大数据环境下的数字化管道技术探讨

方立峰

摘 要：随着信息技术的发展与应用，数字化技术广泛应用于各个领域。管道运输行业的数字化是信息时代发展的必然过程，同时也给工程建设带来了极大的便利。数字化管道技术的发展和应用是大数据环境下信息技术在管道运输建设方面的必经之路，同时也为传统的管道管理技术带来了变革，使管道工程乃至各个环节也进入了高速发展的信息时代。这极大促进了管道工程的建设和管理，对社会的发展和进步起着促进和保护的作用，本文就我国数字管道技术在大数据环境下的发展和应用展开探讨。

关键词：管道建设；大数据；数字管道技术；发展应用

目前管道运输行业已经成长为集各类资源运输的支柱型行业，因为其应用越来越广泛渗透于生活中的诸多领域。与此同时，尽管近些年来数字管道技术已经日趋成熟，面对大数据时代的来临，管道行业的发展与信息技术、数字化技术的结合将会更加紧密，同时也会使得管道工程的建设得到更进一步的发展。随着我国对数字化管道建设的重视，尤其对数据规模化、数据高速化、数据多样化和对数据价值性等要求越来越高的大数据环境而言，管道工程和数字化的更进一步结合与发展在不断地深入和应用，管道数据的完整性包括从管道自身的设计到管道工程的建设以及运行管理等，已经成为大数据环境下发展和研究的重要课题。

一、数字化管道技术和大数据的概述

目前所说的数字化管道的概念出于“数字地球”的概念，其定义也随着时代的进步和发展有了新的内容和要求：包括以信息科技和信息基础设施为发展的基础（包括管线所有静态信息和动态信息集合），同时辅以“3S技术”（GIS，RS，GPS），把数字地球作为蓝本形成一个以管理理论、金属腐蚀理论等理论体系，以信息技术为媒介形成集管理和决策一体的优化平台或系统。它的特点就是可以通过数字地球技术配合管道相关技术进行实时监测、数字模拟和自动控制运行系统；贯穿于管道工程始末，从采集、勘探、处理与应用管道规划，到设计和施工，再到运营、维护全过程以及全生命周期的数据分析等。

所谓大数据，简单地讲就是规模化、专业化和高效化的信息数据集合，它源于信息科技的发展，具有大量、高速、多样、低价值密度和真实性五大特征。具体表现的大容量或是大规模是其他特性的基础和前提，只有具备了相当的规模才能使数据有充分的多样性、详实性、可变性、价值性（各种潜在价值）、复杂性和高速性等。

数字化管道是建立在信息设施的基础上，而大数据环境则是更专业、更高效的信息集合，在这种环境下，大数据技术将直接影响和信息数据息息相关的数字化管道的发展和进步，同时对长距离管道的建设更是意义非凡，无论其数据库专业资料种类等的详实性，还是对管道工程建设分析决策和处理反馈等的高效性上，都会有快速的发展和提高。

二、大数据对于数字化管道技术影响

（一）对数字化管道整体架构的影响

数字管道的建设实际上是一个从设计到运营这个体系建设的过程，可以说是一个庞大的体系的构建。整体构架可以根据不同部分进行合理组建，而大数据的发展对于这个过程影响：

首先从确定数据层（数据库）、逻辑层（GIS技术平台）和应用层的关系来说，数据层为理论基础和应用基石；逻辑层主要负责逻辑运算和信息的分析整合等，所以逻辑层属于中枢部分，分别对数据层和应用层进行负责；应用层是把前两层的工作结果指导工程建设的具体的应用和操作（包括技术的运用、实际问题的处理等）。

大数据技术可以提高数字化管道建设从理论支持到逻辑管理，再到应用建设全过程水平。大数据的数据库通过云计算的便利提高了逻辑层对数据层和具体应用的分析决策的质量和运算工作的效率。数据库中的基础地理数据库、环境经济数据库、完整性管理数据库和管道专业数据库等随着大数据的到来，其数据类型更加多样性、数据内容更加专业和详实、数据的可靠性和参考价值更高。

其次，GIS系统配合云计算也随着大数据數据库集群的优势使得数据信息的分析处理速度和质量得到进一步提高。进而反馈于应用层中具体要有完备的设计、施工、运营、管理等信息系统和运作系统与实际环境契合度更高，对于不同方案和问题解决思路、方法的获取更加便捷和完善。因此，整个构架各个环节的提高也必然带动着整个数字化管道工程的进步。

（二）对关键技术的影响

整体构架的完备是数字管道的基础，而关键技术的完善和优化是管道工程建设有力保证。其中应用最为频繁的当属“3S”技术中的RS遥感技术，主要用于全面的管道数据采集与实时监测。

大数据的优势就是把网络的优势不断地向专业化、技术化和高效化发展，在这个过程中不仅可以把相关专业性的技术和科技进行整合归纳分类，同时不断补充最新的技术理论、研究成果、实验数据等，这便是大数据对于数字化管道技术的促进。同时因为大数据的数据集比较庞大，可以对潜在的、有价值的、可变的信息等及时获取，以保证关键技术的不断完善进而促进行业的发展。

（三）应用

大数据技术的应用不仅使得数字管道的设计和建设更加专业和高效，使得管道的数字化的管理更是得心应手，因为RS和GPS等技术可以实时了解管道的状况，而GIS和数据库相连对采集数据进行分析、比对、检测等，一方面检测，一方面预防，对于突发事件还可以从专业数据库里调集预案。

我国在数字化管道尤其是长输管道建设上通过大数据技术积累了一些经验。在数字管道建设和应用中，不断完善了完整性管理中心和远程生产数据实时更新机制；多模型自动分析管道模拟系统可以对管道进行可视化的三维仿真模拟测试；通过GIS、GPS和EVDO技术实现了管道的智能巡检及辅助应急抢维修。

三、发展展望

通过本文浅析和探讨，数字化管道在大数据环境下的发展具有十分明显的优势。未来数字管道技术会随着大数据环境的进步更进一步的发展，也会和信息技术和数字化技术紧密结合。大数据的应用使得工程管道的各个环节呈现数字化乃至可视化，进行模拟、仿真、实时检测等，当然这都需要详实的数据支撑，信息技术和实体科技的发展是相辅相成、相互促进的。因而，大数据的环境和技术不断地推动着数字管道向信息化、数字化甚至精准化和智能化发展与进步。

参考文献：

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