采油廠站庫集輸系統(tǒng)設計與研究

蘆華清

（大慶油田有限責任公司第一采油廠信息中心，黑龍江 大慶 163000）

1 引言

隨著油田的快速發(fā)展，站庫集輸管網種類和數(shù)量呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，大慶油田第一采油廠各類站庫就達到716個，分布在全廠范圍內，連通關系十分復雜，廠油田管理部現(xiàn)有的站庫連通圖還是幾年前通過外部公司測量繪制的，將種類和數(shù)量繁多的管網信息全部標注在圖紙上，只能顯示一堆枯燥的文字和晦澀難懂的管線圖形信息，很多數(shù)據(jù)無人維護，早已與實際現(xiàn)狀不符。各類站庫連通管理方式多為專人分管，未依托于管理模型，缺乏整體通用性。此外，我廠沒有建立站庫連通數(shù)據(jù)庫，連通關系不完整且無法滿足B／S下可視化空間分析等管理需求。

現(xiàn)有的站庫管網管理方式已經不能滿足管理者和決策者的管理需求，迫切需要一種更具通用性的、支持可視化管理和空間分析及決策的、基于Web的站庫管網管理解決方案。本文在研究了各類輸油管網管理方式并調研了站庫管網的核心特點及管理需求后，提出了一個基于地理信息系統(tǒng)的站庫管網管理模型，探索和研究了模型的設計和實現(xiàn)方法。應用站庫管網管理模型可以快速構建站庫管網管理系統(tǒng)，以圖文并茂的方式管理各種管網數(shù)據(jù)，從而解決了圖紙式管理缺乏直觀性和形象性等問題，提高了管網管理效率。

2 站庫連通關系模型設計

2.1WebGIS 技術優(yōu)勢

近年來，信息技術的迅猛發(fā)展使得GIS （Geographic InformationSystem，地理信息系統(tǒng)）的應用越來越廣泛。WebGIS是利用Web技術來擴展并完善GIS的一項新興技術，實現(xiàn)在網絡環(huán)境下對地理信息的獲取、存儲、查詢、分析、顯示和輸出，是GIS發(fā)展的重要方向。與傳統(tǒng)GIS相比，WebGIS獨特之處主要表現(xiàn)在三個方面：基于網絡的B／S系統(tǒng)，而非獨立的本地單機系統(tǒng)；利用網絡進行客戶端與服務器的數(shù)據(jù)交換；分布式系統(tǒng)，客戶端和服務器可以部署在異地及異構的服務平臺上。

2.2 站庫管網空間數(shù)據(jù)建模

在站庫管網管理模式方面，以往研究并未依托于模型，移植性和復用性不強，我廠站庫連通關系不僅種類繁多、數(shù)量大，而且它所形成的網絡錯綜復雜，管道和設備長埋于地下，需要大量的人力和物力資源去維護和管理。在這種情況下，用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進行管理，不但使操作人員感到枯燥乏味，而且很難讓業(yè)務部門管理者從晦澀抽象的數(shù)據(jù)表格中掌控站庫的分布狀況和各站之間的連通關系。相比較而言，使用基于GIS的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)具有更多的優(yōu)勢。它把站庫信息與地理空間坐標聯(lián)系起來，進行存儲、管理、分析和建模，適應開放互連和共享的B／S模式管理需求，把數(shù)據(jù)以直觀可視的、專題的圖形式呈現(xiàn)給油田管理人員，有助于油田管理部門了解我廠站庫地理要素的空間分布情況，為站庫的管理與規(guī)劃提供依據(jù)。

采用Geodatabase存儲站庫管網物理數(shù)據(jù)模型：Geodatabase是ESRI提出的第三代地理數(shù)據(jù)模型，支持在關系數(shù)據(jù)庫表中存儲和管理地理信息。Geodatabase的模型結構包括十個部分：對象類、要素類、要素數(shù)據(jù)集、關系類、幾何網絡、域、柵格數(shù)據(jù)集、TIN數(shù)據(jù)集和定位器。由于Geodatabase是基于對象數(shù)據(jù)的，模型結構中的要素類等對象數(shù)據(jù)可與邏輯數(shù)據(jù)模型中的類等模型元素建立映射關系，因此站庫管網邏輯數(shù)據(jù)模型構建完成后，通過模型轉化，把UML模型元素映射到Geodatabase模型中，從而生成站庫管網物理數(shù)據(jù)模型，站庫連通關系見圖1。

圖1 站庫連通關系類定義

3 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構設計

該系統(tǒng)運用ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)對空間相關信息的集成管理，系統(tǒng)分別針對服務器端和客戶端的具體需求，提供相應的功能。系統(tǒng)服務器端選擇 ArcGISServer10.1和 Visual Studio2010作為基礎開發(fā)平臺，采用基于瀏覽器、服務器（B／S）的開發(fā)模式，通過地圖的展示，使數(shù)據(jù)的顯示更加直觀，融合信息數(shù)據(jù)維護的功能，使數(shù)據(jù)的查詢、管理更加方便。

對系統(tǒng)邏輯分層架構設計，系統(tǒng)物理部署采用四層架構設計（如圖2所示）：Web服務器層、應用服務器層、空間數(shù)據(jù)庫服務器層、數(shù)據(jù)存儲層。

圖2 系統(tǒng)分層架構設計

3.2 系統(tǒng)設計原則

本論文的實現(xiàn)目標是用戶可以在基于ArcGIS的站庫集輸管理系統(tǒng)下輔助對站庫管理工作。做到在地理信息地圖上方便、快捷、形象地查詢和展示站庫的基本屬性、空間位置；當發(fā)生設備故障時，可以可視化地顯示故障點周圍尤其是上游或者下游設備的基本屬性和空間位置，給維護工作提供直觀、科學、有效的數(shù)據(jù)；能將每次對站庫設備的維護類型和信息存儲到數(shù)據(jù)庫中，以備以后查詢分析。

基于ArcGIS技術的站庫集輸網上管理系統(tǒng)能夠動態(tài)管理采油廠站庫的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，查詢和統(tǒng)計直觀方便，可以實現(xiàn)查看站庫的分布情況、分析站庫連通關系等功能。站庫集輸管理系統(tǒng)的建立分為兩個過程：數(shù)據(jù)采集和程序開發(fā)（如圖3所示），在設計中必須遵循以下設計原則：

（1）整體規(guī)劃、分步實施：保證用戶及時試用系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)問題、整改問題；同時為下步開發(fā)提供經驗；

（2）模塊化設計：功能模塊耦合度盡可能低，通用性強；

（3）易維護性和擴展性：能方便地進行系統(tǒng)功能的調整適應系統(tǒng)需求變化及的要求；

（4）方便性和實用性原則：系統(tǒng)建設充分考慮技術、管理人員的實際需要，貼近用戶的需求與使用習慣，力求做到操作簡單、方便實用，具有良好的人機交互界面，易于使用。

圖3 系統(tǒng)實現(xiàn)流程圖

3.3 系統(tǒng)功能設計

地理信息圖就是利用ArcGISDesktop建立的電子圖，它是該系統(tǒng)的基礎和前提。本系統(tǒng)地理信息圖的設計從兩方面入手：圖層設計和圖的編輯。

地理信息數(shù)據(jù)的類型包括點數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)等，ArcCatalog應用程序可以幫助組織、建立、管理所有的地理信息數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)所創(chuàng)建的站庫數(shù)據(jù)是點數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)管理是對數(shù)據(jù)（包括空間、屬性和系統(tǒng)數(shù)據(jù)）操作和維護的核心模塊，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯以及數(shù)據(jù)的存儲和維護等功能。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的手段是使用GPS終端設備定位空間坐標。

通過前期項目論證，利用ArcMap就可以進行對本系統(tǒng)的地理信息圖進行編輯、修改屬性等。使用大慶市電子地圖作為基礎底圖，實現(xiàn)這一技術為地圖的地理坐標準確性做了論證，也為制圖時對采集的空間數(shù)據(jù)進行校正提供了幫助。按照第一采油廠油水井的地理分布情況，剪裁出第一采油廠整體區(qū)域，再將各礦區(qū)域劃分出來，作為基礎圖層。通過數(shù)據(jù)采集工作，形成了轉油放水站圖層、脫水站圖層、污水站圖層、注水站圖層、注入站圖層和配制站圖層，疊加到基礎圖層上最終生成第一采油廠站庫集輸?shù)貓D（如圖4所示）。

圖4 轉油放水站連通關系圖

該系統(tǒng)結合地理信息軟件的空間數(shù)據(jù)處理功能，通過ArcSDE連接Oracle數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對第一采油廠信息站庫連通關系情況、站庫設計規(guī)模、站庫基本信息、設備及其連通設備的基本信息、外輸（輸入）管道基本信息的管理（如圖5所示）。

圖5 系統(tǒng)主要功能

4 總結

該系統(tǒng)遵循軟件工程和面向對象的思想，以ArcGIS和.Net為開發(fā)工具，以Oracle為底層數(shù)據(jù)管理工具，利用地理信息技術通過地圖直觀展示了站庫連通關系情況，提高了管網管理效率，實現(xiàn)了對廠站庫空間及屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，更為重要的是系統(tǒng)能為廠、礦負責人提供較多的分析功能，可利用系統(tǒng)建立站庫連通關系模型，進行各類站庫上下游連通關系分析，以及站庫管網資源使用分布統(tǒng)計等業(yè)務的操作，充分體現(xiàn)了在集輸管理系統(tǒng)中引入GIS使得系統(tǒng)更加高度信息化的特點。容納了豐富的站庫相關信息，包括文本資料、圖片數(shù)據(jù)及相關地理信息的屬性數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了站庫的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的交互查詢，便于在調水、調液等生產運行過程中精確指揮生產。

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