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

閆燕 張洪濤 李偉波 丁建群 劉書艷

（中國石油集團(tuán)東方地球物理公司 河北省涿州市 072751）

1 引言

近年來，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)量從原來的一萬多炮增加到現(xiàn)在的三萬多炮，單日及總體采集數(shù)據(jù)量成倍增加，其對地震數(shù)據(jù)的存儲及質(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)的磁帶存儲數(shù)據(jù)的方式，使得數(shù)據(jù)的查找費(fèi)時費(fèi)力。

（2）對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控，單純依靠儀器或者操作員自己編寫的一些針對某個功能的小程序等不能及時進(jìn)行系統(tǒng)高效的統(tǒng)計并查找問題。

（3）對海量數(shù)據(jù)的分析，不具有針對性和全面性，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)做了對生產(chǎn)過程的實(shí)時監(jiān)控，得到很好的應(yīng)用效果，但對于小隊(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的風(fēng)險。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

2.1 架構(gòu)設(shè)計

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)庫的訪問即對非原始數(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、計算、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)時生成結(jié)果報表，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半自動化的持久層框架MyBatis，它通過直接將SQL 語句寫在映射配置文件中來操作數(shù)據(jù)并支持動態(tài)SQL，更加靈活可控，簡單易用，SQL 調(diào)優(yōu)也更加容易。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MySQL 所使用的SQL 語言是用于訪問數(shù)據(jù)庫的常用標(biāo)準(zhǔn)化語言，體積小、速度快，開源成本低，雖然與其他大型數(shù)據(jù)庫如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 作為本地數(shù)據(jù)庫。

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

針對數(shù)據(jù)存儲的問題，本文設(shè)計了數(shù)據(jù)自動讀取功能和數(shù)據(jù)整理上交功能，針對海量數(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)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；針對海量數(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)動態(tài)管理和節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)功能，整合到一個系統(tǒng)，將需要進(jìn)行監(jiān)控的參數(shù)以及對比結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計并輸出。如圖2 所示。

本系統(tǒng)設(shè)計了以下幾個功能模塊：

2.3.1 數(shù)據(jù)自動讀取

圖4：節(jié)點(diǎn)電量展示

數(shù)據(jù)自動讀取功能包含：

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：系統(tǒng)按數(shù)據(jù)類型分別自動讀取指定目錄采集數(shù)據(jù)文件，對異常文件進(jìn)行識別與過濾，實(shí)時顯示數(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；

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

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)庫中的信息。

2.3.2 數(shù)據(jù)動態(tài)管理

數(shù)據(jù)動態(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)計并圖形化展示；

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

（3）檢查力信號文件和擴(kuò)展QC 文件的返回率，以及最大連續(xù)丟失的個數(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)按照線束號進(jìn)行劃分，統(tǒng)計產(chǎn)量與重復(fù)的炮點(diǎn),計算出實(shí)際產(chǎn)量。

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

TD 規(guī)則檢查：統(tǒng)計不符合設(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，狀態(tài)有：傾斜度、噪音、阻值、GPS狀態(tài)、電量、剩余存儲空間、24 小時未返回、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、停炮時間統(tǒng)計、震源工作效率統(tǒng)計、施工地形統(tǒng)計、廢文件統(tǒng)計、震源施工臺數(shù)統(tǒng)計、震源搬點(diǎn)時間統(tǒng)計、Pad Down 時間統(tǒng)計、Wait to shoot 時間統(tǒng)計等功能。智能分析功能主要是將儀器返回的數(shù)據(jù)和班報數(shù)據(jù)等經(jīng)過一系列的統(tǒng)計分析，用圖表或表格的形式更清晰明了的展示出來，利于發(fā)現(xiàn)施工中存在的問題以及時調(diào)整施工。

2.3.5 數(shù)據(jù)整理上交

讀取數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的信息，系統(tǒng)根據(jù)甲方給定的格式自動整理出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)庫設(shè)計

根據(jù)功能模塊設(shè)計對應(yīng)需求的數(shù)據(jù)表，設(shè)計了如圖3 的數(shù)據(jù)庫表。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測試

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、日報等數(shù)據(jù)文件。

通過散點(diǎn)圖，很清楚的能看到具體某臺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%報警。

通過折線圖的形式將2020-04-24 00:00:00 到2020-04-24 23:59:59 時間段的風(fēng)速和溫度展示出來，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 每小時每臺震源的總炮數(shù)，同時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，同時以表格的形式統(tǒng)計出了每種地形的總炮數(shù)。

4 結(jié)論

實(shí)際數(shù)據(jù)的測試顯示，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)的形式來繼續(xù)后續(xù)的開發(fā)工作。