油气田地面站场智慧工地建设的研究

油气田地面站场智慧工地建设的研究

贾鸿皓  方俊  王鑫

长庆工程设计有限公司

摘要：本文近年来在油气田地面工程中推广的智慧工地建设，针对在陕甘宁等油区地面工程中面临的野外作业环境、强对流天气等特殊情况，分析研究各类技术路线，对目前所接触的一些智慧工地配置提出个人意见，并总结适合油气田地面建设的智慧工地建设标准及要求。

关键词：智慧工地、人工智能（AI）、4G/5G网络

近年来长庆油田多处大型站场在建设过程中推广智慧工地建设模式，主要是利用物联网技术对建设工地中的人员信息，物流信息，人员行为，环境状况等进行感知，并运用AI技术分析出相关结论，并进行主动报警。其中各类监控报警信号的采集是智慧工地正常运行的基础，监控报警信号获取的准确与否，直接影响AI后台分析的结果，是整个智慧工地建设的核心。

目前已建工地整体采用视频分析+传感器的方式获取基础参数，在油气田地面站场的实际运行中，突出暴露出部分数据采集不仅没有起到方便工地管理的作用，反而增加运行单位对误报，虚报的查询工作。

一、具体需求及存在问题

油气田地面工程的建设场所，主要突出对人和物的管理，其中对人的安全管理和行为预警是整个智慧工地系统的核心，对人及物料的管理需求为：

据建设单位实际运行中反映存在报警准确率不高的问题，不能有效地指挥现场施工，主要情况为：

误报及漏报数量整个建设周期中每日均有发生，根据建设单位结合总施工周期，日误报漏报情况一般为5.5次/日。

二、原因分析

根据调研及总结，结合实际运行管理单位的日常管理要求，主要的误报原因主要为：①设备识别率不佳②设备网络③数据智能分析

1、设备识别率不佳 设备识别率不佳的问题主要存在于工地门禁系统，是工地安全管理的重中之重，一旦误报或漏报，直接影响工地当日日程安排，工地会立刻进行人员排查，影响较大。设备识别率的问题主要分为2种情况：①设备识别与工地的门禁系统的联动存在问题，识别出现纰漏时，不能做到一人一卡或一人一刷，后续进入工地的工作人员存在未识别时，门禁依然放行的情况②设备对人员面部识别存在错误，将长相接近的人进行误识别。无论出现哪种问题，均是设备识别准确率造成的工地安全隐患。

2、设备网络问题 由于建设工地现场装置临时设施较多，智慧工地一般配置流动式视频监控摄像机，摄像机不具备使用有线光缆进行传输的可行性，一般采用WIFI信号或4G信号实现数据传输。在工地较远的角落设置的摄像机，无线信号容易受到附近植被或者天气的影响，导致上传至AI视频分析平台的画面中断或掉帧，被系统误识别为警情造成误报。同时真实警情也会由于网络原因造成上传通道临时受阻的漏报。

3、数据智能分析 智慧工地一般均配置本地显示的天气显示系统，对工地温湿度及空气质量进行显示。但系统存在漏报问题，尤其对于油气田区夏季强对流天气的预警功能缺失，现场缺乏天气信息更为准确的环境系统，不仅需要即时更新当地气象台消息，做到提前预警，还需要根据工地气压变化等，进行自主强对流天气的预报，有效提高工地的安全。

三、改进措施

1、调整工地闸机系统

弃用容易混用的卡片式管理方法，身份识别建议使用面部智能识别系统，在闸机前身份识别时，同时进行进站前劳保检查。弃用翼型道或三棍式道闸机，有效杜绝翻越、钻越情况，使用立体智能转机实现人员进出工地。杜绝因身份识别导致的监控报警。

经后续其他油气田站场智慧工地的门禁验证，经报警数据比对，因门禁产生的人员身份报警降至0%，提升效果显著。

2、设备网络问题

针对网络问题，主要提升采用两种方式①降低对网络稳定性的依靠性②选用更加适用的网络 针对降低网络稳定性的依靠性，可采用更加智慧的设备，将识别功能前置，降低后端报警识别的数据量，起到降低网络依靠性的要求。

①降低网络依靠性

针对油气田施工站场可能含挥发可燃气体及动火用燃气，智慧工地需要运用先进的人工智能视频分析技术和深度学习算法，对视频图像进行智能分析与识别。总结站内及站外高后果监控需求，归纳各类监控需求。通过AI算法行人检测获取人员属性信息和动作的高精度识别,包含性别，劳保佩戴、佩戴物、行为动作等,提供丰富的结构化信息,对装置的运行情况，尤其是不明烟火等异常画面进行预警，用于高效的工地安全管理。

在AI自动识别报警的需求下，画面分析报警占到75%的情况，行为分析报警占到25%的情况。其中画面分析技术相对成熟，可采用前端AI分析盒前端配置，无需后台系统参与的AI学习，网络占用率较低可有效规避网络问题

②选用更加适用的网络信道

根据无线电信号传输带宽与频率波长的反比关系，一般情况下无线网络传输数据的能力（带宽）越强，其对障碍物绕射能力越弱；带宽要求越低，其抗干扰及信号绕射能力越强。根据报警开关量信号一般为字节类数据，带宽要求极低，信道畅通率高的特点，使用zigbee网关作为汇接站内各类传感器类物联网设备，系统使用915Mhz频率，该频率下全站没有覆盖盲区，与采用工业WIFI及商用4G相比，数据带宽减少但覆盖范围增加，适合智慧工地中各类传感器的数据上行。

使用不同的网络频段进行传输后，站内各种报警器，传感器的报警信号有独立的信道传输，信号覆盖更好，也不会因为流媒体的资源挤占造成漏报，网络拥堵丢包情况由3.5次/天降低为0次/天，报警信号接收成功率由65%提升至100%。

3、设置智能天气预警装置

在智慧工地现场环境传感器上，加入气压感知模块，并安装智能分析装置，根据后台对比分析温湿度、气压在强对流天气前的变化关系，智能分析工地所在地半小时内强对流天气的发生率，提前于天气预报前进行预警，建设方可有效采取各项措施保证工地安全。

四、总结

综上所述，石油地面工程建设在实际运行中，有独特的智能化管理需求。为适应更好的智慧工地匹配度，可采用以上方式，更有效率的提升对物资及人员的综合管理。

参考文献:

[1] 黄晓丽，熊新强，王念榕，等 . 油气田地面工程“十四五”技术发展趋势展望 [J]. 油气与新能源，2021,33(03):7-9.

[2] 宋旭，赵雪峰，李宏斌，等 . 油气田地面工程智能化建设探索 [J]. 油气田地面工程，2021,40(07):1-5.

[3] 宋旭，宋泰 .GIS 在油田地面工程规划设计中的应用[J]. 油气田地面工程，2016,35(09):49-50.

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