基于.net三层架构的数字油田生产管理系统的设计与实现--桑圣洁.doc

基于.net三层架构的数字油田生产管理系统的设计与实现桑圣洁数字油田项目组摘 要：针对数字油田生产管理需求特点，提出一种将ASPNET三层架构应用于该系统的总体设计方法，给出了系统的功能构成和业务流程，并以油井辅助分析，产液量计算功能模块为实例，设计了其三层架构，给出了各层具体实现的关键技术。关键词：ASP.NET；三层架构；数字油田0 引言十六大提出“坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”的指导思想，十七大又根据新世纪新阶段的时代特点，提出“要坚持走中国特色新型工业化道路，大力推进信息化与工业化融合”的指导思想。在这个思想的指导下，一个具有极高使用价值和发展潜力的信息集成应用系统“数字油田”应运而生，在各大油田的管理中逐渐起到了不可或缺的作用。石油生产单位的管理信息化是核心。一个高效，稳定的生产管理系统在提高企业的经济效益，增强企业竞争力，提高科研，生产，经营，管理，决策的效率和水平1等方面可以起到决定性的作用。完善的生产指挥系统需要针对油田生产的每个环节进行设计。系统需要实现数据的采集，综合多个设备生产单元的数据，提供包括分析，报警，提醒等多项功能服务。作为油田生产单位信息化管理的重要工具，其业务流复杂，用户需求变更频繁，对系统的安全性，稳定性，可维护性以及扩展性等都有很高的要求，这些都会对系统的设计和开发带来难题。针对这些需求，本系统采用稳定性和扩展性好，安全性高的ASP.NET三层架构，在实际应用中取得良好的效果。1 ASP.NET三层架构概述1.1 三层架构的设计思想所谓三层架构设计思想就是：在软件开发过程中，运用分层、分模块的思想来设计软件结构，将每一类型的操作固定在一个层(或模块)中，也就是把同类型的操作作为单独的类模块抽象出来，供其它模块重复调用2。这样不仅提高了软件的可用性，同时也可以大大提高软件的复用性和扩展性。1.2 三层架构的优点1.2.1 可维护性强在三层架构中，应用的各层可以并行开发，同时各层可以选择各自最适合的开发语言。各层之间相互独立，任何一层出了问题只须对该层的函数方法进行修改。1.2.2 利于变更和维护因为是按层分割功能，所以各个程序的处理逻辑变得十分简单。这样可以方便后期的开发人员和维护人员清晰的了解系统结构，并且有利于版本升级。1.2.3 安全性高在三层架构中，识别用户的机构是按层来构筑的，在系统设定了严格的用户识别、存取权限和对应的日志记录后，对应用和数据的存取权限也可以按层进行设定。1.3 ASP.NET的三层架构三层架构ASP.NET体系架构分为三层，即表示层、业务逻辑层和数据层，每一层只完成自己的层内功能，各层之间都是透明的，因此更改、更新某层都不需要重新编译其他层。有效地实现了系统中各功能模块的相对独立，减少了各模块间的耦合性，使系统更具灵活性、可扩展性和可维护性。ASP.NET3层体系结构，如图1所示。图1ASP.NET三层体系结构1.3.1数据层：数据层是所有开发工作的起点，负责完成数据的定义、维护、访问与更新，同时管理并响应业务逻辑层的数据请求3。ASP.NET框架使用ADO.NET完成对数据库的访问，各种访问功能被封装为不同的类存放在对应的类库中，可被任何基于.NET设计的应用程序调用。1.3.2 业务逻辑层：负责接收浏览器传来的请求并将请求传给数据层，同时将处理结果发回浏览器。业务逻辑层通过定义与数据层相对应的服务和组件服务完成各种业务的处理，是整个应用的关键。根据应用系统的不同需求，它还可以分为不同模块。1.3.3 表示层：表示层是系统的界面部分，负责将用户请求传递给业务逻辑层。在本层，理想的状态不包括系统的业务处理，其中的逻辑代码仅与界面元素有关。表示层是由ASP.NET的WebForms来实现。WebForms是基于服务器端的动态页面技术4，可在服务器端根据客户端请求和提交的信息，动态生成与客户端浏览器类型无关的通用Html页面，也可根据客户端浏览器类型，生成特定的数据表现形式。2 数字油田生产指挥系统架构2.1 系统功能结构本系统是针对油田生产具体环节设计的一套综合数据采集与数据分析平台，该系统可以将油井、水井、阀组间、配注间、中转站、联合站、水源井等设备单元产生的数据实时采集，并集中起来，通过有线或无线网络，与采油厂现有的计算机网络相连接，将数据分类组合，并以文字、数据表格、图形等方式即时呈现，实现对生产设备单元的远程监控。同时对各设备单元产生的数据进行整合、计算，为生产部门提供辅助分析功能。通过此软件平台，最终实现对人力资源的合理调配和对整个生产过程的自动化管理。根据实际的生产状况和需求，本系统共包括六大业务模块及业务模块涉及的10大功能模块，结构如图2所示：图2 油田生产管理系统功能架构从结构图可见，整体的生产运行指挥系统包含油水井运行，专库运行，管网运行，电力运行，设备维保和矿区安防六大业务模块。系统涉及的功能模块包括：生产数据自动采集汇总模块，生产数据智能计算模块，生产报表模块，实时视频监控模块，数据异常报警模块，远程管理模块，智能辅助分析模块，电子巡检模块。对于各个业务模块，系统功能对应包含更为细节的功能操作。以油水井的运行管理的辅助分析功能为例，鉴于实际生产中油井，水井以及水源井的不同功能，辅助分析的具体对象和操作也有所不同，油井的辅助分析包含了泵效分析和诊断，软件智能量油，能耗计算，流压计算，动态控制图和环数据分析等。水井辅助分析包括了注水状况，吸水能力，配水工具状况，注采比等，水源井辅助分析包括工况分析，优化取水供水能力等。整个管理系统除了按具体的生产单元划分的业务模块和对应的功能模块外还包括系统管理模块和报表系统模块。系统管理模块实现对组织结构，用户，权限，日志，数据库，字典数据的管理功能，确保平台的正常使用。报表模块可以根据实际生产中需要的报表格式，自动生成报表，提高了效率，同时也避免了人为录入产生的错误。2.2 系统的三层软件架构对于业务多样，功能全面的管理系统利用.net的三层架构模式，以服务的形式完成系统内部及外部的数据集成，对已有代码进行复用来快速部署新功能，能提高对业务需求的反应速度和降低开发及维护的成本，系统的三层软件架构如图三所示，其中数据层包括与各种数据表数据的访问控制。业务层包括了对个功能模块的业务处理以及提供适当的服务，底端通过DataBase类实现和数据库的通信，前端通过WebService与表示层交换数据。表示层通过各WebForms并在ASP.NET统一安全控制下将用户请求传递给业务逻辑层，并将处理结果反馈给用户。图3系统三层软件架构3 系统实例实现依据前面描述的管理系统功能，业务模块以及三层结构框架，下面以油井运行管理辅助分析中产液量分析为例，给出三层具体实现的关键部分。本系统基于.NETFramework3.5，采用C#.NET2008为编程语言，数据库采用Oracle10g。图4介绍了油井辅助分析功能的3层结构框架，下面介绍关键部分的具体实现方法。图4辅助分析三层架构3.1 数据层数据层主要定义各业务表结构以及实现各种增、删、改、查，计算等操作。产液量辅助分析功能涉及的主要数据表有：PC_LIQ_GATHER_T(产液量测试数据记录表)、PC_LIQ_COM_K(计算产液量系数K)、PC_LIQ_COM_T(计算产液量表)等，各表的主要字段及表之间关系见图5。本系统为了提高对数据的处理速度，对某些数据表使用了视图，如产液量测试数据录入表PC_LIQ_GATHER_T建立了对应的物化视图V_LIQ_GATHER_T，利用视图可以简化重复性的操作，提高查询速度，同时，通过视图用户只能查询他们所能见到的数据，提高数据的安全性。图5辅助分析数据表关系3.2 业务逻辑层的实现业务逻辑层是数据层和表示层之间的桥梁。在油井运行辅助分析产液量计算中，根据业务需求，抽象出的逻辑类主要有如下几个：(1) DBOperation.cs（数据库类）：专门用于连接数据库，操作和调用数据库的基本类。(2) PcLiqTestTBLL.cs：用于对井测试产液量的各种操作(3) PcLiqComTBLL.cs：用于对井计算产液量的各种操作(4) YieldCount1BLL.cs：用于实现产液量辅助分析功能的运算过程，包括计算时间段，实测功图，k值计算，日产液量计算等。(5) WellTestCommonFunctionBLL.cs：用于对产液量测试和计算数据的合法性判断这些类所有的数据都通过调用的DBoperation类实现。这样，所有的业务逻辑就封装到WebService之中，表示层调用该WebService就可以实现相应的功能。3.3 表示层的实现表示层主要利用ASP.NET的丰富页面组建，设计一系列的网页界面，实现用户和系统的交互。各类操作用户通过表示层提供的页面输入登录信息，获得相应的操作权限。表示层通过WebForms与业务逻辑层的WebService通信，在表示层中引入相应的WebService就可实现有关业务处理。以获得测试产液量数据后调用函数计算K值为例：stringid=PcLiqTestTBLL.AddLiqTestData(model，well_id);/将测试产液量数据添加入库同时获得添加记录的序号id;if(id!=)YieldCount1_BLL.Cal_Yield_K(id);/如果记录在库中存在，则调用计算函数，并返回计算获得的K值Page.ClientScript.RegisterStartupScript(this.GetType()，OK，alert(产液量数据添加成功！););UI界面如图6所示 图6 产液量辅助分析操作界面4 结束语本文论述了ASP.NET三层架构在数字油田生产管理系统的设计开发中的应用，以油井管理中的辅助分析产液量计算为例，给出了表示层，业务层逻辑层和数据层的设计及实现方法。在表示层利用了ASP.NET的安全机制与丰富的页面组件，提升了系统的安全性，易用性和交互性；业务逻辑层封装了各种业务操作类，使系统的稳定性，可扩展性和可移植性得到增强；数据层适当的使用视图，提高数据存储效率和读取的速度。综上所述，基于.net三层架构的油田信息管理系统有良好的扩展性和安全性，同时实现对人力资源的合理调配和整个生产过程的自动化管理。参考文献：1赵玉国.构建油田综合业务信息平台的研究与实现J开发与应用2006.4：100-1042范振钧.基于ASP.NET的