油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊研發(fā)模式探究

一、前言

信息技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)字化已成為各行各業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然趨勢(shì)[。油田生產(chǎn)管理與數(shù)據(jù)應(yīng)用模式正在向?qū)崟r(shí)化和智能化方向轉(zhuǎn)變。雖然油田單位生產(chǎn)數(shù)據(jù)建庫(kù)早、體量大、門(mén)類(lèi)全，但在數(shù)據(jù)治理及數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理方面起步晚，存在缺乏海量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管控方法、缺少支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)底臺(tái)環(huán)境、統(tǒng)一的層級(jí)管理體系建設(shè)不健全等問(wèn)題。因此，圍繞主營(yíng)業(yè)務(wù)，探究油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊研發(fā)模式，建立一體化管理平臺(tái)，解決數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理以及數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用五大關(guān)鍵模塊問(wèn)題，為生產(chǎn)管理提供精準(zhǔn)、及時(shí)的數(shù)據(jù)支持，提升油田在數(shù)字化時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)油田數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

二、一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊研發(fā)模式

為解決五大關(guān)鍵模塊中的技術(shù)問(wèn)題，深入分析、、、、等諸多相關(guān)單位一體化管理平臺(tái)研發(fā)模式，提出油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊研發(fā)模式。平臺(tái)關(guān)鍵模塊研發(fā)以“需求分析、流程設(shè)計(jì)架構(gòu)搭建、功能實(shí)現(xiàn)”為設(shè)計(jì)思路，采用系統(tǒng)工程方法進(jìn)行研發(fā)，即依據(jù)各模塊業(yè)務(wù)流程進(jìn)行技術(shù)研發(fā)與集成。

（一）流程設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊開(kāi)發(fā)整體業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)如圖1所示。平臺(tái)業(yè)務(wù)流程可分為基礎(chǔ)業(yè)務(wù)流程和智能化業(yè)務(wù)流程。基礎(chǔ)業(yè)務(wù)流程主要體現(xiàn)在多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理兩個(gè)模塊中，主要實(shí)現(xiàn)了API管理和資源管理申請(qǐng)、審批工作的信息化。智能化業(yè)務(wù)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控模塊中，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)測(cè)技術(shù)（如監(jiān)測(cè)腳本）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)性能參數(shù)采集。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)中采用通信協(xié)議與訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)油水井、站庫(kù)時(shí)序數(shù)據(jù)采集，并利用批處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效采集。同時(shí)，應(yīng)用DMZ區(qū)完成時(shí)序數(shù)據(jù)由生產(chǎn)網(wǎng)向辦公網(wǎng)的跨網(wǎng)傳輸，以及引入數(shù)據(jù)清洗算法開(kāi)展時(shí)序數(shù)據(jù)治理。多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理模塊通過(guò)數(shù)據(jù)匹配算法進(jìn)行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)齊與轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理模塊使用圖算法等智能算法完成數(shù)據(jù)血緣分析。數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用數(shù)據(jù)采用專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊匹配及自然語(yǔ)言處理技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)治理等業(yè)務(wù)流程，主要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)的智能化分析、傳輸和治理。

（二）平臺(tái)總體架構(gòu)搭建

油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊開(kāi)發(fā)總體設(shè)計(jì)采用4層架構(gòu)模式，平臺(tái)總體架構(gòu)圖分為應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層四個(gè)部分，如圖2所示。

基礎(chǔ)設(shè)施層：主要指物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)資源以及計(jì)算存儲(chǔ)資源8。物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備包括傳感器設(shè)備、數(shù)據(jù)采集終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸與交換設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)資源包含生產(chǎn)網(wǎng)、DMZ區(qū)、辦公網(wǎng)。計(jì)算存儲(chǔ)資源包含大容量存儲(chǔ)、高性能計(jì)算、通用計(jì)算。

數(shù)據(jù)層：負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供，主要分為數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)接口兩部分。數(shù)據(jù)服務(wù)包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和應(yīng)用層規(guī)則與運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)。

圖1整體業(yè)務(wù)流程

服務(wù)層：涵蓋基礎(chǔ)服務(wù)與業(yè)務(wù)服務(wù)，采用微服務(wù)架構(gòu)開(kāi)發(fā)，利用帆軟、前端組件庫(kù)和腳本組件庫(kù)等工具，提供認(rèn)證鑒權(quán)、文件、接口文檔、報(bào)表、監(jiān)控等基礎(chǔ)服務(wù)，并通過(guò)Docker和Kubernetes實(shí)現(xiàn)容器化管理。業(yè)務(wù)服務(wù)則專(zhuān)注于智能預(yù)警、工作流、數(shù)據(jù)流、消息流、文檔、報(bào)表及API定制等，兩者緊密協(xié)作，共同確保系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行與靈活定制能力。

應(yīng)用層：包含數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)模塊、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用模塊5個(gè)業(yè)務(wù)模塊，為用戶(hù)提供應(yīng)用界面，采用統(tǒng)一的門(mén)戶(hù)入口。同時(shí)，通過(guò)大屏幕、PC等多種顯示終端，擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景。

（三）平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)關(guān)鍵模塊開(kāi)發(fā)包含數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)模塊、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理模塊和數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用模塊五大關(guān)鍵功能模塊，共計(jì)35項(xiàng)主要業(yè)務(wù)功能。

1.數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控模塊

采用集成化的技術(shù)思路，將數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)控集成、服務(wù)器系統(tǒng)性能監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控等多種監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行整合。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)聽(tīng)管理實(shí)時(shí)掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，利用日志管理和分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)操作記錄進(jìn)行深度挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題。運(yùn)用運(yùn)行進(jìn)程管理和運(yùn)行授權(quán)管理確保數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)白名單管理、解鎖管理和會(huì)話(huà)管理優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)控制。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件IO進(jìn)行監(jiān)控，利用數(shù)據(jù)庫(kù)AWR監(jiān)控技術(shù)獲取數(shù)據(jù)庫(kù)性能指標(biāo)，并將運(yùn)維操作界面圖形化，方便管理人員直觀地了解數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行情況，系統(tǒng)效果如圖3所示。

2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)模塊

搭建廠時(shí)序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，作為數(shù)據(jù)匯集與轉(zhuǎn)儲(chǔ)的核心基礎(chǔ)。針對(duì)油水井和站庫(kù)的時(shí)序數(shù)據(jù)特點(diǎn)，分別制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)策略，確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)過(guò)程中，引入時(shí)序數(shù)據(jù)治理技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去噪等預(yù)處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源。

3.多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理模塊

從接口定制及擴(kuò)展人手，開(kāi)發(fā)適應(yīng)不同數(shù)據(jù)源的接口，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的接入。采用可視化管理技術(shù)，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)以直觀的方式呈現(xiàn)，便于管理人員進(jìn)行數(shù)據(jù)查看與分析。建立數(shù)據(jù)分級(jí)分類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)管理機(jī)制，確保數(shù)據(jù)的安全訪(fǎng)問(wèn)。規(guī)范API權(quán)限申請(qǐng)流程管理，對(duì)API運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)及統(tǒng)計(jì)分析，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)API終端數(shù)據(jù)的監(jiān)管與清洗管理，保障數(shù)據(jù)在傳輸與使用過(guò)程中的質(zhì)量與安全。

4.數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理模塊

搭建廠數(shù)據(jù)資產(chǎn)地圖，清晰展示數(shù)據(jù)資產(chǎn)的分布與關(guān)聯(lián)關(guān)系。通過(guò)資產(chǎn)目錄管理對(duì)數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行分類(lèi)整理，定期進(jìn)行資產(chǎn)目錄校驗(yàn)與同步，確保數(shù)據(jù)資產(chǎn)信息的準(zhǔn)確性。實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)全生命周期管理，從用戶(hù)創(chuàng)建到注銷(xiāo)進(jìn)行全過(guò)程管控。規(guī)范數(shù)據(jù)模型創(chuàng)建、授權(quán)與控制流程，保障數(shù)據(jù)模型的科學(xué)性與安全性。建立數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與審批機(jī)制，確保數(shù)據(jù)在各部門(mén)、各環(huán)節(jié)之間的合理流動(dòng)與有效利用。資產(chǎn)門(mén)戶(hù)效果如圖4所示。

圖2平臺(tái)總體架構(gòu)圖

圖3數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)測(cè)可視化界面

5.數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用模塊

針對(duì)油水井月報(bào)數(shù)據(jù)中的關(guān)井代碼、措施代碼、生產(chǎn)參數(shù)、產(chǎn)量及注入量等數(shù)據(jù)，以及井下作業(yè)數(shù)據(jù)，分別制定數(shù)據(jù)治理方案。通過(guò)數(shù)據(jù)清洗、規(guī)則校驗(yàn)等手段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性與一致性，為生產(chǎn)決策提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

圖4數(shù)據(jù)資產(chǎn)門(mén)戶(hù)可視化界面效果圖

三、平臺(tái)應(yīng)用效果

第一，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能顯著提升，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控模塊的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)全方位、實(shí)時(shí)的性能監(jiān)控，關(guān)鍵指標(biāo)得到有效監(jiān)測(cè)與優(yōu)化。管理人員能夠快速掌握數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行狀況，提高數(shù)據(jù)庫(kù)管理的效率與質(zhì)量，保障了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定獲取與處理。

第二，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)高效匯集與轉(zhuǎn)儲(chǔ)，建立時(shí)序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了油水井時(shí)序數(shù)據(jù)和站庫(kù)時(shí)序數(shù)據(jù)的高效轉(zhuǎn)儲(chǔ)，數(shù)據(jù)質(zhì)量得到顯著提高，為后續(xù)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析與應(yīng)用提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

第三，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)有序管理，通過(guò)接口定制及擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了各類(lèi)數(shù)據(jù)源的順利接入。API權(quán)限申請(qǐng)流程的規(guī)范以及對(duì)API運(yùn)行的監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)分析，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸與使用的安全性與效率。API終端數(shù)據(jù)監(jiān)管與清洗管理確保了數(shù)據(jù)在終端使用過(guò)程中的質(zhì)量。

第四，數(shù)據(jù)資產(chǎn)全流程規(guī)范化運(yùn)作，建立數(shù)據(jù)資產(chǎn)地圖，清晰呈現(xiàn)了數(shù)據(jù)資產(chǎn)的全貌。數(shù)據(jù)資產(chǎn)分類(lèi)明確，數(shù)據(jù)模型創(chuàng)建、授權(quán)與控制以及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)與審批機(jī)制，確保了數(shù)據(jù)資產(chǎn)在整個(gè)生命周期內(nèi)的合理利用與有效管理，提高了數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價(jià)值。

第五，數(shù)據(jù)質(zhì)量得到有效控制，針對(duì)油水井月報(bào)數(shù)據(jù)和井下作業(yè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)治理后，準(zhǔn)確性、完整性與一致性得到顯著提升。數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高為生產(chǎn)決策提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，提高了生產(chǎn)管理的科學(xué)性與精準(zhǔn)性。

四、結(jié)語(yǔ)

本研究圍繞油田生產(chǎn)主營(yíng)業(yè)務(wù)，提出了適用于油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)研發(fā)模式，開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)。通過(guò)解決數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用性能監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集及跨網(wǎng)間轉(zhuǎn)儲(chǔ)、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)全流程資產(chǎn)化管理和數(shù)據(jù)質(zhì)控應(yīng)用等關(guān)鍵模塊技術(shù)問(wèn)題，促進(jìn)了油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理從傳統(tǒng)模式向數(shù)字化模式轉(zhuǎn)型，為油田生產(chǎn)數(shù)字化與智能化發(fā)展提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。研究成果表明，開(kāi)展數(shù)據(jù)一體化管理平臺(tái)的建設(shè)與關(guān)鍵模塊研發(fā)模式探究，對(duì)于提升油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理水平、優(yōu)化生產(chǎn)管理流程、提高生產(chǎn)決策的科學(xué)性具有重要意義。

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作者單位：大慶油田第一采油廠數(shù)字化運(yùn)維中心

■責(zé)任編輯：王穎振鄭凱津