基于SOA的長輸油氣管道調(diào)度控制能耗信息系統(tǒng)研究

姜勇（中國石油天然氣股份有限公司北京油氣調(diào)控中心， 北京 100007）

基于SOA的長輸油氣管道調(diào)度控制能耗信息
系統(tǒng)研究

姜勇（中國石油天然氣股份有限公司北京油氣調(diào)控中心， 北京 100007）

中國油氣長輸管道業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展及管輸量的逐年增加，加劇能耗量的遞增。隨著節(jié)能管理及認(rèn)知的不斷深化，需要對管道領(lǐng)域節(jié)能降耗技術(shù)開展系統(tǒng)性的梳理。SOA面向服務(wù)架構(gòu)，作為新一代的體系結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前解決異構(gòu)系統(tǒng)整合、應(yīng)用系統(tǒng)集成較為理想的方案之一。本文首先對SOA的思想理論模型、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等進(jìn)行了闡述和分析。然后將SOA服務(wù)思想應(yīng)用到能耗系統(tǒng)的需求分析中，分析了其在長輸油氣管道調(diào)度控制能耗信息系統(tǒng)中的可行性。

SOA；長輸油氣管道；能耗控制；信息化

目前，油氣長輸管道節(jié)能技術(shù)的研究為企業(yè)減少綜合單耗、降本增效提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。但是，為了使節(jié)能效果更好，僅僅使用油氣長輸管道節(jié)能技術(shù)及開發(fā)新工藝是不夠的，還要通過改善管理水平、降低成本以及提高資源利用率等。國外學(xué)者賴特納［1］等人曾研究了信息化對能源利用效率的影響。最終結(jié)果表明，信息技術(shù)的投入越多，能源利用效率越高。SOA構(gòu)架的出現(xiàn)為管道能耗信息化提供了切實(shí)可行的方案。SOA具有高度的靈活性、可重用性。它的核心是將系統(tǒng)功能劃分服務(wù)個體，各服務(wù)個體間相互獨(dú)立、耦合［2-4］。正是由于SOA的這些優(yōu)點(diǎn)，通過SOA架構(gòu)建立的系統(tǒng)也會具有SOA靈活、便捷的優(yōu)點(diǎn)。正因如此，SOA對于長輸油氣管道能耗信息系統(tǒng)具有非常重要的意義。

1 SOA簡介

1.1 SOA含義

SOA（service-oriented architecture），即面向服務(wù)架構(gòu)，最早由Gartner公司于1996年提出。它既不是語言，也不是某種技術(shù)，而是一種架構(gòu)思想，也是一個組件模型。應(yīng)用程序間的松散耦合是通過（SOA）面向服務(wù)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，它可以將不同的功能單元聯(lián)系起來，而這些聯(lián)系的媒介是服務(wù)間的接口。而不同接口的定義是獨(dú)立的，因此，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件、系統(tǒng)以及程序語言等對其并沒有影響。在這樣的情況下，不同系統(tǒng)中，服務(wù)的通信和交互方式是統(tǒng)一且標(biāo)準(zhǔn)的［5］。服務(wù)注冊中心提供符合約束規(guī)范的服務(wù)，服務(wù)提供者通過這些服務(wù)給服務(wù)使用者提供所期望的結(jié)果，此過程即為服務(wù)。我們周圍存在著與此類似的模型：在某個區(qū)域、一些城市，面向?qū)ο蟮姆?wù)比比皆是。大多數(shù)公司都是面向服務(wù)的，它們提供的每一個服務(wù)都會被多個使用者使用。在此基礎(chǔ)上，這些業(yè)務(wù)則組成業(yè)務(wù)群，由于業(yè)務(wù)群被分為特定獨(dú)立的插口，因此，在這樣的插口環(huán)境下，業(yè)務(wù)群并不是一個接口提供所有的服務(wù)。

1.2 SOA模型

在體系結(jié)構(gòu)上，面向服務(wù)的架構(gòu)SOA的基本框架由三個元素組成，即服務(wù)請求者、服務(wù)提供者和服務(wù)注冊［5］。SOA模型及功能如圖1。

圖1 SOA模型及功能

服務(wù)提供者：服務(wù)提供者即為生產(chǎn)者，具體工作是實(shí)現(xiàn)使用者的需求。使用者的需求在長輸石油管道能耗信息系統(tǒng)中被接收并執(zhí)行，隨后，服務(wù)提供者所提供的服務(wù)及其接口規(guī)范通過服務(wù)注冊中心發(fā)出，這樣消費(fèi)者就可以快速發(fā)現(xiàn)、訪問自己需求的服務(wù)。

服務(wù)注冊中心：服務(wù)注冊中心可以保存使用者提交的服務(wù)需求，他是服務(wù)的載體和中介，在使用者申請某種服務(wù)時，他需要向服務(wù)注冊中心申請服務(wù)搜索，若能找到需要使用的服務(wù)相關(guān)信息，服務(wù)注冊中心則會依據(jù)此信息調(diào)用相關(guān)的服務(wù)。服務(wù)注冊中心功能較多，可以借助服務(wù)倉庫來調(diào)用數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)服務(wù)使用者與提供者對接，完成服務(wù)的連接。

2 SOA理念在長輸石油管道能耗信息系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性分析

2.1 長輸石油管道能耗系統(tǒng)

目前，國內(nèi)長輸石油管道能耗管理方式主要采取人工數(shù)據(jù)采集、逐級上報、人工分析處理、逐級考核等。計(jì)量儀表的自動化采集裝置配備率普遍較低，目前主要根據(jù)調(diào)度和能源管理人員的工作經(jīng)驗(yàn)來分析和評價油氣管道（網(wǎng)）的能量利用效率。采用的能耗管理指標(biāo)體系主要包括生產(chǎn)單耗、電、氣單耗等考核指標(biāo)，評價方法主要有同比法和環(huán)比法［1］。但是，這種管理模式存在著許多不足之處，如統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差、統(tǒng)計(jì)時間長、能耗控制不及時、評價結(jié)果不合理等。目前國內(nèi)對長輸石油管道能量利用效率的分析與評價方法還處于研究初期，還沒有開發(fā)出相應(yīng)的商用軟件。

2.2 基于SOA的長輸油氣管道調(diào)度控制能耗信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通過SOA架構(gòu)建立ELPS（長輸石油管道能耗信息）系統(tǒng)。對于一般用戶而言，他們所看到的只是ELPS系統(tǒng)的門戶。通常情況下，用戶并不理解這些服務(wù)。這些服務(wù)的交互是通過ESB實(shí)現(xiàn)，服務(wù)之間的交互也不是直接的。ESB相當(dāng)于整個邏輯的中介，為用戶和服務(wù)商提供松散耦合的互聯(lián)，這樣會大大簡化服務(wù)使用者和提供者之間的交互。系統(tǒng)的服務(wù)發(fā)布是通過企業(yè)服務(wù)總線（ESB）實(shí)現(xiàn)的，大致流程如下：服務(wù)使用者對ELPS系統(tǒng)發(fā)出請求后，在企業(yè)服務(wù)總線（ESB）的適配器中完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，經(jīng)過轉(zhuǎn)換的請求被發(fā)送到服務(wù)器網(wǎng)關(guān)中，在BPEL（業(yè)務(wù)流程建模語言）執(zhí)行引擎中進(jìn)行解析，解析后的請求傳遞給服務(wù)控制器。接下來服務(wù)控制器查詢服務(wù)注冊器獲得服務(wù)實(shí)現(xiàn)的綁定信息，該信息被返回到服務(wù)控制器，通過控制器將查詢結(jié)果和緩存的請求參數(shù)傳遞給代理模塊，在該模塊下調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過以上一系列的流程，最后在Web層瀏覽器頁面將結(jié)果反饋給用戶。

圖2 ELPS實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)圖

ELPS實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)圖如圖2。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于“創(chuàng)建監(jiān)測方案”這一服務(wù)的業(yè)務(wù)流程不會隨著服務(wù)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)的變化而變化。即當(dāng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)發(fā)生變化時，不需要對代碼全部進(jìn)行修改，而只是需要單獨(dú)實(shí)現(xiàn)一個服務(wù)并發(fā)布在企業(yè)服務(wù)總線上就可以完成所需服務(wù)，從而節(jié)省大量的時間。因此，這種面向服務(wù)的模型在需求變化的時候，可以使系統(tǒng)應(yīng)對速度快，具有很好的靈活性和擴(kuò)展性。同時，長輸石油管道能耗信息系統(tǒng)的可行性也得到了驗(yàn)證。

3 結(jié)語

SOA架構(gòu)的靈活性、擴(kuò)展性、可重用性等優(yōu)勢使其在長輸管道能耗控制系統(tǒng)中的應(yīng)用較為明顯?；赟OA架構(gòu)建立的控制能耗信息系統(tǒng)，借助其靈活性、擴(kuò)展性，大大提高了管理人員的管理水平，從而可以很好的提高對能耗的控制。另一方面，SOA系統(tǒng)架構(gòu)的開放性，可以大大提高數(shù)字管道的工作效率，同時也可以兼容不同的系統(tǒng)平臺及擴(kuò)展。

［1］LAITNER JA，MARTINEZ Ehrhardt.Information and communication technologies：the power of productivity［J］.American Council for an Energy-Efficient Economy（ACEEE），2008，18（2）：47-66.

［2］柴漫漫.基于SOA的石油管道能耗信息系統(tǒng)研究及應(yīng)用［D］.蘭州理工大學(xué)，2013.

［3］Abusharekh，Ashraf M.On Performance Analysis of Service Oriented Architectures［D］.George Mason University，2009.

［4］王金才.石油企業(yè)信息化發(fā)展戰(zhàn)略框架研究計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011，（2）：38-39.

［5］唐秀良.SOA發(fā)展探索與研究［J］.中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2009，4（5）：473-479.

姜勇（1981- ），男，山東濱州人，工程師，2004年本科畢業(yè)于河北地質(zhì)大學(xué)，主要從事油氣管道運(yùn)行能耗工藝技術(shù)管理、能源計(jì)量，城市燃?xì)鈱I(yè)。