数字化管道

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　　数字化管道就是信息化的管道，它包括全部管道以及周边地区资料的数字化、网络化、智能化和可视化的过程在内。数字化管道，是通俗易懂的名称，它是面向社会的一种号召，是一个追求理念，是一个综合战略，或者可以看作一个政策目标。从实践团参观考察中也可以看出，数字管道、科技管道、人文管道以及和谐管道是管道建设者追求的最终管道建设目标。

　　 数字化的浪潮使得人们能够方便地、 快捷地和高效地获取、 存储、 处理和现实各种现实世界的信息。利用遥感卫星对地 面进行拍照，利用大容量存储设备对海量数据进行存储管理，利用高性能计算机对信息进行分析和处理，利用网络对数据进行传递和 共享。数字化、信息化已经涉及到社会各个领域。“数字化”是一次新的技术革命，它将改变人们的生产和生活方式，进一步促进科学技术的发展，推动社会经济的进步。

　　数字管道（或者 数字化管道，Digital Pipeline）的概念是随“ 数字地球（DE，Digital Earth）”而来的。数字地球的核心思想是用数字化手段整体性地解决地球问题并最大限度地利用信息资源。数字地球从数字化、数据构模、系统仿真、决策支持一直到 虚拟现实，它是一个开放的复杂的巨系统，是一个全球综合信息的数据系统工程。在“数字地球”概念的深刻影响下，数字城市、数字矿山、数字油田、数字水利、数字管道和数字社区等大批概念都相应提出并予以实施。

　　与数字化管道相比，数字管道的名称更加专业。有人指出数字管道可以定义为：“数字管道是管道的虚拟表示，能够汇集管道的自然和人文信息，人们可以对该虚拟体进行探查和互动。”具体的说，数字管道是应用遥感（RS）、 数据收集系统（DCS） 或SCADA 系统、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、业务管理信息系统、计算机网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对管道资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整和、仿真等 信息集成的应用系统，并在可视化的条件下提供决策支持和服务。

　　既然 数字化管道建设如此重要，那么数字化管道具体有什么样的优点呢？

　　1.数字化管道充分采用国家空间数据基础设施数据，并通过航空摄影测量和卫星遥感影像获得最新的地形、地质、水文、环境数据，与过去传统数据获取方式相比，内容更丰富，更新速度更快，数据描述更加完整，数据表达也更加直观。遥感技术大大缩短了周期，降低了成本，提高了精度。

　　2.GIS系统提供了地理信息服务（Geo-information Service）。集成管线周围一定范围的地理、人口、环境、植被、经济各类资源数据，利用GIS的空间分析功能进行叠加分析、 缓冲区分析、 最短路径分析等操作，可以进行线路总体规划和评估，为决策和管理提供重要的依据。还可以采用GIS技术对管道风险进行管理，指导系统编制维修计划，并采取相应的补救措施，当风险指数达到警戒线时，自动启动相应的应急预案，尽可能地降低管道事故发生率。

　　3.数字化管道采用CAD技术和网络技术，将管道施工设计图纸、施工数据、人员资料、管理文档等全部实现数字化管理，通过局域网或互联网传送到数据库中，将各个专业各个单位不同数据融为一个整体，有效的消除了“信息孤岛”，实现了信息的 共享和协同工作。

　　4.采用大型数据库对数据进行存储。空间 数据中心可以管理、 存储在数字管道建设和运营中获取的所有数据。在管道建设的每个环节，都建立相应的数据库，并使得每个阶段的数据成果和系统相互衔接。

　　5.SCADA系统实现了管道的全自动控制。通过 主机和 微处理器为基础的远程终端装置RTU、PCL或其他输入/输出设备的通信收集数据，实现整个数字管道的监测监控，保证了系统的安全运作和 优化控制。

　　6.数字化管道实现了整个管道的 虚拟现实表达，使得数字化管道能够在真实、可视的三维环境下展示到用户面前，用户通过交互方式对管道的公用信息进行查询和操作，对管道的三维 虚拟漫游犹如在真实的三维世界中，充分体现了数字管道的空间特征。

　　在实践团参观过程中，我们知道对于石油天然气工程领域来说，建立一套完整的 数字化管道是具有十分重要的意义。

　　从发展上看，管道运输在世界上已经有130多年的历史。在欧洲和北美，数字化技术在长输管道建设勘查选线、中期建设实施和后期运营管理中已经被广泛应用了。相比之下，虽然我国是世界上最早利用管道运输的国家，但是 数字技术的应用和发展却是比较缓慢。40多年，我国先后建立起威成线（1966）、两佛线（1977）、北干线（1987）、陕京一线（1997）和西气东输（2003）等一批管道。这些管道的建设都具有里程碑式的意义。但是数字化管道建设是从冀宁联络线工程（2004）才开始实施的。

　　随着天然气市场的逐步扩大，长输天然气管道的具有广阔的市场前景，传统的勘查设计和施工管理方法已经不能满足管道建设和运营的需要。

　　例如SCADA系统在启用之前，主要的设备控制（如阀门的开、关；输油泵的启停）都是手动控制，输油工人通过巡视记录主要参数（如温度、压力、流量等）。这种方式已经远远落后与信息化时代的要求。

　　在没有进行遥感技术选线前，管道传统堪察设计方式是野外作业手段和图纸形式，周期长，成本高，效率低下，数据 共享困难。采用遥感、GPS和GIS技术彻底的改变了传统工作方式。

　　网络技术的应用彻底改变了传统的管理模式，数据、 报表、文件的很多工作内容全部通过internet进行传输，大型 服务器管理和保存各种数据，实现了基于internet的数据共享和部门协作。

　　长输管道是跨省市的复杂大系统，所涉及的地理信息、环境参数、运行参数、资源等都是庞大的，在没有应用GIS对这些数据进行管理之前，很难做到科学的决策和管理。GIS将RS、GPS、DCS和PS等多个数据源统一集成，建立基础地理信息数据库，保持了数据的完整性和现势性，在数字管道中发挥了核心功能。

　　类似的例子还很多。综上所述，数字化管道建设将在确定最佳路线走向、资源优化配置、灾害预测预警和运营风险管理中发挥极大的作用，数字化管道必将成为今后长输天然气管道建设的目标。数字化管道建设势在必行。

　　（一）在勘查设计阶段

　　数字管道的主要任务是利用卫星遥感与数字摄影测量技术进行选线，获取了管线两侧各200米范围内的沿线四维数据，并应用gis与gps，初步建立起了包括管道沿线地形、环境、人口、经济等内容的管道信息管理系统。数字管道的建设包括：

　　1. 遥感图像 处理系统：该系统能够处理处理、分析并显示卫星遥感多光谱数据、高光谱数据和雷达数据。通过对卫星遥感数据的解译，获取管线经过区域内可供线路方案比选使用的自然环境、地理、地质等现势资料，在宏观上为管道选线提供科学依据。

　　数字摄影测量处理系统：数字摄影测量的成果为管道选线工程设计提供了基础资料。与卫星遥感相比，航测数据比例尺大，分辨率高，细部表现明显。在选线中起到了重要作用。 2. 数字管道可研系统：集成遥感图像解译数据和数字摄影测量的成果数据，以及人口数据、环境数据、经济等地理信息，通过对各种数据的叠加和分析估算项目的经济效益，对线路进行总体规划。

　　3. 地质测量信息系统：为管线选线提供绘制的管道沿线地质、测量和水文等图纸和属性数据。

　　4. 管线设计cad系统：选线方案确定后，对管道以及配套设施（如分输战、阀门）等进行施工图纸设计的系统。

　　5. 通信设计系统：scada系统的通信设施铺设进行设计。

　　（二）在工程建设阶段

　　数字管道可提供多种互联网信息服务，如管道建设者可以通过互联网查看不同比例管道及其沿线周边环境的直观信息，也可查看某一天、某一道工序环节的进度，甚至每道焊口的焊工信息、无损检测影像、焊工档案、焊口的坐标值及埋深等基本信息。

　　数字管道建设包括：

　　l gps数据采集系统：采集全球定位系统采集施工过程中的管道大地坐标数据。

　　l 测量管理信息系统：对施工过程中的测量数据的采集、计算、图形绘制和报表输出。

　　l 勘查施工管理系统：对施工过程中的施工数据、永久性数据以及资料的采集、生成、审核、上报与管理。

　　（三）在项目运营管理阶段

　　数字管道的建设包括：

　　1. 生产运营管理系统：进行企业人力资源管理、业务分析，对客户关系、市场营销、生产调度等进行管理。

　　2. scada系统：实现对管道运行全自动控制和调度作业。

　　3. 设备更新维护系统：对 故障设置进行记录，并对数据库中数据进行更新。

　　4. 管道风险管理信息系统：对管道安全进行实时监控、预测和报警，对管道安全风险和腐蚀进行评估。

　　5. 企业erp系统

　　数字管道建设的内容十分庞大，集成了很多前沿信息技术， 存储了海量数据和信息。冀宁联络线的数字管道技术包括了cad技术、大型数据库技术、gis技术、空间 数据采集和 处理技术、 虚拟现实技术、 网络技术、项目管理技术和erp技术等，其中的很多技术都是在石油管道建设中首次采用。可以说冀宁联络线数字管道建设具有很大的挑战性，可参考的资料比较少。可以看出数字管道具有相当广阔的前景。