基于巖心圖像數據庫的資料管理系統建設

石晉 江明 于由美 張超環 徐勝利

[摘 要] 本文在建設巖心圖像數據庫的基礎上，實施構建巖心資料管理系統，給出了應用系統的體系架構，并從三個角度介紹了系統的安全策略。本系統為油氣田勘探開發工作提供了高效穩定的數據源，有效提高科研人員的工作效率。

[關鍵詞] 數據庫；巖心圖像；模型設計；系統建設

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 076

[中圖分類號] TP392 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2019）09- 0169- 02

1 引 言

巖心作為認識評價地下地質和礦產資源的第一手實物資料，從初期的油氣勘探到中后期的油氣開發過程中都發揮著重要的作用[1]。然而，巖心實物資料在存放過程中易于風化、氧化變質，取樣觀察時對巖心造成的人為破壞磨損，實地查看巖心已不再能滿足科研人員的研究需要。另外，實物資料的不便觀察，巖心相關資料的綜合研究分析困難，又為巖心資料的管理應用提出了新的挑戰。因此，建立巖心圖像數據資料管理系統，將有助于巖心圖像資料的永久保存與高效共享，為遼河油田的油氣勘探開發工作提供技術保障。

2 數據庫設計

由于巖心圖像數據資料管理系統依托于底層數據庫，因此必須對巖心資料收集、質檢、上傳、應用的業務流程進行分析，并對數據項進行歸類，從而實現巖心圖像數據庫設計。

2.1 邏輯模型設計

針對油田勘探開發工作的業務流程，抽象并獨立出巖心圖像數據在科研生產中的流動情況，通過分析并參考數據庫設計技術實現數據表及表間關系的設計[2]。在邏輯模型設計方面，以井筒為基礎管理單元，以深度為圖件組織方式，抽取并定義井號、桶次、巖心編號等概念，由此確定所有數據項的內容和概念內涵，使之唯一，并用二維表進行表述，從而實現對所有業務對象的抽象。在此基礎上，利用第三范式技術對編號、深度、巖心圖件、巖屑圖像等數據的存儲格式、字段的約束關系、表結構進行定義和規范化處理，實現邏輯模型的設計，最終以數據字典的形式進行表達。本系統共定義了36張表，500余個數據項，表名稱、代碼、數據類型、取值范圍、計量單位、索引約束、觸發器等均在數據字典中進行了詳細說明。

2.2 物理模型設計

在物理模型設計方面，采用Oracle 11g作為數據庫管理系統，基于此，必須先創建數據庫表空間、臨時表空間、用戶表空間、指定數據文件大小、定義重做日志文件等，并指定相關數據文件的存放位置。利用PL/SQL Developer工具，將數據字典定義的所有表創建至Oracle數據庫中，并指定數據表主外鍵、定義各字段的單位、約束條件及設置索引等。此外，通過數據塊、共享池、PGA、SGA等重要初始化參數的配置，進一步提高系統性能。通過以上方式將邏輯模型映射到Oracle 11g數據庫中，從而實現本系統物理模型設計。

3 應用系統建設

巖心資料管理系統功能包括瀏覽查詢、資料加載及質檢審核三大部分，通過對數據資料的應用方式、數據對象的綜合分析，系統采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，將相關業務應用劃分為數據層、應用層、客戶層三層體系架構。如圖1所示，數據層采用Oracle 11g作為數據庫服務器，負責巖心數據的存放與管理；應用層包含Web服務器和應用服務器兩部分，采用Resin服務器進行管理；客戶層則利用HTTP協議與Web服務器交互，為用戶提供具體的操作界面。用戶在客戶端提出的數據瀏覽、數據加載或審核請求，經Web服務器接收后，通過JSP或Servlet頁面[3]調用應用服務器中的Java Bean，應用服務器則采用JDBC方式與數據庫服務器進行交互，利用對應的Java Bean從數據庫中求取數據或將客戶端提交的數據存入數據庫中，并返回相應的數據處理結果。

3.1 瀏覽查詢系統

本系統主要負責將巖心圖像數據庫中的信息展現給用戶，使用戶能夠方便快捷地查詢到所關心的數據。在界面左上方輸入井名稱，點擊“刷新”按鈕，下方會給出以該名稱開頭的所有井，用戶從井列表中選中目標井，在右側的界面中就會立即給出該口井的所有巖心圖像數據資料信息。查詢結果共分為巖心外觀照相、巖心普光外表面、巖心普光剖切面、巖心熒光外表面、巖心熒光剖切面、巖屑圖像、井壁取心七類，用戶想要查詢哪一類數據，則通過單擊查詢結果上方對應的頁面選項實現。此外，還可在查詢結果的任意位置通過鼠標右鍵菜單，調出系統內置巖心相冊查看巖心圖件，或調出巖心綜合柱狀圖。

3.2 加載系統

本系統主要實現巖心外觀照相、巖心普光外表面、巖心普光剖切面、巖心熒光外表面、巖心熒光剖切面、巖屑圖像、井壁取心共七種圖像及數據信息的添加、刪除、保存的功能。用戶先通過井號查詢及界面上方的選項定位到某口井的某類巖心數據，然后手動錄入或通過EXCEL文件批量上傳如“巖心盒號”“筒次”“頂深”等相關數據信息，才可上傳圖件文件。系統同樣支持圖像文件的批量上傳。在圖件上傳過程中，系統會自動從后臺數據庫中查找與文件名稱相符的數據記錄，如果匹配，就將文件名稱填寫到對應的字段，因此減少了信息錄入出錯的可能。當所有文件全部上傳完畢，系統會給出本次操作的統計信息，包括上傳的文件名稱及具體數量，沒有找到對應匹配項的文件名稱列表等，便于之后加載工作的進行。用戶可通過點擊某一數據條目，進入編輯模式進行數據修改；通過選取數據行配合“刪除”按鈕實現對應信息的刪除；通過“保存”按鈕實現數據加載結果的保存。

3.3 質檢審核系統

本系統主要提供上述七類巖心圖像資料信息的審核功能。用戶通過本系統，首先查詢到某口井某一類的巖心圖像資料信息，在審查后，僅能對相關數據的“質檢結論”字段進行逐條或批量修改，而不能對其他數據信息進行修改，有效保證了數據安全。此外，在本系統中，未檢驗的數據被示以黃色，不合格數據、正在檢驗的數據被示以紅色，以鼠標選中的數據被示以藍色，令用戶一目了然，便于直觀的檢查巖心圖像資料的正確性。

4 安全策略

4.1 授權訪問

用戶要求訪問時，操作系統首先根據輸入的用戶標識進行身份及所使用的硬件設備信息來鑒定，兩者均合法的用戶才能或準進入系統。對已進入系統的用戶，數據庫存儲還要進行存取權限控制，只允許用戶執行合法操作。任何數據最終均以密碼形式存儲至后臺數據庫，將泄密風險降至最低。

4.2 物理隔離

在系統部署上，利用防火墻可以將整個網絡從物理上劃分為內網、外網、DMZ區三部分：將數據庫服務器部署在內網，用戶的客戶端計算機處于外網，將Web服務器部署在DMZ區。通過防火墻策略的設置，只允許Web服務器訪問數據庫服務器。這樣，對于外網的用戶來說，就只能訪問DMZ區的Web服務器，而不是直接訪問數據庫服務器，從而有效控制外網機器對數據庫的訪問，進而從物理位置上保證數據庫系統的安全性。

4.3 應用系統控制

本系統采用了J2EE技術平臺進行實現，便于開發部署，但系統中的重要模塊和關鍵算法均采用C語言編寫，提高了反編譯難度，增強了應用系統安全性。在使用控制上，數據庫系統將用戶分為應用用戶（分配給每個應用人員的賬戶）和數據庫用戶（能直接訪問數據庫的用戶）。應用用戶只能訪問應用系統，通過應用系統找到對應用戶組，再關聯到對應數據庫用戶，然后，利用這個數據庫用戶通過加密機制訪問庫中數據。在軟件系統中根據用戶權限控制用戶對數據的操作，使錄入人員只能修改或上傳數據，不能修改質檢結論，審核人員只能修改質檢結論，不能修改數據；并利用軟件記錄錄入、修改及審核過程信息，以便于落實責任。

5 結 語

巖心圖像數據庫系統的建立，為油氣田勘探開發科研人員提供了實時的巖心圖像資料瀏覽查詢與發布功能。利用瀏覽查詢系統，用戶可在3秒內查詢到某口井某一類的巖心圖像資料信息，在查詢結果界面的任意位置均可在5秒內調出對應的數字化巖心照片；利用加載審核系統，用戶可以快速批量上傳巖心圖件及相關說明信息，并在保障數據質量的前提下，高效完成質檢工作。該系統為油田各級人員提供快捷可靠的數據源，大幅提高了研究效率，縮短了生產周期，進一步保障了地質研究工作的準確性及科學性。

主要參考文獻

[1][英]理查德·A·道.現代石油技術（卷一：上游）[M].第6版.冷鵬華，譯.北京：石油工業出版社，2016.

[2]錢進， 常玉慧， 葉飛躍. 數據庫設計與開發[M].北京：科學出版社，2016.

[3]Marty Hall， Larry Brown， Yaakov Chaikin.Servlet與JSP核心編程（第2卷）[M].第2版.胡書敏，譯.北京：清華大學出版社，2009.