成品油协同监管平台部署模式研究与设计

李晓辉，王 炯，蔡 啸

（国富通信息技术发展有限公司 项目运营中心咨询部，北京 100176）

0 引言

随着我国经济的快速增长，石油作为国家重要战略能源，在经济社会发展中发挥着举足轻重的作用。国家石油流通行业主管部门为保证全国成品油流通市场的健康稳定，特立项建立监测成品油流通领域的大型应用服务平台，并选择重庆市作为试点城市开展应用示范。

1 平台介绍

1.1 平台目标

结合商务部和相关管理部门对成品油市场发展和监管的需求，科学合理地建立成品油监管指标体系，重点研究协同监管、动态数据采集、智能决策分析等方面关键技术，建立纵向联结商务系统国家、省、地市三级行政管理部门，横向协同发改委、安监等部门的国家级成品油协同监管平台。

1.2 工作分解

基于工作任务之间的关联度分析，该平台建设分解为三个子项目：成品油存量数据采集技术与系统研究开发、成品油协同监管服务技术与平台研究开发、成品油协同监管服务应用示范。平台工作分解如图1所示。

1.3 应用示范模式

成品油协同监管服务平台作为国内首个引入准实时存量数据的全国性成品油流通行业监管平台，构建了“国家-省级两级管理部门为主，地市级管理部门为辅”的三级监管体系。在充分考虑成品油行业特征和管理部门的需求的基础上，建立

符合行业管理模式、可复制性强的应用示范模式，如图2所示。

图1 成品油协同监管平台工作分解Fig.1 WBS of Oil Management Platform

图2 成品油协同监管平台应用示范模式Fig.2 WBS of Oil Management Platform

该应用示范模式以部署模式为核心框架，以数据采集策略为数据支撑，以协同监管模式为应用重点、以数据交换与共享模式为互联手段，以安全保障模式为服务保障，建立多方位、一体化的省级成品油协同监管服务应用示范体系，为平台进行全国推广提供示范支撑和积累应用经验。

1.4 部署模式

部署模式作为平台应用示范模式中的重要组成部分，为整个应用示范工作提供核心框架和实施基础。

基于部署拓扑结构分析，进行业务维度和地域维度的双重筛选；基于政策符合性、技术可行性和先进适用性原则，设计多种备选部署模式；依据安全性、层级逻辑、管理惯例和数据存留地等评价指标，对备选模式进行评估，比选确定最优部署模式。

2 部署拓扑分析

成品油协同监管服务平台部署的基本拓扑结构为两层结构（国家级、省级），包含国家级成品油协同监管平台、重庆市省级成品油协同监管平台、重庆市省级成品油存量数据采集平台三个节点。设国家级成品油协同监管平台节点为GG节点、重庆市省级成品油协同监管平台为SG节点、重庆市省级成品油存量数据采集平台为SC节点，其拓扑结构为GG、SG、SC三节点组成的图。

图3 可选部署拓扑结构(规则1)Fig.3 optional topological structure(Rule1)

图4 可选部署拓扑结构（规则2）Fig.4 optional topological structure(Rule2)

2.1 业务维度拓扑分析

基于业务维度分析，部署拓扑结构应满足以下基本业务规则，并以这些规则为依据对拓扑结构进行业务维度筛选。

1）连通图（规则 1）

省级数据采集平台（SC节点）采集成品油存量数据，并将这些数据提供给省级协同监管平台（SG节点）和国家级协同监管平台（GG节点）使用。基于上述业务规则，拓扑结构应具有连通性，即SC节点采集的数据对于GG、SG节点是可达的。在规则1约束下，可选扑结构如图3所示。

2）GG-SG存在（规则2）

国家级协同监管平台和省级协同监管平台之间的监管业务和数据应保持一致性和可管理性。基于以上业务规则，图中的边GG-SG存在，从而建立监管平台两级的管控关系。在该约束下，可选部署拓扑结构如图4所示。

3）GG-SC和SG-SC有且仅有一条（规则3）

省级数据采集平台（SC节点）将采集数据提供给省级协同监管平台（SG节点）和国家级协同监管平台（GG节点）使用。为保持数据提供者（SC节点）向数据消费者（GG节点和SG节点）之间的数据一致性，兼顾数据提供者的数据传输负载压力，存量数据的提供通道设置有且仅有一条。基于以上业务规则，图中边GG-SC和边SG-SC有且仅有一条，既保证存量数据从数据提供者到数据消费者的可达性，又保证数据的一致性和传输效率。在规则3约束下，同时考虑“拓扑结构D”中的冗余连接，可选部署拓扑结构如图5所示。

图5 可选部署拓扑结构（规则3）Fig.5 optional topological structure(Rule2)

2.2 地域维度拓扑分析

在业务筛选的基础上，考虑重庆市省级成品油协同监管平台的部署地域约束（北京或重庆），对拓扑结构进行二次筛选（地域维度筛选），作为备选部署模式设计的基础。

（1）拓扑结构A

根据管理需求，国家级监管平台部署地为北京，省级数据采集平台部署地为重庆。设省级监管平台部署地为变量，拓扑结构A可演变为A1和A2两种备选拓扑结构，如图6所示。

图6 可选部署拓扑结构（拓扑A）Fig.6 optional topological structure(Topological A)

拓扑结构A2中，省级存量数据由数据提供者（SC）跨地域传输到数据消费者之一的SG节点，再由SG节点传输至另一个数据消费者GG节点。在这种数据传输链模式下，会产生各省级数据多节点存留以及二次汇总成本问题，增加了整个系统的复杂度，同时不利于保持系统整体数据的一致性。基于上述分析，拓扑结构A2具有较明显的缺陷，建议采用拓扑结构A1 作为备选部署拓扑结构。

（2）拓扑结构B

根据管理需求，国家级监管平台部署地为北京，省级数据采集平台部署地为重庆。设省级监管平台部署地为变量，拓扑结构B可演变为B1和B2两种备选拓扑结构，如图7所示。

图7 可选部署拓扑结构（拓扑B）Fig.7 optional topological structure(Topological B)

拓扑结构B1中，省级存量数据由数据提供者（SC）跨地域传输到数据消费者之一的GG节点进行汇总，再由GG节点跨地域传输至另一个数据消费者SG节点。在这种数据传输链模式下，会产生各省级数据多结点存留以及二次跨地域传输成本问题，增加了整个系统的数据传输压力，同时不利于保持系统整体数据的一致性和安全性。基于上述分析，拓扑结构B1具有较明显的缺陷，不建议采用。建议采用拓扑结构B2 作为备选部署拓扑结构。

3 部署模式设计

成品油协同监管服务平台的部署模式设计，基于部署拓扑结构分析和筛选的结果，确定A1 、B2两种备选部署拓扑结构。在这两种备选拓扑结构的基础上，定义国家级监管平台、省级监管平台和省级数据采集平台的角色，设计三者之间的数据通道和传输模式。

3.1 中转模式

中转模式基于拓扑结构A1，省级数据采集平台和省级监管平台部署地点为重庆，国家级监管平台部署地点为北京，分别承担数据提供者、数据中转者和数据汇聚者角色。该模式数据传输采用中转方式，建立SC-SG和SG-GG两条双向数据传输通道，数据存留为“中央—地方冗余存留”模式，如图8所示。

图8 中转模式Fig.8 Relay Mode

（1）节点角色定义

中转模式对国家级监管平台、省级监管平台和省级数据采集平台作如下角色定义：省级数据采集平台作为数据提供者，通过前端传感器采集存量数据，进行初步汇聚、处理和清洗形成标准数据，提供给其他两个平台使用；省级监管平台作为数据中转者和数据消费者，对接收的标准存量数据进行无处理转发至国家级监管平台，同时自身也基于标准存量数据，为省级监管功能提供数据支撑；国家级监管平台作为数据消费者和数据汇聚者，基于省级监管平台转发来的标准存量数据，为国家级监管功能提供数据支撑，同时对各省标准存量数据进行汇聚，建立数据仓库，为辅助决策分析提供基础数据条件。

（2）数据传输方式

中转模式的数据传输采用中间转发方式，通过建立两条双向数据传输通道，完成数据请求、数据传输（应答）、数据转发和配置信号下发等工作。Channel B通道为省级监管平台和省级数据采集平台之间的数据通道，数据传输过程为：省级监管平台周期性主动向省级数据采集平台发送数据传输请求，省级数据采集平台接到数据请求后，准备数据，向省级监管平台发送应答，并进行存量数据传输。Channel A通道为省级监管平台和国家级监管平台之间的数据通道，数据传输过程为：省级监管平台本身不对存量数据进行处理，向国家级监管平台同步转发；国家级监管平台按需对省级监管平台的采集控制信号进行配置。

（3）数据存留模式

中转模式的数据存留模式为“中央—地方两地存留”模式：在省级监管平台（地方）和国家级监管平台（中央）各存留一份数据。该模式有利于地方监管平台的监管功能扩展，但对管理部门对数据权限要求的适应性不强，也导致两地数据一致性问题。

3.2 授权模式

授权模式基于拓扑结构B2，省级数据采集平台部署地点为重庆，国家级监管平台和省级监管平台部署地点为北京，分别承担数据提供者、数据授权者和数据使用者角色。该模式数据传输采用授权模式，建立SC-GG和SG-GG两条双向数据传输通道，数据存留模式为“中央集中存留”模式，如图9所示。

图8 授权模式Fig.8 authorization Mode

（1）节点角色定义

授权模式对国家级监管平台、省级监管平台和省级数据采集平台作如下角色定义：省级数据采集平台作为数据提供者，通过前端传感器采集存量数据，进行初步汇聚、处理和清洗形成标准数据，提供给其他两个平台使用；省级监管平台作为被授权的数据消费者，使用经国家级监管平台授权后的数据为省级监管功能提供数据支撑；国家级监管平台作为数据授权者和数据汇聚者，对各省级数据采集平台传输来的标准存量数据进行汇聚，建立数据仓库，为国家级监管功能提供数据支撑，同时建立数据授权体系和基于授权的数据交换和共享平台，依据行政职能建立数据授权规则，对各省级数据消费者进行数据访问授权。

（2）数据传输模式

授权模式的数据传输采用集中授权方式，国家级监管平台对全国数据集中汇聚，对省级监管平台统一进行数据授权。通过建立两条双向数据传输通道，完成数据请求、数据传输（应答）、数据访问和数据授权等工作。Channel B通道为国家级监管平台和省级数据采集平台之间的数据通道，数据传输过程为：省级监管平台周期性主动向省级数据采集平台发送数据传输请求，省级数据采集平台接到请求后准备数据，向国家级监管平台发送应答，并进行数据传输。Channel A通道为省级监管平台和国家级监管平台之间的数据访问和授权通道，数据传输过程为：省级监管平台向国家级监管平台发送数据请求，国家级监管平台在进行授权验证后，按照授权的数据范围回发请求应答和相应的数据。

（3）数据存留模式

授权模式的数据存留模式为“中央集中存留”模式，仅在国家级监管平台存留一份完整数据，地方平台基于授权对中央数据进行访问。该模式符合管理部门数据权限管理要求，有利于地方监管平台的功能灵活扩展，同时保证了整个系统数据的一致性和安全性。

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4 部署模式比选

依据商务部成品油行业主管部门及行业专家意见，采用简化Delphi法，基于安全性、层级逻辑、管理惯例和数据存留地等指标，对备选部署模式进行综合评估和比选。根据评估的结果确定（或建议）平台部署模式，评估比选详见表1。

5 结论

综上所述，通过拓扑分析、部署模式设计和比选，授权模式具有较好的安全性和层级逻辑性，符合商务部业务管理规范和数据管理方式。建议采用授权模式作为成品油协同监管服务平台应用示范的部署模式。

[1]李国厚.PLC原理与应用设计[M].化学工业出版社，2010（9）.

[2]殷兴光，孙瑜.PLC 在液体混合装置中的应用[J].机电一体化.2009（3）：63 ～ 65.

[3]徐晶,白留森,王秀丽.可编程控制器的维护及检修[J].机电工程技术.2009(08).

[4]乔磊.可编程控制器的安装和维护[J].机械.2010(S1).

[5]陈红中.水泥厂PLC故障处理及案例分析[J].水泥.2011(10).