论文部分内容阅读
摘 要：数据采集是LNG接收站数字化建设过程中的基础工作，工程建设期数据采集的质量将制约后续数字化交付以及数字化站场的建设和使用。随着大数据时代的到来和云计算技术的发展，使用数据采集管理系统无论是对保障采集数据的完整性、准确性、及时性与便携性，还是对统一数据标准都有着重要意义，如何利用数字化技术对LNG接收站工程建设期的数据进行采集值得深入研究。
关键词：LNG接收站;工程建设期;数据采集;数字化
中图分类号：TP399-C 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）24-0156-05
Exploration on Data Collection in Digitization Construction of LNG Terminal during the Project Construction Period
ZHUANG Tiantian
（CNOOC Gas & Power Group Co.，Ltd.，Beijing 100028，China）
Abstract：Data collection is the basic work in the process of digitization construction of LNG terminal. The quality of data collection during the project construction period will restrict the subsequent digitization delivery and the construction and usage of digitization station. With the advent of big data era and the development of cloud computing technology，using of data collection management system is of great significance to ensure the integrity，accuracy，timeliness and portability of collected data，or to unify data standards. How to use digitization technology to collect data in LNG terminal project construction period is worth deeply researching.
Keywords：LNG terminal;project construction period;data collection;digitization
0 引 言
现阶段，中国LNG接收站的建设已进入成熟期，众多业主在LNG接收站的规划设计阶段即对数字化、智能化、完整性等建设内容提出了较高要求，要求EPC总包方在竣工后交付一个实体LNG接收站之余，还要同时交付一个与实体完全一致的虚拟LNG接收站。而实现LNG接收站数字孪生的基础就是工程建设期的数据采集，它既是信息系统的重要组成部分，也是工程建设成果的重要体现。所采集数据的准确性和完整性将直接关系到接收站生产运营期数据分析与决策的效果，大大节约在生产运营期重复收集和查询建设期数据的成本[1]。
我们就如何在LNG接收站的工程建设期内完成数据采集进行了探索，总结出了一套切实可行的方法，希望能对LNG接收站工程建设期的数据采集工作发挥一定的示范作用。
1 数据采集内容与标准
1.1 数据采集内容
数据采集内容涵盖LNG接收站工程建设内容主要包括施工数据采集、设备信息数据采集。
施工数据采集是指收集LNG接收站工程的施工数据，其中包括施工测量数据、材料数据、施工影像资料、施工过程数据、质量检验信息、设备制造过程数据等。施工测量数据主要包括：设备设施结构测量数据、焊口测量数据、管道组成件测量数据、管道附属件测量数據、站址测量数据、重大影响物测量数据以及施工缺陷测量数据等。材料数据包含接收站工程的所有材料进场和复检文件，材料主要包括：混凝土原材料、钢筋、钢板、管道、焊材、预应力钢绞线等。施工影像资料包含所有重要施工过程的图片数据信息拍摄收集、大型设备（如储罐、压缩机、地下管线、各类成套成撬装置等设备设施）内部结构图片拍摄收集、隐蔽工程施工过程图片拍摄收集等。施工过程数据包含施工日志数据、施工工程量数据等。质量检验信息是指所有设备设施施工过程中的质量检验信息，主要包括材料检验、焊口质量、涂层和保冷层施工、沉降监测、防腐保护、无损检测等。设备制造过程数据主要包括设备监造方案、监造过程的影像资料和监造台账等资料。关键设备监造资料作为后续运行和安全管理的基础数据。
设备信息数据采集是指收集LNG接收站工程中所有的设备信息数据，设备信息数据采集内容如表1所示。
1.2 数据采集标准
我们通过对LNG接收站工程建设的范围分析，并且结合业主对生产运营期精细化管理的需要，在通用化数据采集模板的基础上进行定制，形成适合某个项目的数据采集实施方案及模板，具体过程如图1所示。
1.3 数据采集流程
数据采集流程包括计划、实施、检查、抽查、校核和入库等环节，参与方包括施工单位、EPC、监理部、数字化建设单位、完整性管理小组、第三方检测单位等，具体内容如图2所示。
数字化建设单位编制数据采集模板并反馈给施工单位，施工单位按照数据采集实施方案的要求及模板进行数据采集，将采集到的数据提交给EPC总包及监理部进行数据检查与确认，再交由数字化建设单位进行数据检查与校验，并按照计划的抽检数量进行复测，准确无误后再将数据整理入库。 2 数据采集管理系统
随着互联网技术的日益发展以及“互联网+”应用的不断深入，传统业务的效率得到了极大的提升[2]，我们在项目上引入互联网技术，将其应用于接收站工程建设期数据的采集与管理，其中数据采集管理系统架构图如图3所示。
基础设施层：系统部署在云平台，与计算机终端、移动终端、硬件服务器、自控仪表、网络通信设施共同构成数据采集管理系统的物理基礎设施层。
数据层：建立LNG接收站工程建设期数据库，统一数据格式及类型，用于存储基础地理数据、设计数据、采办数据、施工数据并集成生产运营期所产生的生产运营数据。
平台服务层：将二维GIS平台、三维GIS平台以及用户、权限、工作流、日志等系统管理功能通过微服务的方式实现，作为基础平台为上层业务应用提供底层技术支撑。
应用层：实现数据管理功能，主要包括计划编制、数据填报、数据审核、数据检验、数据浏览、数据查询、统计分析等，同时与三维GIS平台联动，将数据通过位号挂接到三维模型上，既能通过数据定位到三维场景或设备，也能通过三维场景或设备查询到数据，支持与施工进度同步的可视化进度管理。
用户层：主要包括操作人员、管理技术人员、领导决策人员三种角色。其中操作人员指数据采集人员等，管理技术人员指岗位经理、专业工程师等数据审核人员，领导决策人员指部门领导、公司领导等关注数据整体采集情况的人员。
LNG接收站建设各方通过一个数据采集管理系统上传、管理和共享数据，改变以往使用纸质单据与Excel记录的方式，提高数据的完整性、准确性、及时性与便携性，助力施工数据采集工作高质量地完成[3]。
2.1 数据采集线上化确保数据完整性
系统将所有Excel数据采集模板进行数据库化，使施工数据结构化，并与单项工程、工厂分解结构等建立数据关联性。利用线上平台采集数据，使采集到的数据一目了然，设置数据必填项以保证数据的完整性。
2.2 数据采集校验确保数据准确性
如图4所示，数据上传到平台后，平台提供工具实现基于位号的自动关联，同时对数据进行准确性与一致性校验，以此来控制数据的质量。校验内容包括：
（1）校验工厂对象与文档编号等，对不符合编码规则的数据进行提醒;
（2）校验工厂对象属性，对不满足标准定义的工厂对象属性进行提醒;
（3）校验值或计量单位，对同一工厂对象同一属性不一致的值或计量单位进行提醒;
（4）校验文档关联关系，对缺少关联关系的文档进行提醒;
（5）校验工厂对象，对与交付清单所定标准工厂对象不一致的对象的进行提醒;
（6）校验数据条件，对导入出错的数据进行提醒。
2.3 与计划进度匹配确保数据及时性
根据项目施工WBS计划，提前在系统中生成与之匹配的数据采集计划，如图5所示。使数据采集进度与项目进度一致，确保施工后产生的数据能及时录入数据采集系统，保证数据的及时性。
2.4 云平台部署确保数据便携性
LNG接收站工程建设周期长，参建单位与工作人员多，数据采集系统采用云平台部署，使总包、监理、分包、业主等各参与方都能通过网络随时随地访问数据采集系统，提高了数据的采集与整理效率，确保了数据的便携性。
3 数字化交付
工程竣工后向业主交付与实体一致的数字化LNG接收站是LNG接收站数字化建设的重要节点，数字化移交主要是指将整个工程建设过程中产生的设计图纸、设计模型、文档、工程工艺属性、工程采购数据、建造施工数据、质量检验数据等，通过格式转换及轻量化等方式转化为数字化工厂所需的集智能化、信息化、结构化于一体的三维模型，最终移交给物理LNG接收站对应的数字化LNG接收站。在此三维模型的基础上，业主可集成生产运营管理、应急管理、可视化培训、检维修与巡检、风险评价、效能评价、知识库等功能，辅助业主生产运营[4]。
4 建议
4.1 提前规划数据采集与交付
应提前规划数据采集与交付。由于工程建设和运营维护的管理主体不同，管理模式和工作理念存在较大的差别，因此业主应该在设计建造期就参与到数据收集和交付标准与程序的制定工作中，确保工程建设期数据能够向运行维护期过渡，避免数据脱节或可利用程度不高的情况发生[5]。
4.2 做好与各参建单位的工作协调
应做好与各参建单位的工作协调。开展数据采集工作需要与设计、采办、施工、质量、HSE、承包商、监理等各部门打交道，定期从以上部门收集数据并整理，且要注意数据的完整性、正确性、唯一性和一致性，因此要求与各部门的工作协调有计划性（形成数据收集的目录与时间点），有指导性（提出数据收集的质量标准），有管理性（提供数据收集的工具，数据审核与存储需要统一的界面），有一致性（对施工变更的地方应及时对设计文件及数据进行修改记录）。
4.3 保证数据采集的及时性
应保证数据采集的及时性，数据采集过程中涉及很多隐蔽工程与关键环节的数据采集，下一环节的施工会覆盖上一环节的施工，施工一旦完成，数据将无法追溯，因此要求在每一个环节施工前就做好数据采集准备并按时采集数据。
5 结 论
目前，行业内LNG接收站数字化交付实施案例比较少。LNG接收站的数字化建设对于实现LNG接收站精细化管理、智能化运维具有十分重要的意义，其中工程建设期数据采集工作更是LNG接收站完整性管理的基础。希望通过以上内容的探索，可以为后续LNG接收站数据采集的质量提供支撑，为LNG接收站数字化建设出台统一标准与系统建设奠定基础。
参考文献：
[1] 孟波，安超，鲜俊，等.输油气管道完整性管理数据采集研究 [J].全面腐蚀控制，2019，33（10）：53-56+104.
[2] 杨烨.数字化LNG工厂建设与应用 [J].天然气与石油，2015，33（5）：66-69+11.
[3] 周晓飞，张杰，杨国辉.利用信息化手段提高长输管道施工阶段数据采集质量管理 [J].科技风，2020（4）：98.
[4] 徐晓晔.三维数字化移交技术在化工工程设计中的应用探究 [J].工程建设与设计，2020（24）：240-241.
[5] 杨伟伟.“华龙一号”核电厂工程数据数字化移交研究 [J].科学技术与工程，2020，20（36）：14935-14943.
作者简介：庄天天（1987.02—），男，湖南长沙人，工程师，硕士，研究方向：数字化工厂、完整性管理、项目管理平台。
关键词：LNG接收站;工程建设期;数据采集;数字化
中图分类号：TP399-C 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）24-0156-05
Exploration on Data Collection in Digitization Construction of LNG Terminal during the Project Construction Period
ZHUANG Tiantian
（CNOOC Gas & Power Group Co.，Ltd.，Beijing 100028，China）
Abstract：Data collection is the basic work in the process of digitization construction of LNG terminal. The quality of data collection during the project construction period will restrict the subsequent digitization delivery and the construction and usage of digitization station. With the advent of big data era and the development of cloud computing technology，using of data collection management system is of great significance to ensure the integrity，accuracy，timeliness and portability of collected data，or to unify data standards. How to use digitization technology to collect data in LNG terminal project construction period is worth deeply researching.
Keywords：LNG terminal;project construction period;data collection;digitization
0 引 言
现阶段，中国LNG接收站的建设已进入成熟期，众多业主在LNG接收站的规划设计阶段即对数字化、智能化、完整性等建设内容提出了较高要求，要求EPC总包方在竣工后交付一个实体LNG接收站之余，还要同时交付一个与实体完全一致的虚拟LNG接收站。而实现LNG接收站数字孪生的基础就是工程建设期的数据采集，它既是信息系统的重要组成部分，也是工程建设成果的重要体现。所采集数据的准确性和完整性将直接关系到接收站生产运营期数据分析与决策的效果，大大节约在生产运营期重复收集和查询建设期数据的成本[1]。
我们就如何在LNG接收站的工程建设期内完成数据采集进行了探索，总结出了一套切实可行的方法，希望能对LNG接收站工程建设期的数据采集工作发挥一定的示范作用。
1 数据采集内容与标准
1.1 数据采集内容
数据采集内容涵盖LNG接收站工程建设内容主要包括施工数据采集、设备信息数据采集。
施工数据采集是指收集LNG接收站工程的施工数据，其中包括施工测量数据、材料数据、施工影像资料、施工过程数据、质量检验信息、设备制造过程数据等。施工测量数据主要包括：设备设施结构测量数据、焊口测量数据、管道组成件测量数据、管道附属件测量数據、站址测量数据、重大影响物测量数据以及施工缺陷测量数据等。材料数据包含接收站工程的所有材料进场和复检文件，材料主要包括：混凝土原材料、钢筋、钢板、管道、焊材、预应力钢绞线等。施工影像资料包含所有重要施工过程的图片数据信息拍摄收集、大型设备（如储罐、压缩机、地下管线、各类成套成撬装置等设备设施）内部结构图片拍摄收集、隐蔽工程施工过程图片拍摄收集等。施工过程数据包含施工日志数据、施工工程量数据等。质量检验信息是指所有设备设施施工过程中的质量检验信息，主要包括材料检验、焊口质量、涂层和保冷层施工、沉降监测、防腐保护、无损检测等。设备制造过程数据主要包括设备监造方案、监造过程的影像资料和监造台账等资料。关键设备监造资料作为后续运行和安全管理的基础数据。
设备信息数据采集是指收集LNG接收站工程中所有的设备信息数据，设备信息数据采集内容如表1所示。
1.2 数据采集标准
我们通过对LNG接收站工程建设的范围分析，并且结合业主对生产运营期精细化管理的需要，在通用化数据采集模板的基础上进行定制，形成适合某个项目的数据采集实施方案及模板，具体过程如图1所示。
1.3 数据采集流程
数据采集流程包括计划、实施、检查、抽查、校核和入库等环节，参与方包括施工单位、EPC、监理部、数字化建设单位、完整性管理小组、第三方检测单位等，具体内容如图2所示。
数字化建设单位编制数据采集模板并反馈给施工单位，施工单位按照数据采集实施方案的要求及模板进行数据采集，将采集到的数据提交给EPC总包及监理部进行数据检查与确认，再交由数字化建设单位进行数据检查与校验，并按照计划的抽检数量进行复测，准确无误后再将数据整理入库。 2 数据采集管理系统
随着互联网技术的日益发展以及“互联网+”应用的不断深入，传统业务的效率得到了极大的提升[2]，我们在项目上引入互联网技术，将其应用于接收站工程建设期数据的采集与管理，其中数据采集管理系统架构图如图3所示。
基础设施层：系统部署在云平台，与计算机终端、移动终端、硬件服务器、自控仪表、网络通信设施共同构成数据采集管理系统的物理基礎设施层。
数据层：建立LNG接收站工程建设期数据库，统一数据格式及类型，用于存储基础地理数据、设计数据、采办数据、施工数据并集成生产运营期所产生的生产运营数据。
平台服务层：将二维GIS平台、三维GIS平台以及用户、权限、工作流、日志等系统管理功能通过微服务的方式实现，作为基础平台为上层业务应用提供底层技术支撑。
应用层：实现数据管理功能，主要包括计划编制、数据填报、数据审核、数据检验、数据浏览、数据查询、统计分析等，同时与三维GIS平台联动，将数据通过位号挂接到三维模型上，既能通过数据定位到三维场景或设备，也能通过三维场景或设备查询到数据，支持与施工进度同步的可视化进度管理。
用户层：主要包括操作人员、管理技术人员、领导决策人员三种角色。其中操作人员指数据采集人员等，管理技术人员指岗位经理、专业工程师等数据审核人员，领导决策人员指部门领导、公司领导等关注数据整体采集情况的人员。
LNG接收站建设各方通过一个数据采集管理系统上传、管理和共享数据，改变以往使用纸质单据与Excel记录的方式，提高数据的完整性、准确性、及时性与便携性，助力施工数据采集工作高质量地完成[3]。
2.1 数据采集线上化确保数据完整性
系统将所有Excel数据采集模板进行数据库化，使施工数据结构化，并与单项工程、工厂分解结构等建立数据关联性。利用线上平台采集数据，使采集到的数据一目了然，设置数据必填项以保证数据的完整性。
2.2 数据采集校验确保数据准确性
如图4所示，数据上传到平台后，平台提供工具实现基于位号的自动关联，同时对数据进行准确性与一致性校验，以此来控制数据的质量。校验内容包括：
（1）校验工厂对象与文档编号等，对不符合编码规则的数据进行提醒;
（2）校验工厂对象属性，对不满足标准定义的工厂对象属性进行提醒;
（3）校验值或计量单位，对同一工厂对象同一属性不一致的值或计量单位进行提醒;
（4）校验文档关联关系，对缺少关联关系的文档进行提醒;
（5）校验工厂对象，对与交付清单所定标准工厂对象不一致的对象的进行提醒;
（6）校验数据条件，对导入出错的数据进行提醒。
2.3 与计划进度匹配确保数据及时性
根据项目施工WBS计划，提前在系统中生成与之匹配的数据采集计划，如图5所示。使数据采集进度与项目进度一致，确保施工后产生的数据能及时录入数据采集系统，保证数据的及时性。
2.4 云平台部署确保数据便携性
LNG接收站工程建设周期长，参建单位与工作人员多，数据采集系统采用云平台部署，使总包、监理、分包、业主等各参与方都能通过网络随时随地访问数据采集系统，提高了数据的采集与整理效率，确保了数据的便携性。
3 数字化交付
工程竣工后向业主交付与实体一致的数字化LNG接收站是LNG接收站数字化建设的重要节点，数字化移交主要是指将整个工程建设过程中产生的设计图纸、设计模型、文档、工程工艺属性、工程采购数据、建造施工数据、质量检验数据等，通过格式转换及轻量化等方式转化为数字化工厂所需的集智能化、信息化、结构化于一体的三维模型，最终移交给物理LNG接收站对应的数字化LNG接收站。在此三维模型的基础上，业主可集成生产运营管理、应急管理、可视化培训、检维修与巡检、风险评价、效能评价、知识库等功能，辅助业主生产运营[4]。
4 建议
4.1 提前规划数据采集与交付
应提前规划数据采集与交付。由于工程建设和运营维护的管理主体不同，管理模式和工作理念存在较大的差别，因此业主应该在设计建造期就参与到数据收集和交付标准与程序的制定工作中，确保工程建设期数据能够向运行维护期过渡，避免数据脱节或可利用程度不高的情况发生[5]。
4.2 做好与各参建单位的工作协调
应做好与各参建单位的工作协调。开展数据采集工作需要与设计、采办、施工、质量、HSE、承包商、监理等各部门打交道，定期从以上部门收集数据并整理，且要注意数据的完整性、正确性、唯一性和一致性，因此要求与各部门的工作协调有计划性（形成数据收集的目录与时间点），有指导性（提出数据收集的质量标准），有管理性（提供数据收集的工具，数据审核与存储需要统一的界面），有一致性（对施工变更的地方应及时对设计文件及数据进行修改记录）。
4.3 保证数据采集的及时性
应保证数据采集的及时性，数据采集过程中涉及很多隐蔽工程与关键环节的数据采集，下一环节的施工会覆盖上一环节的施工，施工一旦完成，数据将无法追溯，因此要求在每一个环节施工前就做好数据采集准备并按时采集数据。
5 结 论
目前，行业内LNG接收站数字化交付实施案例比较少。LNG接收站的数字化建设对于实现LNG接收站精细化管理、智能化运维具有十分重要的意义，其中工程建设期数据采集工作更是LNG接收站完整性管理的基础。希望通过以上内容的探索，可以为后续LNG接收站数据采集的质量提供支撑，为LNG接收站数字化建设出台统一标准与系统建设奠定基础。
参考文献：
[1] 孟波，安超，鲜俊，等.输油气管道完整性管理数据采集研究 [J].全面腐蚀控制，2019，33（10）：53-56+104.
[2] 杨烨.数字化LNG工厂建设与应用 [J].天然气与石油，2015，33（5）：66-69+11.
[3] 周晓飞，张杰，杨国辉.利用信息化手段提高长输管道施工阶段数据采集质量管理 [J].科技风，2020（4）：98.
[4] 徐晓晔.三维数字化移交技术在化工工程设计中的应用探究 [J].工程建设与设计，2020（24）：240-241.
[5] 杨伟伟.“华龙一号”核电厂工程数据数字化移交研究 [J].科学技术与工程，2020，20（36）：14935-14943.
作者简介：庄天天（1987.02—），男，湖南长沙人，工程师，硕士，研究方向：数字化工厂、完整性管理、项目管理平台。