數(shù)據(jù)圖幅技術(shù)在工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺中的應(yīng)用

石玉松

[摘 要]油田對站庫業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、精細(xì)化管理持續(xù)推進(jìn)，通過對大屏圖幅展示技術(shù)和矢量繪圖算法的研究，可以完成站庫生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)在大小屏的多端共享共用，實(shí)現(xiàn)基于2小時(shí)維度的站庫生產(chǎn)動態(tài)運(yùn)行圖繪制，并完成站庫指標(biāo)管理、站庫安全管理、崗檢管理在大屏端的可視化實(shí)時(shí)展示。而傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)表展示體系存在類型單一、數(shù)據(jù)相關(guān)性差、動態(tài)分析不全面等缺陷。數(shù)據(jù)圖幅技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用場景較多，如各類等值圖、注水質(zhì)量狀態(tài)圖、生產(chǎn)指標(biāo)可視化展示等，以往的繪制技術(shù)多基于JAVA及H5 Canvas等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，該技術(shù)部署環(huán)節(jié)復(fù)雜、開發(fā)難度大、周期長，無法實(shí)現(xiàn)在大屏、個(gè)人計(jì)算機(jī)的多終端適配，給用戶的使用帶來很大困難。文章使用數(shù)據(jù)圖幅技術(shù)在瀏覽器內(nèi)對曲線圖、折線圖、面積圖及非規(guī)則圖幅進(jìn)行直接繪制。該技術(shù)具備多分辨率適應(yīng)縮放、無插件、無須安裝、跨操作系統(tǒng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，通過可視化繪制有效提高圖幅繪制速度，在工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺得到應(yīng)用，效果比較理想，同時(shí)在油田生產(chǎn)管理的其他業(yè)務(wù)領(lǐng)域也有較為廣闊的應(yīng)用空間。

[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)圖幅;矢量繪圖;可視化展示

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2021.04.052

[中圖分類號]TP315;F270.7[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0194（2021）04-0-02

1 ? ? 背景及意義

數(shù)據(jù)圖幅在油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)展示中是必不可少的，以往使用技術(shù)過于陳舊，對于開發(fā)人員來說，存在學(xué)習(xí)成本高、開發(fā)難度大、不利于開發(fā)人員的代碼版本迭代等問題。對于使用人員來說，存在著操作環(huán)境復(fù)雜、容易出現(xiàn)異常、UI視覺設(shè)計(jì)不美觀等問題，嚴(yán)重影響了用戶使用體驗(yàn)。傳統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)報(bào)表展示體系也存在類型單一、數(shù)據(jù)相關(guān)性差、動態(tài)分析不全面等缺陷。因此，需要在油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)圖幅繪制中，使用一個(gè)新的主流技術(shù)，完成構(gòu)建站庫各項(xiàng)管理指標(biāo)的可視化展示平臺。

2 ? ? 平臺技術(shù)選型及重點(diǎn)技術(shù)研究

2.1 ? 規(guī)則圖幅的技術(shù)選型

規(guī)則圖幅是指折線圖、柱狀圖、餅圖、面積圖、散點(diǎn)圖以及其他標(biāo)準(zhǔn)圖等，近年，思路成熟的規(guī)則圖幅開發(fā)模式共有3種方式，分別是原生渲染繪圖模式、Web H5 開發(fā)模式、FR規(guī)則圖幅構(gòu)件式開發(fā)模式。

2.1.1 ? 原生渲染繪圖模式

主要開發(fā)語言為Java、C#語言，一般采用其包內(nèi)自帶的CHART插件，提供的功能更原始。原生渲染繪圖模式一般繪制2D繪圖，作為曾經(jīng)傳統(tǒng)的主流開發(fā)模式，優(yōu)點(diǎn)是程序運(yùn)行速度快、穩(wěn)定性好，有原生語言的底層支持，對圖像動畫效果渲染處理非常流暢。而缺點(diǎn)是開發(fā)語言學(xué)習(xí)周期過長，對軟件人員編程能力需求很高，這種開發(fā)模式需要使用不同的程序設(shè)計(jì)語言和框架進(jìn)行開發(fā)，團(tuán)隊(duì)協(xié)作開發(fā)進(jìn)度慢，程序更新迭代不及時(shí)。

2.1.2 ? Web H5 開發(fā)模式

主要開發(fā)語言為HTML 5及CSS，一般引用集成的ECharts、

Highcharts等JavaScript插件，使用前端較為流暢的訪問操作原生資源。優(yōu)點(diǎn)是語言簡單易學(xué)，開發(fā)成本低，可實(shí)現(xiàn)圖形界面的大小任意縮放，色彩圖像顏色更加豐富，生成的圖幅文件比Flash、對象類別擴(kuò)充組件（Object Linking and Embedding Control eXtensio，OCX）、Applet的文件要小很多，軟件版本發(fā)布只需要更新服務(wù)器端，即可以實(shí)現(xiàn)多平臺同步兼容使用，但因缺乏編程的可視化界面操作，繪圖效率有待提升。

2.1.3 ? FR規(guī)則圖幅構(gòu)件式開發(fā)模式

使用框架內(nèi)自帶的可視化規(guī)則圖形構(gòu)建界面，遵循H5的應(yīng)用開發(fā)思路，只需搭配少量的JavaScript代碼，以拖拽式、構(gòu)件式的開發(fā)模式，即可快速完成新業(yè)務(wù)或者功能模塊的軟件迭代升級，可實(shí)現(xiàn)多種3D可視化、交互式響應(yīng)的效果，用最小的開發(fā)學(xué)習(xí)成本，做到接近于原生開發(fā)的用戶體驗(yàn)。

而工區(qū)站庫數(shù)字化集中管理平臺，站庫指標(biāo)管理數(shù)據(jù)量大，需要在大屏及個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）上動態(tài)可視化、精細(xì)化展示，包含折線圖、柱狀圖、餅圖、面積圖等多種曲線，開發(fā)任務(wù)工作量較大，可選用構(gòu)件式開發(fā)技術(shù)快速完成該平臺搭建。

2.2 ? 非規(guī)則圖幅的技術(shù)選型

非規(guī)則圖幅在廠內(nèi)的應(yīng)用場景較多，主要包括等值圖、示意圖、狀態(tài)圖、流程圖等不具備標(biāo)準(zhǔn)通用格式的數(shù)據(jù)圖幅。一般需具備畫面矢量縮放、動畫互動、大小屏通用等特色功能。該類數(shù)據(jù)圖幅突破了字體的限制，將文字作為獨(dú)立對象存儲，即使用戶的設(shè)備上沒有安裝任何字庫，也不影響圖幅功能的正常使用。非規(guī)則數(shù)據(jù)圖幅技術(shù)可繪制點(diǎn)地圖、數(shù)據(jù)流向地圖、空間內(nèi)區(qū)域地圖。該平臺的“站庫生產(chǎn)動態(tài)運(yùn)行圖”模塊，不僅需要?jiǎng)討B(tài)展示泵、爐、空壓機(jī)等多個(gè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況，還需要在大屏端完成各罐液位、來水外輸情況，采用點(diǎn)地圖的技術(shù)思想，完成非規(guī)則數(shù)據(jù)圖幅的繪制。

2.3 ? 構(gòu)建數(shù)據(jù)集成通道框架

集成提取已有的源數(shù)據(jù)及A5系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)油站、污水站、注水站數(shù)據(jù)，滿足生產(chǎn)指標(biāo)管理模塊各站的單日和月度可視化查詢。目前，2小時(shí)站庫數(shù)據(jù)還沒有建立規(guī)范的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，通過梳理整合報(bào)表，可統(tǒng)籌構(gòu)建涵蓋轉(zhuǎn)油站、注入站、注水站等2小時(shí)維度的站庫數(shù)據(jù)架構(gòu)。要以源數(shù)據(jù)為開發(fā)工具進(jìn)行統(tǒng)一管理，從源頭實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范統(tǒng)一，支持歷史數(shù)據(jù)自動提取，減輕用戶采集工作量，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度及可用性。此外，還要將承包商管理數(shù)據(jù)、崗檢管理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等集成在統(tǒng)一的平臺上，實(shí)現(xiàn)信息的采集、匯總、存儲、管理、統(tǒng)計(jì)分析、發(fā)布等各種數(shù)據(jù)功能的大屏端統(tǒng)一集中展示，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)報(bào)表集成、個(gè)性報(bào)表可視化展示、復(fù)雜數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，為領(lǐng)導(dǎo)層、決策層提供多維度、多層次的決策數(shù)據(jù)支持。

2.4 ? 矢量算法運(yùn)用，確保大屏、PC端通用

所謂矢量圖，就是使用直線、曲線以及點(diǎn)陣等方式來描述的圖形，構(gòu)成這些圖形的元素是一些點(diǎn)、線、矩形、多邊形和圓等，所有圖幅均是通過公式計(jì)算獲得的，具有編輯后不失真、無級縮放等特點(diǎn)。每個(gè)對象都是一個(gè)自成一體的實(shí)體，這樣就可以維持它原有的清晰度和彎曲度。這意味著它們可以按最高分辨率顯示到輸出設(shè)備上。在軟件開發(fā)中運(yùn)用矢量算法，對于點(diǎn)實(shí)體和線實(shí)體，可以直接記錄空間信息和屬性信息，按照屏幕畫面的百分比對控件進(jìn)行布局;對于多邊形區(qū)域，可以采用坐標(biāo)標(biāo)記法進(jìn)行計(jì)算，確保用戶在大屏、PC屏、手機(jī)端多端通用，使用戶可以任意縮放圖像，不會破壞圖像的清晰度、細(xì)節(jié)等。

3 ? ? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用效果

3.1 ? 工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺的主要功能

工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺可構(gòu)建2小時(shí)維度的站庫數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以源數(shù)據(jù)采集平臺作為站庫生產(chǎn)數(shù)據(jù)支持，以各類站庫的日數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為參照模板，結(jié)合本廠各類站庫數(shù)據(jù)的實(shí)際生產(chǎn)需求，梳理各類站庫系統(tǒng)的各類各時(shí)段人工手抄報(bào)表，明確工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺的基本業(yè)務(wù)需求及數(shù)據(jù)架構(gòu)，建立基于源數(shù)據(jù)采集平臺系統(tǒng)的2小時(shí)維度的數(shù)據(jù)采集功能模塊。平臺可支持所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的批量全文本粘貼以及EXCEL文件的導(dǎo)入，并通過Oracle數(shù)據(jù)庫的作業(yè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)了自動提取上一時(shí)段數(shù)據(jù)，有效減少相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的工作量。數(shù)據(jù)量主要包括泵、爐運(yùn)行狀態(tài)、瞬時(shí)來水排量、罐液位、分離器液位等數(shù)據(jù)，可以為廠、礦、隊(duì)三級單位提供展示、查詢、分析的功能。

3.2 ? 生成動態(tài)運(yùn)行圖模塊

該模塊主要采用非規(guī)則圖幅，以上述2小時(shí)維度數(shù)據(jù)作為相關(guān)數(shù)據(jù)字典，以點(diǎn)地圖方式，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站、注入站、污水站的泵運(yùn)行狀態(tài)，站內(nèi)油、氣、水生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化展示。灰色線代表油系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)方向，黃色線代表天然氣系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)方向，綠色線代表水系統(tǒng)的流轉(zhuǎn)方向。藍(lán)色閃光點(diǎn)代表泵設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)為正在運(yùn)行中，黃色閃光點(diǎn)代表該設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)為正在停用，從而實(shí)現(xiàn)多顏色、多方式、全面、直觀的展示，為生產(chǎn)指揮工作提供有效參考。

3.3 ? 站庫指標(biāo)管理模塊

該模塊主要采用規(guī)則圖幅，使用相關(guān)軟件的日數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站、注入站、污水站的指標(biāo)管理可視化展示。轉(zhuǎn)油站日數(shù)據(jù)包括摻水量、處理量、噸液耗氣、外輸情況、綜合單耗等重要指標(biāo)的日分析趨勢;注水日數(shù)據(jù)包括注水單耗、綜合用電量、注水總量、注水液位、注水管壓、水質(zhì)監(jiān)測、含油量、懸浮量等重要指標(biāo)的日分析趨勢;轉(zhuǎn)油站月數(shù)據(jù)包括摻水量、處理量、噸液耗氣、外輸情況、綜合單耗等重要指標(biāo)的月變化趨勢和本月目標(biāo)值、完成值等情況;注水站月數(shù)據(jù)包括注水單耗、綜合用電量、注水總量、注水液位、注水管壓、水質(zhì)監(jiān)測、含油量、懸浮量等重要指標(biāo)，還包括注水泵本月的運(yùn)行天數(shù)、用電量、泵效等情況，從而實(shí)現(xiàn)多種類、多樣式、連續(xù)、高效的展示，為生產(chǎn)分析工作提供決策依據(jù)。

3.4 ? 其他異構(gòu)數(shù)據(jù)集成展示模塊

承包商管理數(shù)據(jù)包括施工項(xiàng)目的基本信息、施工單位資質(zhì)信息、施工人員考試成績信息、承包商人員進(jìn)入情況等。承包商人員進(jìn)入情況包括施工項(xiàng)目、進(jìn)入人員姓名、崗位、通用無線分組業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）定位位置、掃描進(jìn)出時(shí)間情況等數(shù)據(jù)信息。施工單位資質(zhì)信息包括施工單位、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、資質(zhì)照片、營業(yè)執(zhí)照等信息，可單擊圖片放大展示，滿足照片在不同分辨率下的清晰展現(xiàn)。施工單位人員信息包括施工單位、崗位、聯(lián)系電話、安全考試成績、入場證、員工從業(yè)資質(zhì)等。平臺還覆蓋了“四心四覺”安全文化，“六不準(zhǔn)、十必須、八做到”制度宣傳等模塊，在大屏端完成了數(shù)據(jù)的多維度集中展示，從而實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域、多樣化、豐富、詳細(xì)的展示，為各個(gè)生產(chǎn)相關(guān)工作提供可靠依據(jù)。

4 ? ? 結(jié) 語

工區(qū)數(shù)字化集中管理平臺通過對大屏圖幅展示技術(shù)和矢量繪圖算法的研究，完成站庫管理數(shù)據(jù)在大小屏的多端共享共用，統(tǒng)籌構(gòu)建涵蓋轉(zhuǎn)油站、注入站、注水站等2小時(shí)維度的站庫數(shù)據(jù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)動態(tài)運(yùn)行圖、站庫指標(biāo)可視化管理、站庫承包商安全管理、隊(duì)務(wù)制度文化管理在大屏端的高質(zhì)量、圖形化、可視化實(shí)時(shí)展示。

通過搶前抓早，模塊化定制，結(jié)合工區(qū)實(shí)際需求，破除數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)前端硬件制約，按照倒排工期，結(jié)果驅(qū)動的原則，提前布局開展采油礦區(qū)域化集中管理中心軟件系統(tǒng)開發(fā)，通過本次開發(fā)，為廠內(nèi)井、間、站數(shù)字化推廣助力。在軟件數(shù)據(jù)集中展示方面，提供全新的技術(shù)思路和方向，利用數(shù)據(jù)圖幅高效的可視化編程優(yōu)勢，可形成廠生產(chǎn)經(jīng)營信息的多維度、多層次、可推廣、可復(fù)制的數(shù)據(jù)分析平臺，為今后的井、站數(shù)字化信息統(tǒng)一集中展示、領(lǐng)導(dǎo)層決策層統(tǒng)一調(diào)度布控，提供了可靠技術(shù)手段。