中俄東線建設(shè)帶來的思考

　　以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢(shì)待發(fā)，人工智能將給人們的生產(chǎn)方式和生活方式帶來革命性變化。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的推動(dòng)下，油氣管道開始向智能化方向發(fā)展。

　　中俄東線是我國第三代輸油氣管道的代表，在建設(shè)過程中，提出了“全數(shù)字化移交、全智能化運(yùn)營、全生命周期管理”的智能管道建設(shè)目標(biāo)。智能化管道到底是什么樣?怎樣才能實(shí)現(xiàn)智能化?對(duì)中國管道發(fā)展有多大的影響?這些問題都需要中俄東線在建設(shè)過程中很好地解決，為中國智慧管網(wǎng)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　智能管道什么樣? 

　　所謂智能管道，是以管道本體及周邊環(huán)境的全生命周期數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)化與智能控制等技術(shù)與管道本體高度集成形成的管道管控一體化系統(tǒng)。智能管道具有四大特點(diǎn)，即可觀測(cè)、可控制、可自適應(yīng)和綜合優(yōu)化平衡。四大技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是大數(shù)據(jù)、大管網(wǎng)、地上地下一體和智能感知。全球首個(gè)智能管道解決方案已獲成功應(yīng)用。

　　中俄東線智能管道建成后，能夠適應(yīng)“區(qū)域化管理”模式，預(yù)期可實(shí)現(xiàn)六個(gè)方面的目標(biāo)：工藝運(yùn)行能夠全面感知、智能控制;站場管理可實(shí)現(xiàn)無人操作、區(qū)域管理;管道保衛(wèi)能做到重點(diǎn)監(jiān)視、智能巡護(hù);線路管理能做到全面檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)受控;安全環(huán)保能保證精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、預(yù)警預(yù)控;應(yīng)急管理可以系統(tǒng)決策、協(xié)同可視。

　　據(jù)中國石油管道有限責(zé)任公司北方分公司中俄東線項(xiàng)目副經(jīng)理、穿江項(xiàng)目經(jīng)理伍迅介紹，中俄東線是我國首條智能管道建設(shè)的試點(diǎn)工程，其智能化元素?zé)o處不在。從制管到敷設(shè)再到運(yùn)行，從選材到焊接再到投產(chǎn)，每一道工序背后都有多重智能技術(shù)支撐。建成后的管道將不再是冷冰冰的鋼管，而是擁有最強(qiáng)“大腦”，被賦予了“生命”的意義。

　　實(shí)現(xiàn)油氣管道智能化需要解決哪些問題? 

　　超前的設(shè)計(jì)為中俄東線實(shí)現(xiàn)智能化提供了理論依據(jù)。

　　2017年，中國石油提出要將中俄東線(黑河至長嶺段)建成國內(nèi)首個(gè)智能管道。這為管道局設(shè)計(jì)院提出了一個(gè)全新的課題。

　　早在2011年年底，管道設(shè)計(jì)院就開展了“以設(shè)計(jì)為源頭開展管道全生命周期管理”的數(shù)字化、協(xié)同化設(shè)計(jì)技術(shù)研究，逐步完善了站場、線路、建筑、經(jīng)濟(jì)數(shù)字化設(shè)計(jì)四大設(shè)計(jì)平臺(tái)，于2016年在集團(tuán)公司推廣。這些工作成果為管道設(shè)計(jì)院成功完成中俄東線智能化設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

　　中俄東線的管材是X80鋼，管徑為1422毫米。這兩個(gè)特點(diǎn)給設(shè)計(jì)出了一個(gè)難題。X80鋼最好的焊接手段是全自動(dòng)焊接，為了滿足這個(gè)要求，設(shè)計(jì)院利用數(shù)字化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先，對(duì)彎頭彎管進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，開發(fā)了彈性敷設(shè)模塊，加大了冷彎彎管和彈性敷設(shè)的使用率，并利用數(shù)據(jù)庫提出了水平彈性敷設(shè)中線坐標(biāo)明細(xì)表，并進(jìn)行了出圖，最終核減熱煨彎管約60%，推動(dòng)了中俄項(xiàng)目全自動(dòng)焊的全面鋪開。為了方便山區(qū)段施工，設(shè)計(jì)院開發(fā)了掃線模塊，并對(duì)過境段18.5公里的山區(qū)和丘陵段進(jìn)行了掃線設(shè)計(jì)，不僅精確統(tǒng)計(jì)了掃線量和土石方量，也方便了施工單位進(jìn)行機(jī)械化流水作業(yè)。

　　為實(shí)現(xiàn)中俄東線的智能管道建設(shè)目標(biāo)，管道設(shè)計(jì)院必須要做一項(xiàng)工作：在中俄東線(黑河至長嶺段)施工現(xiàn)場搭建數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，即服務(wù)器和客戶機(jī)通過云端架設(shè)至業(yè)主各分部辦公場所，以集成設(shè)計(jì)與施工數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)更新，自動(dòng)生成竣工圖。

　　這項(xiàng)工作盡管艱難，但參與中俄東線設(shè)計(jì)的工作人員群策群力，已經(jīng)成功完成這項(xiàng)工作。目前，管道設(shè)計(jì)院已經(jīng)把11個(gè)開工段線路部分的A版(第一版)施工圖設(shè)計(jì)備份到現(xiàn)場兩個(gè)分部的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器里，方便設(shè)計(jì)人員在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作和管理。同時(shí)，在業(yè)主一分部、二分部搭建兩個(gè)線路數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，以物理隔離方式搭建現(xiàn)場設(shè)計(jì)涉密環(huán)境，每個(gè)平臺(tái)指定兩個(gè)人專門負(fù)責(zé)，與業(yè)主合署辦公。

　　數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)有什么優(yōu)勢(shì)? 

　　管道設(shè)計(jì)院肇源分部設(shè)計(jì)項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人韓鋒介紹，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，管道設(shè)計(jì)院顛覆了以往配合施工的流程和方法。以前，業(yè)主和施工單位只能看到紙制版的施工平面圖。而現(xiàn)在，在現(xiàn)場數(shù)字化設(shè)計(jì)系統(tǒng)里就能看到立體、三維的現(xiàn)場情景，很直觀地幫助業(yè)主進(jìn)行管控。

　　從中不難看出數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)：能夠在現(xiàn)場直接變更出圖，保證設(shè)計(jì)變更的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，提高工作效率;加強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工的現(xiàn)場信息溝通和數(shù)據(jù)傳遞，輔助管道建設(shè)的信息化管理;實(shí)現(xiàn)竣工數(shù)據(jù)回流，對(duì)管道竣工相關(guān)數(shù)據(jù)提前進(jìn)行驗(yàn)證檢查，使焊口數(shù)據(jù)、彎管數(shù)據(jù)、穿越數(shù)據(jù)、水保數(shù)據(jù)等準(zhǔn)確統(tǒng)一。

　　應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，工程完工了，竣工圖也完成了，可以實(shí)現(xiàn)虛擬管道與實(shí)體管道同步投產(chǎn)，這些都是中俄東線最大的變革，更是智能管道的進(jìn)一步體現(xiàn)。在中俄東線施工現(xiàn)場，不只大型鋼管，每一名員工、每一臺(tái)設(shè)備，甚至焊完的每一道焊口都有自己的“二維碼身份證”。管道建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)全來自于一張張?zhí)N含著詳細(xì)信息的“身份證”。

　　油氣管道智能化后如何運(yùn)行? 

　　目前，中俄東線已完成20個(gè)焊接機(jī)組的組網(wǎng)及作業(yè)場景視頻監(jiān)控布置，建立了視頻監(jiān)控平臺(tái)，支持視頻實(shí)時(shí)播放、存儲(chǔ)及回放。這套系統(tǒng)由現(xiàn)場全景攝像頭和每一個(gè)焊棚的攝像頭組成。

　　機(jī)組人員每天進(jìn)場施工，做的第一件事便是打開視頻監(jiān)控系統(tǒng)。作業(yè)場景和每一道焊口的焊接過程會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綐I(yè)主、施工單位項(xiàng)目部。

　　通過這套系統(tǒng)，管理人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控到每一道焊口的焊接流程?，F(xiàn)場有沒有違規(guī)現(xiàn)象，坐在辦公室里便能一目了然。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，錄制下的視頻影像可以成為追責(zé)依據(jù)。

　　除此之外，中俄東線項(xiàng)目部還為每個(gè)機(jī)組安裝了GPS系統(tǒng)。管理人員只需在電腦上輕輕一點(diǎn)，機(jī)組的實(shí)時(shí)坐標(biāo)便顯示出來，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組作業(yè)位置的實(shí)時(shí)跟蹤?？梢暬墓芾矸绞椒奖懔斯芾砣藛T有效調(diào)配施工資源，合理安排共享，提高了整個(gè)工程的施工效率。

　　中俄東線全部采用自動(dòng)焊施工，這在我國長輸管道建設(shè)史上尚屬首次。項(xiàng)目部為每臺(tái)自動(dòng)焊裝備配置了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入自動(dòng)焊施工中，建立了“智能工地”實(shí)時(shí)監(jiān)視中心。

　　焊接過程中，操作人員的送絲速度、電流、電壓等影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)上傳到管道工程建設(shè)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)一旦超出標(biāo)準(zhǔn)值，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，管理人員坐在辦公室便掌握了焊接動(dòng)態(tài)。

　　除此之外，現(xiàn)場安全監(jiān)督系統(tǒng)、大型設(shè)備監(jiān)督系統(tǒng)、現(xiàn)場施工可視化、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、P6計(jì)劃管理系統(tǒng)、ERP經(jīng)營管理系統(tǒng)、設(shè)計(jì)管理平臺(tái)等信息化管理方式正在中俄東線施工現(xiàn)場和項(xiàng)目管理中廣泛應(yīng)用，依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建起的“智能工地”業(yè)已實(shí)現(xiàn)。

　　中俄管道的建設(shè)如火如荼，全體參建者正在努力開創(chuàng)中國管道里程碑。相信在不遠(yuǎn)的將來，全體參建者一定能夠用智慧和汗水將中俄管道建設(shè)成為最具智能化的管道。(記者 李元瀅 李程 特約記者 佟占偉;圖表來源： 管道設(shè)計(jì)院西之華)