基于.NET的采油廠“生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)研究與實(shí)踐

強(qiáng)志勇 馬健 袁梁

[摘? ? 要] 生產(chǎn)作為公司企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營的重要環(huán)節(jié)，是每個(gè)公司企業(yè)都必須抓好的重要工作。生產(chǎn)抓的好與壞直接影響公司企業(yè)的效益。如何才能抓好生產(chǎn)呢？就拿油田企業(yè)采油廠來說，依托先進(jìn)的信息化科學(xué)技術(shù)，以油田生產(chǎn)為主線，將生產(chǎn)環(huán)節(jié)各個(gè)方面有效數(shù)字化，以信息管理系統(tǒng)為載體深度融合生產(chǎn)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)主營業(yè)務(wù)延伸的資源，即“生產(chǎn)+”的管理數(shù)字化、簡單化、高效化，是為油田企業(yè)生產(chǎn)管理賦能、輔助生產(chǎn)決策的新型管理模式。文章是基于流行的.NET框架開發(fā)采油廠“生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)的研究與初步實(shí)踐的討論。

[關(guān)鍵詞] 生產(chǎn)+;三層架構(gòu);智能油田;統(tǒng)一認(rèn)證

0? ? ? 引? ? 言

隨著信息化技術(shù)引入油田的生產(chǎn)管理，管理模式從傳統(tǒng)人工采集指標(biāo)參數(shù)分析轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮踊杉瘮?shù)據(jù)及圖表趨勢分析的可視化管理模式，油田生產(chǎn)已進(jìn)入數(shù)字油田發(fā)展階段。信息化管理已成為數(shù)字油田生產(chǎn)的核心部分。一個(gè)高效、穩(wěn)定的生產(chǎn)管理系統(tǒng)在提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競爭力，提高科研、生產(chǎn)、經(jīng)營、管理、決策的效率和水平[1]等方面可以起到?jīng)Q定性的作用。

本文討論的“生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)從油田生產(chǎn)管理的各種會(huì)議交流的材料角度開始分析需求，并從生產(chǎn)管理主線業(yè)務(wù)延伸出多個(gè)分支進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)多專業(yè)綜合交流材料數(shù)據(jù)采集，提供包括問題分析、預(yù)警、跟蹤落實(shí)等多項(xiàng)功能服務(wù)。作為生產(chǎn)例會(huì)管理的信息化輔助工具，其功能性需要適應(yīng)生產(chǎn)管理的改革，用戶需求也是不斷變化的，對系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可維護(hù)性以及擴(kuò)展性等都有較高的要求。為此本系統(tǒng)采用穩(wěn)定性和擴(kuò)展性好、安全性較高的ASP.NET三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中取得了良好的應(yīng)用效果。

1? ? ? ASP.NET三層架構(gòu)簡述

1.1? ?三層架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想

三層架構(gòu)設(shè)計(jì)思想可描述為：在軟件開發(fā)過程中，運(yùn)用分層、分模塊的思想來設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，將每一類型的操作固定在一個(gè)層（或模塊）中，也就是把同類型的操作作為單獨(dú)的類模塊抽象出來，供其他模塊重復(fù)調(diào)用[2]。這樣設(shè)計(jì)提高了軟件模塊的可重用性和擴(kuò)展性。

1.2? ?ASP.NET的三層架構(gòu)體系

ASP.NET三層架構(gòu)體系分為三層，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層，每一層只負(fù)責(zé)完成本層內(nèi)功能，各層之間都是透明的，因此更改某層都不需要重新編譯其他層，有效地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中各功能模塊的相對獨(dú)立，降低了各模塊間的耦合性，使系統(tǒng)具備靈活性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。ASP.NET三層體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層是所有開發(fā)工作的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)的定義、維護(hù)、訪問與更新，同時(shí)管理并響應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)請求[3]。ASP.NET框架使用ADO.NET完成對數(shù)據(jù)庫的訪問，各種訪問功能被封裝為不同的類存放在對應(yīng)的類庫中，可被任何基于.NET設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序調(diào)用。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層：負(fù)責(zé)接收瀏覽器傳來的請求并將請求傳給數(shù)據(jù)層，同時(shí)將處理結(jié)果反饋給瀏覽器。業(yè)務(wù)邏輯層通過定義與數(shù)據(jù)層相對應(yīng)的組件服務(wù)完成各種業(yè)務(wù)的處理，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的不同需求，它還可以分為不同模塊。

（3）表示層：表示層是系統(tǒng)的用戶界面展示部分，負(fù)責(zé)將用戶請求傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層。表示層是由ASP.NET的Web Forms控件來實(shí)現(xiàn)。Web Forms是基于服務(wù)器端的動(dòng)態(tài)頁面技術(shù)[4]，可在服務(wù)器端根據(jù)客戶端請求和提交的信息，動(dòng)態(tài)生成與客戶端瀏覽器類型無關(guān)的通用HTML頁面，也可根據(jù)客戶端瀏覽器類型生成特定的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。

2? ? ? “生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)初衷是針對采油廠日生產(chǎn)例會(huì)模式進(jìn)行分析提煉業(yè)務(wù)需求，通過設(shè)計(jì)一套在線提交會(huì)議材料，實(shí)現(xiàn)信息共享方式的網(wǎng)上碰頭會(huì)交流平臺(tái)。經(jīng)過試用有良好的應(yīng)用效果，后根據(jù)各類業(yè)務(wù)需求并對其進(jìn)行擴(kuò)展延伸，成為涵蓋各類會(huì)議交流材料共享、問題預(yù)警、處置落實(shí)的綜合數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，該系統(tǒng)可以將單井、處理站、管輸線等生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生的采集數(shù)據(jù)收集起來，將數(shù)據(jù)分類組合，并以文字、數(shù)據(jù)表格、圖形等方式即時(shí)呈現(xiàn)，提供問題預(yù)警、處置過程跟蹤落實(shí)功能，并實(shí)現(xiàn)對各類生產(chǎn)管理過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、計(jì)算，為生產(chǎn)部門提供輔助決策分析功能。通過此軟件平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程各類數(shù)據(jù)趨勢動(dòng)態(tài)監(jiān)控和輔助生產(chǎn)決策管理。

依據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)部門的生產(chǎn)實(shí)際需求設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)共包括20大業(yè)務(wù)模塊涉及的36大功能模塊，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從結(jié)構(gòu)圖可見，該系統(tǒng)包含日生產(chǎn)例會(huì)、生產(chǎn)情況錄入、開發(fā)工作會(huì)議、生產(chǎn)運(yùn)行周例會(huì)、“5+1”工程匯報(bào)、旬度會(huì)議紀(jì)要、會(huì)議紀(jì)要管理、生產(chǎn)月度分析、動(dòng)態(tài)分析、增產(chǎn)措施、注水工作管理、修井計(jì)劃、方案綜合管理、停關(guān)井管理、井口周邊情況、承包商違章登記、技術(shù)監(jiān)督周報(bào)、成本分析月報(bào)、異常井信息和處理站動(dòng)態(tài)管理二十大業(yè)務(wù)模塊。系統(tǒng)涉及的功能模塊包括：日生產(chǎn)例會(huì)簽到及日志查詢、生產(chǎn)情況匯報(bào)錄入、周重點(diǎn)工作、重點(diǎn)井生產(chǎn)情況、高產(chǎn)井生產(chǎn)情況、生產(chǎn)存在問題、修井工作管理、異常井查詢及處置、異常井變化對比、異常井統(tǒng)計(jì)查詢、沉沒比異常井查詢、轉(zhuǎn)輪及待修井查詢等。對于各個(gè)業(yè)務(wù)模塊，系統(tǒng)功能對應(yīng)包含更為細(xì)節(jié)的操作功能。以異常井信息管理為例，針對生產(chǎn)中油井從工程角度分析不同區(qū)塊對應(yīng)沉沒度范圍正常產(chǎn)液水平來篩選異常井的功能，每日從生產(chǎn)日報(bào)中根據(jù)設(shè)定好的算法自動(dòng)分析并篩選異常井，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求分不同業(yè)務(wù)部門落實(shí)處置措施的操作也有所不同，異常井分析包含了不同區(qū)塊、不同沉沒度范圍的異常診斷、軟件智能篩選異常井、轉(zhuǎn)輪井及待修井，給出篩選依據(jù)，進(jìn)行異常天數(shù)預(yù)警，提示用戶維護(hù)應(yīng)對措施，并跟蹤落實(shí)情況，對于超期處置的異常井根據(jù)考核指標(biāo)措施及時(shí)制定措施有效率地考核生產(chǎn)單位工作質(zhì)量等，對生產(chǎn)管理起到了很好的督促和指導(dǎo)作用。

整個(gè)管理系統(tǒng)除了上述業(yè)務(wù)功能模塊外還包含系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊實(shí)現(xiàn)用戶、權(quán)限、日志管理功能，確保平臺(tái)的安全、正常使用。同時(shí)各個(gè)錄入模塊也增加了對應(yīng)數(shù)據(jù)表字段類型精度校驗(yàn)功能，提供錄入校驗(yàn)，提高了錄入準(zhǔn)確率，同時(shí)也避免了人為原因產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

3? ? ? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1? ?系統(tǒng)三層架構(gòu)設(shè)計(jì)

對于專業(yè)多樣、功能眾多的管理系統(tǒng)利用.NET的三層架構(gòu)模式，通過服務(wù)的形式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部及外部的數(shù)據(jù)通信，對已實(shí)現(xiàn)的代碼進(jìn)行復(fù)用來快速部署新的需求功能，以提高業(yè)務(wù)需求處理速度，同時(shí)降低開發(fā)及維護(hù)的成本，其中數(shù)據(jù)層包括與各種數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)的訪問控制。業(yè)務(wù)層包括了對各功能模塊的業(yè)務(wù)處理以及提供適當(dāng)?shù)姆?wù)，后端通過數(shù)據(jù)庫訪問DB類實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的通信，前端通過Web Service與表示層交換數(shù)據(jù)。表示層通過各Web Forms并在ASP.NET統(tǒng)一安全控制下將用戶請求傳遞給業(yè)務(wù)邏輯層，并將處理結(jié)果反饋給用戶。

本系統(tǒng)基于.NET Framework 4.0，采用VS2010開發(fā)工具，以C#.NET為編程語言，數(shù)據(jù)庫采用Oracle10g，前臺(tái)展示采用Kendo UI、JQuery等框架，界面美觀、操作方便，利用Echart來成展示各種圖表（餅圖、柱狀圖、折線圖等）。系統(tǒng)輸出支持對常用Office系列文檔（Excel、Word、PPT）上傳及PDF文檔附件在線預(yù)覽以及按Excel模板數(shù)據(jù)導(dǎo)入。

3.2? ?數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)層主要定義各業(yè)務(wù)表結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)各種增、刪、改、查詢以及計(jì)算等操作。以異常井管理模塊功能為例，涉及的主要數(shù)據(jù)表有：ABNORMAL_PROCESSING_RESULTS （異常井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表） 、AB_PRO_RE_LS （異常井歷史數(shù)據(jù)表）、APPLY_FOR_TABLE_NEW（異常井措施申請表）、EXCEPT_

WELL_STATICS_DAY（異常井統(tǒng)計(jì)表） 等，各表的主要字段及表之間關(guān)系見圖3。

為了提高對數(shù)據(jù)的處理速度，對某些數(shù)據(jù)表使用了視圖，例如解除異常井?dāng)?shù)據(jù)建立了對應(yīng)的物化視圖OUT_ABNORMAL，適當(dāng)利用視圖可以簡化重復(fù)性的操作，提高查詢效率。 同時(shí)，利用視圖查詢授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的安全性。

3.3? ?業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計(jì)

業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)層和表示層之間的消息傳遞。在異常井管理的查詢處置模塊計(jì)算中，根據(jù)業(yè)務(wù)需求，抽象出的邏輯類主要有如下幾個(gè)：

（1）Dal.cs（數(shù)據(jù)庫操作類）：專門用于連接數(shù)據(jù)庫、操作和調(diào)用數(shù)據(jù)庫的基本類。

（2）AbnormalProcResultBLL.cs：用于處理異常井篩選及展示功能的各種操作。

（3）AbProReLsBLL.cs：用于處理異常井歷史數(shù)據(jù)篩選及統(tǒng)計(jì)提取數(shù)據(jù)展示功能的各種操作。

（4）ApplyForTableNewBLL.cs：用于實(shí)現(xiàn)異常井措施申請管理需求功能的各種操作。

（5）YcjStaticsPrcBLL.cs：用于生成統(tǒng)計(jì)異常井信息結(jié)果及在前端展示數(shù)據(jù)的整合邏輯處理和數(shù)據(jù)求和計(jì)算功能。所有的數(shù)據(jù)都通過調(diào)用的Dal類實(shí)現(xiàn)，將業(yè)務(wù)邏輯封裝到Web Service之中，表示層調(diào)用該Web Service就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

3.4? ?表示層設(shè)計(jì)

表示層主要利用ASP.NET的系統(tǒng)組件和第三方Kendo UI、JQuery框架組件，設(shè)計(jì)Web界面，實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交互。操作用戶通過表示層提供的頁面輸入登錄信息，通過統(tǒng)一認(rèn)證Web Service服務(wù)驗(yàn)證登錄，通過后再調(diào)用系統(tǒng)Web Service權(quán)限服務(wù)可獲得系統(tǒng)授予的操作權(quán)限。然后表示層通過Web Forms與業(yè)務(wù)邏輯層的Web Service通信，在表示層中引入相應(yīng)的Web Service就可實(shí)現(xiàn)有關(guān)業(yè)務(wù)處理。UI界面如圖4所示。

UI界面中圖形展示利用Echarts前端圖形框架來實(shí)現(xiàn)，主要是因?yàn)樗谑褂眠^程中簡單易操作、支持按需求打包、代碼開源。Echarts.js可以流暢地運(yùn)行在 PC 和移動(dòng)設(shè)備上，兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器（IE8/9/10/11，Chrome，F(xiàn)irefox，Safari等），底層依賴輕量級的矢量圖形庫 ZRender，提供直觀，交互豐富，可高度個(gè)性化地定制數(shù)據(jù)可視化圖表，同時(shí)開發(fā)時(shí)間短、開發(fā)成本低。例如生產(chǎn)日報(bào)產(chǎn)量趨勢圖，如圖5所示。

4? ? ? 結(jié)? ? 語

本文論述了基于ASP.NET三層架構(gòu)的采油廠“生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)與生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用，以異常井管理為例，描述了表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。在表示層利用了ASP.NET的安全機(jī)制與系統(tǒng)頁面組件及第三方前端擴(kuò)展框架，提升了系統(tǒng)的安全性、易用性和交互性;業(yè)務(wù)邏輯層封裝了各種業(yè)務(wù)操作類，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和可移植性得到增強(qiáng);數(shù)據(jù)層通過使用視圖，提高數(shù)據(jù)訪問操作效率和讀取數(shù)據(jù)安全性。綜上所述，基于.NET三層架構(gòu)的采油廠“生產(chǎn)+”信息管理系統(tǒng)有良好的擴(kuò)展性和安全性，該系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程中各生產(chǎn)專業(yè)部門主線業(yè)務(wù)延伸的資源進(jìn)行合理調(diào)配和整合，輔助生產(chǎn)決策，提升油田信息化管理水平，為智能油田建設(shè)開辟了新的方向。

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