天然氣綜合管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)*

帥訓(xùn)波，買 煒，魏 東，邵艷偉

(中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院地球物理與信息研究所，河北廊坊 065007）

天然氣綜合管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)*

帥訓(xùn)波，買 煒，魏 東，邵艷偉

(中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院地球物理與信息研究所，河北廊坊 065007）

天然氣綜合管理信息系統(tǒng)以勘探、開發(fā)、管道運(yùn)輸及市場銷售的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為基礎(chǔ)，綜合分析預(yù)測方法具有對(duì)天然氣綜合業(yè)務(wù)智能化分析與評(píng)估等應(yīng)用功能，可以對(duì)天然氣綜合業(yè)務(wù)的優(yōu)化管理提供決策支持。從系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和開發(fā)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)等方面對(duì)系統(tǒng)的研發(fā)進(jìn)行了探討。

天然氣;綜合管理;信息系統(tǒng);設(shè)計(jì);開發(fā)

對(duì)天然氣勘探開發(fā)、運(yùn)輸體系及市場銷售的優(yōu)化管理是天然氣業(yè)務(wù)發(fā)展壯大的重要手段［1］。建立天然氣業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)，有著重大的戰(zhàn)略意義和豐富的科研內(nèi)涵。天然氣綜合管理信息系統(tǒng)以勘探開發(fā)、管道運(yùn)輸、市場銷售的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)為基礎(chǔ)，以綜合分析與預(yù)測方法為核心［2，3］，可以提供智能查詢分析等應(yīng)用功能，有著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、評(píng)價(jià)分析高效、功能模塊智能、體系結(jié)構(gòu)開放等特點(diǎn)，對(duì)天然氣綜合業(yè)務(wù)的管理優(yōu)化提供信息決策支持。

1 天然氣綜合管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

具有對(duì)天然氣綜合生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理功能，建設(shè)規(guī)范合理的數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)。系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是對(duì)氣藏工程、管道運(yùn)輸能力及銷售數(shù)據(jù)進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)分析的方法庫，應(yīng)用其中的方法對(duì)數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，給出科學(xué)的評(píng)價(jià)分析和預(yù)測結(jié)果。數(shù)據(jù)庫和方法庫是兩個(gè)既相互通信又分別獨(dú)立的兩個(gè)庫，方法庫中的方法運(yùn)算所需的參數(shù)及運(yùn)算對(duì)象存儲(chǔ)管理在數(shù)據(jù)庫中。應(yīng)用軟件系統(tǒng)是協(xié)調(diào)好方法庫和數(shù)據(jù)庫之間的正常通信，使得到正確的分析預(yù)測結(jié)果的工具，負(fù)責(zé)把用戶的需求轉(zhuǎn)換為內(nèi)部指令，按指令選擇方法庫中的最佳方法，然后存取數(shù)據(jù)庫中所需的參數(shù)數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)和方法結(jié)合起來進(jìn)行科學(xué)的分析預(yù)測，分析的結(jié)果以文檔報(bào)告等形式輸出給用戶。系統(tǒng)功能模塊間高內(nèi)聚低耦合，將把氣源區(qū)供氣、管道輸運(yùn)、市場需求等位置數(shù)據(jù)順序存儲(chǔ)，并且在對(duì)氣源區(qū)、管道、市場等位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測時(shí)將所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和方法建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。系統(tǒng)體系的開放性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫是不斷的更新，方法庫中方法是在不斷的完善，應(yīng)用軟件系統(tǒng)可以不斷地升級(jí)。

1.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

天然氣綜合管理信息系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫、方法庫和應(yīng)用軟件系統(tǒng)三部分組成。其中應(yīng)用軟件系統(tǒng)包括供給模塊、需求模塊、基礎(chǔ)設(shè)施和管道模塊、綜合管理模塊、輸入和輸出模塊等六個(gè)主要功能模塊，協(xié)調(diào)著數(shù)據(jù)庫與方法庫間的正確通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。系統(tǒng)模塊間的工作流程，如圖1所示。

1)輸入模塊 用戶把操作命令提交給系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)把用戶的高級(jí)操作轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)指令來準(zhǔn)備調(diào)用所需的模塊。

2)供給模塊 主要是對(duì)天然氣上游有關(guān)數(shù)據(jù)操作的分析和處理，它包括國外供給和國內(nèi)供給，國內(nèi)天然氣供給包括氣田供給和煤層氣供給兩部分。從已開發(fā)、探明未開發(fā)、待探明開發(fā)等三個(gè)不同角度來對(duì)氣田供給進(jìn)行描述。

3)需求模塊 主要完成對(duì)天然氣需求的現(xiàn)狀分析、將來的預(yù)測等操作功能。模塊的設(shè)計(jì)主要參考經(jīng)驗(yàn)證取得較好實(shí)際預(yù)測效果的北美天然氣需求模塊的劃分，包括城市天然氣需求、工業(yè)天然氣需求、化工天然氣需求、發(fā)電天然氣需求等。

圖1 系統(tǒng)功能流程

4)基礎(chǔ)設(shè)施和管道模塊 此模塊能對(duì)管道的最大利用率分析和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)提出指導(dǎo)結(jié)論，主要考慮連接主供氣區(qū)到消費(fèi)中心的骨干管道的參數(shù)。

5)業(yè)務(wù)綜合管理模塊 它是系統(tǒng)的核心模塊，是用戶從輸入到得到輸出結(jié)果的必經(jīng)“加工與分析器”。它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的分析、預(yù)測功能，協(xié)調(diào)著數(shù)據(jù)庫與方法庫的通信。對(duì)于天然氣上、中、下游的業(yè)務(wù)分析，具有智能地分析判斷功能，從數(shù)據(jù)庫中調(diào)入相關(guān)數(shù)據(jù)和從方法庫選擇最佳分析方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

6)數(shù)據(jù)庫 它是系統(tǒng)進(jìn)行分析工作的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫的組織主要分為9個(gè)種類:勘探、開發(fā)、管輸、供給、消費(fèi)、需求、投資、天然氣及產(chǎn)品價(jià)格、相關(guān)能源數(shù)據(jù)。

7)方法庫 它是系統(tǒng)分析工作的主要工具，包括對(duì)天然氣上中下游一體化分析中用到分析方法和數(shù)學(xué)模型。天然氣需求與GDP、天氣、人口的關(guān)系模型，天然氣不同類型氣藏開發(fā)模式、投資模式及數(shù)學(xué)模型，天然氣勘探、開發(fā)、運(yùn)輸、銷售的投資與成本模式及數(shù)學(xué)模型，各類氣藏工程分析方法等。

8)輸出模塊 把系統(tǒng)分析處理的結(jié)果以圖表、文字、數(shù)據(jù)描述、分析報(bào)告等方式輸入返給用戶，其中包括常見的表格輸出、打印等功能。

1.3 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

由于數(shù)據(jù)庫中管理的數(shù)據(jù)量大和方法庫中存儲(chǔ)組織的方法多，而且均是隨著天然氣業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展而不斷地豐富和完善，此外為了保證數(shù)據(jù)的充分共享和安全性的最佳結(jié)合，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)采用C/S結(jié)構(gòu)［4］，數(shù)據(jù)庫和方法庫存儲(chǔ)在一個(gè)服務(wù)器上，其它客戶端只有安裝合法授權(quán)的系統(tǒng)應(yīng)用軟件后，天然氣綜合管理信息系統(tǒng)各模塊才能協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫和方法庫的通信來完成本地的業(yè)務(wù)分析處理。系統(tǒng)的安全性可采用網(wǎng)絡(luò)IP檢測、用戶權(quán)限分級(jí)管理、客戶端軟件許可發(fā)放等機(jī)制來保障。體系結(jié)構(gòu)如圖2如示。

圖2 體系結(jié)構(gòu)

2 天然氣綜合管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)庫的建立

數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)分為資源與勘探、開發(fā)、管輸、供給、消費(fèi)、需求、投資、天然氣及產(chǎn)品價(jià)格、相關(guān)其它能源數(shù)據(jù)等九類數(shù)據(jù).對(duì)于數(shù)據(jù)表的邏輯結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)定義，嚴(yán)格按照中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的油氣田開發(fā)數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)選用安全性能好、高效管理的大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫，為了充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，采用分布式數(shù)據(jù)庫機(jī)制［5］。除了對(duì)于用戶權(quán)限分級(jí)管理外，還要定時(shí)做好整個(gè)數(shù)據(jù)庫的備份。

2.2 方法庫的組織

天然氣業(yè)務(wù)綜合管理分析所需的方法要全面進(jìn)行入庫組織管理。把每一種評(píng)價(jià)分析方法用高級(jí)語言編成函數(shù)或者過程，以文件包的形式存儲(chǔ)在服務(wù)器上。方法庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括方法的ID編號(hào)、方法的描述、方法運(yùn)算所需傳遞參數(shù)類型及個(gè)數(shù)、方法體在服務(wù)器上的存儲(chǔ)位置、方法運(yùn)行輸出結(jié)果的表示等，每種方法由統(tǒng)一的ID號(hào)來標(biāo)識(shí)，ID號(hào)的編碼能有效區(qū)分評(píng)價(jià)方法所屬類別和完成的功能，由此實(shí)現(xiàn)方法的存儲(chǔ)組織和管理。

2.3 系統(tǒng)軟件的開發(fā)

系統(tǒng)軟件開發(fā)的關(guān)鍵是業(yè)務(wù)綜合管理模塊的開發(fā)，它關(guān)聯(lián)著用戶的輸入和輸出模塊，還協(xié)調(diào)著數(shù)據(jù)庫與方法庫的正確通信，進(jìn)行分析處理。對(duì)于用戶需求的處理，需求模塊、供給模塊、基礎(chǔ)設(shè)施和管道模塊是一體化模塊的外圍處理模塊，它們把各自分析處理的結(jié)果傳遞給業(yè)務(wù)綜合管理模塊，業(yè)務(wù)綜合管理模塊來組織協(xié)調(diào)從數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的方法，進(jìn)行分析與處理，形成輸出結(jié)果。因此設(shè)計(jì)、開發(fā)好業(yè)務(wù)綜合管理模塊與需求模塊、供給模塊、基礎(chǔ)設(shè)施和管道模塊、數(shù)據(jù)庫、方法庫及與輸出模塊的六個(gè)接口，是軟件實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。各個(gè)功能模塊的開發(fā)做到高內(nèi)聚低耦合，增加了系統(tǒng)整體健壯性。

3 結(jié)束語

開展天然氣綜合管理信息系統(tǒng)是當(dāng)今天然氣快速大發(fā)展的需要，是市場經(jīng)濟(jì)下企業(yè)發(fā)展的形勢(shì)必然，也是我國天然氣整體業(yè)務(wù)走向國際，實(shí)現(xiàn)綜合管理信息化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有著很好的應(yīng)用推廣前景，它的開發(fā)研究能更好地為解決天然氣業(yè)務(wù)分析、不同類型氣田供氣能力分析和氣田聯(lián)合供氣問題分析等提拱一個(gè)堅(jiān)實(shí)的決策支持平臺(tái)，有著較廣闊的推廣應(yīng)用前景。

［1］馬富才.中國天然氣工業(yè)的開發(fā)前景［J］.天然氣工業(yè)，1999，19(1):1 －2.

［2］陳元千.實(shí)用油氣藏工程方法［M］.東營:石油大學(xué)出版社，1998.

［3］王宏偉，桑廣森，姜喜慶，等.油氣藏動(dòng)態(tài)預(yù)測方法［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.

［4］鄺孔武，鄺志云.管理信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)［M］.西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

［5］薩師煊，王珊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論［M］.第3版.北京:高等教育出版社，2001.

The Design and Developmet of Natural Gas Integrative Management Information System

SHUAI Xun－bo，MAI Wei，WEI Dong，SHAO Yan－wei

(Institute of Geophysics and Information，Langfang Branch of Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Petro China，Langfang Hebei 065007，China)

Based on the stored data of exploitation，development，pipeline transportation and sales，the integrative management＆ info system of the natural gas possesses the functions of comprehensive intelligent analysis，predictions and evaluations and provides decision support to the optimized management of the comprehensive business of the natural gas.The paper explores the function module design，structure design，some key technologies in application.

natural gas;integrative management;info system;design;development

TP 311

A

1673－2103(2011)02－0032－03

2010－12－03

帥訓(xùn)波(1979－)，男，山東單縣人，工程師，碩士，研究方向:石油天然氣信息工程和人工智能.