基于SOA的石油安全生產管理系統研究

[摘 要] 為了提高石油企業安全生產的信息化管理水平，本文對基于SOA的石油企業安全生產管理系統建設展開研究，首先探討了石油企業安全生產管理系統的定義、必要性及其特點，其次介紹了SOA的定義、優點以及實現SOA的關鍵技術——Web服務，最后提出了系統的體系結構，并對各層的設計進行描述。

[關鍵詞] SOA;安全生產管理;信息系統

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2010 . 14 . 029

[中圖分類號]F270.7; TP315 [文獻標識碼]A [文章編號]1673 - 0194(2010)14- 0075 - 03

1引言

安全是石油企業生產的前提和保障。由于石油生產中易燃易爆、有毒、有腐蝕性的物質多，高溫、高壓設備多，工藝復雜，操作要求嚴格，如果管理不當或生產中出現失誤，就可能發生火災、爆炸、中毒或灼傷等事故，影響生產的正常進行。目前石油、石化企業在管理上主要是人工登記造冊，這樣在生產、存儲、運輸、使用等過程中存在大量的安全隱患[1]。為了適應石油企業安全生產的需要，提高安全生產管理的科學性，滿足安全策略綜合性、預見性、跨區域性的管理要求，建立一個能夠管理維護大量的安全數據，并能實時監控的石油安全生產管理系統十分必要。

石油安全生產管理系統主要以安全為中心，提供監測、分析、規劃、決策功能。包括:辦公自動化系統;機構、職責、資源和文件控制分系統;風險評價和隱患治理分系統;現場監控分系統;裝置(設施)設計與建設管理分系統;設備管理分系統;應急指揮分系統;監督和檢查管理分系統;事故管理分系統等[1-2]。目前各單位都構建了許多業務系統，在一定程度上提高了本單位的管理水平，但是各個系統獨立存在，信息共享與交換有諸多不便，致使決策人員無法及時全面了解安全生產信息，不便于生產調度指揮。同時，由于石油安全生產管理系統是一個綜合業務系統，涉及系統眾多，業務流程不斷變化，流程重組變得非常頻繁，因此要求該系統必須易于重構。因此，石油企業迫切要求充分利用各種設備與信息，在此基礎上進行開發，形成安全生產信息集成化、結構靈活的安全生產管理系統。

面向服務的體系架構(Service Oriented Architecture，SOA)已經成為企業IT系統實施的一個趨勢，無論是對舊有信息系統的改造，還是對企業新IT架構的設計，面向服務的體系結構都往往成為首選的方案[3]。它可以利用現有資源，實現跨平臺的整合，將子系統能夠實現的功能劃分成粒度不同的服務，子系統之間的功能調用轉換成服務的調用。這樣，增加程序功能部件的重復利用，減少開發成本，加快新應用的部署，降低實施風險，促進流程的不斷優化。因此研究開發基于SOA架構的石油安全生產系統，實現與其他各個系統的信息集成，對于提高石油企業安全生產管理水平，降低管理成本具有重要的意義。

2面向服務的體系架構

2.1 SOA定義

面向服務的體系架構(SOA)是新一代的軟件架構思想，是分布式軟件系統構造方法和環境的新發展階段。SOA是一個架構模型，它將應用程序的不同功能單元——服務(Service)，通過這些服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口采用中立的方式定義，它獨立于具體實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言，這使得構建在各種這樣的系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交互。其中，具有中立接口的定義(沒有強制綁定到特定的實現上)的特征被稱為服務之間的松散耦合。

2.2 SOA優點

SOA的出現改變了編寫應用軟件的方式，它要求開發人員將應用設計為服務的集合，并充分考慮現有服務的重用以及如何讓新開發出的服務能被其他項目重用。“獨立的”、“封裝完善的”服務具有的一個關鍵好處是可以采用多種不同的方法重新組合它們以形成新的應用。因此，SOA的主要優點可以概括為:IT能夠更好更快地提供業務價值、快速應變能力、重用。現有的軟件架構不靈活，難以適應業務變化的需要，因此與業務對齊、以業務的敏捷應變能力為首要目標、松散耦合、支持SOA的架構方法得到青睞。

2.3 SOA與Web服務

SOA不是一種具體的實現技術，它是一個抽象的概念和指導方針，我們可以用任何一種現今成熟的技術實現它。準確地說SOA是一種服務模型。在傳統的方式中，一個大型應用由不同功能模塊構成，而在SOA中，這些功能模塊由功能服務的概念所取代，這些所謂的模塊由服務之間定義良好的接口和契約聯系起來。而這些接口的定義是采用中立的方式進行的，它獨立于實現這些服務的硬件平臺、操作系統、網絡架構和編程語言。如此在一個大系統中的各種各樣的服務，甚至是不同軟件供應商所提供的其他應用都可以按一種統一和通用的方式進行交互。由于SOA只是一種服務模型，我們必須用一些現有的技術去實現它，像CORBA、DCOM和Web服務這些技術都可以用以實現SOA。在Web服務出現以前，由于各種技術在服務的描述、跨平臺、開放性、易使用上都沒有很大的突破，所以SOA 僅在一些實力雄厚的廠商和一些大型項目中使用。而Web服務的出現讓SOA提出的一切得到了實現，SOA、 XML和Web服務迅速得到廣泛應用。

SOA最初的應用并不是為了企業系統，但是由于Web服務的廣泛應用，SOA 企業化應用的趨勢明顯加強，盡管Web服務并不一定需要SOA， SOA也并不都以Web服務為基礎，但是這兩種技術所代表的方向與趨勢是一致的。Web服務的銳氣將把SOA帶向主流用戶，同時SOA的最佳實踐也將使Web服務獲得最初的成功。

3系統功能特點

3.1 信息共享及數據自動統計

對各級各類安全生產、經營管理信息及所需數據進行計算機管理，并通過計算機網絡實現各相關部門的數據共享，且能實現數據自動統計、匯總和方便的組合查詢、模糊查詢等功能。

3.2 簡化工作程序，提高工作效率

以實際需求為基礎，使全局安全體系要素組成的各主要專業系統的工作實現計算機專業化管理，并通過計算機網絡將各專項業務管理工作計算機程序化、功能化、標準化，以提高工作效率，促進各項工作的規范化管理。

3.3 數據積累及智能化比較

建立布局合理、符合石油單位安全生產管理特點的各類數據庫，滿足各層次應用管理人員對信息的需求，并能進行數據的歷史性比較，為領導層提供一定的輔助決策信息。

3.4 智能化風險評價

通過在系統中建立風險評價識別方法庫，系統能自動完成對評價對象的危害識別，從而避免人工判斷的隨機性。

3.5 順暢的安全體系內部數據通道

各基層單位的安全管理部門之間可進行計算機通信，新的信息管理系統能與原有的成熟的子系統通過接口實現數據共享。

3.6 節約現有計算機資源，提高計算機利用率

該系統建立后，大量數據通過網絡傳輸，從而可以節約大量的辦公耗材，同時，使用該系統后能大大提高計算機的利用率和員工的計算機應用水平。

4基于SOA的石油安全生產管理系統體系結構

基于SOA的石油企業安全生產管理系統是一個在網絡環境下，共享分布于不同節點、不同類型的環境信息資源，以服務方式提供分布式環境下存在的數據處理功能，服務于石油企業安全生產的綜合應用系統。整個框架以硬件設施為基礎，以共享環境信息服務于應用為目的，進行分層組織。系統架構從邏輯上共分為4層(如圖1所示)。

4.1 運行平臺層

運行平臺主要由網絡環境(包括企業內部骨干網、部門內部網及廣域網等)、終端計算機、高性能服務器、大容量多級存儲設備以及其他一些輔助設施組成，保證了分布式環境下共享信息平臺的正常運行。

4.2 數據管理層

數據管理層是環境信息共享框架的核心，其主體分為3個層次(數據采集和處理、數據庫群、數據訪問層)和數據維護管理。數據采集和處理就是采集原始數據以及在此基礎上經過統一分類編碼、質量控制和統計加工形成的標準規范的數據集。數據庫群所管理的數據包括單位基本信息、人員信息、設備信息、文件資料數據、事故數據、監測數據等，以及描述各類數據本身信息和使用信息的元數據等。

數據訪問層定義一系列數據訪問接口，包括數據處理與流程管理、數據交換與控制管理、語義協調器，提供文件格式轉換、坐標轉換、數據基本信息提取及解決語義沖突等多種數據訪問接口，實現空間數據互操作、軟件互操作和應用互操作，是數據管理層與上層服務平臺的接口，該功能使得用戶能夠透明地訪問數據。

數據維護管理是信息共享平臺提供業務化持續穩定運行的根本支撐，主要包括各種支持信息資源集約化管理和共享服務的政策法規與技術標準規范等。

4.3 用戶服務層

用戶服務層把用戶的應用分解為一系列的服務，借助基于元數據的目錄服務，注冊用戶的應用服務，把用戶應用以服務的方式發布出去。當用戶有應用請求時，通過服務檢索機制返回相應的服務。系統將各個子系統通用功能和外部系統交互的功能以Web服務實現，其他相關的業務系統也可以對這些服務進行調用，而且通過組合這些服務可以形成新的業務邏輯。增加了程序的可重用性，提高了開發效率和系統的靈活性。

石油安全生產管理系統是一個綜合業務系統，涉及系統眾多。通過將石油企業的生產管理、人員管理、設備管理、文件資料管理、事故管理和監測管理等眾多的業務管理過程以服務的形式向外提供，這樣既能滿足現階段系統功能實現的需要，又能為以后的業務過程變更提供靈活的業務支持。

4.4 應用層

應用層是實現業務流程或功能的應用程序，為不同用戶提供個性化的用戶界面，為不同的業務提供應用服務。獲取用戶請求后，調用用戶服務層中相關服務(以函數或Web Services方式實現)進行處理，完成用戶的請求。

5結束語

本文針對石油企業安全生產的信息化管理的實際需求，對基于SOA的石油企業安全生產管理系統建設展開研究，介紹了SOA的定義、優點以及實現SOA的關鍵技術——Web服務，探討了石油企業安全生產管理系統的定義及其特點，提出了系統的體系結構，并對各層的設計進行了描述，以期對石油企業安全生產信息化管理建設提供理論和實踐參考。

主要參考文獻

[1] 李潤，李金明. 基于GIS的石化企業化學危險品動態管理系統的研究與應用[J]. 蘭州石化職業技術學院學報， 2007(4).

[2] 黃紅宇，張梅，郭運平. 河南油田HSE 信息管理系統[J].電氣防爆，2005(4).

[3] 毛新生. SOA原理、方法和實踐[M]. 北京:電子工業出版社，2007.

[4] 承達瑜，張海榮，王發良，等. 基于服務式GIS的煤礦區環境信息共享框架研究[J]. 現代礦業，2009(1).

[5] Mark Andrei，Jenny Ang，et al. Patterns:Service-Oriented Architecture and Web Services[M]. IBM Redbooks，2004.