（计算机软件与理论专业论文）井场信息发布平台系统的设计与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 该系统是一套集数据录入、数据动态查询、报表自定义、数据处理、信息 发布、远程传输于一体的综合信息解决方案，采用客户月艮务器体系( c s ) 和浏览 器朋艮务器体系( b s ) 两种模式，二者均建构在多层结构之上，按照数据表示层、 业务规则描述层、数据库服务层，将整个系统进行逻辑功能划分，极大地提高 系统的应变能力，减少维护工作量，使油气勘探m i s 系统具有适用性、灵活性、 开发效率高、生命周期长、可重用性好以及代码量小、性能稳定、执行效率高 等优点。文章明确了井场信息发布系统采用开放式设计思想的必要性，并详细 阐述了井场信息发布系统建立以数据字典为核心的一系列系统表，以及系统从 数据录入到信息发布完全采用系统表定义的方式来完成信息系统的组织和应 用，并结合数据动态表示技术，使系统能够快速扩充或更新数据录入、数据动 态查询、报表自定义、数据处理、信息w 幽浏览等应用功能，用户可在此平台 上根据生产管理需求搭建、组织、扩充、裁减系统上的功能，实现开放式系统 设计思想：“为用户提供一个标准的、开放的、灵活的井场信息发布平台”，以 最小的代价来满足企业的需求。 同时，系统建立了一套大型的井场信息发布数据仓库，对数据信息进行动 态管理，为井场信息发布开发智能化决策系统提供定量评价的各类参数， 使智能计算和决策方法建立在充分完整的数据库基础上，实现信息决策方案的 动态管理。 关键词：管理信息系统；数据仓库；数据管理；数据处理；分层设计 山东大学硕士学位论文 a bs t r a c t t h i ss y s t e mi sas e to fc o l l e c t i o nd a t ai n p u t , t h ed a t ad y n a m i ci n q u i r y , t h e r e p o r tf o r mf r o mt h ed e f i n i t i o n ，t h ed a t ap r o c e s s i n g ，t h ei n f o r m a t i o ni s s u e ，t h e l o n g - d i s t a n c et r a n s m i s s i o ni nab o d yc o m p r e h e n s i v ei n f o r m a t i o ns o l u t i o n ，u s e st h e c u s t o m e r s e r v e rs y s t e m ( c s ) a n db r o w s e r s e r v e rs y s t e m ( b s ) t w ok i n do f p a t t e r n s ， t h et w oc o n s t r u c ta b o v et h es a n d w i c hc o n s t r u c t i o n ，a c c o r d i n gt ot h ed a t ae x p r e s s i o n l e v e l ，t h es e r v i c er u l ed e s c r i p t i o nl e v e l ，t h ed a t a b a s es e r v i c el e v e l ，c a r r i e so nt h e o v e r a l ls y s t e mt h el o g i c a lf u n c t i o nd i v i s i o n ，e n h a n c e st h es y s t e me n o r m o u s l ys t r a i n c a p a c i t y , r e d u c e st h em a i n t e n a n c ew o r kl o a d , c a u s e st h eo i lg a st oe x p l o r et h em i s s y s t e mt oh a v et h es e r v i c e a b i l i t y ，t h ef l e x i b i l i t y ，t h ed e v e l o p m e n te f f i c ie n c yh i g h ，t h e l i f e c y c l el o n g ，t h er e u s a b i l i t yg o o d a sw e l la st h ec o d eq u a n t i t ys m a l l ，t h e p e r f o r m a n c es t a b l e ，c a r n e so u tt h ee f f i c i e n c yh i g h e rm e r i t t h ea r t i c l ew a sc l e a r a b o u tt h ew e l ly a r di n f o r m a t i o nt oi s s u et h es y s t e mu s e dt h eo p e ns t y l ed e s i g n c o n c e p tt h en e c e s s i t y , a n de l a b o r a t e di nd e t a i lt h ew e l ly a r di n f o r m a t i o ni s s u e s y s t e me s t a b l i s h m e n tt a k et h ed a t ad i c t i o n a r ya st h ec o r eas e r i e so fs y s t e mt a b l e ，a s w e l la st h es y s t e mi n p u tf r o mt h ed a t at ot h ei n f o r m a t i o ni s s u e du s e dt h es y s t e m t a b l ed e f i n i t i o nt h ew a yt o c o m p l e t et h ei n f o r m a t i o ns y s t e mc o m p l e t e l yt h e o r g a n i z a t i o na n dt h ea p p l i c a t i o n ， a n du n i f i e dt h ed a t a d y n a m i ce x p r e s s i o n t e c h n o l o g y , e n a b l e dt h es y s t e mt oe x p a n do rt h er e n e w a ld a t ai n p u t , t h ed a t a d y n a m i ci n q u i r y , t h er e p o r tf o r mf a s tf r o ma p p l i c a t i o nf u n c t i o n sa n ds oo nt h e d e f i n i t i o n ，d a t ap r o c e s s i n g ，i n f o r m a t i o nw e bb r o w s i n g ，t h eu s e rm a ya c ta c c o r d i n g t oo nt h ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n td e m a n db u i l d , t h eo r g a n i z a t i o n ，t h ee x p a n s i o n ，t h e r e d u c t i o ns y s t e mf u n c t i o ni nt h i sp l a t f o r m , r e a l i z e dt h eo p e ns t y l es y s t e md e s i g n t h o u g h t ：“p r o v i d e sf o rt h e u s e rs t a n d a r d , t h eo p e n i n g ，t h en i m b l ew e l ly a r d i n f o r m a t i o ni s s u e dt h ep l a t f o r m ，s a t i s f i e st h ee n t e r p r i s eb yt h em i n i m u mp r i c et h e d e m a n d a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e mh a sb u i l tas e to fl a r g e s c a l ew e l ly a r di n f o r m a t i o n i i l i j 东大学硕十学位论文 i s s u ed a t aw a r e h o u s e ，c a r r i e so nt h ed y n a m i cm a n a g e m e n tt ot h ed a t am e s s a g e ，i s w e l ly a r di n f o r m a t i o ni s s u e dd e v e l o p m e n ti n t e l l e c t u a l i z a t i o nd e c i s i o ns y s t e m ” p r o v i d e st h eq u a n t i t a t i v ee v a l u a t i o ne a c hk i n do fp a r a m e t e r , c a u s e st h ei n t e l l i g e n t c o m p u t a t i o na n dt h ep o l i c y - m a k i n gm e t h o de s t a b l i s h m e n ti nt h ef u l li n t e g r i t y d a t a b a s e f o u n d a t i o n ，r e a l i z e s t h ei n f o r m a t i o n d e c i s i o n - m a k i n gp l a nd y n a m i c m a n a g e m e n t k e yw o r d s ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m , d a t aw a r e h o u s e ，d a t am a n a g e m e n t , d a t ap r o c e s s i n g ，l a m i n a t i o nd e s i g n i i i 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：厦筮 日 期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论 文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：厘 士幺 导师签名： 山东大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章引言 油气钻井是一项复杂的系统工程，尤其是复杂深探井难度更大。降低探井成本的 关键是实施安全优快钻井技术，提高钻井时效。现场工程技术人员对钻井的每一个 环节实施科学设计与施工，同时能够将现场数据实时传输，这一技术对于井场工作尤 为关键。钻井工程信息的充分利用已经得到世界各大石油公司的重视。石油公司相 继建立基于计算机网络系统和卫星通讯技术的钻井分析和指挥中心。国内专家也早 就提出相似的构想，但由于各种原因，井场数据的远程传输近几年才逐渐在油气田的 勘探开发中被重视。目前我国的井队在这方面的技术支持条件尚比较薄弱，缺乏一 套行之有效的信息发布系统。另外，很多钻井软件技术并没有发挥应有的作用，主要 是因为目前没有给井队配备齐全且适于井场应用的信息系统。井场信息发布平台系 统就是为解决以上问题而开发的。 信息系统建设以井场已有数据为基础，尽量减小现场维护工作量。已经实现及亟 需实现的功能主要有嘲：采用统一的数据格式、规范的数据处理流程；满足钻井队 高效率地完成日常生产管理；支持各级单位或部门随时了解钻井生产动态：提供灵 活的数据转换接口：根据现场数据自动生成工程数据、井史：丰富的统计分析功能。 这系统的应用将有利于提高国内钻井队伍的管理水平，加快与国际接轨的步伐， 提高井队参与国际竞争的能力。 1 2 国内外现状 1 2 1 国外管理现状 近些年我国石油行业在计算机软硬件的使用上有了较大的发展，但与国外管理 先进经验的石油公司相比还有很大的差距，在信息发布开发上所使用的专业软件一 直是国外软件占统治地位。j i n 软件公司( 如l a n d m a r k 公司、c j e o q u e s t 公司) 的 发展历史较长，软件也较为成熟。其产品功能能够满足实际生产需要，并已取得非 常好的效果。如挪威1 0 0 0 人搞技术，以前要用4 0 7 0 的时间寻找数据，现在最少 山东大学硕士学位论文 节省2 0 的时间，每年可节省2 6 0 0 万美元。然而国外软件在国内油田的实际应用中， 也存在以下的问题： 1 与我国石油行业具体情况有较大差异 地质数据和项目管理数据由于地质条件及管理业务的特殊性，目前国外成熟产 品在适应国内各油田实际情况方面还有相当的距离，需要在工作中结合实际情况开 发适当的软件。 2 软件的本地化 国外软件中文支持较差，各种菜单、对话框等完全采用英文显示，而且内部的 数据结构也不支持中文显示，所有中文数据必须译成英文或用拼音表示，因此不利 于软件的推广使用。 3 二次开发困难 国外软件由于软件保护的原因，许多内部资料不公开，因此，当需要扩充系统 功能进行二次开发时，因为缺少所需的材料，造成开发困难。 4 价格昂贵 由于国外劳动力贵，而专业软件销售量较小，因此国外软件价格极为昂贵，培 训费用高昂，而且软件升级费用也很高。 1 2 2 国内勘探数据建设现状 目前，我国有许多石油企业经过长期的发展，积累了大量的地质基础资料，已形 成了较为完整、系统的业务工作流程和应用数据体系，信息系统经过多年的建设， 在网络环境、软硬件配置、数据库等方面都已初具规模。然而由于多种因素的制约， 勘探信息系统建设目前还处于刚起步阶段，企业大多还存在着手工制作各种报表来 传递数据和信息的现象，尚未把计算机网络上的信息发布、资源共享等优势完全表 现出来。如果和其他行业的先进单位相比，差距还很大，如海尔集团他们在全球的 业务半天就非常清楚，海尔集团在全球1 0 几个国家都有产品销售，当天的订货单、 当天的销售收入都进入总公司的账上，每一笔业务都是跟踪的。多年来，勘探数据 的管理和数据库建设工作都是各个单位自己设计并实施的，数据标准、数据格式、 操作平台都大相径庭，造成数据共享困难，数据收集不全，数据处理不规范等问题， 给资料的访问、共享带来了极大的不便。这些问题的直接后果就是管理层人员得到 2 山东大学硕士学位论文 信息速度慢、信息不全面、从而导致决策缓慢甚至错误，影响生产和销售。近年来 石油勘探综合研究对各类数据的需求越来越大，访问数据的要求越来越高，如何将 这些宝贵成果通过数据库保存并使之为全体科研人员所共享的需求由来已久。互联 网的兴起和迅猛发展给勘探数据库建设创造了新的发展机遇，而计算机硬件性能的 大幅提高、w e b 与数据库相结合的开发技术日臻成熟无疑为网络数据库建设提供了 先决条件，这些都促使数据信息的建设要有一个高起点。数据库信息建设分三个方 面，一是技术方面，二是工程实施队伍和实施方案方面，三是实施管理和控制方面。 目前国内石油数据资源建设大部分油田多在启动，但除了少数几家油田取得较好效 果外，大多数没有达到预期目标。总体上还比较零散，没有形成一个完整的体系。 这其中除了技术方面的原因外，更主要的是数据管理落后的状况亟待解决，主要问 题是： 1 数据管理落后的状况亟待改观 数据存放分散由于地质数据涉及的单位较多，有些数据存放在数据获取单 位，有些数据存放在使用单位，许多中间成果数据和最终成果数据甚至存放在个人 或某个小组手里，造成地质数据的存放非常分散。数据面临严重丢失的情况，挽救 各类数据已迫在眉睫。 介质多样化由于以前地质数据大部分是手工记录，绝大多数的数据是存储 在纸介质上。随着现场综合录井仪等先进技术的使用，分析揭示了人机联作计算机 等手段，部分数据是存储在胶片、磁盘、磁带等。 不同年代数据的标准和质量不一样地质数据涉及从解放初期到今天有5 0 多年了，各年代的技术和标准不同，数据项、格式和质量就不同。 基本上处于物理档案管理从整体讲，地质数据资料保存在资料档案室，主 要是人工借阅式，只有在局部应用方面实现了计算机管理。 数据库只是离散数据，不能展示图形各项探井地质数据不能像测井那样展 示图形，不直观，应用的人群和范围比较狭窄。 2 数据利用率很低的状况急需改变 地质研究中地质数据准备已成为瓶颈随着计算机技术的高速发展，石油地 质工作如盆地分析模拟、圈闭描述评价和油气藏描述等，越来越依赖于计算机技术， 基础数据的准备直接影响到工作效率和质量，地震和测井已经数字化，只有地质数 【i | 东大学硕士学位论文 据要临时准备和手工输入，成为最大的瓶颈问题( 据统计，在一项综合研究过程中， 查阅和准备资料时间占总工作时间的7 0 左右) 。 计划决策缺乏地质数据的全面支持当今计划决策需要勘探工程、资源储量 和风险经济评价等多方面的地质数据，这些数据特别需要数据库的全面支持。像过 去依靠手工汇总和口头汇报式的决策，已经不适应信息海量增加的状况。 数据使用方式不能适应勘探开发生产和研究工作的需要由于大量的探井成 果资料没有形成数据文件存储在计算机中，因而无法在网上实现快速检索，达到高 效利用历史资料，对勘探开发快速决策提供科学依据。 1 3 课题研究的主要内容 针对井场信息发布这一课题，主要研究内容有： ( 1 ) 计算机数字通信网络建设 ( 2 ) 钻井工程信息采集和传输 ( 3 ) 管理信息系统 ( 4 ) 数据仓库与数据挖掘 ( 5 ) 井场数据实时远程传输的研究和实践： 夺数据远传作用； 夺数据远传通信方式； 数据通信； 夺网络体系结构 1 4 本文所做的主要工作 本文按照系统需求、系统设计目标、系统架构、系统实现、总结及展望几个步 骤，对井场信息发布系统的开发与设计进行了详细描述。 主要着眼于系统在实际使用中的需求分析，系统所采用的三层架构以及本系统 的数据库设计等几个内容，进行了系统设计，并有一定的创新。 4 山东大学硕士学伊论文 1 5 本文的结构 本论文各章节的组织方式如下： 第一章是本文的绪论部分。主要讨论了本文的研究背景，通过分析井场信息发 布的相关技术以及国内外的研究现状，总结了本课题的研究内容以及本文所做的工 作。 在第二章中针对当前油井施工设计方法现状，明确了系统的具体需求，提出了 井场信息发布平台设计的总体目标。同时提出了系统的三层结构以及各层所要实现 的功能。另外还确定了开发该系统所采用的开发语言及开发平台。 第三章是井场信息发布平台的架构实现，分别从系统架构设计和数据库设计两 个角度进行详细论述，并提出了在设计中需要重点考虑的内容。针对井场信息系统 的安全性需求，论述了该系统中的安全体系设计及多层应用系统安全控制方案。 第四章提出了系统的具体实现方法。包括主要功能菜单设计以及主要元素设计。 第五章是对全文的总结，以及以后本领域的一些展望。 山东大学硕+ 学位论文 2 1 业务功能概述 第二章需求分析与总体设计 在项目的调研阶段，我们充分了解了各方面对当前油井施工设计方法的意见， 从而明确了用户的主要需求，描述如下： 1 、高效率的产生油井施工设计方案 油井施工设计的低效率是困扰油井施工设计人员多年的问题。从前手工设计阶 段，为了完成一个设计方案，设计人员需要到档案库查询大量的历史资料，人工筛 选出有用的数据，再计算出少则几十、多则数百各个数据，最后才能开始制表、绘 图。有了油田开发数据库后，数据查询的时间大大缩短了，但是这只能得到孤立的 数据，后面的计算、制表、绘图的工作量并没有有效地减少。因此解决这一问题， 充分发挥现有资源的巨大潜力，对于施工设计人员是最为期盼的。 2 、便捷、有序地完成审核、审批流程【l 】 相对于施工设计过程，审核、审批过程所花费的时间要段一些，但由于人为的 因素，通常也不能非常迅速地完成，而且难免疏漏。施工设计人员与审核、审批人 也经常会搞不清楚某一设计方案的设计过程究竟进行到了哪一步，不能及时知道设 计方案是否已经通过审核、审批。因此规范审核、审批流程，使得设计方案能够及 时、有序地得到审核、审批，使设计者及时得知审核、审批的进度，对于提高企业 效率和应变能力也是很重要的。 3 、信息资料的安全保障 由于局域网内的简单的文件传输方式很容易泄密，所有连接在局域网上的用户 都有可能接触到重要的资料，而且有些部门是几个人共用一台或几台电脑，因此建 立较为完善的个人保密措施和用户权限制度也是非常必要的。 4 、简单易学的操作界面 对于大多数用户来说，他们对于专业的数据库知识和编程语言毕竟知之甚少， 因此，如果一个软件的界面很陌生或者有着繁杂的菜单，这将会使他们望而却步。 这样的软件不仅不会提高工作效率，反而会降低工作效率，同时也使得用户白白损 失了在软件开发上所花费得费用，这种情况是用户非常不愿意看到的。 5 、灵活、开放的软件环境【2 】 l i j 东大学硕士学位论文 一个软件如果具有开放式的风格，使得用户能够很容易地融入到开发者的行列， 根据自己的需要对软件进行适当的改造，从而适应现代技术的发展，这也是我们在 调研过程中得到的重要建议之一，因此，这也成为我们将要重点关注的一个方面。 2 。2 总体要求 2 2 1 系统总体目标 1 、全面实现国际化要求：数据库字符字段采用u n i c o d e 字符集，使数据库满足 国际化需求。系统界面全面实现多语种、国际化要求。 2 、更加方便的信息查询功能：为用户提供更为完善、全面、方便的信息查询功 能，包括：规则查询和综合查询。 3 、尽可能地实现信息共享：想方设法从设计库、井队管理信息库，乃至录井公 司的数据库中自动提取所需数据，以提高工作效率，保证工作质量。 4 、尽可能地实现动态化：动态的实时数据发布功能，动态的报表定制功能。 5 、分布式、集中式相结合：新系统允许同时适应集中式或分布式数据存储模式， 可以根据系统用户的具体情况，灵活选用分布式或集中式信息管理模式。 6 、b s 与c s 相结合【3 1 ：系统将全面采用组建化设计，所有的模块均使用组件 模式，使模块可以在b s 与c s 结构下同时使用，而无需单独开发。 7 、国际先进，国内领先：在系统的安全性、稳定性、可靠性、系统功能的全面 性、易用性、扩充性，均达到国际先进水平和国内领先水平，领先国内竞争对手至 少2 年时间。 2 2 2 开发语言 对于普通的模块或组件，采用c # t q t ”、a s p n e t 【6 1 、w e b s e r v i c e 和a d o n e t 7 1 ( 8 ， 对于特殊的图形组件、通讯模块，采用v c n e t 。 在b s 结构下，还需要使用h t m l 和j a v a s c r i p t 。 2 3 设计原则 井场信息发布平台系统必须能够满足不同勘探生产管理部门的需要，住手企 7 lj j 东大学硕士学位论文 业网全面实现信息采集、入库、分析、处理和网络发布，针对系统需求纷繁复杂、 软件开发工作量大、系统维护难度大等特点，该系统紧密结合有关标准及技术规范， 并对现状进行了调查及分析，通过对数据结构定义到系统功能实现等一系列复杂过 程进行综合分析，力求使系统满足如下设计原则【9 】： 该系统体系是一百感交集集数据收集、整理、传输、报表及发布于一体的综合信 息解决方案。系统采用传统的客户端月艮务器方式访问数据库进行数据收集、处理： 采用目前流行的多层开发模式进行信息发布；同时，在数据库开发方面使用存储过 程数据库后台访问并处理数据，使用触发器保证数据库的完整性。充分利用长期的 技术和数据资源储备，保证系统的实用性。对长期的技术和数据资源储备进行反复 分析研究，包括s q ls e r v e r 、o r a c l e 、a c c e s s 、f o x p r o 、d b a d e 等各类数据库和e x c e l 、 t e x t 等数据文件，采用多种数据库接口技术，保证业已建立的数据库资源得到完整 的、持续的利用。 系统具有适用性、扩展性、先进性 随着石化企业的深入、企业管理体制的变化，用户可根据自己的业务需要对系统 进行必要的裁减或扩充：能够快速灵活地定制录入、查询、报表、信息发布功能，从 而提高管理和决策水平。 系统具有安全性 为保证系统的正常运行，必须具有高度的安全可靠性。一方面对网络结构、系统 环境进行安全设计和建设，采用相关的硬件、软件安全防范技术；另一方面对服务器 的安全认证、用户管理、权限分配等方面进行设计和建设。同时设计实施远程监控系 统，保证系统资源的合理分配、有效共享。 系统具有开放性 数据库结构完全开放，数据结构定义可以重新描述，系统任务可以任意定制；系统 采用国际通用的网络协议、数据库链接驱动程序，保持全国统一规范的原则，从而为 未来的业务发展奠定基础。 操作简捷 充分考虑系统面向的用户不是计算机专业人员，系统安装配置、操作界面、开发维 护、日常维护等工作必需简捷美观，符合开发维护人员和各类使用者的操作习惯，并 能提供在线帮助，由此降低系统的整体费用。 l l j 东大学硕士学位论文 最优投资原则 系统构件应具有较高的性价比，因此在软硬件平台的选择、系统体系结构的选择上， 在保证系统的上述原则基础上，降低成本、减少系统维护的人员和工作量，实现开发 维护一体化，延长系统的生命周期，以最小的投入获得最大的收益。 2 4 程序架构 容儿组儿元 1 竺卜 容 l 一卜 匡 器件素器 层 犷 层 旷 层 厂 层 厂 袭观层( 客户端)疑蠖妇、，i 2 1 程序框架结构图 系统程序架构采用三层结构。考虑到系统实施的效率和质量，采用w e b s e r v i c e t l 0 】 作为逻辑层模块载体，使用d a t a s c t ( 数据集) 或x m l 文件作为表现层和逻辑层之 间的数据通讯格式。 1 、容器层 该层是系统的最外层，主要由w i n f o r m 或w e b f o r m 组成，其任务是组合系统 的各种组件，为用户提供一个方便、实用的用户界面。 在c s 模式下1 1 】，容器层使用c j 6 f n e t 或v c n e t 开发。在b s 模式下，容器 层使用a s p n e t 或h t m l j a v a s c r i p t 开发。 2 、组件层 组件层是容器层的基础，也是整个系统的基础。它是由系统中所有的基础模块 ( 或称为标准模块) 组成。基础模块由元素层的元素，及操作这些元素的代码组成。 每个基础模块都是一个可以独立完成某一个具体任务的模块，例如：井身机构 管理模块等等。 组件层全部使用c j 6 n e t 开发。 3 、元素层 元素层是组件层的基础，主要由表、图形模块等组成。系统元素不属于m i s 范 畴，其实施的难度要大于组件层。原则上，元素层采用v c n e t 开发，以保证元素 的运行速度和质量。个别较为简单的元素，可以使用c 撑n e t 开发。 9 山东大学硕士学位论文 4 、逻辑层 逻辑层是由实现用户业务逻辑的模块组成，安放在w e b s e r v e r 服务器上，采用 w e b s e r v i c e c # n e t 开发。 采用w e b s e r v i c e 的目的是为了取代s o c k e t 模块的开发。一个优秀的s o c k e t 通 讯模块的开发是需要许多的时间和优秀的程序员的，为了提高系统开发效率，缩短 开发周期，顺应时代潮流，在此，不采用s o c k e t 服务器作为逻辑层的实现手段，而 采用w 曲s e r v i c e 。 逻辑层的使用，使用户业务逻辑处理模块不受b s 或c s 模式的影响，或者说， 无论是c s 结构还是b s 结构，都使用相同的逻辑层模块，因此，此举可以大幅度 提高开发效率。 5 、数据层 数据层采用o r a c l e 数据库，使用存储过程来解决复杂的业务逻辑实现2 1 。对于 简单的业务逻辑，在逻辑层中使用c 群n e t 和a s p n e t t l2 1 。 2 5 开发平台 任何m i s 系统的开发，都应当有一个开发平台作为基础，以便提高开发效率和 质量，降低开发成本。 开发平台是系统程序架构的一个扩充，它不仅严格地规定了系统程序的总体架 构，而且也清晰地给出了系统程序的结构、系统设计资料的规范，使得系统从设计 到开发都有这清晰的架构规范，对系统的顺利实施，高效率、低成本地完成系统的 设计开发任务，起到至关重要的作用。 开发平台是任何系统的基础，是由任何系统的通用模块组成的模块的集合。因 此，尽管开发平台的设计与开发需要时间，但其只需开发一次即可适用与所有的系 统，是一劳永逸的做法，并且，开发平台的升级，将直接带动若干系统的升级。俗 话说：磨刀不误砍柴工，因此，下工夫开发系统开发平台，将会使系统的开发顺利 进行，并且会带动其他系统的顺利进行。 开发平台由用户通用模块、示例模块、工具模块和开发通用模块组成。【1 3 l 1 0 山东大学硕士学位论文 用户通用摸块示范捷块工具棱块 由用户使用 由开发者使用由开发者使用 广 广z 广 么、 _ 开发者通用模块 由开发者使用卜 d t b t 、 2 2 开发平台说明图 1 、用户通用模块 用户通用模块是任何m i s 系统中都要有的模块，包括： 基础信息管理模块 用户代码管理模块 组织机构管理模块 系统模块代码管理模块 标准菜单管理 用户权限管理模块 用户菜单管理 系统数据字典查询模块 系统日志管理模块 用户密码修改模块 用户表结构管理 等等。 2 、示例模块 示例模块是程序结构规范，是程序员编程教材，是保证程序易读、易懂、易理 解、易维护的有效手段，也是分析员分析设计的参考。一般情况下，示例模块包括： 单信息管理模块 级联数据菜单管理模块( 树结构) 树表模块 图表模块 山东大学硕士学位论文 图形元素实用示例模块 等等。 3 、工具模块 工具模块是系统开发的辅助模块，其可以帮助提高系统开发的效率。包括： 数据字典管理模块 动态表定制管理 等等。 4 、开发通用模块 开发通用模块是系统开发中常用的通用模块，其是提高开发效率、规范程序代 码、提高系统程序的易读、易懂、易理解、易维护的有效手段。 一般情况下，开发通用模块包括： 日期转换函数 系统日志函数 用户权限函数 数据库连接函数 s o c k e t 通讯模块 w e b s e r v i c e 之p r o x y 模块 等等。 2 6 本章小结 本章首先对系统的业务功能进行概述，提出了总体要求和总体目标，明确了使 用的开发语言和开发平台。另外提出了设计原则以及程序架构。 1 2 山东大学硕士学位论文 第三章井场信息发布平台的架构实现 3 1 系统架构设计 系统的总体架构由数据中心、数据采集、信息发布等三部分组成【1 4 】【1 5 】。 1 、数据中心 数据中心由若干数据库服务器组组成，每个数据库服务器组由2 个数据库服务 器与若干文件服务器组成。 使用双数据库服务器，是为了保证系统的安全性和可靠性。 井场信息发布平台( w e l l i n f 0 ) 系统对于钻井公司的钻井作业极为重要，是 井场与其上级机关联系的枢纽，如果该系统在使用时出现问题，将直接影响钻井进 度和质量，更会影响钻井过程中紧急事件的处理效果和效率，因此，采用双机备份 方式保障系统数据的安全性和可靠性极为重要。 在用户访问井场信息发布平台( w e l l i n f o ) 时，如果出现主数据库服务器故 障，井场信息发布平台( w e l l i n f o ) 系统将自动转向备用服务器，而此时用户是感 觉不到任何异常的。 由于井场实时数据采集的信息吞吐量比较大，加上信息实时发布所需的吞吐量， 如果将一个油田的1 2 0 余支钻井队的信息都集中到一个w e b s e r v e r 上，可能导致数 据吞吐量过大，从时间和空间上，无法满足系统的要求。因此，每个数据库服务器 组配备多个文件服务器，有助于分散信息流量，保证系统信息周转的畅通。 一般情况下，一个油田使用一个数据库服务器组，配备2 台数据库服务器和1 5 个文件服务器。 每个文件服务器安装w e b s e r v e r i i s 、o r a c l e 客户端和井场信息发布平台 ( w b l l h f o ) 系统、井场信息发布平台( w e l l i n f 0 ) 之实时数据采集服务器模块各 一套。 2 、数据采集 在井场安装有数据采集系统，包括：第三方实时采集模块、c s 结构的实时数 据采集子系统和c s 结构的井队信息发布子系统( 该系统是非实时数据采集模 块) ，以及o r a c l e 数据库1 套。 实时数据采集模块通过l a n 口或2 3 2 串口与第三方实时数据采集模块连接，按 l j i 东大学硕士学位论文 照第三方实时数据采集模块提供的通讯协议，t c p i p 或串口通讯，获得实时采集数 据，再按照井场信息发布平台( w e l l l n f o ) ) ) 系统的要求，通过s o c k e t ，利用t c p i p 协议，定时向数据中心和井场的实时数据采集服务器模块发送数据，再由实时数据 采集服务器模块将采集到的数据井场数据库和中心数据库。 实时数据采集模块将取消现在的直接连接数据库的模式，改为使用s o c k e t ，通 过t c p i p ，向文件服务器中的井场信息发布平台( w e l l i n f o ) 之实时数据采集服 务器模块发送数据。此举可以大幅度降低服务器，特别是数据库服务器的资源消耗。 3 、信息发布 信息发布采用砸浏览器，用户首先访问主中心服务器之主文件服务器的井场 信息发布平台( w e l l l n f o ) 之主页，由主页模块根据登陆者的信息，决定转向到哪 个数据库服务器组的哪个文件服务器。之后，用户所执行的操作都将被后者所接受， 并使用后者的所有资源【1 6 】。 在信息传输的安全性上，采用s s l 点到点安全服务证书，保证浏览器通过代理 服务器时，所发送的信息不被截获破译，进而保证数据传输的安全性。 信息发布将学习d a t a l o g 公司的w e l l w i z a r d 模式 1 7 1 ，文件周转、报表信息等非 实时监测功能使用b s 结构，所有的实时监测功能采用c s 结构。1 1 8 1 4 、数据中心 数据中心由若干数据库服务器组组成，每个数据库服务器组由2 个数据库服务 器与若干文件服务器组成。 使用双数据库服务器，是为了保证系统数据的安全性和可靠性。 井场信息发布平台( w e l l i n f 0 ) 系统对于钻井公司的钻井作业极为重要，是 井场与其上级机关联系的枢纽，如果该系统在使用时出现问题，将直接影响钻井进 度和质量，更会影响钻井过程中紧急事件的处理效果和效率。因此，采用双机备份 方式保障系统数据的安全性和可靠性极为重要。 在用户访问井场信息发布平台( w e l l i n f o ) 时，如果出现主数据库服务器故 障，井场信息发布平台( w b l l h l f o ) 系统将自动转向备用服务器，而此时用户是感 觉不到任何异常的【1 9 1 。 由于井场实时数据采集的信息吞吐量比较大，加上信息实时发布所需的吞吐量， 如果将个油田的1 2 0 余支钻井队的信息都集中到一个w e b s e r v e r 上，可能导致数 据吞吐量过大，从时间和空间上，无法满足系统的要求。因此，每个数据库服务器 1 4 l 【j 东大学硕士学伊论文 组配备多个文件服务器，有助于分散信息流量，保证系统信息周转的畅通。 一般情况下，一个油田使用一个数据库服务器组，配备2 台数据库服务器和l 一5 个文件服务器。 每个文件服务器安装w e b s e r v e r i i s 、o r a c l e 客户端和井场信息发布平台 ( w e l l i n f o ) ) ) 系统、井场信息发布平台( w 色l l h f o ) 之实时数据采集服务器模块各 一套。 5 、数据采集 实时数据采集模块通过l a n 口或2 3 2 串口与第三方实时数据采集模块连接，按 照第三方实时数据采集模块提供的通讯协议，t c p 1 p 或串口通讯，获得实时采集数 据，再按照井场信息发布平台( w e l l i n f o ) 系统的要求，通过s o c k e t ，利用t c p i p 协议，定时向数据中心和井场的实时数据采集服务器模块发送数据，再由实时数据 采集服务器模块将采集到的数据放如井场数据库和中心数据库。 实时数据采集模块将取消现在的直接连接数据库的模式，改为使用s o c k e t ，通 过t c p i p ，向文件服务器中的井场信息发布平台( w b l l i n f 0 ) 之实时数据采集服 务器模块发送数据。此举可以大幅度降低服务器，特别是数据库服务器的资源消耗。 6 、信息发布 信息发布采用浏览器，用户首先访问主中心服务器之主文件服务器的井场 信息发布平台( w | e l l i n f o ) 之主页，由主页模块根据登陆者的信息，决定转向到哪 个数据库服务器组的哪个文件服务器。之后，用户所执行的操作都将被后者所接受， 并使用后者的所有资源。 在信息传输的安全性上【2 0 】，采用s s l 点到点安全服务证书，保证浏览器通过代 理服务器时，所发送的信息不被截获破译，进而保证数据传输的安全性。 信息发布将学习d a t a l o g 公司的w e l l w i z a r d 模式，文件周转、报表信息等非实时监 测功能使用b s 结构【2 1 1 ，所有的实时监测功能采用c s 结构。 7 、井队信息发布子系统 井队信息发布子系统只能够访问和维护当前井队的信息。所有的非实时采 集的数据维护、传输，在该子系统中进行。 井队信息发布子系统采用3 层c s 结构【2 2 1 ，通过t c p i p 服务器模块，与 本地数据库和中心数据库通讯，实现数据传输和维护等功能。 山东大学硕士学位论文 3 2 数据库设计 根据设计思想 2 3 1 ，构造基于角色的多层应用系统安全控制的授权实体模型如图 3 2 所示： 用户 1 甩懒 卜 角色 1 角色授权 - , q旷 - q 目庄龇角坳 用户名称 目自避名自谧 自雠 角色口令 用户密码 启停标志 勃能i 盥 数据徽蝴 勃能i 监小动能蜷 数据槲 y 功僦称 所在i 蹴僦功能删 数周剽删执行僦 3 2 基于角色的授权实体模型 用户和角色之间、角色和功能之间是多对多的授权关系。因此，系统进行相关 安全控制时需构造6 张表：“用户”表、“角色 表、“功能项”表分别用来存储系统 的用户信息、角色信息及功能项信息；“用户授权”表用来存储某用户对某角色的使 用权限；“角色授权”表用来存储某角色对某功能项的操作权限；“数据库对象”表 用来存储各功能项相关的数据库对象信息。 3 系统功能结构 基于角色的多层应用系统安全控制系统功能结构如图3 3 所示： 1 6 山东大学硕士学位论文 3 3 基于角色的系统功能结构图 4 安全控制的实施 应用系统的安全子系统的设计方案主要有以下三种2 4 】： ( 1 ) 前台安全型：这种类型的安全系统单纯从前台即客户端根据每个用户能够使用 的功能情况，对用户的权限进行设置，前台的安全系统与后台的安全系统是脱离的、 无关的。在早期的文件型的数据库管理系统中，由于数据库管理系统本身没有提供 强有力的安全系统，这种安全系统有存在的合理性。这种安全系统设计实现起来比 较简单，但这种安全系统一般需要授权给每个用户比较大的权限，所以实际上存在 很大的安全隐患：虽然该应用程序对某个用户进行了界面上功能的限制，由于用户 具有很大的权限，用户可以通过其他应用访问数据库，对数据库进行一些破坏性的 操作，所以在当前，这种安全系统已经很少存在。 ( 2 ) 后台安全型：这种类型的安全系统的特点是：只有后台数据库管理系统提供安 全保障，应用系统没有安全系统。由于数据库管理系统只能提供数据库对象一级的 安全保障，对于前台应用系统的功能却无能为力，这样产生的一个问题是用户可能 访问权限以外的数据库对象，最后备数据库管理系统拒绝，从而产生大量让用户不 知所措的错误【2 5 1 。 ( 3 ) 前台后台统一的安全系统：将后台d b m s 的安全机制与前端应用程序的安全 山东大学硕士学位论文 机制有机地结合起来，形成统一的安全系统，从而增强系统的安全保密功能。用户 能够执行哪些功能，访问哪些数据库对象，都在系统中定制。 基于角色的多层应用系统安全控制的具体实施充分体现了前后台安全控制一致 的思想。1 2 6 j 添加用户：使用应用系统的用户需成为数据库的合法