石琳琳 李尚錕 郁潔 嚴兵 宗金金
[摘? ? 要] 近年來,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,紅車拐油田日益增長的用電需求與薄弱的電網(wǎng)架之間的矛盾已十分突出。為了將電能損失降到最小,單憑操作人員的經(jīng)驗管理電網(wǎng)顯然是不科學的,這已不能適應(yīng)現(xiàn)代化管理的要求,迫切需要完善電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和發(fā)展智能管理軟件,協(xié)助操作人員甚至代替操作人員更及時、更科學地做出最佳調(diào)度決策。確保電網(wǎng)在安全運行基礎(chǔ)上運行費用最小,最大限度地挖掘電網(wǎng)的潛力。
[關(guān)鍵詞] 地理信息;GIS;油田電網(wǎng)
0? ? ? 引? ? 言
隨著電力發(fā)展的需求,電網(wǎng)的信息化管理已經(jīng)成為油田企業(yè)十分緊迫的任務(wù),新疆油田分公司采油一廠意識到電網(wǎng)的潛在風險,并努力地致力于電網(wǎng)的改造工程,利用高技術(shù)、性能好的設(shè)備從事電網(wǎng)的改造。地理信息系統(tǒng)的推廣應(yīng)用給我們帶來了全新的技術(shù)方法和觀念,采油一廠抓住機遇,運用地理信息系統(tǒng)技術(shù),開發(fā)和完善適用于油田生產(chǎn)管理的電網(wǎng)管理系統(tǒng),用來管理、分析大量的電力應(yīng)用及勘探開發(fā)圖形信息,為油田的生產(chǎn)及開發(fā)提供科學的決策依據(jù)。
1? ? ? 地理信息系統(tǒng)國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀
(1)地理信息系統(tǒng)在油田電網(wǎng)應(yīng)用中的重要性及緊迫性
經(jīng)過多年的建設(shè)發(fā)展,新疆油田采油一廠在電力信息化方面已頗具規(guī)模,各種數(shù)據(jù)信息已經(jīng)以海量計,傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)分析方法已經(jīng)不能適應(yīng)當前的生產(chǎn)管理的要求。地理信息系統(tǒng)的推廣應(yīng)用帶來了全新的技術(shù)方法和觀念,運用地理信息系統(tǒng)技術(shù),開發(fā)和完善適用于油田電網(wǎng)管理的GIS系統(tǒng),用來分析并管理大量的空間圖形信息,為油田的生產(chǎn)運行提供科學的決策依據(jù)。
(2)油田企業(yè)地理信息系統(tǒng)的特點
油田電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的特點,主要表現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域廣闊,覆蓋面積大,相關(guān)專業(yè)多,且多有專業(yè)交叉。各種靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)之間還存在著錯綜復(fù)雜的邏輯關(guān)系,其復(fù)雜性、專業(yè)性是其他專業(yè)的地理信息系統(tǒng)所不能比擬的。
2? ? ? 地理信息系統(tǒng)需求分析
新疆油田作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變,油區(qū)配電網(wǎng)錯綜復(fù)雜,涉及區(qū)域多,配套設(shè)施多樣化,檢維修難度非常大,調(diào)控管理難度大,迫切需要借助地理信息系統(tǒng)管理的思路和理念,建設(shè)電網(wǎng)GIS管理系統(tǒng),以改善和提升油田電網(wǎng)業(yè)務(wù)管理水平。電網(wǎng)GIS管理系統(tǒng)的建設(shè),屬于“智能地面工程”業(yè)務(wù)領(lǐng)域,既符合新疆油田公司智能油田建設(shè)總體規(guī)劃,也保持了和當前油田信息化發(fā)展相一致的方向。
3? ? ? 地理信息系統(tǒng)解決方案
(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
系統(tǒng)運行在油田內(nèi)部局域網(wǎng)環(huán)境中,采用 B/S模式軟件架構(gòu),該模式具有服務(wù)器運行數(shù)據(jù)負荷小、數(shù)據(jù)存儲速度快、數(shù)據(jù)安全性好等特點。系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)可以抽象為 3個層次:數(shù)據(jù)層、功能層和應(yīng)用層,系統(tǒng)開發(fā)中,選用 Visual2019作為開發(fā)平臺,以ArcGIS10.2作為開發(fā)組件。后臺數(shù)據(jù)庫采用 Oracle11g。在 Oracle11g中分別建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫??臻g數(shù)據(jù)庫中只存儲空間數(shù)據(jù)的基本信息,通過空間數(shù)據(jù)引擎 ArcSDE進行管理。
(2)系統(tǒng)功能設(shè)計
采油一廠地理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程較為復(fù)雜,根據(jù)用戶需求,為了很好地對其進行描述,在上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)之上,將整個業(yè)務(wù)流程按功能模塊進行詳細描述,包括系統(tǒng)管理、GIS地圖操作和深化應(yīng)用三大模塊。
系統(tǒng)管理:采用了模塊化、權(quán)限化的設(shè)計思想,保證了不同用戶的不同需求,進而使系統(tǒng)的安全運行在操作上得以保障。
GIS地圖操作:實現(xiàn)包括對電力系統(tǒng)的設(shè)備進行選擇操作、測量操作、定位操作、漫游操作、查詢操作、鷹眼、地圖輸出和地圖自動遠程連接等多項功能。
深化應(yīng)用:對接A2產(chǎn)能數(shù)據(jù),在地圖上實時展示產(chǎn)能變化,并關(guān)聯(lián)電力管理數(shù)據(jù),自動分析斷電情況下電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)模型,產(chǎn)量影響情況等。
4? ? ? 采油一廠電網(wǎng)GIS管理系統(tǒng)的特點
(1)基于ArcGIS的平臺
ArcGIS是美國 ESRI公司為不同需求層次用戶提供的 GIS產(chǎn)品線和解決方案,代表了當前 GIS行業(yè)最高的技術(shù)水平。ArcGIS Engine是一套完備的嵌入式 GIS組件庫和工具庫,支持所有主流操作系統(tǒng),如 Windows、Linux和 UNIX。利用組件庫,結(jié)合 Visual Basic、Visual C++、c#、Java等語言開發(fā)相應(yīng)的程序開發(fā)平臺,可以在應(yīng)用程序中實現(xiàn)對地圖的操作、編輯與分析。與傳統(tǒng)的底層開發(fā)及應(yīng)用軟件的二次開發(fā)相比,具有開發(fā)成本低、開發(fā)效率高、更具專業(yè)性和靈活性等優(yōu)點。
(2)建立了統(tǒng)一的標準的數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)創(chuàng)建初期項目組研究并參考了《油田地面建設(shè)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》《地面工程數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)》《地面工程部分圖元圖式》《電網(wǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》《石油工業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范》等多種設(shè)計及開發(fā)規(guī)范,建立完整規(guī)范的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),保障空間、屬性數(shù)據(jù)的正常采集、整理、入庫和維護。
(3)基于SOA的系統(tǒng)接口規(guī)劃及開發(fā)
具有中立的接口定義的特征稱為服務(wù)之間的松耦合。松耦合系統(tǒng)的好處有兩點,一點是它的靈活性,另一點是,當組成整個應(yīng)用程序的每個服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)逐漸地發(fā)生改變時,它能夠繼續(xù)存在。我們稱能夠靈活地適應(yīng)環(huán)境變化的業(yè)務(wù)為按需(On demand)業(yè)務(wù),在按需業(yè)務(wù)中,一旦需要,就可以對完成或執(zhí)行任務(wù)的方式進行必要的更改。
5? ? ? 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
(1)Web GIS技術(shù)(如圖1所示)
Web GIS是利用Web技術(shù)來擴展和完善地理信息系統(tǒng)的一項技術(shù)。它是基于網(wǎng)絡(luò)的客戶機/服務(wù)器系統(tǒng);利用因特網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)進行客戶端和服務(wù)器之間的信息交換;它是一個分布式系統(tǒng),用戶和服務(wù)器可以分布在不同的地點和不同的計算機平臺上。Web GIS主要作用是進行空間數(shù)據(jù)發(fā)布、空間查詢與檢索、空間模型服務(wù)、Web資源的組織等。
(2)空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)(如圖2所示)
空間數(shù)據(jù)庫主要是存儲的數(shù)據(jù)由簡單的文本、數(shù)字、日期等擴展到對空間實體的位置、形狀、大小及其分布特征等方面信息進行存儲的數(shù)據(jù)庫,具備空間信息的存貯、管理、檢索和空間計算等空間功能。主要的空間數(shù)據(jù)庫引擎有Oracle Spatial、Arc SDE等。
(3)Geoprocessing Service
Geoprocessing Service(地理處理服務(wù)),簡稱GP服務(wù)。地理處理服務(wù)提供對地理空間數(shù)據(jù)進行操作的服務(wù)和增值服務(wù)。給定一個或多個輸入,地理處理服務(wù)在這些數(shù)據(jù)上執(zhí)行增值處理并產(chǎn)生輸出。ArcGIS Geoprocessing提供了大量地理處理和分析工具,可根據(jù)需要對這些工具進行組合構(gòu)造自己的GIS分析模型,然后發(fā)布成GP服務(wù),以方便各種Web客戶端調(diào)用。
(4)基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的GPS定位技術(shù)
在移動通信網(wǎng)絡(luò)中,通常有以下幾種定位技術(shù):一是基于Cell ID的定位技術(shù),它由網(wǎng)絡(luò)側(cè)獲取用戶當前所在的基站Cell信息獲取用戶當前位置,其精度取決于移動基站的分布及覆蓋范圍的大小;二是基于AFLT的定位技術(shù),AFLT(Advanced Forward Link Trilateration)是CDMA獨有的技術(shù),在定位操作時,手機/終端同時監(jiān)聽多個基站的導(dǎo)頻信息,利用碼片時延來確定到附近基站的距離,最后用三角定位法算出具體位置;三是基于AGPS(無線網(wǎng)絡(luò)輔助GPS定位技術(shù))的定位技術(shù),AGPS將終端的工作簡化,由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的定位服務(wù)器與終端相互配合完成定位工作,就是將衛(wèi)星掃描及定位運算等最為繁重的工作從終端一側(cè)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)一側(cè)的定位服務(wù)器完成。
(5)金字塔瓦片分層技術(shù)
金字塔瓦片分層技術(shù)是一種編碼技術(shù),使用它可以快速通過編碼計算出數(shù)據(jù)的位置,通過一種四分的方案實現(xiàn)對數(shù)據(jù)不同層次細節(jié)地再組織,比較適用于空間二維、三維的數(shù)據(jù)組織。在空間數(shù)字平臺的影像和DRG的存儲中都是將數(shù)據(jù)先進行空間索引,然后入庫,當客戶端要求數(shù)據(jù)時,它完全可以根據(jù)當前的空間位置計算要加載的數(shù)據(jù)編碼,然后從服務(wù)器請求相應(yīng)的數(shù)據(jù),實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的快速瀏覽、查詢、加載。
(6)空間數(shù)據(jù)模型技術(shù)
本項目采用Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)庫引擎來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存儲與管理。Oracle Spatial是Oracle數(shù)據(jù)庫強大的核心特性,包含了用于存儲矢量數(shù)據(jù)類型、柵格數(shù)據(jù)類型和持續(xù)拓撲數(shù)據(jù)的原生數(shù)據(jù)類型??臻g數(shù)據(jù)模型存儲的不是單一性質(zhì)的數(shù)據(jù),而是涵蓋了幾乎所有與地理相關(guān)的數(shù)據(jù)類型,這些數(shù)據(jù)類型主要可以分為3類:
①屬性數(shù)據(jù):與通用數(shù)據(jù)庫基本一致,主要用來描述各種屬性,一般包括數(shù)字、文本、日期類型。
②圖形圖像數(shù)據(jù):與通用數(shù)據(jù)庫不同,空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中大量的數(shù)據(jù)借助于圖形圖像來描述,如圖3所示。
6? ? ? 結(jié)? ? 語
隨著智能油田作為油田新開發(fā)模式的興起,油田智能化和物聯(lián)化應(yīng)用水平得到進一步提升。通過智能化手段優(yōu)化、提升油田的管理和決策水平,已成為國內(nèi)外石油公司科技、信息化發(fā)展的重點戰(zhàn)略,代表了石油行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。
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