關(guān)鍵詞：油氣田智能管道系統(tǒng)；集成架構(gòu)；輕量級(jí)分布式；流程裝配自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TQ022；TE832.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）12-0127-04

目前在油氣田管道中使用的各信息系統(tǒng)數(shù)量眾多，地域分布廣、形式復(fù)雜多樣[1]，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)在油氣田集輸管道領(lǐng)域軟件系統(tǒng)總量達(dá)到50多個(gè)，且軟件需求還呈持續(xù)增長趨勢(shì)[2]。各技術(shù)系統(tǒng)之間難以相互協(xié)同，系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用能力較弱；服務(wù)器、硬件和軟件資源融合性差，難以形成協(xié)同高效的處理機(jī)制[3]。結(jié)合目前油氣田智能管道建設(shè)中存在的問題，本文提出將一種輕量級(jí)分布式集成架構(gòu)應(yīng)用到智能管道的建設(shè)中，從系統(tǒng)總體（邊云端）的構(gòu)建和輕量級(jí)分布式服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)展開相關(guān)的應(yīng)用研究，對(duì)該方法的關(guān)鍵功能進(jìn)行了分析和總結(jié)。

1油氣田智能管道建設(shè)

油氣田智能化建設(shè)是為實(shí)現(xiàn)設(shè)定區(qū)域內(nèi)管道及站場智能化管理而采用的技術(shù)、數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)體系的總和。它本質(zhì)上是為滿足智能管道技術(shù)與油氣田管道業(yè)務(wù)管理的融合，具體表現(xiàn)在精度、可信度、時(shí)效、準(zhǔn)確率、可用性的高要求上[4-5]。所以從建設(shè)內(nèi)容這一視角來看，智能管道更接近于系統(tǒng)集成，而不是完全新建。

1.1面臨的主要問題

（1）數(shù)據(jù)賦能驗(yàn)證：目前已有采集到大量的數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用率低，無法應(yīng)用于中、長短期的預(yù)測，甚至短期預(yù)測也無法實(shí)現(xiàn)；

（2）系統(tǒng)協(xié)同差：各系統(tǒng)，尤其是外圍的檢測系統(tǒng)及獨(dú)立的計(jì)算系統(tǒng)，由于服務(wù)外包及提供軟件計(jì)算服務(wù)的廠家，服務(wù)軟件間協(xié)同性差，難以與企業(yè)信息系統(tǒng)高效集成，打造成一個(gè)自動(dòng)化、智能化的數(shù)據(jù)協(xié)同處理體系；

（3）建設(shè)成果差異性大：不同的油氣田，信息系統(tǒng)的使用與集成的差異性大，統(tǒng)一改造難度大；

（4）信息系統(tǒng)建設(shè)成果多但彈性差：信息系統(tǒng)彈性差，業(yè)務(wù)擴(kuò)展或需求變更適應(yīng)性差，當(dāng)出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)需求后，又需要從頭開發(fā)，時(shí)間周期長，成本高，系統(tǒng)可靠性不足[6-7]。

1.2解決思路

為解決如上問題，本文提出一種基于輕量級(jí)分布式服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，主要用來解決已有系統(tǒng)如何高效利用和未來系統(tǒng)的高可擴(kuò)展性問題，并通過對(duì)這些問題的解決，也能有效地提高數(shù)據(jù)的利用率，真正實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)賦能。

2基于輕量級(jí)分布式服務(wù)架構(gòu)的油氣田智能管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輕量級(jí)分布式服務(wù)架構(gòu)主要由如下組件構(gòu)成：服務(wù)管理中心、身份鑒別中心、服務(wù)流程裝配中心、業(yè)務(wù)調(diào)度管理中心、消息中心、數(shù)據(jù)調(diào)度中心。具體如圖1所示。

3關(guān)鍵功能

3.1服務(wù)流程裝配自動(dòng)化

本功能是在服務(wù)流程裝配中心實(shí)現(xiàn)，也是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一。處理流程如圖2所示。

3.2前端功能-業(yè)務(wù)-系統(tǒng)三級(jí)映射

本功能是業(yè)務(wù)調(diào)度管理中心的主要功能，它包括響應(yīng)前端頁面操作的所有后臺(tái)功能，進(jìn)行功能與業(yè)務(wù)映射，再由業(yè)務(wù)映射成軟件服務(wù)流程。并與數(shù)據(jù)調(diào)度中心協(xié)同，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)場景數(shù)據(jù)預(yù)準(zhǔn)備，將用戶與各軟件系統(tǒng)屏蔽，實(shí)現(xiàn)用戶只面對(duì)一個(gè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的應(yīng)用。它一方面用來連接用戶，另一方面通過連接業(yè)務(wù)與軟件服務(wù)實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)場景應(yīng)用[8-9]。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

本功能實(shí)現(xiàn)了界面操作與業(yè)務(wù)與后端軟件系統(tǒng)服務(wù)調(diào)用的三級(jí)映射，將用戶與具體執(zhí)行軟件隔離，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)通過業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)的松耦合軟件系統(tǒng)協(xié)同。

3.3數(shù)據(jù)預(yù)調(diào)度

數(shù)據(jù)預(yù)調(diào)度是數(shù)據(jù)調(diào)度管理中心的一個(gè)主要功能，解決的主要問題是那些需要調(diào)用大量歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行多維數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用場景，分析整個(gè)業(yè)務(wù)場景中有哪些業(yè)務(wù)場景的數(shù)據(jù)需求量大，數(shù)據(jù)前期處理復(fù)雜，針對(duì)這類數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)先處理，在后臺(tái)使用獨(dú)立的進(jìn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)準(zhǔn)備，并按業(yè)務(wù)場景需求進(jìn)行獨(dú)立準(zhǔn)備，方便該業(yè)務(wù)場景下快速處理，高效完成業(yè)務(wù)[10-11]。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示。

本功能實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)所需數(shù)據(jù)的調(diào)度，從外部系統(tǒng)獲取所需的數(shù)據(jù)，按業(yè)務(wù)需求放入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，并通過定時(shí)任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)取，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效運(yùn)行，減少數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間成本[12-13]。

4應(yīng)用效果

4.1實(shí)現(xiàn)樣例

以下以管道泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測為例，說明這種架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式，如圖5所示。其中頁面操作與響應(yīng)主要由前端技術(shù)，如使用VUE技術(shù)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)前后端分離，前端請(qǐng)求發(fā)送給后端服務(wù)中的功能業(yè)務(wù)映射模塊，該模塊通過事先定義好的匹配策略，調(diào)用業(yè)務(wù)映射模塊進(jìn)行匹配，查找管道泄漏實(shí)時(shí)監(jiān)測所需要的已有系統(tǒng)或外部系統(tǒng)或服務(wù)，根據(jù)策略查找，發(fā)現(xiàn)支撐泄漏監(jiān)測的3個(gè)外部服務(wù)，如分別是光纖泄漏監(jiān)測、次聲波泄漏監(jiān)測和無泄漏示范區(qū)安全主管控，然后再調(diào)用服務(wù)裝配模塊，根據(jù)事先設(shè)定好的數(shù)據(jù)裝配策略，準(zhǔn)備進(jìn)行服務(wù)調(diào)用與數(shù)據(jù)組裝，最后再調(diào)用業(yè)務(wù)執(zhí)行模塊按定義好的裝配順序進(jìn)行實(shí)現(xiàn)服務(wù)執(zhí)行與數(shù)據(jù)組裝，最終將結(jié)果返回給管道泄漏數(shù)據(jù)顯示，反饋給用戶，完成業(yè)務(wù)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道泄漏的監(jiān)測業(yè)務(wù)[14-15]。

4.2效果分析

（1）漸進(jìn)式發(fā)展，前后兼容：這種架構(gòu)一旦建成，可以復(fù)制擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的協(xié)同融合，兼容已有系統(tǒng)，并為以后加入的系統(tǒng)提供接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)新建后建系統(tǒng)的無縫接入；

（2）成本較低：主要費(fèi)用在于以上架構(gòu)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)以及對(duì)已有系統(tǒng)的接口改造，相對(duì)于新建，費(fèi)用至少節(jié)約70%。對(duì)于不能提供改造接口的軟件系統(tǒng)，可以通過其原有的系統(tǒng)輸入與輸出形式，進(jìn)行接口管道建設(shè)，實(shí)現(xiàn)通過自動(dòng)化的接口管道與其他系統(tǒng)協(xié)同；

（3）業(yè)務(wù)迭代：通過這種方式，可以支持企業(yè)的業(yè)務(wù)變化更新迭代，支持企業(yè)業(yè)務(wù)靈活性；

（4）這種方案的缺點(diǎn)是要對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行改造，要熟悉已有系統(tǒng)，這對(duì)開發(fā)人員的業(yè)務(wù)知識(shí)提出了更高的要求[16]。

5結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合目前油氣田智能管道建設(shè)中存在的問題，提出將一種輕量級(jí)分布式集成架構(gòu)應(yīng)用到智能管道的建設(shè)中，從系統(tǒng)總體（邊云端）的構(gòu)建和輕量級(jí)分布式服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)展開相關(guān)的應(yīng)用研究，對(duì)該方法的關(guān)鍵功能進(jìn)行了分析和總結(jié)。該種輕量級(jí)分布式集成架構(gòu)適合油氣田管道分布域廣、系統(tǒng)分散的特點(diǎn)，為油氣田智能管道應(yīng)用提供了高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，有助于降低運(yùn)營成本、提高安全性，并最大化產(chǎn)能。此外，它還可以為未來的自動(dòng)化和智能化發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，分布式集成涉及跨越多個(gè)服務(wù)和組件的數(shù)據(jù)運(yùn)輸，因此需要特別關(guān)注數(shù)據(jù)安全性和隱私，因此，在實(shí)施過程中需要謹(jǐn)慎考慮安全性和合規(guī)性，并確保與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的一致性。