陸梁油田生產信息綜合管理平臺的設計與實現

蔡志強?郭麗娜?黃義糧?鄭世奇

摘要：新疆油田陸梁油田作業區自信息化建設以來，積累了豐富的軟件資源、數據資源，實現了井、站、油田設施全過程管理的數字化驅動，本平臺的建設打通現有系統間的數據壁壘，解決不同系統間的集成、共享、協同、維護、升級的問題，同時為后續生產指揮的各項應用建立了底座，提高生產時率，實現增產、提效、降耗。充分發揮現代信息技術在生產要素配置中的優化集成作用，促進油氣業務流程再造、生產組織優化和管控能力提升，實現生產整體性監管以及綜合性評價，滿足油田精益生產的需要。

關鍵詞：陸梁油田；動態錄入；綜合報表；自主運維；平臺

一、前言

為促進已有數據資源更好地服務于陸梁油田生產的開發和利用，消除陸梁信息孤島，有效解決各業務系統間數據分散、數據源分散等問題，做到“數入一庫”“數出一門”，使基層操作人員到高級管理人員都可以擁有同一個經營管理目標，在同一個應用場景中實時監控企業的營運狀況。“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”是針對油田業務特點專門研發的一套集數據可視化、采集及報表全生命周期管理（定制、發布、應用、日志、維護）、權限管理等于一體的綜合管理平臺。通過該平臺統一數據入口，實現數據整合，并在此基礎上充分釋放數據潛能，從多場景、多維度展示數據應用效果，加快陸梁油田數字化轉型進程。

二、建設原則

開放共享：以統一規范的接口、協議及部署標準為平臺應用提供技術底座，從而使平臺為應用提供定制運行環境能力、統一資源調度能力、端到端服務交互能力[1]。

資源抽象：基于DC/OS的資源整合能力，提供多平臺的資源整合接入，從而構建出高層次的資源抽象層，為上層服務和應用提供統一的資源服務。

彈性供給：提供跨平臺、跨組織、跨技術架構的資源調度能力，實現平臺級、應用級的彈性資源供給。

立體管控：提供多維度的平臺管控能力，包括平臺管控、服務管控和應用管控等。

配置驅動：通過快速配置的方式，面向平臺和應用，實現服務上線、優化調整、流程審計、多級部署等功能[2]。

三、平臺架構

平臺建設總體分為標準體系建設、數據建設、軟件建設三個部分。

標準體系建設：基于中國石油標準體系，從應用、數據、技術三個方面開展平臺相關標準、規范的建設，強化標準化主數據管控力度，支撐集中集成標準化需求。

數據建設：圍繞開發靜態、油水井生產、預警指標、井下作業等實現數據治理、數據分享、數據存儲及數據安全標準，打造全方位、多元融合的技術體系。

軟件建設：依托企業現有資源，圍繞服務組件積累建設共享服務，支撐上層應用的靈活敏捷構建，實現平臺開放及可擴展的基礎服務能力，為未來實現智能油氣田生態圈奠定堅實基礎。

四、平臺技術路線

（一）基于Flink+Lambda的實時數倉技術

報表的數據是由數倉提供的，數倉的數據來源是上游業務系統的業務數據經過ETL（ETL包含抽取、清洗、轉換），其中抽取包含3種，即SQL語句抽取、數據文件同步、增量抽取，增量抽取通過記錄最后抽取的時間，選擇比最后一次抽取時間大的時間進行抽取；完成重復數據、空數據、錯誤數據的清洗；轉換處理的是字段格式的不統一，以及根據業務訴求，將原始的明細數據加工處理生成業務數據的過程，處理后同步到數倉，數倉加工生成3層模型，分別是ODS、DWD、DWS，ODS層同步原始數據，DWD層加工ODS層轉換過來的數據，生成明細數據，DWS層完成數據的大寬表的加工，供后續業務查詢，由此完成報表的數據提供（見圖1）。

（二）基于Apache Flume的高性能數據采集技術

Flume是一個高性能分布式系統，專注于數據的聚合、采集和傳輸。它可以根據用戶的需求定制不同類別的數據收集方案，用于從各種數據源收集數據，并在經過預處理后將數據傳輸到目標接收方。

Flume支持多路徑流量、多管道接入流量和多管道接出流量等功能。這意味著用戶可以定義多個數據來源和終點，靈活地控制數據的流動路徑。此外，Flume還支持上下文路由和基于事務的管道，這有助于確保數據傳輸和接收的一致性（見圖2）。

（三）基于MVVM的前后端分離技術

MVVM模式的主要目的是分離視圖（View）和模型（Model），MVVM框架由三個部分構成，見圖3。Model是數據層，主要負責網絡數據操作、File文件操作、本地數據庫操作；View是視圖層，主要負責布局加載和UI交互，ViewModel即VM，是關聯層，負責數據變化自動更新綁定的View以及View的操作更新綁定的數據，主要優勢如下：

1.雙向綁定不單只是請求過來的數據，還包括數據在本頁面應該處于的狀態，數據源對象在本頁面或本模塊中共享，一旦一個地方改變，本頁面或模塊中的所有數據源的內容都會改變，保證了數據的一致性。它的全局共享性是一大特色。

2.一個頁面可以有一個View Model，也可以有多個View Model，使用一個或多個View Model取決于數據和邏輯的組織方式、頁面復雜性以及代碼的可維護性和復用性的需求。若有View調用請求對象發送請求，并且被其他頁面重用該View，那么該View不能共享數據源。View Model一般持有本頁面或本模塊的共享數據源。

3.控制器專注于自己的核心功能：頁面的跳轉，跨本頁面多個視圖的操作，數據源數據的初始化，從上一個頁面接收數據轉化為本頁面的數據源，子視圖頁面的創建和布局，子視圖頁面的block函數，狀態欄，導航欄，頁面跳轉方式。

（四）面向Web服務的Docker容器集成發布技術

Docker使用“客戶端—服務器”架構模式，通過遠程API（鏡像）來管理和創建Docker容器，守護進程并處理服務端接受來自客戶端的請求。可以在一臺服務器上為“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”創建輕量級、可移植、自給自足的容器，或通過socket（套接字）、RESTful API（REST風格的API）來進行通信（虛擬容器），從而解決環境問題。

五、平臺成果

（一）夯實數據基礎

通過“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”梳理、優化、整合、存儲和拓展現有業務數據，建立數據湖，回存綜合研究生成的成果數據。實現對多源、異構數據的統一存儲，并結合不同的業務場景、標準規范，建立面向數據采集、統計報表、決策分析、智能化應用的數據服務，從多維度實現業務應用的數據支撐。通過平臺提供的采集定制工具，結合業務實際需求，對缺失的數據進行補錄，有效地控制了數據入庫源頭，規范了數據入口的流程，為本平臺及后續應用奠定數據基礎。

平臺建立數據湖的意義在于為陸梁油田提供了一個集中化的、大容量的數據存儲庫，可以方便地存儲各種類型、格式和量級的數據，并且支持跨部門、跨系統的數據共享。數據湖使得陸梁油田可以更加全面地把握和分析數據，發現其中蘊含的商業價值，并利用這些數據指導企業決策、產品研發、運營管理等。

（二）生產指揮

“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”從業務、功能及數據分析入手，按照“增”“融”“搬”“留”四種模式[3]，打通陸梁油田作業區“生產調度會系統”“生產查詢系統”“自動化綜合應用系統”“油氣水井生產管理系統A2”“物聯網設備管理系統”“開發靜態管理系統”等數據壁壘，實現各類生產、設施、設備的動靜態數據的查詢、分析、應用，與外部系統在數據層上實現了無縫對接，讓各級層面的用戶以報表、可視化等手段查看各類數據。

通過本平臺可以對油氣生產過程進行實時監控、調度和優化，并提供決策支持和信息反饋。利用計算機、通信、自動化等先進技術，收集、處理和分析各種數據[4]，以提高油田生產效率和質量，具體應用效果如下：

1.實現對油田生產全流程的實時監控，包括采油、輸油、儲油等環節，及時發現和解決生產中的問題。

2.對油田生產數據進行收集、整理、分析和應用，幫助企業更好地了解油田生產情況和趨勢，制定更好的生產策略。

3.針對不同地區、不同油層、不同生產階段，制定實時的生產調度計劃，協調各個生產單元之間的關系，使整個生產過程實現合理高效的運作。

4.通過人工智能等技術，對油田生產數據進行大數據分析和處理，建立模型和預測，提供決策支持和生產優化方案。

（三）自主運維

“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”采用共同建設模式，在項目實施過程中不僅幫助陸梁油田作業區建立符合新疆油田要求的管理體系、軟件系統，同時將業務專家沉淀多年的、先進的知識、經驗、思考方法等轉移給管理者和員工，從而使陸梁油田作業區在項目完成后擁有一批中堅力量，通過該模式提高參與平臺建設員工的項目管理能力、業務梳理能力、軟件研發能力、系統應用能力、系統維護能力等，見圖4。

借助平臺提供的采集定制功能、報表定制功能，參與平臺建設的員工可根據業務的需要，隨時對采集、報表需求進行維護，減少對開發商的依賴，真正做到“建以致用、以用促建”，提升平臺的生命周期，同時還要達到以下目標：

1.提高運維效率：傳統軟件系統需要開發商干預才能解決問題，耗時費力。通過本平臺提供的各類工具，陸梁油田員工可以自行實現快速響應和修復，提高運維效率和準確性。

2.降低運維成本：傳統運維需要一定的人力、物力和時間資源，本平臺可以在不增加人力的情況下完成任務，從而顯著降低運維成本。

3.提高系統可靠性：可以實現24小時無間斷，自動發現并解決問題，大大提高了系統的可靠性和穩定性。

4.強化安全保障：可以通過安全監控和風險預警[5]，及時發現和應對安全漏洞和攻擊，從而增強安全防護能力。

5.增強用戶體驗：可以保證系統的高可用性和穩定性，提高用戶使用體驗和滿意度。

六、預期前景

“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”是陸梁油田數據管理的重要組成部分，它可以幫助陸梁油田高效采集、處理和利用數據，提高工作效率和決策質量。隨著NLP語義分析技術、OCR識別技術的不斷發展，數據采集與報表相關技術也在不斷更新迭代，未來會更加智能化、自動化和普及化。同時，隨著陸梁油田對數據價值認知的提升，對采集與報表系統的需求也將更加廣泛和深入。因此，“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”在未來具有良好的發展前景，并將成為陸梁油田數字化轉型的重要支撐之一。

七、結語

“陸梁油田生產信息綜合管理平臺”結合最前沿的軟件技術、最流行的界面風格，以穩定、高效、安全為前提，構建企業服務資源池，以API服務、專用工具、通用組件等形式滿足跨部門、跨場景、跨業務、跨技術棧的資源復用與共享。實現企業信息資源共享和業務的深度融合，提供主動的、友好的用戶應用體驗，滿足不同應用條件下持續演進平臺服務和資源，打造全區域、全指標體系、連續性監控模式，實現運行狀態實時反應、關鍵信息及時推送，將管理模式從傳統的“被動監管”轉向“主動發現”，輔助廠、區、站三級管理者全方位了解生產現狀，為生產指揮提供決策支持。

參考文獻

[1]劉振武，孫星云，高旭東，等.中國石油集團公司技術創新案例[M].北京：石油工業出版社，2006.

[2]MartinFowler.企業應用架構模式[M].北京：機械工業出版社，2004.

[3]高德納.計算機程序設計藝術：第3版[M].蘇運霖，譯.北京：國防工業出版社，2002.

[4]紀紅.數字油田生產管理系統的建設[J].石油規劃設計， 2011， 22（6）：4.

[5]李建.如何有效開展油田安全生產管理[J].中國石油和化工標準與質量， 2014， 34（01）：220.

作者單位：陸梁油田作業區