人工智能在燃氣管道工程管理中的應用

徐乃杰

（內蒙古鑫睿泰工程建設有限公司，內蒙古自治區 呼和浩特 010000）

燃氣管道工程建設具有一定的危險性，而且由于管道的跨度大、路徑長，導致燃氣管道工程管理具有較高難度，尤其工程建設過程中人員流動性很高，進一步增加了管理人員的管理難度。為了強化對燃氣工程的管理，適應新時代更為嚴格的管理需求，需要引入人工智能技術完善管理工作，有效解決當前對燃氣管道工程的管理問題，保證工程建設和后期運營的順利進行。

1 燃氣管道工程特點

燃氣管道工程具有較高的風險性，由于燃氣屬于易燃易爆炸的物質，因此施工中對燃氣管道的質量控制要求非常高，如果存在質量問題，將會具有較高的質量隱蔽性，施工中若沒有發現和解決問題，在日后管道投入使用之后，就會出現管道事故，會產生比較嚴重的安全影響和社會影響。施工中由于存在很多隱蔽工程，因此施工結束后難以對這些隱蔽工程進行再次檢測，尤其是很難對工程的外觀進行檢查，容易導致工程管理人員對工程施工質量形成錯誤判斷。施工中會受到很多因素的影響，包括施工現場周圍的自然環境、施工材料、施工設備的選擇、施工條件、人員素質、施工工藝等等，任何一個環節出現問題，都會對施工質量、進度控制、成本控制產生影響。因此，燃氣管道施工對施工人員而言壓力比較大，施工現場很容易出現質量波動。

2 燃氣管道工程管理常見問題

2.1 施工隊伍整體素質不足

施工隊伍人員不足是影響工程施工質量的關鍵因素，施工人員對燃氣工程的施工質量具有直接責任，通過引進高素質、高水平的施工人員，能夠保障燃氣管道質量，確保使用者的財產安全。但是在實際情況下，多數施工人員并沒有足夠的專業能力，對于水平相對較低的施工隊伍還可能忽略一些關鍵的技術問題，比如沒有嚴格進行現場的材料管理，導致一些質量較低的燃氣管道被投入到了施工中。

2.2 施工人員管理不到位

由于燃氣工程施工現場的人員流動性很強，而且施工周期比較長，因此人員管理一直是燃氣工程建設的主要難點之一。例如很難對施工現場的不明人員進行管理工作，容易出現外部人員進入施工現場的問題，會增加工程施工的安全風險，以及破壞工程施工現場秩序。其次，施工中需要對人員簽到、佩戴防護用具等進行管理工作，由于現場人員比較混雜，以及很多施工人員素質較低，并不能嚴格遵守紀律要求和安全要求。

3 智能技術應用與燃氣管工程管理分析

3.1 燃氣管道工程對人工智能技術的需求

由于燃氣管道施工中需要注意的問題比較多，受到很多方面因素的影響，導致工程項目數量較多，有很多小型短周期的項目存在，又使得施工現場會有比較頻繁的人員流動。繼續使用傳統的管理方式很難適應信息繁多以及快速變化的施工狀況，很容易出現管理方面的錯誤，傳統的非智能化的計算機技術并不能有效輔助管理人員判斷工程施工現場的狀況，難以識別施工過程中出現的錯誤與問題，并不能真正提升對施工現場管理的反應速度。使用人工智能技術能夠進一步深入的利用數字化技術加強對施工現場的管理，尤其通過結合大數據、物聯網等方法開展施工管理工作，能夠對施工現場的狀況進行主動分析，判斷燃氣管線是否存在施工質量問題，自動分析工程的進度控制狀況、成本控制狀況等等，并且對現場的安全環境作出判斷，形成更為全面的施工現場管理體系，全面提升對燃氣管道工程的掌控水平。

3.2 智能管理的應用場景分析

3.2.1 施工智能管理應用

①施工人員實名登記。通過實名化的施工人員管理，可以提升施工現場的人員管理效率和精度，減少人員管理問題。智能化技術應用后，不僅可以單純根據人員的ID卡對人員進行識別，更能利用人臉識別技術完成對人員的快速識別，對不能識別身份的可疑人員加強預警提示工作。②施工人員培訓記錄。由于燃氣管線對施工人員技術要求比較高，因此必須在施工之前開展對人員的培訓工作，智能技術應用后，可以通過考核結果綜合分析培訓后存在的不足，因此能夠對施工人員制定進一步的培訓計劃，以及根據考核結果分析施工人員的綜合能力，進行更為有效的崗位分配。③施工人員持證上崗檢驗。智能技術可以利用現場照片檢查施工人員持證上崗的情況，利用智能技術可以對人臉照片進行自動識別，驗證人員的身份，以及根據監控提供的視頻信息提供持證信息。④陌生人員預警。如果出現智能系統不能識別的陌生人員，系統在掃描之后就會自動進行人員預警，提示管理人員進入現場對陌生人員進行檢查，以及自動完成對陌生人的警示工作。⑤特種設備操作人員識別。特種設備人員上崗時，可以對人員的持證上崗情況進行檢驗，一方面掃描識別特種設備工作證，同時會識別人臉信息，通過比對特種設備和人臉信息是否相符，完成人員的識別工作，并且會做好對人員的登記，方便進行檢查。⑥人臉識別考勤。通過人臉識別算法能夠進行施工人員、監理人員的考勤工作，自動化完成現場簽到管理，滿足管理要求。⑦機械設備驗證。燃氣工程對機械設備的性能要求較高，很多特種設備都需要進行檢查才能入場，智能系統能夠通過設備提供的信息自動進行合法證件驗證工作，通過數據庫和第三方系統提供的信息進行比對，驗證設備的合法性，通過驗證后才能允許設備入場。

3.2.2 施工安全智能化管理

由于施工現場有很多安全風險，比如在城鎮施工需要在建筑周圍開展施工，可能需要進行高空作業等等，此時需要利用智能系統進行施工現場的安全管理，通過加強對施工現場的安全評估，確定施工現場是否滿足安全要求，以及使用智能化識別設備，識別現場的安全風險。在需要進入閥室、地下井、動火帶氣作業時，可以由專人進行指揮，開展監測管理工作。通過在預先劃定的帶氣作業區域進行視頻設備監控，采集相應的視頻信息，可以對現場是否存在安全隱患進行識別，開展有效的指揮和監護工作。針對大型設備，包括挖掘機、吊車等等，也可以對周圍人員進行安全警戒，通過劃定好大型設備的安全警戒區域，對周圍是否有人員闖入進行判斷。

3.2.3 施工質量智能管理

地下管線工程施工中，使用智能系統可以進行敷設質量的監測和識別，使用目標檢測算法可以對是否敷設了警示帶進行識別。針對燃氣管道是否存在數據異常，智能系統也能通過數據庫和邏輯判斷進行智能識別，而且可以根據數據的變化情況對存在的問題進行自動識別，比如分析是否存在焊接時間間隔過短、口徑錯誤、冷卻時間不合理等問題。目前在對管道的檢查中，還會使用X光片進行檢查工作，通過圖像的智能分析，可以通過底片確定存在的問題，包括焊口問題、黑度不足等等。

3.2.4 施工文明的智能化管理

使用目標檢測算法，進行施工現場銘牌的檢查，以及對施工中護欄連續性檢查工作，能夠強化施工文明管理，提升施工現場的秩序性，快速分析施工現場存在的不足。

3.2.5 安全防護智能化管理

安全防護智能化管理需要使用目標檢測算法，可以檢測施工人員的安全繩是否合理佩戴，利用智能識別系統，能夠對施工現場的安全帽佩戴、工作服穿著、反光服穿著進行檢驗。

4 使用智能技術的解決方案

4.1 技術架構分析

智能技術是面向工程施工現場服務的技術，為了實現服務需要經過數據采集、處理，建立和訓練智能模型，最后利用智能模型開展對施工現場的管理和監控工作。數據采集會使用攝像頭等設備，將獲得的數據集中儲存在存儲設備中。數據處理主要通過視頻設備、儲存設備等渠道，使用視覺算法完成對視頻庫中的信息解碼，完成對圖像的去噪處理，實現圖像增強，之后將經過優化處理的圖像儲存在設備中。模型的訓練和調整優化。根據工程施工現場的實際應用場景和需求可以進行AI模型的訓練，選擇合適的參數進行配置，完成對結果的評估工作，評估之后繼續自動完成對參數的優化，最后獲得最優的AI模型。模型應用是在模型完成訓練之后投入應用，可以進行視頻分析，以及運行相關服務器，使用算法能夠自動進行違規行為的檢測和預警工作。通過使用智能技術對現場進行多次的識別和調整，可以最終達到最優結果，滿足現場使用的需求。

4.2 數據采集技術和實時分析

4.2.1 數據采集技術

數據采集必須適應不同的外部條件，并且要滿足數據采集和數據傳輸技術之間的配合，實現數據采集和智能技術之間的匹配，可以使用PyTorh、YOLO v3等技術實現和人工智能技術之間的配合。在施工現場可以使用移動巡查記錄儀進行巡查工作，這類設備具有穩定的數據上傳能力，可以進行設備錄像，而且重量很輕、體積小、容易攜帶，可以較好地滿足對施工現場進行移動的視頻采集工作。使用定位控制球可以進行現場的視頻采集，球內設置通信模塊、定位模塊、高性能電池組，可以在車輛上安裝，也可以直接設置在特殊位置。

4.2.2 數據傳輸技術

數據傳輸方案會受到施工現場網絡的制約，需要在施工現場建立起更為穩定的網絡，形成對施工現場更為有效的管理。比如可以分析施工現場4G、5G信號的強弱，利用無線網絡完成對施工現場的網絡搭建。如果投入較高，也可以建立專門的有線網絡，可以滿足工程的管理問題。

4.3 模型應用

模型應用依賴于現場的網絡水平，以實現對場景的實時控制，還需要滿足現場網絡模型復雜性的需求，滿足對視頻線路的接入。現場邊緣計算。可以降低后臺集中運算帶來的壓力，也能提升分析結果的實時性，有效控制視頻傳輸的帶寬和控制網絡成本，降低對燃氣管線的管理投入。后臺集中計算。后臺集中計算是集中多個視頻線路進行集中運算的方式，運算功能相對現場邊緣計算性能更強，可以支持復雜數據模型，但是也會產生比較高的資源占用和網絡消耗。現場邊緣計算和后臺集中計算聯合使用。相對于上述兩種方案，該方案充分利用了兩種技術的優勢，實現了技術的融合，有效提升了計算效率。通過該方法可以降低后臺集中計算所導致的硬件投入成本和網絡帶寬，更能滿足高性能計算和實時分析的需求。

4.4 智能技術的典型應用

4.4.1 人臉識別技術

人臉識別技術的應用場景很多，包括人員實時實名登記、安全培訓管理、現場簽到管理、持證上崗檢查等等。在識別不同人員時，可以對合法登記人員和陌生人員使用不同的標記進行定位。

4.4.2 施工人員安全帽檢測

為了避免施工現場燃氣工程作業中由于人員不佩戴安全帽導致施工事故出現，可以利用智能設備進行施工現場安全帽佩戴的檢測，如果發現未佩戴安全帽的人員，可以使用紅色框體進行定位，方便開展管理工作。

5 智能技術應用的相關保障措施

5.1 提升人員素質

雖然智能技術能更直接地進行現場管理，加強對所有施工人員的約束，但是單純使用智能技術并不能解決人員素質問題，還需要加強對人員素質的管理，和智能技術配合，提升對現場的管理水平。施工開始之前，應做好對施工人員的管理工作，在開展技術、安全管理的培訓的同時，也提示施工人員智能技術對施工現場的監控，有效約束施工人員的行為。

5.2 加強先進技術的使用

針對管道工程施工，可以選擇更多的先進技術投入使用，給工程施工提供良好的技術支持，同時目前先進機械設備、檢測設備的信息化水平都比較高，能更好地配合智能技術進行現場施工狀況的監控，給工程施工提供良好的技術條件，強化智能系統對施工現場的感知能力。

5.3 加強驗收工作管理

在驗收工作中，要解決過去組織松散的問題，提升驗收工作的規范性。驗收人員可以利用智能系統根據工程施工狀況的分析結果，明確工程施工現場可能存在的問題，確定問題嚴重的重點區域，展開針對性的驗收檢查。充分利用智能系統分析實際情況，制定有效的解決方案。

6 結束語

通過使用人工智能技術能夠提升施工現場的管理效率，降低管理人員對施工現場的管理壓力，并完成施工現場不明人員的快速識別、對施工質量問題和安全風險的高速判斷。智能技術的應用過程中，還可以融合遠程監控功能，加強對工程安全預警工作，也能對工程施工之后進行快速地檢查和核實，完成對工程的全面管理。