中國(guó)石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心總體框架設(shè)計(jì)

引言

    “十五”期間，中國(guó)石化開(kāi)展“油田勘探信息綜合應(yīng)用系統(tǒng)”、“油田開(kāi)發(fā)綜合業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)”等14個(gè)與油田科研、企業(yè)生產(chǎn)管理等密切相關(guān)的信息系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目，推進(jìn)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，取得較好應(yīng)用效果，然而，隨著專業(yè)應(yīng)用不斷深化，存在數(shù)據(jù)源頭不一致、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、技術(shù)平臺(tái)各異等情況，造成數(shù)據(jù)上報(bào)不及時(shí)、應(yīng)用共享困難以及安全隱患大等問(wèn)題，建設(shè)油田級(jí)數(shù)據(jù)中心既是油田企業(yè)信息化發(fā)展的方向，也是油田信息化發(fā)展到一定階段的必然要求，“十一五”期間，中國(guó)石化開(kāi)展油氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，開(kāi)發(fā)中國(guó)石化勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)元字典，為數(shù)據(jù)中心建設(shè)鋪平道路。

    國(guó)際石油公司通過(guò)大規(guī)模整合數(shù)據(jù)資源實(shí)現(xiàn)集中化、專業(yè)化管理，1994年，挪威建立世界第一個(gè)石油中央數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；BP、道達(dá)爾等石油公司相繼建立公司級(jí)數(shù)據(jù)中心，通過(guò)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理和服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化管理和集成應(yīng)用，新疆油田通過(guò)“檔案資料桌面化”、“業(yè)務(wù)工作桌面化”、“新疆油田桌面化”3步走戰(zhàn)略及“數(shù)據(jù)正常化”、“系統(tǒng)集成化”、“生產(chǎn)自動(dòng)化”3個(gè)主題年活動(dòng)，建成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，完成實(shí)體油田和生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化。

    結(jié)合油田企業(yè)應(yīng)用，中國(guó)石化開(kāi)展油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，提出中國(guó)石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心總體框架，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集體系、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體系及數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)，在勝利油田進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，取得良好效果。

1 總體框架

    數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)和輸出貫穿數(shù)據(jù)全生命周期，油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心功能包括源頭數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)服務(wù)3部分。

    油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)原則包括：(1)統(tǒng)一采集，統(tǒng)一規(guī)劃源頭數(shù)據(jù)采集，建立采集規(guī)程，解決多頭采集、層層匯總造成數(shù)據(jù)不一致、上報(bào)不及時(shí)及基層工作負(fù)擔(dān)較重等問(wèn)題；(2)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，建立數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型、交換模型等系列標(biāo)準(zhǔn)，解決由標(biāo)準(zhǔn)不一致造成的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)匯總分析問(wèn)題；(3)統(tǒng)一管理，建立覆蓋數(shù)據(jù)全生命周期及各層級(jí)的數(shù)據(jù)管理體系，解決分部門管理引起的一體化應(yīng)用數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)安全問(wèn)題；(4)統(tǒng)一服務(wù)，提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，解決專業(yè)人員收集整理數(shù)據(jù)困難問(wèn)題，使專業(yè)人員專心關(guān)注數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用。

    根據(jù)建設(shè)原則，油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心總體框架劃分為3個(gè)層次、5個(gè)體系，3個(gè)層次為數(shù)據(jù)的采集層、存儲(chǔ)層和服務(wù)層；5個(gè)體系為數(shù)據(jù)的采集體系、存儲(chǔ)體系、服務(wù)體系、管理體系和標(biāo)準(zhǔn)體系(見(jiàn)圖1)。

圖1 數(shù)據(jù)中心總體框架

圖2 基于采集體系的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

2 數(shù)據(jù)體系

    2.1 采集

    基于數(shù)據(jù)采集體系的油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)分為源頭數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)中心主庫(kù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)(見(jiàn)圖2)。

    (1)源頭數(shù)據(jù)庫(kù)，是井場(chǎng)、基層隊(duì)直接從儀器上自動(dòng)采集或手工錄入的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)采集源點(diǎn)根據(jù)計(jì)劃要求錄入生產(chǎn)動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)開(kāi)展基層基礎(chǔ)信息應(yīng)用，在源頭數(shù)據(jù)提交到數(shù)據(jù)中心主庫(kù)之前，需要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)范性檢查、專業(yè)部門質(zhì)量把關(guān)、信息部門匯總考核等環(huán)節(jié)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)質(zhì)量檢查，對(duì)不規(guī)范數(shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)采集源點(diǎn)重新錄人，保證數(shù)據(jù)采集源點(diǎn)唯一性和各采集源點(diǎn)間的一致性，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理及應(yīng)用流程進(jìn)行梳理，制定源頭數(shù)據(jù)采集規(guī)程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全局一致性。

    (2)油田數(shù)據(jù)中心主庫(kù)，是數(shù)據(jù)中心體系的存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的核心，也是油田數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)中心，所有歸檔保存在中心主庫(kù)的數(shù)據(jù)，需要經(jīng)過(guò)專業(yè)部門審核和計(jì)算系統(tǒng)的質(zhì)量控制檢查，進(jìn)入主庫(kù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)需要與二級(jí)單位數(shù)據(jù)同步更新，供二級(jí)單位生產(chǎn)管理、科學(xué)研究應(yīng)用。

    (3)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，包括專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)和項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)從數(shù)據(jù)中心主庫(kù)獲取需要的數(shù)據(jù)，供應(yīng)用軟件進(jìn)行分析處理，并將最終的結(jié)果歸檔保存到數(shù)據(jù)中心主庫(kù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)既是數(shù)據(jù)的使用者也是數(shù)據(jù)的提供者。

    在數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中，通過(guò)溝通管理實(shí)現(xiàn)對(duì)采集過(guò)程中存在問(wèn)題的及時(shí)交流；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)管理實(shí)現(xiàn)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型的變更管理；通過(guò)安全管理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的授權(quán)應(yīng)用、行為追溯；通過(guò)規(guī)章制度建立明確采集崗位職責(zé)、數(shù)據(jù)管理分工、數(shù)據(jù)考核等內(nèi)容。

    2．2存儲(chǔ)

    數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)體系主要針對(duì)數(shù)據(jù)中心主庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)中心主庫(kù)將各專業(yè)分公司的源頭數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)，解決統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、高效海量數(shù)據(jù)存取及數(shù)據(jù)安全的問(wèn)題。

    (1)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)，油田數(shù)據(jù)涉及20多個(gè)專業(yè)，集成難度較大，理想目標(biāo)是建立一體化數(shù)據(jù)模型，參照石油技術(shù)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟(POSC)的Epicentre數(shù)據(jù)模型，整理各專業(yè)業(yè)務(wù)，建立數(shù)據(jù)元和邏輯數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)；建立模型投影機(jī)制，將邏輯數(shù)據(jù)模型投影到物理數(shù)據(jù)模型，建立油田數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型。

    (2)高效海量數(shù)據(jù)存取及數(shù)據(jù)安全，油田數(shù)據(jù)中心承擔(dān)全油田數(shù)據(jù)的管理和服務(wù)，是油田信息系統(tǒng)應(yīng)用的中樞神經(jīng)，考慮系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)性，在硬件配置上采用2臺(tái)SUN M9000作為數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，通過(guò)雙機(jī)熱備份，實(shí)現(xiàn)基于統(tǒng)一勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)下的安全、高效服務(wù)。

    油田數(shù)據(jù)中心應(yīng)用部署方案見(jiàn)圖3，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器分為A服務(wù)器和B服務(wù)器，A服務(wù)器劃分2個(gè)分區(qū)，分別部署數(shù)據(jù)加載和數(shù)據(jù)服務(wù)功能模塊，主要承擔(dān)每天油田8萬(wàn)多條數(shù)據(jù)的加載任務(wù)；B服務(wù)器劃分3個(gè)分區(qū)，分別部署數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)服務(wù)和元數(shù)據(jù)管理功能模塊，主要承擔(dān)專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)任務(wù)，A、B服務(wù)器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步，如果其中1臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障，另1臺(tái)服務(wù)器馬上啟動(dòng)相應(yīng)進(jìn)程接管服務(wù)，全局?jǐn)?shù)據(jù)同步采用Oracle的GoldenGate軟件，實(shí)現(xiàn)全局3 S數(shù)據(jù)同步，保證全局?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

    2．3服務(wù)

    數(shù)據(jù)中心服務(wù)體系建設(shè)主要完成綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)研發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、安全授權(quán)使用和個(gè)性化主題服務(wù)，綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)功能框架見(jiàn)圖4。

    圖3 數(shù)據(jù)中心應(yīng)用部署方案示意

    圖4 綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)框架

    綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)主要依靠企業(yè)服務(wù)總線(EntERPriseService Bus，簡(jiǎn)稱ESB)構(gòu)建共享服務(wù)訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)，ESB面向應(yīng)用的公共數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接口訪問(wèn)及應(yīng)用表現(xiàn)組件服務(wù)等，對(duì)后者的調(diào)用提供標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放消息機(jī)制，通過(guò)注冊(cè)進(jìn)行管理，利用簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)適配器和一致的服務(wù)接口進(jìn)行應(yīng)用(服務(wù))調(diào)用和其他組件之間的互操作，滿足企業(yè)的集成需求，主要功能包括服務(wù)注冊(cè)、服務(wù)代理、安全控制、消息機(jī)制、服務(wù)運(yùn)行管理等，ESB框架見(jiàn)圖5。

    圖5 ESB框架

    ESB將相關(guān)應(yīng)用注冊(cè)在ESB上，發(fā)布為Web服務(wù)，基于ESB的異構(gòu)服務(wù)(Web，Java，．Net，消息等服務(wù))向外部應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，滿足對(duì)不同開(kāi)發(fā)架構(gòu)(J2EE，．NET)、不同應(yīng)用模式(c／s，B／S)等多應(yīng)用系統(tǒng)的服務(wù)支持，數(shù)據(jù)接口驅(qū)動(dòng)引擎負(fù)責(zé)解析按照平臺(tái)定義規(guī)范建立的數(shù)據(jù)接口服務(wù)，包括中心庫(kù)接口服務(wù)、項(xiàng)目庫(kù)接口服務(wù)、其他應(yīng)用庫(kù)接口服務(wù)，文件型數(shù)據(jù)接口(LAS，SEG—Y)服務(wù)，并調(diào)度相關(guān)服務(wù)組件的互操作。

    數(shù)據(jù)服務(wù)驅(qū)動(dòng)引擎調(diào)度相關(guān)服務(wù)組件的互操作，包括業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)組件，專題數(shù)據(jù)服務(wù)組件，打包、下載、遷移等功能服務(wù)組件，綜合數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)打包下載提供按專業(yè)習(xí)慣的數(shù)據(jù)查詢、下載的窗口，根據(jù)業(yè)務(wù)人員數(shù)據(jù)需求，數(shù)據(jù)定制服務(wù)以可視化方式實(shí)現(xiàn)所需數(shù)據(jù)集定義，形成新的主題數(shù)據(jù)服務(wù)，主題數(shù)據(jù)服務(wù)按照規(guī)范定義或開(kāi)發(fā)可以管理的數(shù)據(jù)服務(wù)組件，包括數(shù)據(jù)訪問(wèn)、打包、下載、遷移等服務(wù)組件。

    用戶管理為綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)提供統(tǒng)一的用戶信息i管理和安全認(rèn)證功能，使平臺(tái)中各項(xiàng)服務(wù)能被安全應(yīng)用，數(shù)據(jù)可在授權(quán)前提下被訪問(wèn)，在合理范圍內(nèi)被加載。

    數(shù)據(jù)模型管理描述和管理綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)中的數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)文件接口，包括對(duì)數(shù)據(jù)源模型和數(shù)據(jù)源接口描述，以及注冊(cè)數(shù)據(jù)接口服務(wù)，數(shù)據(jù)源接口按照規(guī)范獨(dú)立開(kāi)發(fā)，并通過(guò)數(shù)據(jù)源管理工具進(jìn)行注冊(cè)、描述和發(fā)布。

    數(shù)據(jù)服務(wù)監(jiān)控統(tǒng)計(jì)分析登陸綜合數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的操作日志，追溯用戶行為，對(duì)異常數(shù)據(jù)應(yīng)用及時(shí)預(yù)警。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

    中國(guó)石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)喇心總體框架在勝利油田完成試點(diǎn)建設(shè)，2004年，勝利油田開(kāi)始開(kāi)展數(shù)據(jù)源建設(shè)，按照勘探開(kāi)發(fā)一體化的設(shè)計(jì)思路，消除數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)存儲(chǔ)，建立涵蓋地球物理、地球化學(xué)、勘探、井筒工程、分析化驗(yàn)等6大業(yè)務(wù)領(lǐng)域，13項(xiàng)核心業(yè)務(wù)的源頭數(shù)據(jù)采集規(guī)范，數(shù)據(jù)采集項(xiàng)由原專業(yè)庫(kù)的34 000項(xiàng)減少到16016項(xiàng)，隨著油田應(yīng)用的深化，結(jié)合河南、江漢油田的實(shí)施，以及海上、氣田業(yè)務(wù)的拓展，目前模型能夠支持上游業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)26648項(xiàng)，采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)、建立源頭數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)管理的專業(yè)軟件體系和維護(hù)體系，實(shí)現(xiàn)2233個(gè)基層隊(duì)源點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)日增量近9萬(wàn)條，勝利油田清洗和加載已有歷史數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、體數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)類型，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)一體化管理，數(shù)據(jù)總量1億多條，數(shù)據(jù)中心提供對(duì)“地震解釋”、“儲(chǔ)層預(yù)測(cè)”、“三維地質(zhì)建模”、“油藏?cái)?shù)值模擬”4大綜合研究主題的OpenWorks、Petrel、Eclipse、Jason等6個(gè)大型專業(yè)軟件23個(gè)版本的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、成果管理等數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

    中國(guó)石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)是中國(guó)石化推進(jìn)信息化的基礎(chǔ)工程，源頭數(shù)據(jù)采集體系已在中國(guó)石化油田企業(yè)全面推廣應(yīng)用，隨著勝利油田數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的不斷深化及技術(shù)完善，其他油田企業(yè)也逐步完成數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和應(yīng)用，在中國(guó)石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)過(guò)程中，推進(jìn)云技術(shù)的應(yīng)用，探索建立區(qū)域化數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)，理順數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理及應(yīng)用渠道，縮短專業(yè)人員收集整理數(shù)據(jù)時(shí)間，提高跨專業(yè)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，促進(jìn)傳統(tǒng)油田企業(yè)向“知識(shí)型”企業(yè)轉(zhuǎn)型，為油田勘探開(kāi)發(fā)信息化深化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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