中俄东线试验段二期智能工地建设

中俄东线试验段二期智能工地建设

为贯彻落实中俄东线全数字化移交、全智能化运营、全生命周期管理的智能管道建设理念，实现整个过程的控制、全计算机科学管理和全数字化移交的目标，根据智慧管道建设的要求，现场配置了工业wi及视频监控，拥有施工设备的场景和参数存储功能，并实时传输。建设智能建筑，最终实现设施的可视化、物质产量的电子管理和信息管理。1智能工程建设优势(1)在油气管网规模建设过程中,中石油标准化、模块化、信息化水平不断提高,完成从传统管道向数字管道的转变,实现设计数字化、施工机械化、物采电子化、管理信息化。随着大数据、云计算、物联网等信息技术的日趋成熟,中石油智慧管道建设具备了坚实基础,智能工地建设在这个大环境下顺势而生。(2)智能工地建设基于信息化技术,其优势在于实现施工现场生产状态远程监控,减少施工管理人员配置。同时,设备工况数据的自动存储和实时传输提高了数据信息收集量的同时,大幅度减少了人工采集量,减少了作业人员配置和降低了人工采集误差,施工过程数据的实时上传确保了数据的实时性、真实性和可靠性,提高了信息化管理程度。智能工地是未来管道建设的发展趋势因此,根据智慧管道建设需求,在中俄东线试验段开展了智能工地建设试验。2智能耐量工程施工智能工地建设是通过部署工业级无线路由器,搭建施工现场无线网络,使各类智能设备可以通过局域网连接PCM前置服务器,基于通信网络,实现远程数据传输、过程数据存档、现场监控。智能工地建设是数字化移交、信息化管理能够得以顺利实施的先决条件。中俄东线试验段二期第四标段共有2个全自动焊接机组、1个防腐机组,施工现场逐步建设成智能工地,后续将在连头、下沟、穿越等关键施工工序建设智能工地。智能工地主要包括现场设备WiFi组网、施工现场可视化、焊口编号关联各项作业数据、施工数据及设备工况存储和实时传输四大方面。通过上述工作,使施工设备、施工过程数据、设备工况、人员信息、管材信息、施工环境信息通过互联网进行关联,所有数据汇集成大数据库,形成系统的融合互联。智能工地示意见图1。3监控采集和传输系统目前通过4G室外大功率无线路由器、无线网桥、无线AP、安全盒子等设备,可实现现场WiFi的150m覆盖范围,在网络信号不好的情况下,通过网桥连接的形式对信号进行放大。现场WiFi组网示意见图2。根据智慧化管道建设需求,已在自动焊焊接、防腐机组作业场地设置智能工地监控、采集和传输系统,该系统主要硬件包括无线球机(WiFi+128G存储卡)、布控球套装(WiFi+4G+SD存储卡)、无线AP、安全接入网关、笔记本电脑、UPS及稳压设备、机柜等,具备4G无线传输功能和足够的存储空间,具备和业主控制中心系统的接入、调用功能,具备现场施工助手网络链接功能等。WiFi覆盖范围70~150m,信号稳定,图像质量清晰无卡顿;4G信号满足数据、图像传输要求;监控视频清晰,变焦范围70~100m。该系统建设完成后,通过现场WiFi组网及视频监控设备,施工机组数据采集人员能够在施工现场完成数据采集、录入工作,业主对施工现场的资源分布、作业过程及重点活动等可以远程监控。4布控制板及视频存储自动焊焊接机组每个防风棚内设置一个隐蔽式网络摄像机,并在自动焊和防腐机组起重设备制高点安装布控球监控装置,布控球同时配置128GSD存储卡用于视频存储,实现在线时实时监控、离线时视频下载存储功能。见图3。5现场施工电子标签扫描代码连接5.1电子标签,对施工区域进行远程监视和现场巡检工程开工前,对所有参建员工姓名、工种等信息进行统计、核对、报验后,按照CDP标准,对于符合要求的人员,对所有参建员工配发统一规范化的人员电子标签,作为人员身份辨识的唯一依据。业主、监理在对施工区域进行远程监视和现场巡查时,可通过人员电子标签核对人员的身份信息,实现对入场人员的监控和拍照,并以场地为标识,记录进场时人员名单、着装、所属岗位、进出时间、联系方式等个人信息。通过施工管理助手,对人员的培训认证、报验入场、二维码证件配发、现场检查、人员退场、人员评价各环节和设备的报验入场、维修保养、检定、现场检查、出场等环节,形成全生命周期的闭环管控。5.2贴到管道二维码本工程的进场管材实施数字化管理,每根管材均在外表面张贴了管道二维码。在施工过程中,施工机组使用施工助手,对管材外表面的二维码通过扫码实现管材的辨识、核对、记录、跟踪,通过施工助手的录入,将钢管号与焊口进行关联。5.3焊口号码电子标签利用二维码打印机,并通过手机WiFi连通,现场打印出焊口二维码。在布管坡口加工完成后,将产生的焊口编号封装在电子标签内,作为唯一的身份标识,后续在与之相关的各工序/工位作业时,通过扫码自动获取焊口编号信息,并将数据有效关联。见图4。5.4焊口二维码扫码枪为实现施工现场焊接、连头、防腐等工序设备工况数据的存储和上传,自动焊每台内外焊机、防腐喷砂设备、红外加热设备、中频加热设备均安装电子扫描枪,通过扫描焊口二维码,实现焊接设备、防腐设备工况数据与焊口编号的一一对应匹配。焊口二维码是智能工地识别焊口相关数据的唯一身份,通过扫码将焊工、焊接过程数据、防腐施工数据等关联在一起。见图5~6。6焊口参数的采集试验段二期第四标段采用CRC和熊谷全自动焊接设备,熊谷内焊机及外焊机通过安装数据存储芯片,已具备了数据存储功能,熊谷设备在现场完成了机组设备的WiFi组网、数据收集和上传回收,开发了可扫描焊口条形码模块的扫码枪与数据回收后可用于用户电脑打开数据的软件,该功能可完成每个焊口对应参数的采集工作。见图7。建设完成智能工地现场后,使用扫码枪扫描施工现场打印张贴的焊口编号电子标签和对应施焊焊工的电子标签,通过对应软件的对接,完成焊机焊接工况参数(包括但不限于电流、电压、焊接速度、摆动宽度、送丝速度、频率、左停留、右停留、时间等)的存储、上传,并和焊口、焊接层数相对应。见图8。CRC内焊机在单独采购模块后,已实现数据的存储功能,热焊机、外焊机具备电压、电流、送丝速度、焊接速度等存储功能,能下载至电脑保存,在数据未实时上传之前,先将数据进行单独存储,并移交业主。最终需开发扫码枪并与焊接设备匹配后,扫描人员及焊口电子标签,建立了关联关系,读取焊机的工况变量,并写入实时数据库和历史数据库,根据焊评给定的参数标准,在工控画面实时监控设备运行状况。见图9。7挖掘后的图像存储本标段现场防腐施工所用设备中,喷砂除锈工作站具有调整和储存喷枪压力、摆幅、摆速参数的功能,中频加热设备可调整储存为功率的参数,红外加热设备可储存为功率的参数、加热温度及加热时间。通过与防腐设备厂家共同开发相关模块,通过焊口编码电子标签扫码,前期可实时采集、传输温度和压力参数并与每道焊口相对应。由于目前在防腐层干膜检漏、测厚、锚纹深度等数据存储和传输上,尚未实现数据存储及实时传输,施工前期暂采用施工助手进行数据录入。见图10。8施工过程数据上传及实时传输施工助手在中俄原油二线工程、陕京四线工程、中靖线等已经得到了成功运用,通过施工助手能离线采集施工过程中大量信息,并在有网络情况下实现上传,在智能工地建设完成后,通过现场工业WiFi传输,进一步提高了施工过程数据采集的实时性,最终上传到业主建立的全生命周期平台(PCM系统)。焊接过程数据、防腐设备工况参数存储和实时传输与施工助手形成有机结合,弥补了施工助手不能完成的数据采集,最终均通过PCM系统实现互联互通、数据共享。9实现数字化移交需要建设单位、设备及制造企业自动焊、防腐