數(shù)字油田軟件系統(tǒng)架構(gòu)研究

1、數(shù)字油田軟件系統(tǒng)架構(gòu)研究 中國(guó)石油信息化建設(shè)經(jīng)過(guò)“十一五”的快速發(fā)展，已由基礎(chǔ)建設(shè)階段跨入到應(yīng)用提升階段，縱觀各專業(yè)現(xiàn)在在用信息系統(tǒng)，經(jīng)歷了從無(wú)到有、從初級(jí)到高級(jí)的歷史性跨越。但面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的業(yè)務(wù)關(guān)系，僅從上游信息系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，尚未達(dá)到理想的期望目標(biāo)。 后面從數(shù)字油田整體考慮，基于業(yè)務(wù)規(guī)則、信息集成、信息共享和工作協(xié)同的理念，有了構(gòu)建數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)想，結(jié)合最新的信息技術(shù)的發(fā)展，以下給出了建立未來(lái)數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)平臺(tái)的架構(gòu)方法。 數(shù)字油田是油氣工業(yè)信息化發(fā)展的必然結(jié)果。1991年，在Oil & Gas Journal雜志上出現(xiàn)了智能油田（Smart Field）詞匯及其論述，這可被

2、認(rèn)為是數(shù)字油田概念的起源。1998年，美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐谝淮窝葜v中首次提出了數(shù)字地球（Digital Earth）概念。1999年，大慶油田首次提出數(shù)字油田（Digital Oil Field）概念。源于對(duì)數(shù)字油田目標(biāo)的期望差異性，國(guó)際各大油公司對(duì)數(shù)字油田的描述和實(shí)施都存在一定的差異性，還給數(shù)字油田取了不同的名字，如：Smart Oilfield（Shell）、i-Oilfield（Chevron）、e-Field或Field of the Future（BP）、Digital Oil Field of the Future（Schlumberger）等。數(shù)字油田軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 1.數(shù)字

3、油田軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念 1) 應(yīng)具備敏捷性 數(shù)字油田軟件系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，可快速反應(yīng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)環(huán)境的變化，能夠迅速完成企業(yè)所需的新的應(yīng)用開(kāi)發(fā)與部署。 2) 是資源共享與工作協(xié)同系統(tǒng) 數(shù)字油田軟件系統(tǒng)建立硬件、軟件、數(shù)據(jù)、知識(shí)等資源的共享環(huán)境，為專業(yè)技術(shù)專家、企業(yè)管理專家建立方便、靈活的協(xié)同工作環(huán)境。 3) 是實(shí)時(shí)系統(tǒng) 數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)將油氣勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中的資料處理流程設(shè)計(jì)為實(shí)時(shí)處理過(guò)程，強(qiáng)調(diào)不同專業(yè)的工程師能夠快速、動(dòng)態(tài)地獲得和共享數(shù)據(jù)信息，建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用環(huán)境，并據(jù)此動(dòng)態(tài)掌握和實(shí)時(shí)控制油田生產(chǎn)過(guò)程和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。 4) 應(yīng)該循序漸進(jìn)的進(jìn)行建設(shè) 數(shù)字油田軟件系統(tǒng)是一種復(fù)雜系統(tǒng)工

4、程，投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，可裁剪性尺度大。在數(shù)字油田軟件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮這一點(diǎn)，以便為不同的客戶提供不同發(fā)展階段的數(shù)字油田軟件系統(tǒng)，靈活實(shí)現(xiàn)客戶的階段目標(biāo)和總體目標(biāo)。 5）應(yīng)遵循統(tǒng)一的規(guī)則 遵循統(tǒng)一的規(guī)則（如標(biāo)準(zhǔn)、接口等）是建設(shè)數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)平臺(tái)的基礎(chǔ)，是支撐其敏捷性、可擴(kuò)展性的基本要求。 6）應(yīng)具備統(tǒng)一的模型標(biāo)準(zhǔn) 這里的模型主要是指：A、滿足業(yè)務(wù)運(yùn)行、管理及相互之間聯(lián)系的業(yè)務(wù)邏輯模型；B、滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)數(shù)據(jù)模型；C、滿足油田可視化、虛擬化需求的三維空間模型。 數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì) 數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)架構(gòu)分四個(gè)層次：物理資源層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架（含S

5、OA框架和云計(jì)算框架）、應(yīng)用層。1）物理資源層 物理資源主要是指計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、傳感器等，其中傳感器特指信息傳感器，用于信息的采集與收集。 在物理資源層，支撐技術(shù)主要涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息傳感技術(shù)等。 2）數(shù)據(jù)資源層 數(shù)據(jù)資源層涉及業(yè)務(wù)規(guī)范、業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)，以及元數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)等。 數(shù)據(jù)庫(kù)一般包括專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、勘探開(kāi)發(fā)主數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)、區(qū)域研究項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等。 在數(shù)據(jù)資源層，支撐技術(shù)主要涉及業(yè)務(wù)建模、數(shù)據(jù)建模、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、專業(yè)數(shù)據(jù)管理、空間數(shù)據(jù)建模等技術(shù)。 3）業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架 業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架是數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)架構(gòu)的核心構(gòu)

6、件，只要遵循業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)規(guī)則和統(tǒng)一的SOA規(guī)范構(gòu)建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)或信息系統(tǒng)，均能很方便地嵌入到該框架中，實(shí)現(xiàn)敏捷地裝配和信息集成。 支持業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架的核心技術(shù)包括統(tǒng)一的SOA架構(gòu)規(guī)范及組件開(kāi)發(fā)及裝配技術(shù)，此外，云計(jì)算技術(shù)可作為支撐業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架的新的選件。 4）應(yīng)用層 應(yīng)用層可以說(shuō)是數(shù)字油田一系列應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層是在業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)框架的基礎(chǔ)上，按業(yè)務(wù)需求及業(yè)務(wù)邏輯裝配的一系列應(yīng)用系統(tǒng)，如：協(xié)同研究工作環(huán)境、作業(yè)區(qū)生產(chǎn)管理、勘探開(kāi)發(fā)決策支持系統(tǒng)等。 數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范 1) SOA架構(gòu)規(guī)范 由于數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)基于SOA理念構(gòu)建，因此，SOA架構(gòu)規(guī)范是核心規(guī)范之一。遵循簡(jiǎn)單對(duì)

7、象訪問(wèn)協(xié)議（SOAP）、WSDL、業(yè)務(wù)流程執(zhí)行語(yǔ)言（BPEL）等SOA領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可確保其它系統(tǒng)易于融入到數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)之中。SOA憑借其對(duì)松耦合特性的支撐，使得企業(yè)可以按照模塊化的方式來(lái)添加新服務(wù)或更新現(xiàn)有服務(wù)，以解決新的業(yè)務(wù)需要，適應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷變革與優(yōu)化。 2) 業(yè)務(wù)組件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循相關(guān)的業(yè)務(wù)規(guī)則或規(guī)范 業(yè)務(wù)規(guī)則涉及業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)規(guī)范等；大地測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（EPSG）、石油天然氣地質(zhì)編圖規(guī)范及圖式、工業(yè)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)（如：OPC、ISA等）等都屬于相關(guān)規(guī)范范疇。 3) 數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)交換相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)交換相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如：POSC、PPDM、ePOS、WITSM

8、L、PRODSML、RESQML、SEG等。 數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù) 基于以上基本理念和架構(gòu)設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)將油田已有的信息資源和系統(tǒng)資源集成或融合到統(tǒng)一的數(shù)字油田統(tǒng)一軟件系統(tǒng)，需要SOA架構(gòu)技術(shù)、模型管理技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、身份認(rèn)證與信息安全等關(guān)鍵技術(shù)支撐。 SOA架構(gòu)技術(shù) SOA架構(gòu)是建設(shè)數(shù)字油田統(tǒng)一軟件平臺(tái)的基礎(chǔ)框架 在SOA理念中，業(yè)務(wù)被劃分（組件化）為一系列粗粒度的業(yè)務(wù)服務(wù)和業(yè)務(wù)流程。業(yè)務(wù)服務(wù)相對(duì)對(duì)立、自包含、可重用，由一個(gè)或多個(gè)分布的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而業(yè)務(wù)流程由服務(wù)組裝而來(lái)。業(yè)務(wù)組件開(kāi)發(fā)技術(shù) 業(yè)務(wù)組件開(kāi)發(fā)應(yīng)遵循業(yè)務(wù)規(guī)則，這里的業(yè)務(wù)規(guī)則是指與業(yè)務(wù)相關(guān)的操作規(guī)范、管理章程、

9、規(guī)章制度、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。 業(yè)務(wù)規(guī)則實(shí)質(zhì)上也可以理解為一組條件和在此條件下的操作，是一組準(zhǔn)確凝練的語(yǔ)句，用于描述、約束及控制企業(yè)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)作和戰(zhàn)略，是應(yīng)用程序中的一段業(yè)務(wù)邏輯，該業(yè)務(wù)邏輯通常由業(yè)務(wù)人員或企業(yè)的管理人員利用組件工具進(jìn)行定制系統(tǒng)集成技術(shù) 基于SOA框架，利用適配器（Adapter）、企業(yè)服務(wù)總線ESB（Enterprise Service Bus）和業(yè)務(wù)過(guò)程管理BPM（Business Process Management）等技術(shù)，通過(guò)服務(wù)裝配、服務(wù)編排、數(shù)據(jù)服務(wù)等過(guò)程，提供面向服務(wù)的數(shù)據(jù)集成、業(yè)務(wù)集成和應(yīng)用集成計(jì)算技術(shù) 1) 網(wǎng)格計(jì)算技術(shù) 網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型

10、數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，為用戶提供更多的資源、功能和交互服務(wù)。 2) 云計(jì)算技術(shù) 云計(jì)算是并行計(jì)算、分布式計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展，是虛擬化、效用計(jì)算、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、軟件即服務(wù)等概念混合演進(jìn)的結(jié)果。 身份認(rèn)證與信息安全 結(jié)合企業(yè)的統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng)和信息安全管理策略及相關(guān)系統(tǒng)平臺(tái)，利用SOA框架中的安全性與可靠性相關(guān)協(xié)議（WS-Security、WS-Reliability、WS-ReliableMessaging等），實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶身份與數(shù)據(jù)的安全控制。 數(shù)字油田軟件系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景展望 1) 數(shù)字油藏 王宏琳先生對(duì)數(shù)字油藏定義如下：“數(shù)字油藏是油藏的一種虛擬表示，使得人們可以探測(cè)匯集有關(guān)油藏的自然和人文信息，并與之互動(dòng)”。 2) 協(xié)同工作環(huán)境 這里的協(xié)同工作環(huán)