一種輕量級分布式集成架構在油氣田智能管道中的應用

關鍵詞：油氣田智能管道系統；集成架構；輕量級分布式；流程裝配自動化

中圖分類號：TQ022；TE832.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2024）12-0127-04

目前在油氣田管道中使用的各信息系統數量眾多，地域分布廣、形式復雜多樣[1]，通過調研發現在油氣田集輸管道領域軟件系統總量達到50多個，且軟件需求還呈持續增長趨勢[2]。各技術系統之間難以相互協同，系統集成、數據綜合應用能力較弱；服務器、硬件和軟件資源融合性差，難以形成協同高效的處理機制[3]。結合目前油氣田智能管道建設中存在的問題，本文提出將一種輕量級分布式集成架構應用到智能管道的建設中，從系統總體（邊云端）的構建和輕量級分布式服務架構實現展開相關的應用研究，對該方法的關鍵功能進行了分析和總結。

1油氣田智能管道建設

油氣田智能化建設是為實現設定區域內管道及站場智能化管理而采用的技術、數據、標準體系的總和。它本質上是為滿足智能管道技術與油氣田管道業務管理的融合，具體表現在精度、可信度、時效、準確率、可用性的高要求上[4-5]。所以從建設內容這一視角來看，智能管道更接近于系統集成，而不是完全新建。

1.1面臨的主要問題

（1）數據賦能驗證：目前已有采集到大量的數據，但數據質量與數據標準不完善，導致數據利用率低，無法應用于中、長短期的預測，甚至短期預測也無法實現；

（2）系統協同差：各系統，尤其是外圍的檢測系統及獨立的計算系統，由于服務外包及提供軟件計算服務的廠家，服務軟件間協同性差，難以與企業信息系統高效集成，打造成一個自動化、智能化的數據協同處理體系；

（3）建設成果差異性大：不同的油氣田，信息系統的使用與集成的差異性大，統一改造難度大；

（4）信息系統建設成果多但彈性差：信息系統彈性差，業務擴展或需求變更適應性差，當出現新的業務需求后，又需要從頭開發，時間周期長，成本高，系統可靠性不足[6-7]。

1.2解決思路

為解決如上問題，本文提出一種基于輕量級分布式服務架構的系統設計方法，主要用來解決已有系統如何高效利用和未來系統的高可擴展性問題，并通過對這些問題的解決，也能有效地提高數據的利用率，真正實現高效的數據賦能。

2基于輕量級分布式服務架構的油氣田智能管道系統設計

輕量級分布式服務架構主要由如下組件構成：服務管理中心、身份鑒別中心、服務流程裝配中心、業務調度管理中心、消息中心、數據調度中心。具體如圖1所示。

3關鍵功能

3.1服務流程裝配自動化

本功能是在服務流程裝配中心實現，也是本系統的核心內容之一。處理流程如圖2所示。

3.2前端功能-業務-系統三級映射

本功能是業務調度管理中心的主要功能，它包括響應前端頁面操作的所有后臺功能，進行功能與業務映射，再由業務映射成軟件服務流程。并與數據調度中心協同，實現業務場景數據預準備，將用戶與各軟件系統屏蔽，實現用戶只面對一個系統，實現多系統的應用。它一方面用來連接用戶，另一方面通過連接業務與軟件服務實現各業務場景應用[8-9]。其邏輯結構如圖3所示。

本功能實現了界面操作與業務與后端軟件系統服務調用的三級映射，將用戶與具體執行軟件隔離，并且實現了對通過業務驅動的松耦合軟件系統協同。

3.3數據預調度

數據預調度是數據調度管理中心的一個主要功能，解決的主要問題是那些需要調用大量歷史數據，進行多維數據分析的應用場景，分析整個業務場景中有哪些業務場景的數據需求量大，數據前期處理復雜，針對這類數據，進行數據的預先處理，在后臺使用獨立的進程進行數據的預準備，并按業務場景需求進行獨立準備，方便該業務場景下快速處理，高效完成業務[10-11]。其邏輯結構如圖4所示。

本功能實現各業務所需數據的調度，從外部系統獲取所需的數據，按業務需求放入內存數據庫中，并通過定時任務進行數據的預取，實現系統高效運行，減少數據獲取的時間成本[12-13]。

4應用效果

4.1實現樣例

以下以管道泄漏實時監測為例，說明這種架構的實現方式，如圖5所示。其中頁面操作與響應主要由前端技術，如使用VUE技術實現，實現前后端分離，前端請求發送給后端服務中的功能業務映射模塊，該模塊通過事先定義好的匹配策略，調用業務映射模塊進行匹配，查找管道泄漏實時監測所需要的已有系統或外部系統或服務，根據策略查找，發現支撐泄漏監測的3個外部服務，如分別是光纖泄漏監測、次聲波泄漏監測和無泄漏示范區安全主管控，然后再調用服務裝配模塊，根據事先設定好的數據裝配策略，準備進行服務調用與數據組裝，最后再調用業務執行模塊按定義好的裝配順序進行實現服務執行與數據組裝，最終將結果返回給管道泄漏數據顯示，反饋給用戶，完成業務閉環，實現對管道泄漏的監測業務[14-15]。

4.2效果分析

（1）漸進式發展，前后兼容：這種架構一旦建成，可以復制擴展，實現多系統的協同融合，兼容已有系統，并為以后加入的系統提供接口標準，實現新建后建系統的無縫接入；

（2）成本較低：主要費用在于以上架構的開發實現以及對已有系統的接口改造，相對于新建，費用至少節約70%。對于不能提供改造接口的軟件系統，可以通過其原有的系統輸入與輸出形式，進行接口管道建設，實現通過自動化的接口管道與其他系統協同；

（3）業務迭代：通過這種方式，可以支持企業的業務變化更新迭代，支持企業業務靈活性；

（4）這種方案的缺點是要對已有系統進行改造，要熟悉已有系統，這對開發人員的業務知識提出了更高的要求[16]。

5結語

綜上所述，本文結合目前油氣田智能管道建設中存在的問題，提出將一種輕量級分布式集成架構應用到智能管道的建設中，從系統總體（邊云端）的構建和輕量級分布式服務架構實現展開相關的應用研究，對該方法的關鍵功能進行了分析和總結。該種輕量級分布式集成架構適合油氣田管道分布域廣、系統分散的特點，為油氣田智能管道應用提供了高可靠性、實時性和靈活性，有助于降低運營成本、提高安全性，并最大化產能。此外，它還可以為未來的自動化和智能化發展提供堅實的基礎。然而，分布式集成涉及跨越多個服務和組件的數據運輸，因此需要特別關注數據安全性和隱私，因此，在實施過程中需要謹慎考慮安全性和合規性，并確保與行業標準和規范的一致性。