大數據環境下的數字化管道技術探討

方立峰

摘 要：隨著信息技術的發展與應用，數字化技術廣泛應用于各個領域。管道運輸行業的數字化是信息時代發展的必然過程，同時也給工程建設帶來了極大的便利。數字化管道技術的發展和應用是大數據環境下信息技術在管道運輸建設方面的必經之路，同時也為傳統的管道管理技術帶來了變革，使管道工程乃至各個環節也進入了高速發展的信息時代。這極大促進了管道工程的建設和管理，對社會的發展和進步起著促進和保護的作用，本文就我國數字管道技術在大數據環境下的發展和應用展開探討。

關鍵詞：管道建設；大數據；數字管道技術；發展應用

目前管道運輸行業已經成長為集各類資源運輸的支柱型行業，因為其應用越來越廣泛滲透于生活中的諸多領域。與此同時，盡管近些年來數字管道技術已經日趨成熟，面對大數據時代的來臨，管道行業的發展與信息技術、數字化技術的結合將會更加緊密，同時也會使得管道工程的建設得到更進一步的發展。隨著我國對數字化管道建設的重視，尤其對數據規模化、數據高速化、數據多樣化和對數據價值性等要求越來越高的大數據環境而言，管道工程和數字化的更進一步結合與發展在不斷地深入和應用，管道數據的完整性包括從管道自身的設計到管道工程的建設以及運行管理等，已經成為大數據環境下發展和研究的重要課題。

一、數字化管道技術和大數據的概述

目前所說的數字化管道的概念出于“數字地球”的概念，其定義也隨著時代的進步和發展有了新的內容和要求：包括以信息科技和信息基礎設施為發展的基礎（包括管線所有靜態信息和動態信息集合），同時輔以“3S技術”（GIS，RS，GPS），把數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，以信息技術為媒介形成集管理和決策一體的優化平臺或系統。它的特點就是可以通過數字地球技術配合管道相關技術進行實時監測、數字模擬和自動控制運行系統；貫穿于管道工程始末，從采集、勘探、處理與應用管道規劃，到設計和施工，再到運營、維護全過程以及全生命周期的數據分析等。

所謂大數據，簡單地講就是規模化、專業化和高效化的信息數據集合，它源于信息科技的發展，具有大量、高速、多樣、低價值密度和真實性五大特征。具體表現的大容量或是大規模是其他特性的基礎和前提，只有具備了相當的規模才能使數據有充分的多樣性、詳實性、可變性、價值性（各種潛在價值）、復雜性和高速性等。

數字化管道是建立在信息設施的基礎上，而大數據環境則是更專業、更高效的信息集合，在這種環境下，大數據技術將直接影響和信息數據息息相關的數字化管道的發展和進步，同時對長距離管道的建設更是意義非凡，無論其數據庫專業資料種類等的詳實性，還是對管道工程建設分析決策和處理反饋等的高效性上，都會有快速的發展和提高。

二、大數據對于數字化管道技術影響

（一）對數字化管道整體架構的影響

數字管道的建設實際上是一個從設計到運營這個體系建設的過程，可以說是一個龐大的體系的構建。整體構架可以根據不同部分進行合理組建，而大數據的發展對于這個過程影響：

首先從確定數據層（數據庫）、邏輯層（GIS技術平臺）和應用層的關系來說，數據層為理論基礎和應用基石；邏輯層主要負責邏輯運算和信息的分析整合等，所以邏輯層屬于中樞部分，分別對數據層和應用層進行負責；應用層是把前兩層的工作結果指導工程建設的具體的應用和操作（包括技術的運用、實際問題的處理等）。

大數據技術可以提高數字化管道建設從理論支持到邏輯管理，再到應用建設全過程水平。大數據的數據庫通過云計算的便利提高了邏輯層對數據層和具體應用的分析決策的質量和運算工作的效率。數據庫中的基礎地理數據庫、環境經濟數據庫、完整性管理數據庫和管道專業數據庫等隨著大數據的到來，其數據類型更加多樣性、數據內容更加專業和詳實、數據的可靠性和參考價值更高。

其次，GIS系統配合云計算也隨著大數據數據庫集群的優勢使得數據信息的分析處理速度和質量得到進一步提高。進而反饋于應用層中具體要有完備的設計、施工、運營、管理等信息系統和運作系統與實際環境契合度更高，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，整個構架各個環節的提高也必然帶動著整個數字化管道工程的進步。

（二）對關鍵技術的影響

整體構架的完備是數字管道的基礎，而關鍵技術的完善和優化是管道工程建設有力保證。其中應用最為頻繁的當屬“3S”技術中的RS遙感技術，主要用于全面的管道數據采集與實時監測。

大數據的優勢就是把網絡的優勢不斷地向專業化、技術化和高效化發展，在這個過程中不僅可以把相關專業性的技術和科技進行整合歸納分類，同時不斷補充最新的技術理論、研究成果、實驗數據等，這便是大數據對于數字化管道技術的促進。同時因為大數據的數據集比較龐大，可以對潛在的、有價值的、可變的信息等及時獲取，以保證關鍵技術的不斷完善進而促進行業的發展。

（三）應用

大數據技術的應用不僅使得數字管道的設計和建設更加專業和高效，使得管道的數字化的管理更是得心應手，因為RS和GPS等技術可以實時了解管道的狀況，而GIS和數據庫相連對采集數據進行分析、比對、檢測等，一方面檢測，一方面預防，對于突發事件還可以從專業數據庫里調集預案。

我國在數字化管道尤其是長輸管道建設上通過大數據技術積累了一些經驗。在數字管道建設和應用中，不斷完善了完整性管理中心和遠程生產數據實時更新機制；多模型自動分析管道模擬系統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技術實現了管道的智能巡檢及輔助應急搶維修。

三、發展展望

通過本文淺析和探討，數字化管道在大數據環境下的發展具有十分明顯的優勢。未來數字管道技術會隨著大數據環境的進步更進一步的發展，也會和信息技術和數字化技術緊密結合。大數據的應用使得工程管道的各個環節呈現數字化乃至可視化，進行模擬、仿真、實時檢測等，當然這都需要詳實的數據支撐，信息技術和實體科技的發展是相輔相成、相互促進的。因而，大數據的環境和技術不斷地推動著數字管道向信息化、數字化甚至精準化和智能化發展與進步。

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