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)用于各個領(lǐng)域。管道運輸行業(yè)的數(shù)字化是信息時代發(fā)展的必然過程，同時也給工程建設(shè)帶來了極大的便利。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)在管道運輸建設(shè)方面的必經(jīng)之路，同時也為傳統(tǒng)的管道管理技術(shù)帶來了變革，使管道工程乃至各個環(huán)節(jié)也進入了高速發(fā)展的信息時代。這極大促進了管道工程的建設(shè)和管理，對社會的發(fā)展和進步起著促進和保護的作用，本文就我國數(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

目前管道運輸行業(yè)已經(jīng)成長為集各類資源運輸?shù)闹е托袠I(yè)，因為其應(yīng)用越來越廣泛滲透于生活中的諸多領(lǐng)域。與此同時，盡管近些年來數(shù)字管道技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，面對大數(shù)據(jù)時代的來臨，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)合將會更加緊密，同時也會使得管道工程的建設(shè)得到更進一步的發(fā)展。隨著我國對數(shù)字化管道建設(shè)的重視，尤其對數(shù)據(jù)規(guī)?；?shù)據(jù)高速化、數(shù)據(jù)多樣化和對數(shù)據(jù)價值性等要求越來越高的大數(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)計到管道工程的建設(shè)以及運行管理等，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，其定義也隨著時代的進步和發(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)信息和動態(tài)信息集合），同時輔以“3S技術(shù)”（GIS，RS，GPS），把數(shù)字地球作為藍本形成一個以管理理論、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)化平臺或系統(tǒng)。它的特點就是可以通過數(shù)字地球技術(shù)配合管道相關(guān)技術(shù)進行實時監(jiān)測、數(shù)字模擬和自動控制運行系統(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)計和施工，再到運營、維護全過程以及全生命周期的數(shù)據(jù)分析等。

所謂大數(shù)據(jù)，簡單地講就是規(guī)模化、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、低價值密度和真實性五大特征。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?shù)囊?guī)模才能使數(shù)據(jù)有充分的多樣性、詳實性、可變性、價值性（各種潛在價值）、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)展和進步，同時對長距離管道的建設(shè)更是意義非凡，無論其數(shù)據(jù)庫專業(yè)資料種類等的詳實性，還是對管道工程建設(shè)分析決策和處理反饋等的高效性上，都會有快速的發(fā)展和提高。

二、大數(shù)據(jù)對于數(shù)字化管道技術(shù)影響

（一）對數(shù)字化管道整體架構(gòu)的影響

數(shù)字管道的建設(shè)實際上是一個從設(shè)計到運營這個體系建設(shè)的過程，可以說是一個龐大的體系的構(gòu)建。整體構(gòu)架可以根據(jù)不同部分進行合理組建，而大數(shù)據(jù)的發(fā)展對于這個過程影響：

首先從確定數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)庫）、邏輯層（GIS技術(shù)平臺）和應(yīng)用層的關(guān)系來說，數(shù)據(jù)層為理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基石；邏輯層主要負責(zé)邏輯運算和信息的分析整合等，所以邏輯層屬于中樞部分，分別對數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層進行負責(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)的運用、實際問題的處理等）。

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)全過程水平。大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫通過云計算的便利提高了邏輯層對數(shù)據(jù)層和具體應(yīng)用的分析決策的質(zhì)量和運算工作的效率。數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、環(huán)境經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫、完整性管理數(shù)據(jù)庫和管道專業(yè)數(shù)據(jù)庫等隨著大數(shù)據(jù)的到來，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、數(shù)據(jù)的可靠性和參考價值更高。

其次，GIS系統(tǒng)配合云計算也隨著大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫集群的優(yōu)勢使得數(shù)據(jù)信息的分析處理速度和質(zhì)量得到進一步提高。進而反饋于應(yīng)用層中具體要有完備的設(shè)計、施工、運營、管理等信息系統(tǒng)和運作系統(tǒng)與實際環(huán)境契合度更高，對于不同方案和問題解決思路、方法的獲取更加便捷和完善。因此，整個構(gòu)架各個環(huán)節(jié)的提高也必然帶動著整個數(shù)字化管道工程的進步。

（二）對關(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)采集與實時監(jiān)測。

大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢就是把網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢不斷地向?qū)I(yè)化、技術(shù)化和高效化發(fā)展，在這個過程中不僅可以把相關(guān)專業(yè)性的技術(shù)和科技進行整合歸納分類，同時不斷補充最新的技術(shù)理論、研究成果、實驗數(shù)據(jù)等，這便是大數(shù)據(jù)對于數(shù)字化管道技術(shù)的促進。同時因為大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集比較龐大，可以對潛在的、有價值的、可變的信息等及時獲取，以保證關(guān)鍵技術(shù)的不斷完善進而促進行業(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，因為RS和GPS等技術(shù)可以實時了解管道的狀況，而GIS和數(shù)據(jù)庫相連對采集數(shù)據(jù)進行分析、比對、檢測等，一方面檢測，一方面預(yù)防，對于突發(fā)事件還可以從專業(yè)數(shù)據(jù)庫里調(diào)集預(yù)案。

我國在數(shù)字化管道尤其是長輸管道建設(shè)上通過大數(shù)據(jù)技術(shù)積累了一些經(jīng)驗。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程生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時更新機制；多模型自動分析管道模擬系統(tǒng)可以對管道進行可視化的三維仿真模擬測試；通過GIS、GPS和EVDO技術(shù)實現(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。未來數(shù)字管道技術(shù)會隨著大數(shù)據(jù)環(huán)境的進步更進一步的發(fā)展，也會和信息技術(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環(huán)節(jié)呈現(xiàn)數(shù)字化乃至可視化，進行模擬、仿真、實時檢測等，當然這都需要詳實的數(shù)據(jù)支撐，信息技術(shù)和實體科技的發(fā)展是相輔相成、相互促進的。因而，大數(shù)據(jù)的環(huán)境和技術(shù)不斷地推動著數(shù)字管道向信息化、數(shù)字化甚至精準化和智能化發(fā)展與進步。

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