面向数字油田的SOA体系架构的调研分析

面向数字油田的SOA体系架构的调研分析-以中石化勘探开发地上地下一体化信息系统为例,指导老师：朱正平学生：李娜学号：201571255,目录,研究背景及意义,系统架构的发展,应用实例,结论与展望,研究背景及意义,研究背景及意义,随着计算机硬件的性能高速发展、互联网的普及和大规模应用，计算资源呈现出从集中到分散再到集中的过程，从大服务器时代到个人PC时代，又到云时代，计算资源的能力越来越强，使用成本越来越低，,计算资源为信息化应用服务，各行各业已经离不开IT信息化技术，技术架构是信息化技术的实现手段，技术架构与业务的发展相辅相成，IT技术支撑业务的发展和推进，业务的发展又带来IT技术的升级与创新。,2、系统架构的发展,2.系统架构的发展,IT技术实现的技术架构在IT资源的不同层面和不同角度，经历了以数据计算为核心的C/S架构，到以聚焦业务功能实现的B/S架构，面向服务化构建应用的SOA架构，整合IT资源和按需使用云计算架构等的阶段，并且一直在不断的演变和进化。技术架构的演变是一个由细节到抽象，由封闭到开放，由散乱到统一，由局部到全面，由下向上的递进演变一个过程。,2.系统架构的发展,技术架构的演变经历了C/S、B/S、SOA、云计算，它们从应用、构建、开发等具有不同的特点,2.1C/S向B/S演变,C/S架构的程序有许多弱点，C/S架构的应用程序通常需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速部署安装和配置；兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性。随着Internet的高速发展和普及，B/S架构的模式更适用于网络环境下。B/S架构模式具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。开发简单，共享性强。可以支持大用户量使用。由此，很多C/S架构的应用采用B/S架构替换，技术架构由C/S架构向B/S架构演变。,2.2B/S向SOA演变,随着业务规模的不断扩大，B/S也有一些的局限性，B/S架构的应用系统最大的问题在于是封闭的，自成体系，那么将其封闭性壁垒打破，从一体的、全局的、从业务出发的视角来看待应用系统的构建，把每一个单一业务功能看做服务或组件，通过服务化，将服务进行组织，编排和调度，按照抽象接口和独立协议，像组装流水线一样组织服务完成业务流程，既完成业务功能，也能通过组织服务流程快速响应业务流程的变化。这种架构就是SOA架构。,2.2B/S向SOA演变,SOA架构是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。实现模型如下图所示。,2.2.1SOA架构的特点,对SOA的需要来源于需要使业务IT系统变得更加灵活，以适应业务中的改变。通过允许强定义的关系和依然灵活的特定实现，IT系统既可以利用现有系统的功能，又可以准备在以后做一些改变来满足它们之间交互的需要。,2.3SOA向云计算的演变,通过SOA架构，可以整合应用资源，提供灵活的业务支撑架构。但SOA也具有一定的局限性。（1）从计算资源使用角度来说，SOA架构不关心计算资源的整合（2）从应用的构建上来说，SOA架构以服务化的方式解决应用的构建，面向范围通常是集团级的，随着互联网的高速发展，SOA架构如何在广域网环境下更大范围构建服务，SOA架构如何发展是一个问题。如果通过互联网络，利用非本地或远程服务器（集群）的分布式计算机、存储设备进行整合，为互联网用户提供各种计算服务（计算、存储、软硬件等服务）。通过这种架构方式，这使得用户可以将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算服务。由此，最后出现了云计算架构。,2.3SOA向云计算的演变,云计算以虚拟化技术为基础，以网络为载体提供基础架构、平台、软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算机模式。在云计算模式下，用户不再需要购买复杂的硬件和软件，而只需要支付相应的费用给“云计算”服务提供商，通过网络就可以方便地获取所需要的计算、存储等资源。云计算架构将整个IT资源从各方面最大化的整合并提供服务，使得IT资源像普通商品一样使用。但同时，云计算架构也是一种架构整合，在云计算架构下，各种资源、软件的整合实现用到了传统的B/S架构、SOA面向服务的架构等。,3、实例分析,2.1系统架构,为保证地上地下一体化的地质地理信息平台在油田企业信息化建设过程中得到可持续地发展，不断丰富系统服务功能和适应范围，总体技术架构采用SOA(ServiceOrientedArchitecture)体系架构理念，形成松耦合的地上地下一体化平台的技术架构(图2)，并分为数据层、服务层和应用支持层。,2.1.1数据层,平台层所管理和应用的数据来自于油田数据中心及收集的各种GIS空间数据。空间数据包括:DEM数据、DOM数据、地面模型数据、地面设施数据、地质数据(经过处理在平台中以地质几何模型数据体现)及井筒数据。这些数据以Oracle数据库及文件系统结合的方式存储，存储管理时对于矢量数据采用Oracle提供的Spatial功能建立索引，而空间高程数据及影像数据则通过文件索引的方式提供管理和访问。,2.1.1数据层,平台采用全新的面向实体和拓扑的数据组织方式进行数据管理，实现了多种三维模型数据的一体化存储管理，实现了二维系统与三维系统的融合，采用的空间数据索引机制可以快速的进行空间数据查询，并可依据对象LOD信息直接获取可供显示的简化模型，提高三维场景的显示漫游速度。,2.1.2服务层,服务层,空间数据服务,计算服务,一方面为以数据引擎为平台的应用系统提供统一的数据接口，隔离了数据存储和数据访问的具体实现；,另一方面为应用提供几何计算、拓扑计算及空间分析等方面的服务，减少了事故损失。,2.1.3应用支持层,应用支持层以接口和组件两个不同粒度的方式为应用开发提供服务,包括Web服务,具备了基础的GIS数据浏览和数据查询定位等功能。用户可基于这些组件和接口,结合自己的业务需求进行二次开发,也可以通过平台的基础工具通过GIS数据基本的查询、访问和展示等功能来实现简单的业务应用。,2.2应用体系,地上地下一体化地质地理信息平台为应用子系统的构件提供了基础环境,提供油田GIS应用的基本功能以及应用组件。对于特定专业的需求,可以用模块化的组件快速搭建应用子系统,并可与平台无缝集成,应用体系的功能结构如图所示。,功能和组件,数据的管理与维护,数据服务,二维地图面板,三维地图面板,图层显示控制,地图交互工具,空间计算工具,业务报表,地上地下一体化地质地理信息平台提供的应用系统构建环境包括以下功能和组件:,2.2应用体系,应用体系可以支持对油田地上、地面、地下地质地理数据的管理,本例中开发了集输管线管理、输配电网管理、油气生产管理、地下井筒信息管理、综合信息展示等5个子系统,平台支持的应用范围包含且不局限于这5类应用。,2.2应用体系,应用体系子系统,集输管线管理,输配电网管理,油气生产管理,综合信息展示,提供管线的长度计算、管线统计、管线上下游关联分析、管线坡度图、管线横断面图、管线穿跨分析等功能。,对输配电网线路、杆塔、变压器、变电站及基本属性数据进行管理，并在二维地图和三维地图中进行展示，提供数据的查询统计功能。,提供按多种方式的查询和数据导航，以动态图形及报表形式展示油气生产动态。,利用勘探开发成果图件、地震解释结果等数据，构建三维地质空间数据，并在三维地图场景中展示。,地下井筒信息,以油田钻井、测井、录井等数据为基础，生成井筒三维数据,3、应用效果,地上地下一体化地质地理信息平台实现了输配电网、集输管线、三维地形、地下井筒、地层界面、断层、油藏等地质地理信息的一体化展示,并可与生产动态信息关联查询。为勘探开发业务数据导航、专业应用和跨专业协同提供了一体化可视化的交互平台与环境。,3、应用效果,右图为油田地面工程三维显示,直观的展示了油田地理、地形、输电线路,并可查询输电线路的相关信息,如:线路的建设时间、输电电压等信息,以及那些油井与这个线路相连,为线路故障的影响范围检测提供基础。,3、应用效果,在地面工程的基础上我们还可以钻到地下来观察看到油井的地下相关信息。右图中可以看到油田基本业务的地上地下一体化展示的效果,地面上显示地形、输配电网和钻井的三维模型,地下显示岩性界面、钻井轨迹和井筒的三维模型。,4、结论,4、结论,SOA是解决集成的问题，这个集成包括了数据集成，应用集成，流程集成和B2B集成。SOA实现的一个终极目标是流程整合，可以进一步理解为通过已有的数据服务，业务服