現(xiàn)設(shè)施的可視化、物質(zhì)產(chǎn)量的電子管理和信息管理。1智能工程建設(shè)優(yōu)勢(1)在油氣管網(wǎng)規(guī)模建設(shè)過程中,中石油標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、信息化水平不斷提高,完成從傳統(tǒng)管道向數(shù)字管道的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)設(shè)計數(shù)字化、施工機械化、物采電子化、管理信息化。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的日趨成熟,中石油智慧管道建設(shè)具備了堅實基礎(chǔ),智能工地建設(shè)在這個大環(huán)境下順勢而生。(2)智能工地建設(shè)基于信息化技術(shù),其優(yōu)勢在于實現(xiàn)施工現(xiàn)場生產(chǎn)狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控,減少施工管理人員配置。同時,設(shè)備工況數(shù)據(jù)的自動存儲和實時傳輸提高了數(shù)據(jù)信息收集量的同時,大幅度減少了人工采集量,減少了作業(yè)人員配置和降低了人工采集誤差,施工過程數(shù)據(jù)的實時上傳確保了數(shù)據(jù)的實時性、真實性和可靠性,提高了信息化管理程度。智能工地是未來管道建設(shè)的發(fā)展趨勢因此,根據(jù)智慧管道建設(shè)需求,在中俄東線試驗段開展了智能工地建設(shè)試驗。2智能耐量工程施工智能工地建設(shè)是通過部署工業(yè)級無線路由器,搭建施工現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò),使各類智能設(shè)備可以通過局域網(wǎng)連接PCM前置服務(wù)器,基于通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、過程數(shù)據(jù)存檔、現(xiàn)場監(jiān)控。智能工地建設(shè)是數(shù)字化移交、信息化管理能夠得以順利實施的先決條件。中俄東線試驗段二期第四標(biāo)段共有2個全自動焊接機組、1個防腐機組,施工現(xiàn)場逐步建設(shè)成智能工地,后續(xù)將在連頭、下溝、穿越等關(guān)鍵施工工序建設(shè)智能工地。智能工地主要包括現(xiàn)場設(shè)備WiFi組網(wǎng)、施工現(xiàn)場可視化、焊口編號關(guān)聯(lián)各項作業(yè)數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)及設(shè)備工況存儲和實時傳輸四大方面。通過上述工作,使施工設(shè)備、施工過程數(shù)據(jù)、設(shè)備工況、人員信息、管材信息、施工環(huán)境信息通過互聯(lián)網(wǎng)進行關(guān)聯(lián),所有數(shù)據(jù)匯集成大數(shù)據(jù)庫,形成系統(tǒng)的融合互聯(lián)。智能工地示意見圖1。3監(jiān)控采集和傳輸系統(tǒng)目前通過4G室外大功率無線路由器、無線網(wǎng)橋、無線AP、安全盒子等設(shè)備,可實現(xiàn)現(xiàn)場WiFi的150m覆蓋范圍,在網(wǎng)絡(luò)信號不好的情況下,通過網(wǎng)橋連接的形式對信號進行放大?，F(xiàn)場WiFi組網(wǎng)示意見圖2。根據(jù)智慧化管道建設(shè)需求,已在自動焊焊接、防腐機組作業(yè)場地設(shè)置智能工地監(jiān)控、采集和傳輸系統(tǒng),該系統(tǒng)主要硬件包括無線球機(WiFi+128G存儲卡)、布控球套裝(WiFi+4G+SD存儲卡)、無線AP、安全接入網(wǎng)關(guān)、筆記本電腦、UPS及穩(wěn)壓設(shè)備、機柜等,具備4G無線傳輸功能和足夠的存儲空間,具備和業(yè)主控制中心系統(tǒng)的接入、調(diào)用功能,具備現(xiàn)場施工助手網(wǎng)絡(luò)鏈接功能等。WiFi覆蓋范圍70~150m,信號穩(wěn)定,圖像質(zhì)量清晰無卡頓;4G信號滿足數(shù)據(jù)、圖像傳輸要求;監(jiān)控視頻清晰,變焦范圍70~100m。該系統(tǒng)建設(shè)完成后,通過現(xiàn)場WiFi組網(wǎng)及視頻監(jiān)控設(shè)備,施工機組數(shù)據(jù)采集人員能夠在施工現(xiàn)場完成數(shù)據(jù)采集、錄入工作,業(yè)主對施工現(xiàn)場的資源分布、作業(yè)過程及重點活動等可以遠(yuǎn)程監(jiān)控。4布控制板及視頻存儲自動焊焊接機組每個防風(fēng)棚內(nèi)設(shè)置一個隱蔽式網(wǎng)絡(luò)攝像機,并在自動焊和防腐機組起重設(shè)備制高點安裝布控球監(jiān)控裝置,布控球同時配置128GSD存儲卡用于視頻存儲,實現(xiàn)在線時實時監(jiān)控、離線時視頻下載存儲功能。見圖3。5現(xiàn)場施工電子標(biāo)簽掃描代碼連接5.1電子標(biāo)簽,對施工區(qū)域進行遠(yuǎn)程監(jiān)視和現(xiàn)場巡檢工程開工前,對所有參建員工姓名、工種等信息進行統(tǒng)計、核對、報驗后,按照CDP標(biāo)準(zhǔn),對于符合要求的人員,對所有參建員工配發(fā)統(tǒng)一規(guī)范化的人員電子標(biāo)簽,作為人員身份辨識的唯一依據(jù)。業(yè)主、監(jiān)理在對施工區(qū)域進行遠(yuǎn)程監(jiān)視和現(xiàn)場巡查時,可通過人員電子標(biāo)簽核對人員的身份信息,實現(xiàn)對入場人員的監(jiān)控和拍照,并以場地為標(biāo)識,記錄進場時人員名單、著裝、所屬崗位、進出時間、聯(lián)系方式等個人信息。通過施工管理助手,對人員的培訓(xùn)認(rèn)證、報驗入場、二維碼證件配發(fā)、現(xiàn)場檢查、人員退場、人員評價各環(huán)節(jié)和設(shè)備的報驗入場、維修保養(yǎng)、檢定、現(xiàn)場檢查、出場等環(huán)節(jié),形成全生命周期的閉環(huán)管控。5.2貼到管道二維碼本工程的進場管材實施數(shù)字化管理,每根管材均在外表面張貼了管道二維碼。在施工過程中,施工機組使用施工助手,對管材外表面的二維碼通過掃碼實現(xiàn)管材的辨識、核對、記錄、跟蹤,通過施工助手的錄入,將鋼管號與焊口進行關(guān)聯(lián)。5.3焊口號碼電子標(biāo)簽利用二維碼打印機,并通過手機WiFi連通,現(xiàn)場打印出焊口二維碼。在布管坡口加工完成后,將產(chǎn)生的焊口編號封裝在電子標(biāo)簽內(nèi),作為唯一的身份標(biāo)識,后續(xù)在與之相關(guān)的各工序/工位作業(yè)時,通過掃碼自動獲取焊口編號信息,并將數(shù)據(jù)有效關(guān)聯(lián)。見圖4。5.4焊口二維碼掃碼槍為實現(xiàn)施工現(xiàn)場焊接、連頭、防腐等工序設(shè)備工況數(shù)據(jù)的存儲和上傳,自動焊每臺內(nèi)外焊機、防腐噴砂設(shè)備、紅外加熱設(shè)備、中頻加熱設(shè)備均安裝電子掃描槍,通過掃描焊口二維碼,實現(xiàn)焊接設(shè)備、防腐設(shè)備工況數(shù)據(jù)與焊口編號的一一對應(yīng)匹配。焊口二維碼是智能工地識別焊口相關(guān)數(shù)據(jù)的唯一身份,通過掃碼將焊工、焊接過程數(shù)據(jù)、防腐施工數(shù)據(jù)等關(guān)聯(lián)在一起。見圖5~6。6焊口參數(shù)的采集試驗段二期第四標(biāo)段采用CRC和熊谷全自動焊接設(shè)備,熊谷內(nèi)焊機及外焊機通過安裝數(shù)據(jù)存儲芯片,已具備了數(shù)據(jù)存儲功能,熊谷設(shè)備在現(xiàn)場完成了機組設(shè)備的WiFi組網(wǎng)、數(shù)據(jù)收集和上傳回收,開發(fā)了可掃描焊口條形碼模塊的掃碼槍與數(shù)據(jù)回收后可用于用戶電腦打開數(shù)據(jù)的軟件,該功能可完成每個焊口對應(yīng)參數(shù)的采集工作。見圖7。建設(shè)完成智能工地現(xiàn)場后,使用掃碼槍掃描施工現(xiàn)場打印張貼的焊口編號電子標(biāo)簽和對應(yīng)施焊焊工的電子標(biāo)簽,通過對應(yīng)軟件的對接,完成焊機焊接工況參數(shù)(包括但不限于電流、電壓、焊接速度、擺動寬度、送絲速度、頻率、左停留、右停留、時間等)的存儲、上傳,并和焊口、焊接層數(shù)相對應(yīng)。見圖8。CRC內(nèi)焊機在單獨采購模塊后,已實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲功能,熱焊機、外焊機具備電壓、電流、送絲速度、焊接速度等存儲功能,能下載至電腦保存,在數(shù)據(jù)未實時上傳之前,先將數(shù)據(jù)進行單獨存儲,并移交業(yè)主。最終需開發(fā)掃碼槍并與焊接設(shè)備匹配后,掃描人員及焊口電子標(biāo)簽,建立了關(guān)聯(lián)關(guān)系,讀取焊機的工況變量,并寫入實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫,根據(jù)焊評給定的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),在工控畫面實時監(jiān)控設(shè)備運行狀況。見圖9。7挖掘后的圖像存儲本標(biāo)段現(xiàn)場防腐施工所用設(shè)備中,噴砂除銹工作站具有調(diào)整和儲存噴槍壓力、擺幅、擺速參數(shù)的功能,中頻加熱設(shè)備可調(diào)整儲存為功率的參數(shù),紅外加熱設(shè)備可儲存為功率的參數(shù)、加熱溫度及加熱時間。通過與防腐設(shè)備廠家共同開發(fā)相關(guān)模塊,通過焊口編碼電子標(biāo)簽掃碼,前期可實時采集、傳輸溫度和壓力參數(shù)并與每道焊口相對應(yīng)。由于目前在防腐層干膜檢漏、測厚、錨紋深度等數(shù)據(jù)存儲和傳輸上,尚未實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲及實時傳輸,施工前期暫采用施工助手進行數(shù)據(jù)錄入。見圖10。8施工過程數(shù)據(jù)上傳及實時傳輸施工助手在中俄原油二線工程、陜京四線工程、中靖線等已經(jīng)得到了成功運用,通過施工助手能離線采集施工過程中大量信息,并在有網(wǎng)絡(luò)情況下實現(xiàn)上傳,在智能工地建設(shè)完成后,通過現(xiàn)場工業(yè)WiFi傳輸,進一步提高了施工過程數(shù)據(jù)采集的實時性,最終上傳到業(yè)主建立的全生命周期平臺(PCM系統(tǒng))。焊接過程數(shù)據(jù)、防腐設(shè)備工況參數(shù)存儲和實時傳輸與施工助手形成有機結(jié)合,彌補了施工助手不能完成的數(shù)據(jù)采集,最終均通過PCM系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享。9實現(xiàn)數(shù)字化移交需要建設(shè)單位、設(shè)備及制造企業(yè)自動焊、防腐