智能油田應(yīng)用集成平臺研究與設(shè)計

姜力 石峰 王婷 王鑫

[摘 要] 隨著新疆油田數(shù)字油田的建成和深化應(yīng)用以及智能油田建設(shè)的開展，其應(yīng)用支撐油田信息的應(yīng)用平臺提供專用客戶端的方式已經(jīng)不能完全滿足智能油田應(yīng)用和集成的需要，信息技術(shù)的發(fā)展，如何提供輕量級的高效的智能化的資源管理集成和信息一體化應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)企業(yè)信息資源共享和業(yè)務(wù)的深度融合，提供主動的、友好的用戶應(yīng)用體驗，滿足不同應(yīng)用條件下靈活可伸縮的部署管理已成為智能油田建設(shè)階段必須要解決的問題。

[關(guān)鍵詞] 智能油田；集成應(yīng)用；資源共享

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 04. 032

[中圖分類號] F270.7；TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）04- 0075- 03

1 概 述

1.1 目的和意義

新疆油田打造智能油田建設(shè)至今，涉及多個領(lǐng)域勘探、評價、開發(fā)與生產(chǎn)、集輸儲運、生產(chǎn)運行、辦公應(yīng)用，面廣內(nèi)容豐富，需要一套輕量級的高效的智能化的資源管理集成和信息一體化應(yīng)用環(huán)境，實現(xiàn)企業(yè)信息資源共享和業(yè)務(wù)的深度融合，智能油田應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一管理、資源共享，增強全面感知、趨勢預(yù)測、優(yōu)化決策等智能油田特性。

1.2 設(shè)計思想

采用模型驅(qū)動的體系架構(gòu)，在油田信息應(yīng)用平臺模型的基礎(chǔ)上，通過精簡和優(yōu)化，形成適合Web平臺元模型框架 。同時采用模塊化服務(wù)框架，開發(fā)Web平臺核心功能及基礎(chǔ)服務(wù)，實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)裝配和靈活部署 ，并且選擇合適的RIA及HTML5等技術(shù)，為應(yīng)用功能提供豐富界面表現(xiàn)方式和交互性，支持主流瀏覽器應(yīng)用，能夠為應(yīng)用開發(fā)提供基礎(chǔ)界面模板以及豐富的基礎(chǔ)組件，提高應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和維護的效率。最終建立完善的集成標準和規(guī)范，實現(xiàn)不同應(yīng)用資源（數(shù)據(jù)、組件、服務(wù)、應(yīng)用功能）的集成和擴展。

2 研究內(nèi)容

2.1 總體設(shè)計

采用模型驅(qū)動的體系架構(gòu)，形成適合Web平臺元模型框架。采用模塊化服務(wù)框架，開發(fā)Web平臺核心功能及基礎(chǔ)服務(wù)，實現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)裝配和靈活部署。選擇合適的RIA及HTML5等技術(shù)，為應(yīng)用功能提供豐富界面表現(xiàn)方式和交互性，支持主流瀏覽器應(yīng)用。 為應(yīng)用開發(fā)提供基礎(chǔ)界面模板以及豐富的基礎(chǔ)組件，提高應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和維護的效率。建立完善的集成標準和規(guī)范，實現(xiàn)不同應(yīng)用資源（數(shù)據(jù)、組件、服務(wù)、應(yīng)用功能）的集成和擴展。

平臺基于展現(xiàn)層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)層的三層架構(gòu)進行了設(shè)計開發(fā)。

數(shù)據(jù)層：系統(tǒng)模型和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫和JSON、XML等方式存取。

服務(wù)層：平臺基于J2EE體系架構(gòu)，引入GRAILS框架實現(xiàn)服務(wù)模塊化管理和集成；針對基于其他技術(shù)平臺（.net）開發(fā)的業(yè)務(wù)服務(wù)，通過服務(wù)總線集成。

展示層：采用組件化開發(fā)模式，基于當前主流的SpringMVC +JQuery EasyUI框架構(gòu)建 。

2.2 功能架構(gòu)設(shè)計

智能油田應(yīng)用集成系統(tǒng)主要由環(huán)境建設(shè)、基礎(chǔ)服務(wù)、基礎(chǔ)功能、系統(tǒng)定制、系統(tǒng)集成構(gòu)成。

平臺運行環(huán)境建設(shè)包括技術(shù)標準、運行環(huán)境、管理制度三部分，提供系統(tǒng)開發(fā)、集成、運維的標準、制度及運行環(huán)境；基礎(chǔ)服務(wù)包括為服務(wù)集成管理、服務(wù)監(jiān)控、性能優(yōu)化等，為整個系統(tǒng)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問控制、監(jiān)控管理，并支持單服務(wù)多系統(tǒng)方式部署，統(tǒng)一管理；基礎(chǔ)功能包括數(shù)據(jù)管理、報表處理、文件管理、業(yè)務(wù)流程等功能，為系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的功能應(yīng)用，報表處理提供了報表定制工具，支持報表界面化定制，并可導(dǎo)出、打??；業(yè)務(wù)流管理以業(yè)務(wù)流程引擎為核心，提供了流程的定義、運行、監(jiān)控等一體化的流程運行與管理，方便系統(tǒng)快速開發(fā)；系統(tǒng)集成提供了統(tǒng)一的集成、開發(fā)標準及規(guī)范。

2.3 技術(shù)架構(gòu)設(shè)計

項目基于J2EE技術(shù)體系架構(gòu)，引入SpringMVC框架作為Web層基礎(chǔ)框架。展示層以Jquery EasyUI組件庫為主要開發(fā)技術(shù)，同時支持JSP＼ASP＼EXT等主流前端技術(shù)；服務(wù)端基于Grails框架開發(fā)；系統(tǒng)安全架構(gòu)基于Spring Security框架，實現(xiàn)與中國石油統(tǒng)一認證服務(wù)集成。平臺采用典型的多層分布式體系結(jié)構(gòu)，遵循SOA架構(gòu)體系，支持restful接口規(guī)范，采用統(tǒng)一的基于J2EE的軟件平臺和全程建模、基于組件分層開發(fā)的技術(shù)路線，并支持大顆粒構(gòu)件的復(fù)用，根據(jù)平臺總體方案設(shè)計要求，設(shè)計主要從以下幾個方面來考慮：

統(tǒng)一的模型服務(wù)。從服務(wù)中抽取有關(guān)模型訪問的操作，形成統(tǒng)一的模型訪問服務(wù)，使得重構(gòu)后的服務(wù)更加關(guān)注于業(yè)務(wù)領(lǐng)域的功能實現(xiàn)。

統(tǒng)一的服務(wù)框架。從服務(wù)中進一步抽取公共的代碼或組件，形成公共的功能服務(wù)，例如安全、日志、消息、調(diào)度管理等，使得服務(wù)的職責(zé)更清晰，并且服務(wù)可靈活裝配到框架中。

統(tǒng)一的管理工具。提供風(fēng)格一致、簡單友好的工具監(jiān)控服務(wù)的運行狀況。

統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)。服務(wù)端基于J2EE體系架構(gòu)，采用Grails框架實現(xiàn)服務(wù)的構(gòu)建，考慮到Java平臺的性能和重構(gòu)服務(wù)的成本，對于二維、三維圖形處理服務(wù)和目前已有的一些功能服務(wù)繼續(xù)保留。

2.4 安全框架設(shè)計

結(jié)合RBAC模型、AOP和策略模式，提出了Web應(yīng)用安全框架，此分框架為Web應(yīng)用提供了比較完整的、細粒度和可擴展的安全保證。

平臺對Web應(yīng)用提供三個級別的安全保證，頁面安全、請求安全和方法安全，實現(xiàn)了對Web應(yīng)用的視圖、控制邏輯、業(yè)務(wù)邏輯的全方位安全檢查，可以讓W(xué)eb應(yīng)用的每個操作都處于安全模型的控制之下。同時還提供了日志管理、權(quán)限管理等模塊。

2.5 初始化模塊設(shè)計

從平臺服務(wù)器端獲取平臺框架數(shù)據(jù)及組件框架資源，同時獲取模板版本配置文件，根據(jù)用戶名獲取當前用戶信息以及可訪問控制的資源信息，并存儲到平臺臨時變量里，從平臺展示端獲取系統(tǒng)需要的配置信息，組件框架通過模板配置，展示相應(yīng)功能。

2.6 功能與流程的集成

各個應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能與流程相互獨立，對于需要兩個或多個應(yīng)用系統(tǒng)相互配合、進行信息流轉(zhuǎn)與處理的業(yè)務(wù)而言，為了提高信息的處理效率，智能油田應(yīng)用了集成平臺選擇一些相關(guān)聯(lián)的應(yīng)用系統(tǒng)功能流程，基于ESB，采用SOA的思想來進行集成。

大規(guī)模分布式的企業(yè)應(yīng)用需要相對簡單而實用的中間件技術(shù)來簡化和統(tǒng)一越來越復(fù)雜、煩瑣的企業(yè)級信息系統(tǒng)平臺。面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）是能夠?qū)?yīng)用程序的不同功能單元通過服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。SOA使用戶可以不受限制地重復(fù)使用軟件，把各種資源互連起來，只要系統(tǒng)開發(fā)人員選用標準接口包裝舊的應(yīng)用程序、把新的應(yīng)用程序構(gòu)建成服務(wù)，那么其他應(yīng)用系統(tǒng)就可以很方便地使用這些功能服務(wù)。

支撐SOA的關(guān)鍵是其消息傳遞架構(gòu)——企業(yè)服務(wù)總線（ESB）。 ESB是傳統(tǒng)中間件技術(shù)與XML、Web服務(wù)等技術(shù)相互結(jié)合的產(chǎn)物，用于實現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用不同消息和信息的準確、高效和安全傳遞。ESB的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的軟件架構(gòu)，可以提供比傳統(tǒng)中間件產(chǎn)品更為經(jīng)濟的解決方案，同時它還可以消除不同應(yīng)用之間的技術(shù)差異，讓不同的應(yīng)用服務(wù)協(xié)調(diào)運作，實現(xiàn)不同服務(wù)之間的通信與整合。

ESB提供了一種開放的、基于標準的消息機制，通過簡單的標準適配器和接口，來完成粗粒度應(yīng)用（服務(wù)）和其他組件之間的互操作，能夠滿足大型異構(gòu)企業(yè)環(huán)境的集成需求。它可以在不改變現(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的情況下讓幾代技術(shù)實現(xiàn)互操作。ESB專門用于異構(gòu)環(huán)境，既可以幫助企業(yè)遷移到SOA，又能夠讓企業(yè)繼續(xù)利用現(xiàn)有的已部署的軟件投資。

通過使用ESB，以一種無縫的非侵入方式使企業(yè)已有的系統(tǒng)具有全新的服務(wù)接口，并能夠在部署環(huán)境中支持任何標準。更重要的是，充當“緩沖器”的ESB（負責(zé)在諸多服務(wù)之間轉(zhuǎn)換業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)格式）與服務(wù)邏輯相分離，從而使得不同的應(yīng)用程序可以同時使用同一服務(wù)，在應(yīng)用程序或者數(shù)據(jù)發(fā)生變化時，不改動服務(wù)代碼。

2.7 系統(tǒng)角色與權(quán)限的集成

對于普通用戶來說，他們在每一個系統(tǒng)中都會有各自的角色與權(quán)限。從而導(dǎo)致管理員要重復(fù)性地從事普通用戶的角色權(quán)限的分配與維護。針對一個普通用戶這個角色權(quán)限的分配與維護工作已經(jīng)是相當大的工作量，更何況管理員面對的是成千上萬，甚至于百萬的用戶。所以很有必要采用相應(yīng)的技術(shù)與策略，進行角色與權(quán)限的集成，減少用戶角色權(quán)限根本維護的工作量與復(fù)雜度。

各個應(yīng)用系統(tǒng)保留自己的系統(tǒng)角色與權(quán)限，門戶當是提供一個可以同時管理用戶所有角色與權(quán)限的頁面部件。管理員可以在這個頁面部件上一目了然地了解到一個用戶在多個應(yīng)用系統(tǒng)中的角色權(quán)限，并可以方便地進行角色權(quán)限的維護。頁面部件通過平臺提供的用戶管理模塊進行交互，從而實現(xiàn)修改用戶角色權(quán)限的功能。原來應(yīng)用系統(tǒng)中的角色權(quán)限管理界面應(yīng)相應(yīng)地停止使用，以保證用戶角色權(quán)限管理只有唯一的入口，以免造成不必要的混亂。

2.8 模型設(shè)計

模型框架是智能油田應(yīng)用集成平臺的核心基礎(chǔ)框架，平臺的集成模型需要一個完整的框架來約束，該模型框架借鑒MOF2.0規(guī)范和POSC3.0標準規(guī)范的一些對象分類特征和對關(guān)系的定義，增加了對數(shù)據(jù)實體之間的關(guān)系的描述和定義，其次該模型框架是在數(shù)據(jù)管理平臺、業(yè)務(wù)流程管理平臺、數(shù)據(jù)交換與共享系統(tǒng)、用戶統(tǒng)一認證系統(tǒng)等各個模型的基礎(chǔ)上進行進一步的總結(jié)和抽象，形成了統(tǒng)一平臺的模型框架。按照系統(tǒng)功能領(lǐng)域和層次，劃分了五個層次模型。

集成模型。實現(xiàn)系統(tǒng)和資源集成管理，包括集成資源管理和集成環(huán)境管理。

系統(tǒng)模型。管理系統(tǒng)基本信息、系統(tǒng)資源、用戶權(quán)限和訪問日志等信息。

功能模型。對應(yīng)用系統(tǒng)中不同類型的功能進行統(tǒng)一描述和管理。

組件模型。描述和管理組件基本信息、應(yīng)用功能界面布局、樣式、模板及組件交互。

數(shù)據(jù)對象模型。管理和描述業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，包括對象、屬性、關(guān)系和約束定義。

此外，安全模型是對整體框架的一個橫切，每層模型中都包含有安全的內(nèi)容。

2.9 技術(shù)平臺的確立

為了免除后期建立的應(yīng)用系統(tǒng)再次出現(xiàn)使用不同技術(shù)平臺的現(xiàn)象，企業(yè)應(yīng)該確定適合自己本身需求的技術(shù)平臺，并且讓以后建立的應(yīng)用系統(tǒng)都按照這個統(tǒng)一的技術(shù)平臺來進行建設(shè)，從而在技術(shù)層面上達到一體化技術(shù)平臺的效果。

3 結(jié) 語

智能油田應(yīng)用集成平臺研發(fā)與應(yīng)用的目的是為新疆智能油田建設(shè)提供一個B/S平臺，提供基于Web的應(yīng)用框架，實現(xiàn)油田勘探、評價、開發(fā)等應(yīng)用資源的融合和集成，滿足智能油田建設(shè)對大數(shù)據(jù)、知識庫和開放平臺的應(yīng)用需求，解決智能油田的應(yīng)用集成問題。

主要參考文獻

[1][英] Jeremy Keith，[加] Jeffrey Sambells.JavaScript DOM編程藝術(shù)[M].第2版.楊濤，譯.北京：人民郵電出版社，2011.

[2]陳新發(fā)，曾穎，李清輝，支志英. 開啟智能油田[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

[3]孫衛(wèi)琴.Tomcat與Java Web開發(fā)技術(shù)詳解[M].第2版.北京：電子工業(yè)出版社，2009.