大數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)字化管道技術(shù)探討

方立峰

摘 要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，數(shù)字化技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。管道運(yùn)輸行業(yè)的數(shù)字化是信息時(shí)代發(fā)展的必然過(guò)程，同時(shí)也給工程建設(shè)帶來(lái)了極大的便利。數(shù)字化管道技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是大數(shù)據(jù)環(huán)境下信息技術(shù)在管道運(yùn)輸建設(shè)方面的必經(jīng)之路，同時(shí)也為傳統(tǒng)的管道管理技術(shù)帶來(lái)了變革，使管道工程乃至各個(gè)環(huán)節(jié)也進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代。這極大促進(jìn)了管道工程的建設(shè)和管理，對(duì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步起著促進(jìn)和保護(hù)的作用，本文就我國(guó)數(shù)字管道技術(shù)在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的發(fā)展和應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：管道建設(shè)；大數(shù)據(jù)；數(shù)字管道技術(shù)；發(fā)展應(yīng)用

目前管道運(yùn)輸行業(yè)已經(jīng)成長(zhǎng)為集各類資源運(yùn)輸?shù)闹е托袠I(yè)，因?yàn)槠鋺?yīng)用越來(lái)越廣泛滲透于生活中的諸多領(lǐng)域。與此同時(shí)，盡管近些年來(lái)數(shù)字管道技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，面對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，管道行業(yè)的發(fā)展與信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合將會(huì)更加緊密，同時(shí)也會(huì)使得管道工程的建設(shè)得到更進(jìn)一步的發(fā)展。隨著我國(guó)對(duì)數(shù)字化管道建設(shè)的重視，尤其對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)?；?、數(shù)據(jù)高速化、數(shù)據(jù)多樣化和對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值性等要求越來(lái)越高的大數(shù)據(jù)環(huán)境而言，管道工程和數(shù)字化的更進(jìn)一步結(jié)合與發(fā)展在不斷地深入和應(yīng)用，管道數(shù)據(jù)的完整性包括從管道自身的設(shè)計(jì)到管道工程的建設(shè)以及運(yùn)行管理等，已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)環(huán)境下發(fā)展和研究的重要課題。

一、數(shù)字化管道技術(shù)和大數(shù)據(jù)的概述

目前所說(shuō)的數(shù)字化管道的概念出于“數(shù)字地球”的概念，其定義也隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展有了新的內(nèi)容和要求：包括以信息科技和信息基礎(chǔ)設(shè)施為發(fā)展的基礎(chǔ)（包括管線所有靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息集合），同時(shí)輔以“3S技術(shù)”（GIS，RS，GPS），把數(shù)字地球作為藍(lán)本形成一個(gè)以管理理論、金屬腐蝕理論等理論體系，以信息技術(shù)為媒介形成集管理和決策一體的優(yōu)化平臺(tái)或系統(tǒng)。它的特點(diǎn)就是可以通過(guò)數(shù)字地球技術(shù)配合管道相關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)字模擬和自動(dòng)控制運(yùn)行系統(tǒng)；貫穿于管道工程始末，從采集、勘探、處理與應(yīng)用管道規(guī)劃，到設(shè)計(jì)和施工，再到運(yùn)營(yíng)、維護(hù)全過(guò)程以及全生命周期的數(shù)據(jù)分析等。

所謂大數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單地講就是規(guī)?；?、專業(yè)化和高效化的信息數(shù)據(jù)集合，它源于信息科技的發(fā)展，具有大量、高速、多樣、低價(jià)值密度和真實(shí)性五大特征。具體表現(xiàn)的大容量或是大規(guī)模是其他特性的基礎(chǔ)和前提，只有具備了相當(dāng)?shù)囊?guī)模才能使數(shù)據(jù)有充分的多樣性、詳實(shí)性、可變性、價(jià)值性（各種潛在價(jià)值）、復(fù)雜性和高速性等。

數(shù)字化管道是建立在信息設(shè)施的基礎(chǔ)上，而大數(shù)據(jù)環(huán)境則是更專業(yè)、更高效的信息集合，在這種環(huán)境下，大數(shù)據(jù)技術(shù)將直接影響和信息數(shù)據(jù)息息相關(guān)的數(shù)字化管道的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)對(duì)長(zhǎng)距離管道的建設(shè)更是意義非凡，無(wú)論其數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)資料種類等的詳實(shí)性，還是對(duì)管道工程建設(shè)分析決策和處理反饋等的高效性上，都會(huì)有快速的發(fā)展和提高。

二、大數(shù)據(jù)對(duì)于數(shù)字化管道技術(shù)影響

（一）對(duì)數(shù)字化管道整體架構(gòu)的影響

數(shù)字管道的建設(shè)實(shí)際上是一個(gè)從設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)這個(gè)體系建設(shè)的過(guò)程，可以說(shuō)是一個(gè)龐大的體系的構(gòu)建。整體構(gòu)架可以根據(jù)不同部分進(jìn)行合理組建，而大數(shù)據(jù)的發(fā)展對(duì)于這個(gè)過(guò)程影響：

首先從確定數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)庫(kù)）、邏輯層（GIS技術(shù)平臺(tái)）和應(yīng)用層的關(guān)系來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)層為理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基石；邏輯層主要負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算和信息的分析整合等，所以邏輯層屬于中樞部分，分別對(duì)數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層進(jìn)行負(fù)責(zé)；應(yīng)用層是把前兩層的工作結(jié)果指導(dǎo)工程建設(shè)的具體的應(yīng)用和操作（包括技術(shù)的運(yùn)用、實(shí)際問(wèn)題的處理等）。

大數(shù)據(jù)技術(shù)可以提高數(shù)字化管道建設(shè)從理論支持到邏輯管理，再到應(yīng)用建設(shè)全過(guò)程水平。大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)云計(jì)算的便利提高了邏輯層對(duì)數(shù)據(jù)層和具體應(yīng)用的分析決策的質(zhì)量和運(yùn)算工作的效率。數(shù)據(jù)庫(kù)中的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、完整性管理數(shù)據(jù)庫(kù)和管道專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)等隨著大數(shù)據(jù)的到來(lái)，其數(shù)據(jù)類型更加多樣性、數(shù)據(jù)內(nèi)容更加專業(yè)和詳實(shí)、數(shù)據(jù)的可靠性和參考價(jià)值更高。

其次，GIS系統(tǒng)配合云計(jì)算也隨著大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)集群的優(yōu)勢(shì)使得數(shù)據(jù)信息的分析處理速度和質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。進(jìn)而反饋于應(yīng)用層中具體要有完備的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、管理等信息系統(tǒng)和運(yùn)作系統(tǒng)與實(shí)際環(huán)境契合度更高，對(duì)于不同方案和問(wèn)題解決思路、方法的獲取更加便捷和完善。因此，整個(gè)構(gòu)架各個(gè)環(huán)節(jié)的提高也必然帶動(dòng)著整個(gè)數(shù)字化管道工程的進(jìn)步。

（二）對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的影響

整體構(gòu)架的完備是數(shù)字管道的基礎(chǔ)，而關(guān)鍵技術(shù)的完善和優(yōu)化是管道工程建設(shè)有力保證。其中應(yīng)用最為頻繁的當(dāng)屬“3S”技術(shù)中的RS遙感技術(shù)，主要用于全面的管道數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)就是把網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)不斷地向?qū)I(yè)化、技術(shù)化和高效化發(fā)展，在這個(gè)過(guò)程中不僅可以把相關(guān)專業(yè)性的技術(shù)和科技進(jìn)行整合歸納分類，同時(shí)不斷補(bǔ)充最新的技術(shù)理論、研究成果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等，這便是大數(shù)據(jù)對(duì)于數(shù)字化管道技術(shù)的促進(jìn)。同時(shí)因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集比較龐大，可以對(duì)潛在的、有價(jià)值的、可變的信息等及時(shí)獲取，以保證關(guān)鍵技術(shù)的不斷完善進(jìn)而促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

（三）應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用不僅使得數(shù)字管道的設(shè)計(jì)和建設(shè)更加專業(yè)和高效，使得管道的數(shù)字化的管理更是得心應(yīng)手，因?yàn)镽S和GPS等技術(shù)可以實(shí)時(shí)了解管道的狀況，而GIS和數(shù)據(jù)庫(kù)相連對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比對(duì)、檢測(cè)等，一方面檢測(cè)，一方面預(yù)防，對(duì)于突發(fā)事件還可以從專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)里調(diào)集預(yù)案。

我國(guó)在數(shù)字化管道尤其是長(zhǎng)輸管道建設(shè)上通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)積累了一些經(jīng)驗(yàn)。在數(shù)字管道建設(shè)和應(yīng)用中，不斷完善了完整性管理中心和遠(yuǎn)程生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新機(jī)制；多模型自動(dòng)分析管道模擬系統(tǒng)可以對(duì)管道進(jìn)行可視化的三維仿真模擬測(cè)試；通過(guò)GIS、GPS和EVDO技術(shù)實(shí)現(xiàn)了管道的智能巡檢及輔助應(yīng)急搶維修。

三、發(fā)展展望

通過(guò)本文淺析和探討，數(shù)字化管道在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的發(fā)展具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)數(shù)字管道技術(shù)會(huì)隨著大數(shù)據(jù)環(huán)境的進(jìn)步更進(jìn)一步的發(fā)展，也會(huì)和信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)緊密結(jié)合。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使得工程管道的各個(gè)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)數(shù)字化乃至可視化，進(jìn)行模擬、仿真、實(shí)時(shí)檢測(cè)等，當(dāng)然這都需要詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，信息技術(shù)和實(shí)體科技的發(fā)展是相輔相成、相互促進(jìn)的。因而，大數(shù)據(jù)的環(huán)境和技術(shù)不斷地推動(dòng)著數(shù)字管道向信息化、數(shù)字化甚至精準(zhǔn)化和智能化發(fā)展與進(jìn)步。

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