数字化管道技术在管道建设中的应用

摘要：本文介绍了数字化管道系统的组成和功能，讨论了构建系统所需的支撑技术，指出了数字化管道技术具有广阔的应用前景，希望提供参考价值。

关键词：数字化；管道技术；管道建设；应用

1、数字化管道

数字化管道源于“数字化地球”的概念。数字化管道是对管道本身的属性、沿线相关环境要素统一的数字化重视和认识。其表现形式是一个管道综合信息系统。从广义上讲，数字管道是以信息数字设施为基础，集空间化、网络化、智能化和可视化等多种类的空间基础激励信息为框架，充分利用计算机数据库管理技术，国际互联网络管理技术、现代办公网络、虚拟现实等技术，将管道设施和沿线有限的自然环境、人文环境等信息、施工过程的各种数据资料在三维地理坐标上有机整合。

2、数字化管道系统的功能

1）地理信息系统具有航拍图的数据处理和地图发布功能，将管道施工数据与地形地理数据结合，实现管道空间走向图和地下纵断面图的自动生成和相互对照。

2）可行性研究管理系统管理可行性研究、评估报告电子资料的数据入库和查询检索。

3）勘察管理系统管理勘察电子资料的数据入库和查询检索。

4）设计管理系统管理设计说明书、图纸等电子资料的数据入库和查询检索。

5）数据采集系统将管道施工过程中的线路工程、穿越工程、站场工程、通信工程、外电工程、伴行路工程、阴极保护工程、水工保护工程等各类工程数据的采集、上报、校验、审核与发布。

6）竣工资料管理系统管理竣工资料的电子资料的数据入库和查询检索。

7）管道模型管道模型是整个系统的基础数据模型，包括基础数据管理、管线维护、桩维护、站场维护、阀室维护、穿跨越维护、伴行路区段维护等。

8）设备管理系统管理管线建设过程中设备档案、参数及设备资料信息。

9）系统管理系统用户、权限、角色及组织机构的安全配置与设置。

3、构建数字化管道系统的关键技术

1）航空航天遥感航空航天遥感技术是通过在飞机、卫星、航天飞机等遥感平台上，安装光学、红外、微波等遥感器，远距离地接收电磁辐射信息。这些信息以数字方式记录，再经微波传输到遥感地面接收站，经处理后制成遥感磁记录产品或遥感影像模拟胶片、像片等，提供给用户使用。现在，航空航天遥感技术己能全面覆盖大气窗口的所有部分，光学遥感可包含可见光、近红外和短波红外区，以探测目标物的反射和散射热红外遥感的波长可从8～14μm，以探测目标物的发射率和温度等辐射特征，微波遥感的波长范围从1mm到100cm，其中被动微波遥感主要探测目标的散发射率和温度，主动微波遥感通过合成孔径雷达探测目标的反向散射特征，微波遥感高精度可达5～10m。在管道数字化系统中主要应用遥感技术测定地面目标的三维坐标，自动获取数字高程模型的精度。

2）全球定位系统（GPS）全球定位系统具有实现全天候、高精度和全球的覆盖能力。GPS与现代通信技术相结合，使得测定地球表面三维坐标的方法从静态发展到动态，从数据后处理发展到实时的定位与导航，极大地扩展了它的应用广度和深度。载波相位差分法GPS技术可以极大提高相对定位精度，在小范围内可以达到厘米级精度。RTK测量技术即实时动态测量技术，是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术，是GPS测量技术发展里程中的一个标志。该技术由基准站接收机、数据链和流动站接收机3部份组成。RTK工作原理是在已知高等级点上（基准站）安置一台GPS接收机，对所有可见卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实时发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接受基准站传输的数据，然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度。

3）地理信息系统（GIS）地理信息系统是一种利用计算机技术实现采集、处理、存储、管理、查询、分析和描述地球表面与空间地理分布有关数据的空间信息系统，是一门涉及测绘学科，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。地理信息系统具有地理信息数据的管理、地图制图、空间数据查询和分析等功能。在管道数字化建设中主要利用GIS技术实现地理信息、数据采集、传输、储存和绘图统一作业，为管道的勘测、设计、施工、管理监测等各阶段提供决策辅助。

4）数据收集系统（DCS）数据收集系统也称“遥测”，它将在地面上的定位观测站用直接接触方式记录的遥感器接收到的物理量，经过模数转换（A/D）由天线把数据发射至卫星上的数据接收器，再经中继卫星或通讯卫星，集中传输到地面遥测接收站，经处理后制成规范的数据表格提供给用户使用。

5）基于管道性能评价的完整性管理技术数字化的核心内容是管道完整性数据库，包括设计阶段的可行性研究数据、勘查数据、设计数据和施工数据，管道运营阶段的设备、管道、计划等数据，目的是为完整性管理提供数据分析和决策支持。

4、数字化管道的管理

4.1建立信息网络系统

在lnternet建立一个企业内部网络系统，设置专人管理和数据录入，并达到资源共享，在项目实施过程中。业主、监理以及分包商可以随时登陆网站进行查询、发布、审批文件，填写更新数据报表，查询有关信息，实现网上办公，方便快捷。

4.2管理宗旨

標准化：制定一套标准的管理模式和管理程序，达到标准化施工、标准化录入数据、标准化程序控制。信息化：综合网络技术、将所有的施工数据及时、准确、快捷地输入网络信息平台，使各方获取所关心的相关信息内容，从而提高工作效率。数字化：利用扫描仪和数码摄（照）像机数码技术将传统的信息处理模式转化为数字化，建立一个数字化管理理念。

4.3软件开发

针对数字信息化管道的建设特点，需要开发配套的软件，以便更好地在实际过程中的应用。

4.4管理层次

按业主、监理、总承包商、分包商以及作业机组采取统一管理.职责分明的管理层次。

5、结束语

数字化管道就是利用计算机技术把从管道设计、采办到施工的全过程的数据、信息、图片等录入和记录下来，通过计算机处理和相应的软件建立一个系统的管道数据库，为将来管道的运营和管理提供真实可靠的技术数据，达到信息化动态管理的目的。

参考文献：

[1]数字管道技术应用现状与前景展望[J].王瑞萍.油气田地面工程.2008（02）.

[2]基于施工数据的数字化管道建设[J].关延君，刘尊良.数字石油和化工.2009（Z2）.

（作者单位：中石化中原石油工程设计有限公司）

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