陆梁油田生产信息综合管理平台的设计与实现

蔡志强?郭丽娜?黄义粮?郑世奇

摘要：新疆油田陆梁油田作业区自信息化建设以来，积累了丰富的软件资源、数据资源，实现了井、站、油田设施全过程管理的数字化驱动，本平台的建设打通现有系统间的数据壁垒，解决不同系统间的集成、共享、协同、维护、升级的问题，同时为后续生产指挥的各项应用建立了底座，提高生产时率，实现增产、提效、降耗。充分发挥现代信息技术在生产要素配置中的优化集成作用，促进油气业务流程再造、生产组织优化和管控能力提升，实现生产整体性监管以及综合性评价，满足油田精益生产的需要。

关键词：陆梁油田；动态录入；综合报表；自主运维；平台

一、前言

为促进已有数据资源更好地服务于陆梁油田生产的开发和利用，消除陆梁信息孤岛，有效解决各业务系统间数据分散、数据源分散等问题，做到“数入一库”“数出一门”，使基层操作人员到高级管理人员都可以拥有同一个经营管理目标，在同一个应用场景中实时监控企业的营运状况。“陆梁油田生产信息综合管理平台”是针对油田业务特点专门研发的一套集数据可视化、采集及报表全生命周期管理（定制、发布、应用、日志、维护）、权限管理等于一体的综合管理平台。通过该平台统一数据入口，实现数据整合，并在此基础上充分释放数据潜能，从多场景、多维度展示数据应用效果，加快陆梁油田数字化转型进程。

二、建设原则

开放共享：以统一规范的接口、协议及部署标准为平台应用提供技术底座，从而使平台为应用提供定制运行环境能力、统一资源调度能力、端到端服务交互能力[1]。

资源抽象：基于DC/OS的资源整合能力，提供多平台的资源整合接入，从而构建出高层次的资源抽象层，为上层服务和应用提供统一的资源服务。

弹性供给：提供跨平台、跨组织、跨技术架构的资源调度能力，实现平台级、应用级的弹性资源供给。

立体管控：提供多维度的平台管控能力，包括平台管控、服务管控和应用管控等。

配置驱动：通过快速配置的方式，面向平台和应用，实现服务上线、优化调整、流程审计、多级部署等功能[2]。

三、平台架构

平台建设总体分为标准体系建设、数据建设、软件建设三个部分。

标准体系建设：基于中国石油标准体系，从应用、数据、技术三个方面开展平台相关标准、规范的建设，强化标准化主数据管控力度，支撑集中集成标准化需求。

数据建设：围绕开发静态、油水井生产、预警指标、井下作业等实现数据治理、数据分享、数据存储及数据安全标准，打造全方位、多元融合的技术体系。

软件建设：依托企业现有资源，围绕服务组件积累建设共享服务，支撑上层应用的灵活敏捷构建，实现平台开放及可扩展的基础服务能力，为未来实现智能油气田生态圈奠定坚实基础。

四、平台技术路线

（一）基于Flink+Lambda的实时数仓技术

报表的数据是由数仓提供的，数仓的数据来源是上游业务系统的业务数据经过ETL（ETL包含抽取、清洗、转换），其中抽取包含3种，即SQL语句抽取、数据文件同步、增量抽取，增量抽取通过记录最后抽取的时间，选择比最后一次抽取时间大的时间进行抽取；完成重复数据、空数据、错误数据的清洗；转换处理的是字段格式的不统一，以及根据业务诉求，将原始的明细数据加工处理生成业务数据的过程，处理后同步到数仓，数仓加工生成3层模型，分别是ODS、DWD、DWS，ODS层同步原始数据，DWD层加工ODS层转换过来的数据，生成明细数据，DWS层完成数据的大宽表的加工，供后续业务查询，由此完成报表的数据提供（见图1）。

（二）基于Apache Flume的高性能数据采集技术

Flume是一个高性能分布式系统，专注于数据的聚合、采集和传输。它可以根据用户的需求定制不同类别的数据收集方案，用于从各种数据源收集数据，并在经过预处理后将数据传输到目标接收方。

Flume支持多路径流量、多管道接入流量和多管道接出流量等功能。这意味着用户可以定义多个数据来源和终点，灵活地控制数据的流动路径。此外，Flume还支持上下文路由和基于事务的管道，这有助于确保数据传输和接收的一致性（见图2）。

（三）基于MVVM的前后端分离技术

MVVM模式的主要目的是分离视图（View）和模型（Model），MVVM框架由三个部分构成，见图3。Model是数据层，主要负责网络数据操作、File文件操作、本地数据库操作；View是视图层，主要负责布局加载和UI交互，ViewModel即VM，是关联层，负责数据变化自动更新绑定的View以及View的操作更新绑定的数据，主要优势如下：

1.双向绑定不单只是请求过来的数据，还包括数据在本页面应该处于的状态，数据源对象在本页面或本模块中共享，一旦一个地方改变，本页面或模块中的所有数据源的内容都会改变，保证了数据的一致性。它的全局共享性是一大特色。

2.一个页面可以有一个View Model，也可以有多个View Model，使用一个或多个View Model取决于数据和逻辑的组织方式、页面复杂性以及代码的可维护性和复用性的需求。若有View调用请求对象发送请求，并且被其他页面重用该View，那么该View不能共享数据源。View Model一般持有本页面或本模块的共享数据源。

3.控制器专注于自己的核心功能：页面的跳转，跨本页面多个视图的操作，数据源数据的初始化，从上一个页面接收数据转化为本页面的数据源，子视图页面的创建和布局，子视图页面的block函数，状态栏，导航栏，页面跳转方式。

（四）面向Web服务的Docker容器集成发布技术

Docker使用“客户端—服务器”架构模式，通过远程API（镜像）来管理和创建Docker容器，守护进程并处理服务端接受来自客户端的请求。可以在一台服务器上为“陆梁油田生产信息综合管理平台”创建轻量级、可移植、自给自足的容器，或通过socket（套接字）、RESTful API（REST风格的API）来进行通信（虚拟容器），从而解决环境问题。

五、平台成果

（一）夯实数据基础

通过“陆梁油田生产信息综合管理平台”梳理、优化、整合、存储和拓展现有业务数据，建立数据湖，回存综合研究生成的成果数据。实现对多源、异构数据的统一存储，并结合不同的业务场景、标准规范，建立面向数据采集、统计报表、决策分析、智能化应用的数据服务，从多维度实现业务应用的数据支撑。通过平台提供的采集定制工具，结合业务实际需求，对缺失的数据进行补录，有效地控制了数据入库源头，规范了数据入口的流程，为本平台及后续应用奠定数据基础。

平台建立数据湖的意义在于为陆梁油田提供了一个集中化的、大容量的数据存储库，可以方便地存储各种类型、格式和量级的数据，并且支持跨部门、跨系统的数据共享。数据湖使得陆梁油田可以更加全面地把握和分析数据，发现其中蕴含的商业价值，并利用这些数据指导企业决策、产品研发、运营管理等。

（二）生产指挥

“陆梁油田生产信息综合管理平台”从业务、功能及数据分析入手，按照“增”“融”“搬”“留”四种模式[3]，打通陆梁油田作业区“生产调度会系统”“生产查询系统”“自动化综合应用系统”“油气水井生产管理系统A2”“物联网设备管理系统”“开发静态管理系统”等数据壁垒，实现各类生产、设施、设备的动静态数据的查询、分析、应用，与外部系统在数据层上实现了无缝对接，让各级层面的用户以报表、可视化等手段查看各类数据。

通过本平台可以对油气生产过程进行实时监控、调度和优化，并提供决策支持和信息反馈。利用计算机、通信、自动化等先进技术，收集、处理和分析各种数据[4]，以提高油田生产效率和质量，具体应用效果如下：

1.实现对油田生产全流程的实时监控，包括采油、输油、储油等环节，及时发现和解决生产中的问题。

2.对油田生产数据进行收集、整理、分析和应用，帮助企业更好地了解油田生产情况和趋势，制定更好的生产策略。

3.针对不同地区、不同油层、不同生产阶段，制定实时的生产调度计划，协调各个生产单元之间的关系，使整个生产过程实现合理高效的运作。

4.通过人工智能等技术，对油田生产数据进行大数据分析和处理，建立模型和预测，提供决策支持和生产优化方案。

（三）自主运维

“陆梁油田生产信息综合管理平台”采用共同建设模式，在项目实施过程中不仅帮助陆梁油田作业区建立符合新疆油田要求的管理体系、软件系统，同时将业务专家沉淀多年的、先进的知识、经验、思考方法等转移给管理者和员工，从而使陆梁油田作业区在项目完成后拥有一批中坚力量，通过该模式提高参与平台建设员工的项目管理能力、业务梳理能力、软件研发能力、系统应用能力、系统维护能力等，见图4。

借助平台提供的采集定制功能、报表定制功能，参与平台建设的员工可根据业务的需要，随时对采集、报表需求进行维护，减少对开发商的依赖，真正做到“建以致用、以用促建”，提升平台的生命周期，同时还要达到以下目标：

1.提高运维效率：传统软件系统需要开发商干预才能解决问题，耗时费力。通过本平台提供的各类工具，陆梁油田员工可以自行实现快速响应和修复，提高运维效率和准确性。

2.降低运维成本：传统运维需要一定的人力、物力和时间资源，本平台可以在不增加人力的情况下完成任务，从而显著降低运维成本。

3.提高系统可靠性：可以实现24小时无间断，自动发现并解决问题，大大提高了系统的可靠性和稳定性。

4.强化安全保障：可以通过安全监控和风险预警[5]，及时发现和应对安全漏洞和攻击，从而增强安全防护能力。

5.增强用户体验：可以保证系统的高可用性和稳定性，提高用户使用体验和满意度。

六、预期前景

“陆梁油田生产信息综合管理平台”是陆梁油田数据管理的重要组成部分，它可以帮助陆梁油田高效采集、处理和利用数据，提高工作效率和决策质量。随着NLP语义分析技术、OCR识别技术的不断发展，数据采集与报表相关技术也在不断更新迭代，未来会更加智能化、自动化和普及化。同时，随着陆梁油田对数据价值认知的提升，对采集与报表系统的需求也将更加广泛和深入。因此，“陆梁油田生产信息综合管理平台”在未来具有良好的发展前景，并将成为陆梁油田数字化转型的重要支撑之一。

七、结语

“陆梁油田生产信息综合管理平台”结合最前沿的软件技术、最流行的界面风格，以稳定、高效、安全为前提，构建企业服务资源池，以API服务、专用工具、通用组件等形式满足跨部门、跨场景、跨业务、跨技术栈的资源复用与共享。实现企业信息资源共享和业务的深度融合，提供主动的、友好的用户应用体验，满足不同应用条件下持续演进平台服务和资源，打造全区域、全指标体系、连续性监控模式，实现运行状态实时反应、关键信息及时推送，将管理模式从传统的“被动监管”转向“主动发现”，辅助厂、区、站三级管理者全方位了解生产现状，为生产指挥提供决策支持。

参考文献

[1]刘振武，孙星云，高旭东，等.中国石油集团公司技术创新案例[M].北京：石油工业出版社，2006.

[2]MartinFowler.企业应用架构模式[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3]高德纳.计算机程序设计艺术：第3版[M].苏运霖，译.北京：国防工业出版社，2002.

[4]纪红.数字油田生产管理系统的建设[J].石油规划设计， 2011， 22（6）：4.

[5]李建.如何有效开展油田安全生产管理[J].中国石油和化工标准与质量， 2014， 34（01）：220.

作者单位：陆梁油田作业区