圖 1 發(fā)文量時(shí)間圖譜
Figure 1. Publication volume time map
分享：基于知識(shí)圖譜的埋地管道研究現(xiàn)狀與創(chuàng)新性分析
埋地管道運(yùn)輸作為一種具有良好經(jīng)濟(jì)性、快捷性和可靠性的運(yùn)輸方式，近年來(lái)得到快速發(fā)展[1-4]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)達(dá)國(guó)家三分之二以上的油氣均是通過(guò)埋地管道進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?/span>[5-6]。隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的推進(jìn)以及“一帶一路”倡議的實(shí)施，管道運(yùn)輸行業(yè)的規(guī)模也得到了飛速提升[7-9]。2023年5月，在陜西省西安市舉行的中國(guó)-中亞峰會(huì)為“一帶一路”注入了新動(dòng)力，也為埋地管道的發(fā)展輸送了新活力[10]。因此，系統(tǒng)全面地了解我國(guó)在埋地管道及其檢測(cè)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、把握和指導(dǎo)研究態(tài)勢(shì)和方向，對(duì)該領(lǐng)域的研究開(kāi)展綜合系統(tǒng)的分析具有很大的必要性[11-15]。
知識(shí)圖譜（MKD）分析是一種借助現(xiàn)代計(jì)算信息技術(shù)開(kāi)展的信息文本挖掘分析手段，已廣泛應(yīng)用在文獻(xiàn)信息收集與分析方面[16-19]。利用知識(shí)圖譜可以通過(guò)聚類(lèi)和共現(xiàn)等方式具體形象地展示某個(gè)科學(xué)研究領(lǐng)域的核心結(jié)構(gòu)、研究熱點(diǎn)以及作者機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵信息和隱含關(guān)系[20-21]。伍其兵等[22]將知識(shí)圖譜分析應(yīng)用于摻氫天然氣管道領(lǐng)域的研究分析中，梳理了國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀并對(duì)未來(lái)演進(jìn)趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)；吳張中[23]將科學(xué)知識(shí)分析應(yīng)用于油氣管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理中，為管道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及防治的智能輔助決策提供了可行路徑。
綜上，筆者采用成熟的信息可視化軟件CITESPACE和VOSVIEWER進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)[24-26]，對(duì)國(guó)內(nèi)外埋地管道領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)開(kāi)展知識(shí)圖譜分析，系統(tǒng)揭示該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外研究的差異與特色，進(jìn)一步預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)未來(lái)研究方向，并提出創(chuàng)新性研究建議。研究成果對(duì)埋地管道及相關(guān)領(lǐng)域的工程實(shí)踐具有重要參考價(jià)值。
1. 數(shù)據(jù)來(lái)源與發(fā)文量分析
國(guó)內(nèi)研究中以中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）作為數(shù)據(jù)的來(lái)源，為了確保數(shù)據(jù)的全面性和前沿性，檢索時(shí)間設(shè)置為2000年1月至2022年12月。同時(shí)為了使研究更具代表性和準(zhǔn)確性，選取中文核心期刊、EI期刊等高水平具有代表性的文獻(xiàn)，再對(duì)檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行去重等優(yōu)化整理后得到有效文獻(xiàn)樣本334篇[27]。國(guó)外研究中樣本文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)外收錄范圍最全面、最廣泛的Web of Science文獻(xiàn)收錄庫(kù)，并選擇Web of Science核心合集，檢索2000至2023年間關(guān)于埋地管道及其檢測(cè)防護(hù)領(lǐng)域的英文文獻(xiàn)，將檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選和剔除，最終得到370篇有效文獻(xiàn)[28]。
為了更加直觀地了解和觀察埋地管道相關(guān)文獻(xiàn)產(chǎn)出和發(fā)展情況，將選取的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行年限產(chǎn)出情況分析，制成2000-2022年的文獻(xiàn)時(shí)序圖，如圖1所示。
通過(guò)分析2001-2023年國(guó)內(nèi)外埋地管道研究領(lǐng)域的發(fā)文量，提出以下兩個(gè)主要發(fā)現(xiàn)：
（1）國(guó)內(nèi)外發(fā)文量自2000年來(lái)均為增長(zhǎng)趨勢(shì)，總體上分為三個(gè)階段。第一階段（2000至2005年）為緩慢發(fā)展階段，國(guó)內(nèi)外年均發(fā)文量均為十篇以?xún)?nèi)，相關(guān)領(lǐng)域的研究還處于萌芽階段。第二階段（2005至2015年）為快速發(fā)展階段，年均發(fā)文量呈波動(dòng)式上升，整體增長(zhǎng)穩(wěn)定，埋地管道領(lǐng)域的研究較為火熱，具有良好的研究熱度。第三階段（2015年至今）為穩(wěn)定發(fā)展階段，國(guó)內(nèi)外發(fā)文量保持較高的穩(wěn)定狀態(tài)，說(shuō)明經(jīng)過(guò)第一、二階段的發(fā)展，經(jīng)過(guò)理論和實(shí)踐的積累和沉淀，埋地管道研究領(lǐng)域的行業(yè)體系已初步建成，相關(guān)研究已相對(duì)成熟。
（2）在第三階段（2015年至今），雖然國(guó)內(nèi)外的發(fā)文量均為增長(zhǎng)狀態(tài)，但是國(guó)外的發(fā)文量明顯多于國(guó)內(nèi)，導(dǎo)致這種現(xiàn)象與不同國(guó)家埋地管道發(fā)展差異有關(guān)。但也說(shuō)明未來(lái)我國(guó)在該領(lǐng)域的研究仍具有很大的發(fā)掘空間，尤其是在我國(guó)“一帶一路”等國(guó)家戰(zhàn)略的推進(jìn)下，未來(lái)國(guó)內(nèi)研究需進(jìn)一步聚焦該領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵詞共現(xiàn). 聚類(lèi)分析
共現(xiàn)、聚類(lèi)分析是構(gòu)建知識(shí)圖譜中最常見(jiàn)的方式。共現(xiàn)分析是一種文獻(xiàn)計(jì)量方法，通過(guò)量化分析文獻(xiàn)中作者、關(guān)鍵詞、機(jī)構(gòu)等特征信息的共同出現(xiàn)頻率，構(gòu)建可視化知識(shí)圖譜，揭示這些要素間的關(guān)聯(lián)性及其潛在規(guī)律。聚類(lèi)分析是基于共現(xiàn)分析的特征分類(lèi)方法，通過(guò)度量特征項(xiàng)間的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度，將密切相關(guān)的特征聚合為不同簇團(tuán)，并以知識(shí)圖譜形式可視化呈現(xiàn)分析結(jié)果[29-31]。
國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵詞共現(xiàn) 聚類(lèi)圖譜
為了分析國(guó)內(nèi)外埋地管道在管道相關(guān)研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次，探究埋地管道的發(fā)展歷程，分別在CNKI和Web of Science文獻(xiàn)收錄庫(kù)中以“油氣管道”作為主題進(jìn)行搜索，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的文獻(xiàn)出版時(shí)間段。在此基礎(chǔ)上，再以“埋地管道”作為主題詞在檢索結(jié)果中進(jìn)行搜索，對(duì)所得文獻(xiàn)進(jìn)行篩選處理后，留下具有代表性的高質(zhì)量文獻(xiàn)，得到不同時(shí)間段埋地管道在整個(gè)管道領(lǐng)域研究中的研究文獻(xiàn)占比和發(fā)展情況，如表1所示。
表 1 國(guó)內(nèi)外“油氣管道”和“埋地管道”發(fā)文量情況
Table 1. The number of documents published on “oil and gas pipelines” and “buried pipelines” at home and abroad
| 年份 | 2003 | 2004-2008 | 2009-2013 | 2014-2018 | 2019-2023 | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 總量/篇 | 434 | 717 | 1 620 | 2 259 | 3 003 | |
| 國(guó)內(nèi)研究 | 埋地/篇 | 25 | 28 | 64 | 143 | 189 |
| 占比/% | 5.8 | 3.9 | 4.0 | 6.3 | 6.6 | |
| 總量/篇 | 274 | 889 | 2 215 | 4 003 | 5 993 | |
| 國(guó)外研究 | 埋地/篇 | 11 | 15 | 49 | 81 | 197 |
| 占比/% | 4.0 | 1.7 | 2.1 | 2.0 | 3.3 | |
由表1可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于油氣管道領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)量整體呈大幅上漲趨勢(shì)，其中涉及埋地管道的文獻(xiàn)也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且國(guó)內(nèi)的增加量和占比大于國(guó)外。
為了進(jìn)一步對(duì)埋地管道領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)行分析，運(yùn)用Citespace軟件對(duì)CNKI中的334篇相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，設(shè)置關(guān)鍵詞出現(xiàn)的最小次數(shù)為3次，并對(duì)關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗和去重處理，最后得到由297個(gè)關(guān)鍵詞和691條節(jié)點(diǎn)連線共同組成的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0134，如圖2所示。圖中每個(gè)圓圈節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞，由共現(xiàn)圖譜可見(jiàn)，在埋地管道研究領(lǐng)域，陰極保護(hù)、腐蝕、檢測(cè)、防腐層以及數(shù)值模擬等為高頻關(guān)鍵詞，視為研究領(lǐng)域中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，占主導(dǎo)地位。
圖 2 國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜
Figure 2. Domestic keyword co-emergence map
為了探索研究不同關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行聚類(lèi)，得到關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜，對(duì)聚類(lèi)后的不同領(lǐng)域進(jìn)行深度分析，如圖3所示。關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類(lèi)后，共形成7大聚類(lèi)，分別為：埋地管道（#0），該類(lèi)別領(lǐng)域主要以弱磁檢測(cè)和小波變換等檢測(cè)方面為研究點(diǎn)；腐蝕（#1），其中主要涉及防腐層和雜散電流的研究；陰極保護(hù)（#2），主要涉及破損點(diǎn)和腐蝕檢測(cè)；涂層（#3），其中外檢測(cè)和涂層技術(shù)為重點(diǎn)；綜述（#4）；泄漏（#5）；在線監(jiān)測(cè)（#6）。
圖 3 國(guó)內(nèi)關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜
Figure 3. Domestic keyword clustering map
在關(guān)鍵詞的共現(xiàn)、聚類(lèi)知識(shí)圖譜中，節(jié)點(diǎn)、字體以及區(qū)域的相對(duì)大小代表不同的重要程度，字體越大、節(jié)點(diǎn)越大表示關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)越多，重要性越高。連接線表示不同關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)程度，連線密集的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)即處于核心位置或?qū)π畔⒌牧鲃?dòng)起到控制作用。由圖2和圖3可見(jiàn)，在埋地管道領(lǐng)域，陰極保護(hù)、腐蝕和檢測(cè)技術(shù)為核心研究主題，這同時(shí)也反映了該領(lǐng)域的中心度。埋地管道、陰極保護(hù)以及檢測(cè)領(lǐng)域與其他區(qū)域連線極為密集，說(shuō)明該領(lǐng)域的研究大多需要這兩方面的知識(shí)支撐，這對(duì)未來(lái)研究和實(shí)踐也具有一定的指導(dǎo)意義。
在國(guó)外文獻(xiàn)的研究調(diào)查中，運(yùn)用VOSviewer將從Web of Science核心文集中檢索篩選得到的370篇文獻(xiàn)進(jìn)行知識(shí)圖譜分析，共得到1 427個(gè)關(guān)鍵詞，設(shè)置關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次閾值為4，保留80個(gè)高頻關(guān)鍵詞后得到2000-2022年國(guó)外埋地管道研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜，如圖4所示。在此基礎(chǔ)上選取各類(lèi)別頻次前十的關(guān)鍵詞進(jìn)行匯總，如表2所示。
圖 4 國(guó)外關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜
Figure 4. Foreign keyword clustering map
表 2 國(guó)外關(guān)鍵詞聚類(lèi)、頻次表
Table 2. Foreign keyword clustering and frequency table
| 類(lèi)別 | 關(guān)鍵詞及出現(xiàn)頻次 |
|---|---|
| 管道檢測(cè) | ground penetrating radar（探地雷達(dá)）97次、neural-networks（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）18次、inversion（反演）13次、deep learning（深度學(xué)習(xí)）11次、wavelet transform（小波變換）6次、scattering（散射）6次、recognition（識(shí)別）5次、permittivity（介電常數(shù)）5次、electromagnetic induction（電磁感應(yīng)）5次、pipeline detection（管道檢測(cè)）5次 |
| 管道特性分析 | leak detection（泄漏檢測(cè)）34次、noise（噪聲）10次、buried pipes（埋地管道）12次、fluid-filled pipes（充液管）11次、signals（信號(hào)）9次、filled pipes（填充管道）13次、sensor（傳感器）6次、cross-correlation（互相關(guān)）5次、time-delay estimation（延時(shí)估計(jì)）4次、filled steel pipes（填充鋼管）4次 |
| 腐蝕保護(hù) | pipelines（管道）18次、cathodic protection（陰極保護(hù)）11次、corrosion（腐蝕）10次、systems（系統(tǒng)）8次、steel（鋼）7次、localization（本地化）6次、design（設(shè)計(jì)）5次、leakage detection（泄漏檢測(cè)）5次、numerical simulation（數(shù)值模擬）4次、strain（應(yīng)變）4次 |
| 檢測(cè)信號(hào) | propagation（傳播）23次、pipes（管道）20次、inspection（檢測(cè)）14次、damage detection（損壞檢測(cè)）8次、signal processing（信號(hào)處理）8次、guided wave（導(dǎo)波）7次、buried pipe（埋地管道）6次、transform（變換）6次、vibrations（振動(dòng)）5次、structural health monitoring（結(jié)構(gòu)完整性監(jiān)測(cè)）5次 |
| 其他 | system（系統(tǒng)）10次、water leak detection（漏水檢測(cè)）6次、damage（損壞）5次、location（位置）5次、wave（波）4次、oil（油）4次、nondestructive testing（無(wú)損檢測(cè)）4次、migration（遷移）4次、soil（土壤）4次、model（模式）4次 |
通過(guò)觀察國(guó)外埋地管道研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜（圖4）并分析關(guān)鍵詞分類(lèi)和頻次表（表2），可知主要關(guān)鍵詞為探地雷達(dá)、泄漏檢測(cè)、管道、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)以及反演，其中探地雷達(dá)出現(xiàn)的頻次最高，說(shuō)明國(guó)外較早將探地雷達(dá)應(yīng)用于埋地管道領(lǐng)域，且現(xiàn)階段應(yīng)用成熟[30]。同時(shí)從研究類(lèi)別上分析，國(guó)外在埋地管道領(lǐng)域的研究大致分為五類(lèi)，分別為管道檢測(cè)領(lǐng)域、管道特性分析領(lǐng)域、腐蝕保護(hù)領(lǐng)域、檢測(cè)信號(hào)領(lǐng)域和其他領(lǐng)域。其中，管道檢測(cè)領(lǐng)域以探地雷達(dá)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究為主，管道特征分析主要涉及泄漏檢測(cè)和噪聲研究，腐蝕保護(hù)領(lǐng)域以陰極保護(hù)和腐蝕為主，而檢測(cè)信號(hào)領(lǐng)域則側(cè)重信號(hào)變換和處理等方面的研究。
對(duì)比國(guó)內(nèi)外關(guān)于埋地管道領(lǐng)域中的研究工作，可以歸納以下三點(diǎn)：（1）國(guó)內(nèi)研究的主攻方向和研究熱點(diǎn)比較集中，而國(guó)外的研究方向較為分散、研究領(lǐng)域更為廣泛。（2）國(guó)外在埋地管道的檢測(cè)防護(hù)方面，注重腐蝕泄漏后的檢測(cè)，而國(guó)內(nèi)主要關(guān)注對(duì)管道的保護(hù)和防護(hù)，例如管道防腐層等。（3）國(guó)外廣泛將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于該領(lǐng)域，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)屬于現(xiàn)階段的高端技術(shù)，國(guó)內(nèi)也有例如在線檢測(cè)等的高端技術(shù)，但是規(guī)模和廣泛性略遜色于國(guó)外[31]。這對(duì)國(guó)內(nèi)行業(yè)研究的科研工作者也具有一定借鑒和指導(dǎo)作用。
2.2 國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵詞中心度與聯(lián)系強(qiáng)度表
為了對(duì)國(guó)內(nèi)外埋地管道研究領(lǐng)域進(jìn)行更加具體、形象的分析，在上述關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類(lèi)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行歸并同義詞、刪減無(wú)關(guān)詞等優(yōu)化處理，并選取國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)頻次前二十的高頻關(guān)鍵詞，國(guó)內(nèi)外埋地管道研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞的頻次、中心度、總強(qiáng)度以及首現(xiàn)年份的共現(xiàn)指標(biāo)表，如表3、4所示。
表 3 關(guān)鍵詞頻次、中心度及年份表
Table 3. Keyword frequency, centrality, and chronology
| 關(guān)鍵詞 | 頻次 | 中心度 | 首現(xiàn)年份 |
|---|---|---|---|
| 埋地管道 | 126 | 1.11 | 2000 |
| 腐蝕 | 25 | 0.16 | 2000 |
| 陰極保護(hù) | 23 | 0.13 | 2001 |
| 檢測(cè) | 16 | 0.07 | 2000 |
| 防腐層 | 15 | 0.02 | 2001 |
| 雜散電流 | 14 | 0.05 | 2008 |
| 管道 | 8 | 0.08 | 2000 |
| 腐蝕檢測(cè) | 6 | 0.02 | 2001 |
| 檢測(cè)技術(shù) | 6 | 0.02 | 2004 |
| 泄漏 | 6 | 0.01 | 2008 |
| 外腐蝕 | 6 | 0.01 | 2004 |
| 數(shù)值模擬 | 6 | 0.02 | 2019 |
| 定位 | 5 | 0.03 | 2000 |
| 涂層 | 5 | 0.04 | 2000 |
| 外防腐蝕層 | 5 | 0.02 | 2006 |
| 地下管道 | 5 | 0.03 | 2018 |
| 內(nèi)檢測(cè) | 4 | 0.02 | 2012 |
| 弱磁檢測(cè) | 4 | 0.04 | 2018 |
| 非開(kāi)挖 | 4 | 0.01 | 2015 |
| 外檢測(cè) | 4 | 0.02 | 2009 |
表 4 國(guó)外關(guān)鍵詞指標(biāo)表
Table 4. Keyword index for foreign countries
| 關(guān)鍵詞 | 線數(shù) | 總強(qiáng)度 |
|---|---|---|
| ground penetrating radar（探地雷達(dá)） | 33 | 148 |
| pipelines（管道） | 41 | 113 |
| leak detection（泄漏檢測(cè)） | 34 | 79 |
| propagation（傳播） | 35 | 73 |
| noise（噪聲） | 22 | 44 |
| neural-networks（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)） | 24 | 40 |
| buried pipes（埋地管道） | 22 | 39 |
| inspection（檢測(cè)） | 21 | 36 |
| fluid-filled pipes（充液管） | 16 | 35 |
| signals（信號(hào)） | 16 | 28 |
| sensors（傳感器） | 23 | 27 |
| cathodic protection（陰極保護(hù)） | 19 | 26 |
| inversion（反演） | 19 | 25 |
| damage detection（損壞檢測(cè)） | 18 | 25 |
| signal processing（信號(hào)處理） | 13 | 25 |
| radar（雷達(dá)） | 18 | 23 |
| scattering（散射） | 19 | 21 |
| system（系統(tǒng)） | 15 | 18 |
| corrosion（腐蝕） | 13 | 17 |
| steel（鋼制） | 12 | 13 |
對(duì)關(guān)鍵詞共現(xiàn)指標(biāo)表進(jìn)行分析，通常認(rèn)為某研究領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)頻率高、中心度高以及強(qiáng)度高的關(guān)鍵詞為該領(lǐng)域的研究中心和熱點(diǎn)話題。由表3可知，國(guó)內(nèi)關(guān)于埋地管道的研究，埋地管道、腐蝕、陰極保護(hù)、檢測(cè)以及防腐蝕層等為中心熱點(diǎn)話題；由表4可知，國(guó)外以探地雷達(dá)、管道和泄漏檢測(cè)等為主要研究方向。由此可知國(guó)內(nèi)外研究中心熱點(diǎn)存在相似之處的同時(shí)也包含一些差異，這主要和國(guó)內(nèi)外埋地管道的基本情況和政策有關(guān)。
作者. 機(jī)構(gòu)共現(xiàn)分析
3.1 作者共現(xiàn)分析
作者共現(xiàn)水平在一定程度上可以體現(xiàn)，該研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力和學(xué)術(shù)氛圍，可為該領(lǐng)域的發(fā)展提供指導(dǎo)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，選取作者出現(xiàn)頻次不低于3次為閾值，得到作者共現(xiàn)圖譜，如圖5所示。
圖 5 國(guó)內(nèi)作者共現(xiàn)圖譜
Figure 5. Domestic authors co-appear the map
由作者共現(xiàn)圖譜可知，在調(diào)查范圍內(nèi)，中國(guó)在埋地管道研究領(lǐng)域的科研工作者共計(jì)206人，圖中顯示了以何仁洋為例的25位主要研究人員。圖譜中節(jié)點(diǎn)之間的連線代表作者之間的交流合作，圖中共有節(jié)點(diǎn)連線62條，代表作者之間共合作了62次。整體來(lái)看，國(guó)內(nèi)埋地管道研究領(lǐng)域的研究人員聯(lián)系較為密切，但是存在團(tuán)隊(duì)情況，在團(tuán)隊(duì)內(nèi)的人員合作甚多，團(tuán)隊(duì)與團(tuán)隊(duì)之間的交流合作則相對(duì)較少。這種情況在一定程度上限制了該領(lǐng)域?qū)W術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在未來(lái)的研究工作中，學(xué)者們尤其需要注意。
在上述分析的基礎(chǔ)上，篩選出發(fā)文量前20的研究工作者，制得作者、發(fā)文量與年份的共現(xiàn)指標(biāo)表，如表5所示。通過(guò)表5可有效了解該領(lǐng)域研究現(xiàn)階段研究熱度以及未來(lái)發(fā)展前景。
表 5 國(guó)內(nèi)作者發(fā)文量及年份表
Table 5. Domestic authors' publications and chronology
| 作者 | 發(fā)文量/篇 | 年份 | 作者 | 發(fā)文量/篇 | 年份 |
|---|---|---|---|---|---|
| 何仁洋 | 11 | 2006 | 何存富 | 3 | 2007 |
| 周鵬 | 4 | 2005 | 李英義 | 3 | 2010 |
| 柳言國(guó) | 4 | 2009 | 劉艷軍 | 3 | 2020 |
| 王新華 | 4 | 2007 | 杜艷霞 | 3 | 2018 |
| 楊永 | 4 | 2004 | 王孟 | 3 | 2016 |
| 于潤(rùn)橋 | 3 | 2016 | 韓昌柴 | 3 | 2010 |
| 何騰蛟 | 3 | 2019 | 沈功田 | 3 | 2006 |
| 代占鑫 | 3 | 2016 | 何萌 | 3 | 2017 |
| 張宇 | 3 | 2006 | 翁永基 | 3 | 2010 |
| 陳書(shū)旺 | 3 | 2006 | 王明時(shí) | 3 | 2006 |
由表5可見(jiàn)，何仁洋作者發(fā)文量最多，且發(fā)文較早。此外，周鵬、柳言國(guó)、王新華和楊永等作者發(fā)文也較多[32-33]。由表5還可見(jiàn)，近五年的發(fā)文量較豐富，其中何騰蛟、劉艷軍、杜艷霞以及何萌等作者的文獻(xiàn)占多數(shù)[34-35]。由此可見(jiàn)，該領(lǐng)域的研究仍保持較高的熱度，后續(xù)研究工作仍具有較大可開(kāi)發(fā)性。
3.2 機(jī)構(gòu)共現(xiàn)分析
在對(duì)埋地管道研究領(lǐng)域的作者進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)研究機(jī)構(gòu)和單位進(jìn)行分析，得到機(jī)構(gòu)、單位的共現(xiàn)分析表，如表6所示。
表 6 國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)發(fā)文量及年份表
Table 6. Publication volume and chronology of domestic institutions
| 機(jī)構(gòu)單位 | 發(fā)文量/篇 | 年份 |
|---|---|---|
| 南昌航空大學(xué) | 15 | 2011 |
| 天津大學(xué) | 14 | 2013 |
| 西南石油大學(xué) | 14 | 2017 |
| 中國(guó)石油大學(xué)（北京） | 14 | 2020 |
| 北京工業(yè)大學(xué) | 11 | 2007 |
| 中國(guó)石油大學(xué)（華東） | 10 | 2017 |
| 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 | 10 | 2004 |
| 東北石油大學(xué) | 10 | 2012 |
| 西安石油大學(xué) | 8 | 2011 |
| 華南理工大學(xué) | 6 | 2011 |
| 西南石油大學(xué)石油與天然氣工程學(xué)院 | 6 | 2019 |
| 北京建筑大學(xué) | 6 | 2016 |
| 西安建筑科技大學(xué) | 5 | 2016 |
| 北京化工大學(xué) | 5 | 2019 |
| 天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院 | 4 | 2005 |
| 重慶大學(xué) | 4 | 2004 |
| 北京工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與應(yīng)用電子技術(shù)學(xué)院 | 4 | 2007 |
| 哈爾濱工業(yè)大學(xué) | 4 | 2012 |
| 大慶石油學(xué)院 | 3 | 2005 |
| 浙江大學(xué) | 3 | 2005 |
由表6可見(jiàn)：發(fā)文量在十篇及以上的機(jī)構(gòu)單位共有8家，且這些研究機(jī)構(gòu)大多集中在石油高校以及與石油行業(yè)相關(guān)的研究院中[36-38]，這些機(jī)構(gòu)具有先進(jìn)的理論研究成果和成熟的技術(shù)手段，相關(guān)研究工作的可靠性高，在埋地管道領(lǐng)域的研究中起引領(lǐng)作用。
4. 發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)與綜合評(píng)價(jià)
4.1 時(shí)間線圖與發(fā)展預(yù)測(cè)
通過(guò)CiteSpace軟件生成的關(guān)鍵詞圖譜經(jīng)過(guò)處理可以形成關(guān)鍵詞的時(shí)間線圖，如圖6所示關(guān)鍵詞以時(shí)間軸的方式呈現(xiàn)，通過(guò)關(guān)鍵詞的時(shí)間線圖可以清晰了解埋地管道相關(guān)領(lǐng)域研究的演進(jìn)過(guò)程，便于研究未來(lái)該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和提供相關(guān)指導(dǎo)。
圖 6 國(guó)內(nèi)埋地管道發(fā)展時(shí)間線圖
Figure 6. Timeline map of domestic buried pipeline development
由圖6可見(jiàn)，在埋地管道研究的初期，類(lèi)似防腐蝕層、涂層防護(hù)、機(jī)理分析等前期管道保護(hù)處理的研究居多，這些研究大多可以歸類(lèi)于埋地管道建設(shè)工程建設(shè)時(shí)期。在近些年的研究中，仿真研究、塌陷分析、檢測(cè)優(yōu)化、信號(hào)分析以及維修策略等后期檢測(cè)維護(hù)方面的研究較為火熱。這種發(fā)展演變過(guò)程和我國(guó)國(guó)情、政策以及管道行業(yè)的發(fā)展有關(guān)，在2000年左右，我國(guó)的埋地管道行業(yè)屬于起步時(shí)期，大多工程屬于建設(shè)時(shí)期，因此多注重在埋入地下前對(duì)管道進(jìn)行防腐蝕層等防護(hù)處理工作，這和前期的研究熱點(diǎn)相呼應(yīng)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)、西氣東輸?shù)扰c管道行業(yè)相關(guān)的國(guó)家策略的推進(jìn)以及埋地管道工作年限的增長(zhǎng)[39]，管道腐蝕、生銹和塌陷等缺陷逐漸產(chǎn)生，因此缺陷檢測(cè)、信號(hào)分析和維修策略等逐漸成為近些年的研究熱點(diǎn)。
如今，埋地管道相關(guān)方面的研究已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，但是隨著國(guó)家的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，管道運(yùn)輸業(yè)的規(guī)模將繼續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。眾所周知，在長(zhǎng)期大量運(yùn)輸情況下，相比于鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸，采用管道運(yùn)輸是最安全、最有效的。與此同時(shí)，近四十年來(lái)我國(guó)石油行業(yè)和天然氣行業(yè)的跨越式進(jìn)步也帶動(dòng)著我國(guó)管道行業(yè)的發(fā)展，截至2022年，我國(guó)油氣管道里程已達(dá)到15.5萬(wàn)千米[40]，且放眼全球，我國(guó)的管網(wǎng)系統(tǒng)未來(lái)將繼續(xù)保持較快的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)，管網(wǎng)系統(tǒng)安全問(wèn)題的重要性未來(lái)將穩(wěn)步提高，尤其是在埋地管道方面更為突出。
因此，該領(lǐng)域的前期理論研究和后期實(shí)踐檢測(cè)在未來(lái)將繼續(xù)保持較高熱度，同時(shí)，科研工作者們對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)掘空間仍然很大。
4.2 管道安全評(píng)價(jià)與創(chuàng)新性研究
在埋地管道研究領(lǐng)域，管道安全評(píng)價(jià)分析是至關(guān)重要的。結(jié)合關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類(lèi)圖譜和時(shí)間線圖分析，腐蝕是管道安全性的重要影響因素之一，因此對(duì)管道腐蝕情況進(jìn)行評(píng)估，采取防腐措施是保障管道安全的重要環(huán)節(jié)。同時(shí)，陰極保護(hù)、涂層質(zhì)量和管道泄漏問(wèn)題也需要得到重視。陰極保護(hù)和涂層能夠有效防止管道內(nèi)腐蝕和外部環(huán)境的侵蝕，而管道泄漏可能造成環(huán)境污染和安全事故，因此對(duì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并建立有效的泄漏監(jiān)測(cè)和應(yīng)急處理措施至關(guān)重要。另外，定期對(duì)埋地管道進(jìn)行內(nèi)部和外部檢測(cè)也是保障管道安全的重要手段，這有利于對(duì)埋地管道的安全性進(jìn)行全面評(píng)估，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取相應(yīng)的措施，以保障管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
在未來(lái)埋地管道發(fā)展中，管道檢測(cè)和信號(hào)分析會(huì)繼續(xù)保持研究熱度，結(jié)合埋地管道檢測(cè)的實(shí)際操作和對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：（1）該領(lǐng)域的檢測(cè)缺少搭載裝置，對(duì)檢測(cè)的快速性和高效性影響較大；（2）在進(jìn)行埋地管道非開(kāi)挖缺陷檢測(cè)時(shí)，常見(jiàn)的方法有瞬變電磁法、漏磁檢測(cè)法以及弱磁檢測(cè)法[41-42]，但是單一方式檢測(cè)效果具有局限性，且信號(hào)特征不夠明顯。
針對(duì)檢測(cè)設(shè)備繁多、檢測(cè)效率低等問(wèn)題，未來(lái)可以在可搭載瞬變電磁檢測(cè)設(shè)備的自動(dòng)小車(chē)上進(jìn)行相關(guān)的創(chuàng)新性研究。同時(shí)可針對(duì)自動(dòng)小車(chē)的穩(wěn)定性和平穩(wěn)性展開(kāi)創(chuàng)新性研究。
針對(duì)單一檢測(cè)方式信號(hào)特征不夠明顯、具有局限性的問(wèn)題，未來(lái)的研究可以采取多種檢測(cè)方式聯(lián)合檢測(cè)。與此同時(shí)，對(duì)多種信號(hào)進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、融合加強(qiáng)以及特征突顯的數(shù)據(jù)處理技術(shù)也具有良好的研究前景。
5. 結(jié)論
（1）學(xué)術(shù)界對(duì)埋地管道研究領(lǐng)域給予了長(zhǎng)期的高度關(guān)注，該領(lǐng)域的研究也長(zhǎng)期保持較高的熱度。從2000年至今整體發(fā)展大致可分為三個(gè)階段：第一階段（2000-2005年）緩慢發(fā)展階段；第二階段（2005-2015年）快速發(fā)展階段；第三階段（2015年至今）穩(wěn)定發(fā)展階段。未來(lái)我國(guó)在該領(lǐng)域的研究仍具有很大的發(fā)掘空間。
（2）關(guān)于埋地管道，國(guó)內(nèi)研究的主攻方向和研究熱點(diǎn)比較集中，而國(guó)外的研究方向更廣泛；國(guó)外在埋地管道檢測(cè)防護(hù)上注重腐蝕泄漏后的檢測(cè)，而國(guó)內(nèi)主要關(guān)注對(duì)管道的防護(hù)，缺陷檢測(cè)在近些年才逐漸發(fā)展，同時(shí)國(guó)內(nèi)在高端檢測(cè)領(lǐng)域的研究規(guī)模和廣泛性略遜色于國(guó)外。
（3）國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域已具有一批高發(fā)文量的研究專(zhuān)家，且在石油高校和相關(guān)領(lǐng)域研究院中已形成一些專(zhuān)業(yè)型研究團(tuán)隊(duì)，他們具有先進(jìn)的理論研究成果和成熟的技術(shù)手段，相關(guān)研究工作的可靠性高，在埋地管道領(lǐng)域的研究中起引領(lǐng)作用。
（4）在埋地管道領(lǐng)域，前期理論研究和后期實(shí)踐檢測(cè)在未來(lái)將繼續(xù)保持較高熱度。該領(lǐng)域在多方式聯(lián)合檢測(cè)、信號(hào)特征突顯等數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及自動(dòng)檢測(cè)小車(chē)研發(fā)等方面，具有良好的創(chuàng)新性研究前景。
文章來(lái)源——材料與測(cè)試網(wǎng)
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