面向數(shù)字油田的SOA體系架構(gòu)的調(diào)研分析

-以中石化勘探開發(fā)地上地下一體化信息系統(tǒng)為例指導(dǎo)老師：朱正平學(xué)生：李娜學(xué)號：201571255目錄1、2、3、4、研究背景及意義系統(tǒng)架構(gòu)的開展應(yīng)用實例結(jié)論與展望研究背景及意義

研究背景及意義隨著計算機硬件的性能高速開展、互聯(lián)網(wǎng)的普及和大規(guī)模應(yīng)用，計算資源呈現(xiàn)出從集中到分散再到集中的過程，從大效勞器時代到個人PC時代，又到云時代，計算資源的能力越來越強，使用本錢越來越低，計算資源為信息化應(yīng)用效勞，各行各業(yè)已經(jīng)離不開IT信息化技術(shù)，技術(shù)架構(gòu)是信息化技術(shù)的實現(xiàn)手段，技術(shù)架構(gòu)與業(yè)務(wù)的開展相輔相成，IT技術(shù)支撐業(yè)務(wù)的開展和推進，業(yè)務(wù)的開展又帶來IT技術(shù)的升級與創(chuàng)新。

2、系統(tǒng)架構(gòu)的開展2.系統(tǒng)架構(gòu)的開展IT技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)架構(gòu)在IT資源的不同層面和不同角度，經(jīng)歷了以數(shù)據(jù)計算為核心的C/S架構(gòu)，到以聚焦業(yè)務(wù)功能實現(xiàn)的B/S架構(gòu)，面向效勞化構(gòu)建應(yīng)用的SOA架構(gòu)，整合IT資源和按需使用云計算架構(gòu)等的階段，并且一直在不斷的演變和進化。技術(shù)架構(gòu)的演變是一個由細(xì)節(jié)到抽象，由封閉到開放，由散亂到統(tǒng)一，由局部到全面，由下向上的遞進演變一個過程。2.系統(tǒng)架構(gòu)的開展技術(shù)架構(gòu)的演變經(jīng)歷了C/S、B/S、SOA、云計算，它們從應(yīng)用、構(gòu)建、開發(fā)等具有不同的特點2.1C/S向B/S演變C/S架構(gòu)的程序有許多弱點，C/S架構(gòu)的應(yīng)用程序通常需要專門的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對點多面廣且不具備網(wǎng)絡(luò)條件的用戶群體，不能夠?qū)崿F(xiàn)快速部署安裝和配置；兼容性差，對于不同的開發(fā)工具，具有較大的局限性。隨著Internet的高速開展和普及，B/S架構(gòu)的模式更適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。B/S架構(gòu)模式具有分布性特點，可以隨時隨地進行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。業(yè)務(wù)擴展簡單方便，通過增加網(wǎng)頁即可增加效勞器功能。開發(fā)簡單，共享性強。可以支持大用戶量使用。由此，很多C/S架構(gòu)的應(yīng)用采用B/S架構(gòu)替換，技術(shù)架構(gòu)由C/S架構(gòu)向B/S架構(gòu)演變。

2.2B/S向SOA演變隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴大，B/S也有一些的局限性，B/S架構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)最大的問題在于是封閉的，自成體系，那么將其封閉性壁壘打破，從一體的、全局的、從業(yè)務(wù)出發(fā)的視角來看待應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建，把每一個單一業(yè)務(wù)功能看做效勞或組件，通過效勞化，將效勞進行組織，編排和調(diào)度，按照抽象接口和獨立協(xié)議，像組裝流水線一樣組織效勞完成業(yè)務(wù)流程，既完成業(yè)務(wù)功能，也能通過組織效勞流程快速響應(yīng)業(yè)務(wù)流程的變化。這種架構(gòu)就是SOA架構(gòu)。

2.2B/S向SOA演變SOA架構(gòu)是一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元(稱為效勞)通過這些效勞之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，

它獨立于實現(xiàn)效勞的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種這樣的系統(tǒng)中的效勞可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。ＳＯＡ實現(xiàn)模型如以下圖所示。架構(gòu)的特點對SOA的需要來源于需要使業(yè)務(wù)IT系統(tǒng)變得更加靈活，以適應(yīng)業(yè)務(wù)中的改變。通過允許強定義的關(guān)系和依然靈活的特定實現(xiàn)，IT系統(tǒng)既可以利用現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，又可以準(zhǔn)備在以后做一些改變來滿足它們之間交互的需要。2.3

SOA向云計算的演變通過SOA架構(gòu)，可以整合應(yīng)用資源，提供靈活的業(yè)務(wù)支撐架構(gòu)。但SOA也具有一定的局限性。〔1〕從計算資源使用角度來說，SOA架構(gòu)不關(guān)心計算資源的整合〔2〕從應(yīng)用的構(gòu)建上來說，SOA架構(gòu)以效勞化的方式解決應(yīng)用的構(gòu)建，面向范圍通常是集團級的，隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速開展，SOA架構(gòu)如何在廣域網(wǎng)環(huán)境下更大范圍構(gòu)建效勞，SOA架構(gòu)如何開展是一個問題。如果通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，利用非本地或遠程效勞器〔集群〕的分布式計算機、存儲設(shè)備進行整合，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供各種計算效勞〔計算、存儲、軟硬件等效勞〕。通過這種架構(gòu)方式，這使得用戶可以將資源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算效勞。由此，最后出現(xiàn)了云計算架構(gòu)。2.3

SOA向云計算的演變

云計算以虛擬化技術(shù)為根底，以網(wǎng)絡(luò)為載體提供根底架構(gòu)、平臺、軟件等效勞為形式，整合大規(guī)模可擴展的計算、存儲、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等分布式計算資源進行協(xié)同工作的超級計算機模式。在云計算模式下，用戶不再需要購置復(fù)雜的硬件和軟件，而只需要支付相應(yīng)的費用給“云計算〞效勞提供商，通過網(wǎng)絡(luò)就可以方便地獲取所需要的計算、存儲等資源。云計算架構(gòu)將整個IT資源從各方面最大化的整合并提供效勞，使得IT資源像普通商品一樣使用。但同時，云計算架構(gòu)也是一種架構(gòu)整合，在云計算架構(gòu)下，各種資源、軟件的整合實現(xiàn)用到了傳統(tǒng)的B/S架構(gòu)、SOA面向效勞的架構(gòu)等。3、實例分析2.1系統(tǒng)架構(gòu)

為保證地上地下一體化的地質(zhì)地理信息平臺在油田企業(yè)信息化建設(shè)過程中得到可持續(xù)地開展，不斷豐富系統(tǒng)效勞功能和適應(yīng)范圍，總體技術(shù)架構(gòu)采用SOA(Service?OrientedArchitecture)體系架構(gòu)理念，形成松耦合的地上地下一體化平臺的技術(shù)架構(gòu)(圖2)，并分為數(shù)據(jù)層、效勞層和應(yīng)用支持層。數(shù)據(jù)層平臺層所管理和應(yīng)用的數(shù)據(jù)來自于油田數(shù)據(jù)中心及收集的各種GIS空間數(shù)據(jù)。空間數(shù)據(jù)包括:DEM數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、地面模型數(shù)據(jù)、地面設(shè)施數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)(經(jīng)過處理在平臺中以地質(zhì)幾何模型數(shù)據(jù)表達)及井筒數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫及文件系統(tǒng)結(jié)合的方式存儲，存儲管理時對于矢量數(shù)據(jù)采用Oracle提供的Spatial功能建立索引，而空間高程數(shù)據(jù)及影像數(shù)據(jù)那么通過文件索引的方式提供管理和訪問。數(shù)據(jù)層

平臺采用全新的面向?qū)嶓w和拓?fù)涞臄?shù)據(jù)組織方式進行數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)了多種三維模型數(shù)據(jù)的一體化存儲管理，實現(xiàn)了二維系統(tǒng)與三維系統(tǒng)的融合，采用的空間數(shù)據(jù)索引機制可以快速的進行空間數(shù)據(jù)查詢，并可依據(jù)對象LOD信息直接獲取可供顯示的簡化模型，提高三維場景的顯示漫游速度。效勞層服務(wù)層空間數(shù)據(jù)服務(wù)計算服務(wù)一方面為以數(shù)據(jù)引擎為平臺的應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，隔離了數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)訪問的具體實現(xiàn)；另一方面為應(yīng)用提供幾何計算、拓?fù)溆嬎慵翱臻g分析等方面的服務(wù)，減少了事故損失。應(yīng)用支持層應(yīng)用支持層以接口和組件兩個不同粒度的方式為應(yīng)用開發(fā)提供效勞,包括Web效勞,具備了根底的GIS數(shù)據(jù)瀏覽和數(shù)據(jù)查詢定位等功能。用戶可基于這些組件和接口,結(jié)合自己的業(yè)務(wù)需求進行二次開發(fā),也可以通過平臺的根底工具通過GIS數(shù)據(jù)根本的查詢、訪問和展示等功能來實現(xiàn)簡單的業(yè)務(wù)應(yīng)用。2.2應(yīng)用體系地上地下一體化地質(zhì)地理信息平臺為應(yīng)用子系統(tǒng)的構(gòu)件提供了根底環(huán)境,提供油田GIS應(yīng)用的根本功能以及應(yīng)用組件。對于特定專業(yè)的需求,可以用模塊化的組件快速搭建應(yīng)用子系統(tǒng),并可與平臺無縫集成,應(yīng)用體系的功能結(jié)構(gòu)如下圖。

功能和組件數(shù)據(jù)的管理與維護數(shù)據(jù)效勞二維地圖面板三維地圖面板圖層顯示控制地圖交互工具空間計算工具業(yè)務(wù)報表地上地下一體化地質(zhì)地理信息平臺提供的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建環(huán)境包括以下功能和組件:2.2應(yīng)用體系

應(yīng)用體系可以支持對油田地上、地面、地下地質(zhì)地理數(shù)據(jù)的管理,本例中開發(fā)了集輸管線管理、輸配電網(wǎng)管理、油氣生產(chǎn)管理、地下井筒信息管理、綜合信息展示等5個子系統(tǒng),平臺支持的應(yīng)用范圍包含且不局限于這5類應(yīng)用。2.2應(yīng)用體系應(yīng)用體系子系統(tǒng)集輸管線管理輸配電網(wǎng)管理油氣生產(chǎn)管理綜合信息展示提供管線的長度計算、管線統(tǒng)計、管線上下游關(guān)聯(lián)分析、管線坡度圖、管線橫斷面圖、管線穿跨分析等功能。對輸配電網(wǎng)線路、桿塔、變壓器、變電站及基本屬性數(shù)據(jù)進行管理，并在二維地圖和三維地圖中進行展示，

提供數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計功能。提供按多種方式的查詢和數(shù)據(jù)導(dǎo)航，以動態(tài)圖形及報表形式展示油氣生產(chǎn)動態(tài)。利用勘探開發(fā)成果圖件、地震解釋結(jié)果等數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維地質(zhì)空間數(shù)據(jù)，并在三維地圖場景中展示。地下井筒信息以油田鉆井、測井、錄井等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成井筒三維數(shù)據(jù)3、應(yīng)用效果

地上地下一體化地質(zhì)地理信息平臺實現(xiàn)了輸配電網(wǎng)、集輸管線、三維地形、地下井筒、地層界面、斷層、油藏等地質(zhì)地理信息的一體化展示,并可與生產(chǎn)動態(tài)信息關(guān)聯(lián)查詢。為勘探開發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)導(dǎo)航、專業(yè)應(yīng)用和跨專業(yè)協(xié)同提供了一體化可視化的交互平臺與環(huán)境。3、應(yīng)用效果右圖為油田地面工程三維顯示,直觀的展示了油田地理、地形、輸電線路,并可查詢輸電線路的相關(guān)信息,如:線路的建設(shè)時間、輸電電壓等信息,以及那些油井與這個線路相連,為線路故障的影響范圍檢測提供根底。3、應(yīng)用效果在地面工程的根底上我們還可以鉆到地下來觀觀察到油井的地下相關(guān)信息。右圖中可以看到油田根本業(yè)務(wù)的地上地下一體化展示的效果,地面上顯示地形、輸配電網(wǎng)和鉆井的三維模型,地下顯示巖性界面、鉆井軌跡和井筒的三維模型。4、結(jié)論4、結(jié)論SOA是解決集成的問題，這個集成包括了數(shù)據(jù)集成，應(yīng)用集成，流程集成和B2B集成。SOA實現(xiàn)的一個終極目標(biāo)是流程整合，可以進一步理解為通過已有的數(shù)據(jù)效勞，業(yè)務(wù)效勞，展現(xiàn)層組件