基于B/S架構(gòu)的地震施工數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

閆燕 張洪濤 李偉波 丁建群 劉書艷

（中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理公司 河北省涿州市 072751）

1 引言

近年來(lái)，隨著超高效地震勘探混疊采集技術(shù)的發(fā)展，野外采集的日產(chǎn)量從原來(lái)的一萬(wàn)多炮增加到現(xiàn)在的三萬(wàn)多炮，單日及總體采集數(shù)據(jù)量成倍增加，其對(duì)地震數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及質(zhì)控等提出了更高的要求和挑戰(zhàn)。采集地震數(shù)據(jù)在海量數(shù)據(jù)條件下面臨的主要問題：

（1）傳統(tǒng)的磁帶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式，使得數(shù)據(jù)的查找費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（2）對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控，單純依靠?jī)x器或者操作員自己編寫的一些針對(duì)某個(gè)功能的小程序等不能及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)高效的統(tǒng)計(jì)并查找問題。

（3）對(duì)海量數(shù)據(jù)的分析，不具有針對(duì)性和全面性，沒有全面深入進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的軟件。

基于網(wǎng)絡(luò)的B/S 架構(gòu)的軟件開發(fā)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)得到迅速推廣應(yīng)用，東方公司的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)做了對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，得到很好的應(yīng)用效果，但對(duì)于小隊(duì)內(nèi)部的質(zhì)控和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析等方面的內(nèi)容沒有涉及。

本文主要針對(duì)野外返回的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)控及數(shù)據(jù)分析方面，結(jié)合小隊(duì)的生產(chǎn)實(shí)際，有針對(duì)性的進(jìn)行了相關(guān)研究，總結(jié)出了一套適用于混采的室內(nèi)質(zhì)控流程并結(jié)合信息化手段，實(shí)現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的智能化管理，減少了人工處理帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。本系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理、分析的應(yīng)用，初步取得了較好的效果。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1 所示，本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層三部分組成。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問即對(duì)非原始數(shù)據(jù)的操作，為業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)服務(wù)。資源訪問控制實(shí)現(xiàn)對(duì)具體原始數(shù)據(jù)的分類管理與調(diào)用。

業(yè)務(wù)層：包括系統(tǒng)的主要功能模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、分析等邏輯處理。

應(yīng)用層：通過Web 界面，跟用戶進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分析與監(jiān)控的可視化。通過Web API 接口，可接外部應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與相關(guān)應(yīng)用。

性能監(jiān)控、日志：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行整體監(jiān)視，并進(jìn)行匯總，實(shí)時(shí)生成結(jié)果報(bào)表，供系統(tǒng)管理人員進(jìn)行參考、分析。

2.2 開發(fā)框架

本系統(tǒng)采用了Pivotal 團(tuán)隊(duì)的Spring Boot。該框架使用了特定的方式來(lái)進(jìn)行配置，從而使開發(fā)人員不再需要定義樣板化的配置，能夠大幅度提高Spring 應(yīng)用的開發(fā)效率。

持久化層采用了一個(gè)半自動(dòng)化的持久層框架MyBatis，它通過直接將SQL 語(yǔ)句寫在映射配置文件中來(lái)操作數(shù)據(jù)并支持動(dòng)態(tài)SQL，更加靈活可控，簡(jiǎn)單易用，SQL 調(diào)優(yōu)也更加容易。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)MySQL 所使用的SQL 語(yǔ)言是用于訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的常用標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言，體積小、速度快，開源成本低，雖然與其他大型數(shù)據(jù)庫(kù)如Oracle、SQL Server 等相比，有其不足之處，但考慮到目前的業(yè)務(wù)需求已經(jīng)能得到滿足，因此本系統(tǒng)采用了MySQL 作為本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

圖1：系統(tǒng)架構(gòu)

圖2：系統(tǒng)功能圖

圖3：數(shù)據(jù)表

2.3 功能模塊設(shè)計(jì)

針對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問題，本文設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取功能和數(shù)據(jù)整理上交功能，針對(duì)海量數(shù)據(jù)存取速度和安全性的考慮，本系統(tǒng)采用了redis 集群部署的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；針對(duì)海量數(shù)據(jù)質(zhì)控高效、全面的問題，本系統(tǒng)將數(shù)據(jù)智能分析功能、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理和節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)功能，整合到一個(gè)系統(tǒng)，將需要進(jìn)行監(jiān)控的參數(shù)以及對(duì)比結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)并輸出。如圖2 所示。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)功能模塊：

2.3.1 數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取

圖4：節(jié)點(diǎn)電量展示

數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取功能包含：

數(shù)據(jù)上傳：通過網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)奖P陣指定目錄；

數(shù)據(jù)入庫(kù)：系統(tǒng)按數(shù)據(jù)類型分別自動(dòng)讀取指定目錄采集數(shù)據(jù)文件，對(duì)異常文件進(jìn)行識(shí)別與過濾，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)上傳進(jìn)度，剔除重復(fù)數(shù)據(jù)信息，建立生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)；

數(shù)據(jù)查看：查看存儲(chǔ)目錄下的數(shù)據(jù)文件，提供界面讓用戶存儲(chǔ)目錄中根據(jù)文件內(nèi)部時(shí)間查找對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)文件夾；

信息提取：用戶可以自定義選擇提取顯示和導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。

2.3.2 數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理

數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理的功能包括：

文件檢查：

（1）匹配力文件和擴(kuò)展QC 文件的數(shù)量，做出丟失統(tǒng)計(jì)并圖形化展示；

（2）匹配力文件和VP Report 文件，做出丟失統(tǒng)計(jì)并圖形化展示；

（3）檢查力信號(hào)文件和擴(kuò)展QC 文件的返回率，以及最大連續(xù)丟失的個(gè)數(shù)。

震源狀態(tài)監(jiān)控包括：震源屬性分析（平均相位、峰值相位、平均畸變、峰值畸變、平均出力、峰值出力）、剛性和粘度、震源狀態(tài)碼、過載、警告信息、HDOP、其它信息檢查、力信號(hào)檢查。

采集進(jìn)度監(jiān)控：監(jiān)控炮點(diǎn)的施工順序和施工位置，動(dòng)態(tài)回放震源施工路線；線束完整性檢查：應(yīng)用配置文件，將當(dāng)天的炮點(diǎn)按照線束號(hào)進(jìn)行劃分，統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量與重復(fù)的炮點(diǎn),計(jì)算出實(shí)際產(chǎn)量。

炮點(diǎn)偏移距質(zhì)控：統(tǒng)計(jì)分析炮點(diǎn)的偏移情況。

TD 規(guī)則檢查：統(tǒng)計(jì)不符合設(shè)置中設(shè)定的TD 規(guī)則的炮點(diǎn)。

空點(diǎn)檢查：檢查所有線束中的炮點(diǎn)是否放完。

2.3.3 節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)

展示節(jié)點(diǎn)最近的一次狀態(tài)信息，根據(jù)不同的狀態(tài)，使用不同的顏色在圖上給出不同的標(biāo)識(shí)，狀態(tài)有：傾斜度、噪音、阻值、GPS狀態(tài)、電量、剩余存儲(chǔ)空間、24 小時(shí)未返回、節(jié)點(diǎn)收放圖、節(jié)點(diǎn)收放列表。

2.3.4 數(shù)據(jù)智能分析

數(shù)據(jù)智能分析包括：風(fēng)速和溫度統(tǒng)計(jì)、停炮時(shí)間統(tǒng)計(jì)、震源工作效率統(tǒng)計(jì)、施工地形統(tǒng)計(jì)、廢文件統(tǒng)計(jì)、震源施工臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)、震源搬點(diǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)、Pad Down 時(shí)間統(tǒng)計(jì)、Wait to shoot 時(shí)間統(tǒng)計(jì)等功能。智能分析功能主要是將儀器返回的數(shù)據(jù)和班報(bào)數(shù)據(jù)等經(jīng)過一系列的統(tǒng)計(jì)分析，用圖表或表格的形式更清晰明了的展示出來(lái)，利于發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題以及時(shí)調(diào)整施工。

2.3.5 數(shù)據(jù)整理上交

讀取數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的信息，系統(tǒng)根據(jù)甲方給定的格式自動(dòng)整理出SPS 文件。

歸檔上交資料：將GF、ExtendQC、Windlog、SPS 等文件提交保存。

2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能模塊設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)需求的數(shù)據(jù)表，設(shè)計(jì)了如圖3 的數(shù)據(jù)庫(kù)表。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測(cè)試

為了驗(yàn)證本系統(tǒng)的有效性，本文采用了阿曼的地震施工數(shù)據(jù)作為測(cè)試數(shù)據(jù)，包括groundforce、vpreport、fleetreport、windLog、timeLog、地形文件、節(jié)點(diǎn)野外狀態(tài)、spsConfig、RlineCofig、日?qǐng)?bào)等數(shù)據(jù)文件。

通過散點(diǎn)圖，很清楚的能看到具體某臺(tái)震源的異常值的范圍。

圖4 展示了節(jié)點(diǎn)的電量情況，綠色為電量充足，藍(lán)色為電量為50%-79%；黃色電量為20%-49%；紅色為電量小于20%報(bào)警。

通過折線圖的形式將2020-04-24 00:00:00 到2020-04-24 23:59:59 時(shí)間段的風(fēng)速和溫度展示出來(lái)，能夠直觀的判斷風(fēng)速和溫度的值是否異常。

以柱狀圖的形式展示了2020-04-24 每小時(shí)每臺(tái)震源的總炮數(shù)，同時(shí)可以選擇要查看的震源。

以柱狀圖的形式展示了2020-04-24 每臺(tái)震源每種地形的施工總炮數(shù)，可以選擇要查看的震源，同時(shí)以表格的形式統(tǒng)計(jì)出了每種地形的總炮數(shù)。

4 結(jié)論

實(shí)際數(shù)據(jù)的測(cè)試顯示，文中根據(jù)混采的室內(nèi)質(zhì)控流程實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠滿足野外生產(chǎn)對(duì)數(shù)據(jù)管理的需要，方便了數(shù)據(jù)管理，提高了質(zhì)控的精度和效率，減少了人為的干預(yù)和主觀因素的影響，非常適合海量數(shù)據(jù)下的生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理。該系統(tǒng)充分利用了物探生產(chǎn)與信息化手段的緊密結(jié)合，為大規(guī)模的應(yīng)用到生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理中提供了可能性。目前該系統(tǒng)的功能尚不完善，需要結(jié)合野外生產(chǎn)需要，進(jìn)一步完善并開發(fā)新的應(yīng)用，另外正在轉(zhuǎn)型采用微服務(wù)的形式來(lái)繼續(xù)后續(xù)的開發(fā)工作。