成品油協(xié)同監(jiān)管平臺部署模式研究與設(shè)計

李曉輝，王 炯，蔡 嘯

（國富通信息技術(shù)發(fā)展有限公司 項目運營中心咨詢部，北京 100176）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，石油作為國家重要戰(zhàn)略能源，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用。國家石油流通行業(yè)主管部門為保證全國成品油流通市場的健康穩(wěn)定，特立項建立監(jiān)測成品油流通領(lǐng)域的大型應(yīng)用服務(wù)平臺，并選擇重慶市作為試點城市開展應(yīng)用示范。

1 平臺介紹

1.1 平臺目標(biāo)

結(jié)合商務(wù)部和相關(guān)管理部門對成品油市場發(fā)展和監(jiān)管的需求，科學(xué)合理地建立成品油監(jiān)管指標(biāo)體系，重點研究協(xié)同監(jiān)管、動態(tài)數(shù)據(jù)采集、智能決策分析等方面關(guān)鍵技術(shù)，建立縱向聯(lián)結(jié)商務(wù)系統(tǒng)國家、省、地市三級行政管理部門，橫向協(xié)同發(fā)改委、安監(jiān)等部門的國家級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺。

1.2 工作分解

基于工作任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)度分析，該平臺建設(shè)分解為三個子項目：成品油存量數(shù)據(jù)采集技術(shù)與系統(tǒng)研究開發(fā)、成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)技術(shù)與平臺研究開發(fā)、成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)應(yīng)用示范。平臺工作分解如圖1所示。

1.3 應(yīng)用示范模式

成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)平臺作為國內(nèi)首個引入準(zhǔn)實時存量數(shù)據(jù)的全國性成品油流通行業(yè)監(jiān)管平臺，構(gòu)建了“國家-省級兩級管理部門為主，地市級管理部門為輔”的三級監(jiān)管體系。在充分考慮成品油行業(yè)特征和管理部門的需求的基礎(chǔ)上，建立

符合行業(yè)管理模式、可復(fù)制性強的應(yīng)用示范模式，如圖2所示。

圖1 成品油協(xié)同監(jiān)管平臺工作分解Fig.1 WBS of Oil Management Platform

圖2 成品油協(xié)同監(jiān)管平臺應(yīng)用示范模式Fig.2 WBS of Oil Management Platform

該應(yīng)用示范模式以部署模式為核心框架，以數(shù)據(jù)采集策略為數(shù)據(jù)支撐，以協(xié)同監(jiān)管模式為應(yīng)用重點、以數(shù)據(jù)交換與共享模式為互聯(lián)手段，以安全保障模式為服務(wù)保障，建立多方位、一體化的省級成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)應(yīng)用示范體系，為平臺進行全國推廣提供示范支撐和積累應(yīng)用經(jīng)驗。

1.4 部署模式

部署模式作為平臺應(yīng)用示范模式中的重要組成部分，為整個應(yīng)用示范工作提供核心框架和實施基礎(chǔ)。

基于部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析，進行業(yè)務(wù)維度和地域維度的雙重篩選；基于政策符合性、技術(shù)可行性和先進適用性原則，設(shè)計多種備選部署模式；依據(jù)安全性、層級邏輯、管理慣例和數(shù)據(jù)存留地等評價指標(biāo)，對備選模式進行評估，比選確定最優(yōu)部署模式。

2 部署拓?fù)浞治?/h2>

成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)平臺部署的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為兩層結(jié)構(gòu)（國家級、省級），包含國家級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺、重慶市省級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺、重慶市省級成品油存量數(shù)據(jù)采集平臺三個節(jié)點。設(shè)國家級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺節(jié)點為GG節(jié)點、重慶市省級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺為SG節(jié)點、重慶市省級成品油存量數(shù)據(jù)采集平臺為SC節(jié)點，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為GG、SG、SC三節(jié)點組成的圖。

圖3 可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(規(guī)則1)Fig.3 optional topological structure(Rule1)

圖4 可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（規(guī)則2）Fig.4 optional topological structure(Rule2)

2.1 業(yè)務(wù)維度拓?fù)浞治?/h3>

基于業(yè)務(wù)維度分析，部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)滿足以下基本業(yè)務(wù)規(guī)則，并以這些規(guī)則為依據(jù)對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行業(yè)務(wù)維度篩選。

1）連通圖（規(guī)則 1）

省級數(shù)據(jù)采集平臺（SC節(jié)點）采集成品油存量數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)提供給省級協(xié)同監(jiān)管平臺（SG節(jié)點）和國家級協(xié)同監(jiān)管平臺（GG節(jié)點）使用。基于上述業(yè)務(wù)規(guī)則，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)具有連通性，即SC節(jié)點采集的數(shù)據(jù)對于GG、SG節(jié)點是可達的。在規(guī)則1約束下，可選撲結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2）GG-SG存在（規(guī)則2）

國家級協(xié)同監(jiān)管平臺和省級協(xié)同監(jiān)管平臺之間的監(jiān)管業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)應(yīng)保持一致性和可管理性。基于以上業(yè)務(wù)規(guī)則，圖中的邊GG-SG存在，從而建立監(jiān)管平臺兩級的管控關(guān)系。在該約束下，可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。

3）GG-SC和SG-SC有且僅有一條（規(guī)則3）

省級數(shù)據(jù)采集平臺（SC節(jié)點）將采集數(shù)據(jù)提供給省級協(xié)同監(jiān)管平臺（SG節(jié)點）和國家級協(xié)同監(jiān)管平臺（GG節(jié)點）使用。為保持?jǐn)?shù)據(jù)提供者（SC節(jié)點）向數(shù)據(jù)消費者（GG節(jié)點和SG節(jié)點）之間的數(shù)據(jù)一致性，兼顧數(shù)據(jù)提供者的數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載壓力，存量數(shù)據(jù)的提供通道設(shè)置有且僅有一條。基于以上業(yè)務(wù)規(guī)則，圖中邊GG-SC和邊SG-SC有且僅有一條，既保證存量數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)提供者到數(shù)據(jù)消費者的可達性，又保證數(shù)據(jù)的一致性和傳輸效率。在規(guī)則3約束下，同時考慮“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)D”中的冗余連接，可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（規(guī)則3）Fig.5 optional topological structure(Rule2)

2.2 地域維度拓?fù)浞治?/h3>

在業(yè)務(wù)篩選的基礎(chǔ)上，考慮重慶市省級成品油協(xié)同監(jiān)管平臺的部署地域約束（北京或重慶），對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行二次篩選（地域維度篩選），作為備選部署模式設(shè)計的基礎(chǔ)。

（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A

根據(jù)管理需求，國家級監(jiān)管平臺部署地為北京，省級數(shù)據(jù)采集平臺部署地為重慶。設(shè)省級監(jiān)管平臺部署地為變量，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A可演變?yōu)锳1和A2兩種備選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖6所示。

圖6 可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（拓?fù)銩）Fig.6 optional topological structure(Topological A)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A2中，省級存量數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)提供者（SC）跨地域傳輸?shù)綌?shù)據(jù)消費者之一的SG節(jié)點，再由SG節(jié)點傳輸至另一個數(shù)據(jù)消費者GG節(jié)點。在這種數(shù)據(jù)傳輸鏈模式下，會產(chǎn)生各省級數(shù)據(jù)多節(jié)點存留以及二次匯總成本問題，增加了整個系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時不利于保持系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)的一致性。基于上述分析，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A2具有較明顯的缺陷，建議采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A1 作為備選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（2）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B

根據(jù)管理需求，國家級監(jiān)管平臺部署地為北京，省級數(shù)據(jù)采集平臺部署地為重慶。設(shè)省級監(jiān)管平臺部署地為變量，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B可演變?yōu)锽1和B2兩種備選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖7所示。

圖7 可選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（拓?fù)銪）Fig.7 optional topological structure(Topological B)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B1中，省級存量數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)提供者（SC）跨地域傳輸?shù)綌?shù)據(jù)消費者之一的GG節(jié)點進行匯總，再由GG節(jié)點跨地域傳輸至另一個數(shù)據(jù)消費者SG節(jié)點。在這種數(shù)據(jù)傳輸鏈模式下，會產(chǎn)生各省級數(shù)據(jù)多結(jié)點存留以及二次跨地域傳輸成本問題，增加了整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，同時不利于保持系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)的一致性和安全性。基于上述分析，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B1具有較明顯的缺陷，不建議采用。建議采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B2 作為備選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3 部署模式設(shè)計

成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)平臺的部署模式設(shè)計，基于部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析和篩選的結(jié)果，確定A1 、B2兩種備選部署拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這兩種備選拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，定義國家級監(jiān)管平臺、省級監(jiān)管平臺和省級數(shù)據(jù)采集平臺的角色，設(shè)計三者之間的數(shù)據(jù)通道和傳輸模式。

3.1 中轉(zhuǎn)模式

中轉(zhuǎn)模式基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)A1，省級數(shù)據(jù)采集平臺和省級監(jiān)管平臺部署地點為重慶，國家級監(jiān)管平臺部署地點為北京，分別承擔(dān)數(shù)據(jù)提供者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)者和數(shù)據(jù)匯聚者角色。該模式數(shù)據(jù)傳輸采用中轉(zhuǎn)方式，建立SC-SG和SG-GG兩條雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)存留為“中央—地方冗余存留”模式，如圖8所示。

圖8 中轉(zhuǎn)模式Fig.8 Relay Mode

（1）節(jié)點角色定義

中轉(zhuǎn)模式對國家級監(jiān)管平臺、省級監(jiān)管平臺和省級數(shù)據(jù)采集平臺作如下角色定義：省級數(shù)據(jù)采集平臺作為數(shù)據(jù)提供者，通過前端傳感器采集存量數(shù)據(jù)，進行初步匯聚、處理和清洗形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提供給其他兩個平臺使用；省級監(jiān)管平臺作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)者和數(shù)據(jù)消費者，對接收的標(biāo)準(zhǔn)存量數(shù)據(jù)進行無處理轉(zhuǎn)發(fā)至國家級監(jiān)管平臺，同時自身也基于標(biāo)準(zhǔn)存量數(shù)據(jù)，為省級監(jiān)管功能提供數(shù)據(jù)支撐；國家級監(jiān)管平臺作為數(shù)據(jù)消費者和數(shù)據(jù)匯聚者，基于省級監(jiān)管平臺轉(zhuǎn)發(fā)來的標(biāo)準(zhǔn)存量數(shù)據(jù)，為國家級監(jiān)管功能提供數(shù)據(jù)支撐，同時對各省標(biāo)準(zhǔn)存量數(shù)據(jù)進行匯聚，建立數(shù)據(jù)倉庫，為輔助決策分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)條件。

（2）數(shù)據(jù)傳輸方式

中轉(zhuǎn)模式的數(shù)據(jù)傳輸采用中間轉(zhuǎn)發(fā)方式，通過建立兩條雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，完成數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)答）、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和配置信號下發(fā)等工作。Channel B通道為省級監(jiān)管平臺和省級數(shù)據(jù)采集平臺之間的數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)傳輸過程為：省級監(jiān)管平臺周期性主動向省級數(shù)據(jù)采集平臺發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請求，省級數(shù)據(jù)采集平臺接到數(shù)據(jù)請求后，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，向省級監(jiān)管平臺發(fā)送應(yīng)答，并進行存量數(shù)據(jù)傳輸。Channel A通道為省級監(jiān)管平臺和國家級監(jiān)管平臺之間的數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)傳輸過程為：省級監(jiān)管平臺本身不對存量數(shù)據(jù)進行處理，向國家級監(jiān)管平臺同步轉(zhuǎn)發(fā)；國家級監(jiān)管平臺按需對省級監(jiān)管平臺的采集控制信號進行配置。

（3）數(shù)據(jù)存留模式

中轉(zhuǎn)模式的數(shù)據(jù)存留模式為“中央—地方兩地存留”模式：在省級監(jiān)管平臺（地方）和國家級監(jiān)管平臺（中央）各存留一份數(shù)據(jù)。該模式有利于地方監(jiān)管平臺的監(jiān)管功能擴展，但對管理部門對數(shù)據(jù)權(quán)限要求的適應(yīng)性不強，也導(dǎo)致兩地數(shù)據(jù)一致性問題。

3.2 授權(quán)模式

授權(quán)模式基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)B2，省級數(shù)據(jù)采集平臺部署地點為重慶，國家級監(jiān)管平臺和省級監(jiān)管平臺部署地點為北京，分別承擔(dān)數(shù)據(jù)提供者、數(shù)據(jù)授權(quán)者和數(shù)據(jù)使用者角色。該模式數(shù)據(jù)傳輸采用授權(quán)模式，建立SC-GG和SG-GG兩條雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，數(shù)據(jù)存留模式為“中央集中存留”模式，如圖9所示。

圖8 授權(quán)模式Fig.8 authorization Mode

（1）節(jié)點角色定義

授權(quán)模式對國家級監(jiān)管平臺、省級監(jiān)管平臺和省級數(shù)據(jù)采集平臺作如下角色定義：省級數(shù)據(jù)采集平臺作為數(shù)據(jù)提供者，通過前端傳感器采集存量數(shù)據(jù)，進行初步匯聚、處理和清洗形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提供給其他兩個平臺使用；省級監(jiān)管平臺作為被授權(quán)的數(shù)據(jù)消費者，使用經(jīng)國家級監(jiān)管平臺授權(quán)后的數(shù)據(jù)為省級監(jiān)管功能提供數(shù)據(jù)支撐；國家級監(jiān)管平臺作為數(shù)據(jù)授權(quán)者和數(shù)據(jù)匯聚者，對各省級數(shù)據(jù)采集平臺傳輸來的標(biāo)準(zhǔn)存量數(shù)據(jù)進行匯聚，建立數(shù)據(jù)倉庫，為國家級監(jiān)管功能提供數(shù)據(jù)支撐，同時建立數(shù)據(jù)授權(quán)體系和基于授權(quán)的數(shù)據(jù)交換和共享平臺，依據(jù)行政職能建立數(shù)據(jù)授權(quán)規(guī)則，對各省級數(shù)據(jù)消費者進行數(shù)據(jù)訪問授權(quán)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸模式

授權(quán)模式的數(shù)據(jù)傳輸采用集中授權(quán)方式，國家級監(jiān)管平臺對全國數(shù)據(jù)集中匯聚，對省級監(jiān)管平臺統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)授權(quán)。通過建立兩條雙向數(shù)據(jù)傳輸通道，完成數(shù)據(jù)請求、數(shù)據(jù)傳輸（應(yīng)答）、數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)授權(quán)等工作。Channel B通道為國家級監(jiān)管平臺和省級數(shù)據(jù)采集平臺之間的數(shù)據(jù)通道，數(shù)據(jù)傳輸過程為：省級監(jiān)管平臺周期性主動向省級數(shù)據(jù)采集平臺發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請求，省級數(shù)據(jù)采集平臺接到請求后準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，向國家級監(jiān)管平臺發(fā)送應(yīng)答，并進行數(shù)據(jù)傳輸。Channel A通道為省級監(jiān)管平臺和國家級監(jiān)管平臺之間的數(shù)據(jù)訪問和授權(quán)通道，數(shù)據(jù)傳輸過程為：省級監(jiān)管平臺向國家級監(jiān)管平臺發(fā)送數(shù)據(jù)請求，國家級監(jiān)管平臺在進行授權(quán)驗證后，按照授權(quán)的數(shù)據(jù)范圍回發(fā)請求應(yīng)答和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)存留模式

授權(quán)模式的數(shù)據(jù)存留模式為“中央集中存留”模式，僅在國家級監(jiān)管平臺存留一份完整數(shù)據(jù)，地方平臺基于授權(quán)對中央數(shù)據(jù)進行訪問。該模式符合管理部門數(shù)據(jù)權(quán)限管理要求，有利于地方監(jiān)管平臺的功能靈活擴展，同時保證了整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一致性和安全性。

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4 部署模式比選

依據(jù)商務(wù)部成品油行業(yè)主管部門及行業(yè)專家意見，采用簡化Delphi法，基于安全性、層級邏輯、管理慣例和數(shù)據(jù)存留地等指標(biāo)，對備選部署模式進行綜合評估和比選。根據(jù)評估的結(jié)果確定（或建議）平臺部署模式，評估比選詳見表1。

5 結(jié)論

綜上所述，通過拓?fù)浞治觥⒉渴鹉Ｊ皆O(shè)計和比選，授權(quán)模式具有較好的安全性和層級邏輯性，符合商務(wù)部業(yè)務(wù)管理規(guī)范和數(shù)據(jù)管理方式。建議采用授權(quán)模式作為成品油協(xié)同監(jiān)管服務(wù)平臺應(yīng)用示范的部署模式。

[1]李國厚.PLC原理與應(yīng)用設(shè)計[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010（9）.

[2]殷興光，孫瑜.PLC 在液體混合裝置中的應(yīng)用[J].機電一體化.2009（3）：63 ～ 65.

[3]徐晶,白留森,王秀麗.可編程控制器的維護及檢修[J].機電工程技術(shù).2009(08).

[4]喬磊.可編程控制器的安裝和維護[J].機械.2010(S1).

[5]陳紅中.水泥廠PLC故障處理及案例分析[J].水泥.2011(10).