蘆華清

（大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠信息中心，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

隨著油田的快速發(fā)展，站庫集輸管網(wǎng)種類和數(shù)量呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，大慶油田第一采油廠各類站庫就達(dá)到716個(gè)，分布在全廠范圍內(nèi)，連通關(guān)系十分復(fù)雜，廠油田管理部現(xiàn)有的站庫連通圖還是幾年前通過外部公司測(cè)量繪制的，將種類和數(shù)量繁多的管網(wǎng)信息全部標(biāo)注在圖紙上，只能顯示一堆枯燥的文字和晦澀難懂的管線圖形信息，很多數(shù)據(jù)無人維護(hù)，早已與實(shí)際現(xiàn)狀不符。各類站庫連通管理方式多為專人分管，未依托于管理模型，缺乏整體通用性。此外，我廠沒有建立站庫連通數(shù)據(jù)庫，連通關(guān)系不完整且無法滿足B／S下可視化空間分析等管理需求。

現(xiàn)有的站庫管網(wǎng)管理方式已經(jīng)不能滿足管理者和決策者的管理需求，迫切需要一種更具通用性的、支持可視化管理和空間分析及決策的、基于Web的站庫管網(wǎng)管理解決方案。本文在研究了各類輸油管網(wǎng)管理方式并調(diào)研了站庫管網(wǎng)的核心特點(diǎn)及管理需求后，提出了一個(gè)基于地理信息系統(tǒng)的站庫管網(wǎng)管理模型，探索和研究了模型的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。應(yīng)用站庫管網(wǎng)管理模型可以快速構(gòu)建站庫管網(wǎng)管理系統(tǒng)，以圖文并茂的方式管理各種管網(wǎng)數(shù)據(jù)，從而解決了圖紙式管理缺乏直觀性和形象性等問題，提高了管網(wǎng)管理效率。

2 站庫連通關(guān)系模型設(shè)計(jì)

2.1WebGIS 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

近年來，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展使得GIS （Geographic InformationSystem，地理信息系統(tǒng)）的應(yīng)用越來越廣泛。WebGIS是利用Web技術(shù)來擴(kuò)展并完善GIS的一項(xiàng)新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下對(duì)地理信息的獲取、存儲(chǔ)、查詢、分析、顯示和輸出，是GIS發(fā)展的重要方向。與傳統(tǒng)GIS相比，WebGIS獨(dú)特之處主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：基于網(wǎng)絡(luò)的B／S系統(tǒng)，而非獨(dú)立的本地單機(jī)系統(tǒng)；利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行客戶端與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換；分布式系統(tǒng)，客戶端和服務(wù)器可以部署在異地及異構(gòu)的服務(wù)平臺(tái)上。

2.2 站庫管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)建模

在站庫管網(wǎng)管理模式方面，以往研究并未依托于模型，移植性和復(fù)用性不強(qiáng)，我廠站庫連通關(guān)系不僅種類繁多、數(shù)量大，而且它所形成的網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)綜復(fù)雜，管道和設(shè)備長埋于地下，需要大量的人力和物力資源去維護(hù)和管理。在這種情況下，用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，不但使操作人員感到枯燥乏味，而且很難讓業(yè)務(wù)部門管理者從晦澀抽象的數(shù)據(jù)表格中掌控站庫的分布狀況和各站之間的連通關(guān)系。相比較而言，使用基于GIS的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有更多的優(yōu)勢(shì)。它把站庫信息與地理空間坐標(biāo)聯(lián)系起來，進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、分析和建模，適應(yīng)開放互連和共享的B／S模式管理需求，把數(shù)據(jù)以直觀可視的、專題的圖形式呈現(xiàn)給油田管理人員，有助于油田管理部門了解我廠站庫地理要素的空間分布情況，為站庫的管理與規(guī)劃提供依據(jù)。

采用Geodatabase存儲(chǔ)站庫管網(wǎng)物理數(shù)據(jù)模型：Geodatabase是ESRI提出的第三代地理數(shù)據(jù)模型，支持在關(guān)系數(shù)據(jù)庫表中存儲(chǔ)和管理地理信息。Geodatabase的模型結(jié)構(gòu)包括十個(gè)部分：對(duì)象類、要素類、要素?cái)?shù)據(jù)集、關(guān)系類、幾何網(wǎng)絡(luò)、域、柵格數(shù)據(jù)集、TIN數(shù)據(jù)集和定位器。由于Geodatabase是基于對(duì)象數(shù)據(jù)的，模型結(jié)構(gòu)中的要素類等對(duì)象數(shù)據(jù)可與邏輯數(shù)據(jù)模型中的類等模型元素建立映射關(guān)系，因此站庫管網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)模型構(gòu)建完成后，通過模型轉(zhuǎn)化，把UML模型元素映射到Geodatabase模型中，從而生成站庫管網(wǎng)物理數(shù)據(jù)模型，站庫連通關(guān)系見圖1。

圖1 站庫連通關(guān)系類定義

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)運(yùn)用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎實(shí)現(xiàn)對(duì)空間相關(guān)信息的集成管理，系統(tǒng)分別針對(duì)服務(wù)器端和客戶端的具體需求，提供相應(yīng)的功能。系統(tǒng)服務(wù)器端選擇 ArcGISServer10.1和 Visual Studio2010作為基礎(chǔ)開發(fā)平臺(tái)，采用基于瀏覽器、服務(wù)器（B／S）的開發(fā)模式，通過地圖的展示，使數(shù)據(jù)的顯示更加直觀，融合信息數(shù)據(jù)維護(hù)的功能，使數(shù)據(jù)的查詢、管理更加方便。

對(duì)系統(tǒng)邏輯分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)物理部署采用四層架構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖2所示）：Web服務(wù)器層、應(yīng)用服務(wù)器層、空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

圖2 系統(tǒng)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

本論文的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是用戶可以在基于ArcGIS的站庫集輸管理系統(tǒng)下輔助對(duì)站庫管理工作。做到在地理信息地圖上方便、快捷、形象地查詢和展示站庫的基本屬性、空間位置；當(dāng)發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，可以可視化地顯示故障點(diǎn)周圍尤其是上游或者下游設(shè)備的基本屬性和空間位置，給維護(hù)工作提供直觀、科學(xué)、有效的數(shù)據(jù)；能將每次對(duì)站庫設(shè)備的維護(hù)類型和信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，以備以后查詢分析。

基于ArcGIS技術(shù)的站庫集輸網(wǎng)上管理系統(tǒng)能夠動(dòng)態(tài)管理采油廠站庫的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，查詢和統(tǒng)計(jì)直觀方便，可以實(shí)現(xiàn)查看站庫的分布情況、分析站庫連通關(guān)系等功能。站庫集輸管理系統(tǒng)的建立分為兩個(gè)過程：數(shù)據(jù)采集和程序開發(fā)（如圖3所示），在設(shè)計(jì)中必須遵循以下設(shè)計(jì)原則：

（1）整體規(guī)劃、分步實(shí)施：保證用戶及時(shí)試用系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、整改問題；同時(shí)為下步開發(fā)提供經(jīng)驗(yàn)；

（2）模塊化設(shè)計(jì)：功能模塊耦合度盡可能低，通用性強(qiáng)；

（3）易維護(hù)性和擴(kuò)展性：能方便地進(jìn)行系統(tǒng)功能的調(diào)整適應(yīng)系統(tǒng)需求變化及的要求；

（4）方便性和實(shí)用性原則：系統(tǒng)建設(shè)充分考慮技術(shù)、管理人員的實(shí)際需要，貼近用戶的需求與使用習(xí)慣，力求做到操作簡(jiǎn)單、方便實(shí)用，具有良好的人機(jī)交互界面，易于使用。

圖3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流程圖

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

地理信息圖就是利用ArcGISDesktop建立的電子圖，它是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)和前提。本系統(tǒng)地理信息圖的設(shè)計(jì)從兩方面入手：圖層設(shè)計(jì)和圖的編輯。

地理信息數(shù)據(jù)的類型包括點(diǎn)數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)等，ArcCatalog應(yīng)用程序可以幫助組織、建立、管理所有的地理信息數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)所創(chuàng)建的站庫數(shù)據(jù)是點(diǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理是對(duì)數(shù)據(jù)（包括空間、屬性和系統(tǒng)數(shù)據(jù)）操作和維護(hù)的核心模塊，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和維護(hù)等功能。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的手段是使用GPS終端設(shè)備定位空間坐標(biāo)。

通過前期項(xiàng)目論證，利用ArcMap就可以進(jìn)行對(duì)本系統(tǒng)的地理信息圖進(jìn)行編輯、修改屬性等。使用大慶市電子地圖作為基礎(chǔ)底圖，實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)為地圖的地理坐標(biāo)準(zhǔn)確性做了論證，也為制圖時(shí)對(duì)采集的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行校正提供了幫助。按照第一采油廠油水井的地理分布情況，剪裁出第一采油廠整體區(qū)域，再將各礦區(qū)域劃分出來，作為基礎(chǔ)圖層。通過數(shù)據(jù)采集工作，形成了轉(zhuǎn)油放水站圖層、脫水站圖層、污水站圖層、注水站圖層、注入站圖層和配制站圖層，疊加到基礎(chǔ)圖層上最終生成第一采油廠站庫集輸?shù)貓D（如圖4所示）。

圖4 轉(zhuǎn)油放水站連通關(guān)系圖

該系統(tǒng)結(jié)合地理信息軟件的空間數(shù)據(jù)處理功能，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一采油廠信息站庫連通關(guān)系情況、站庫設(shè)計(jì)規(guī)模、站庫基本信息、設(shè)備及其連通設(shè)備的基本信息、外輸（輸入）管道基本信息的管理（如圖5所示）。

圖5 系統(tǒng)主要功能

4 總結(jié)

該系統(tǒng)遵循軟件工程和面向?qū)ο蟮乃枷?，以ArcGIS和.Net為開發(fā)工具，以O(shè)racle為底層數(shù)據(jù)管理工具，利用地理信息技術(shù)通過地圖直觀展示了站庫連通關(guān)系情況，提高了管網(wǎng)管理效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廠站庫空間及屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，更為重要的是系統(tǒng)能為廠、礦負(fù)責(zé)人提供較多的分析功能，可利用系統(tǒng)建立站庫連通關(guān)系模型，進(jìn)行各類站庫上下游連通關(guān)系分析，以及站庫管網(wǎng)資源使用分布統(tǒng)計(jì)等業(yè)務(wù)的操作，充分體現(xiàn)了在集輸管理系統(tǒng)中引入GIS使得系統(tǒng)更加高度信息化的特點(diǎn)。容納了豐富的站庫相關(guān)信息，包括文本資料、圖片數(shù)據(jù)及相關(guān)地理信息的屬性數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了站庫的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的交互查詢，便于在調(diào)水、調(diào)液等生產(chǎn)運(yùn)行過程中精確指揮生產(chǎn)。

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