POSC数据模型与我国石油工业数据标准化

1、POSC数据模型与我国石油工业数据标准化袁满yua （黑龙江省 大庆市 大庆石油学院 计算机学院）1刖言随着计算机的普及，尤其是随着计算机网络技术的发展，为石油工业的现代化管理提供了基础保证平台。这一基础平台为石油工业发展的信息化、管理的现代化提供了优 越的环境，而信息化的前题是数据的标准化，只有实现了数据的标准化，才能实现石油 工业中各企业间信息的共享，才能使管理现代化。只有对石油工业数据标准化，才能够 实现数据交换的标准化。在世界上，石油工业数据的标准化，不只是我国一直在从事这 方面的研究，国外一些著名的大公司与相关的组织也一直在从事这方面的研究。1990 年，美国的

2、 BP Exploration、Chevron Corporation、Elf Aquitaine、MobileCopoartion及Texaco Inc等五大石油公司联合发起并成立了 POSC组织，该组织是目前 最具权威的一个石油数据标准化组织。它定义的数据模型从1.0、2.0、2.1、2.2 一直发展到今天的到3.0规范，在这个规范的发展中，使这个通用模型日渐成熟。整个模型的 定义反映了石油勘探与开发中各种业务关系及技术关系。经过总结与精炼，我们给出了 POSC数据模型核心精湛理念：“对象-活动-关联-特 性”思想。无论是模型的建模理念，还是模型本身的组织思想对于我国石油数据标准化 具有深

3、远的理论与应用上的指意义。本文对POSC数据模型精湛理念进行了详细的剖析与论述，旨在使这种思想对于我国石油数据标准化能起到一定的指导作用2 6W模型、对象及特性2.1 6W模型对象的概念是一个广义的概念，它可能包括具体对象，也可能包括抽象对象。 对象是由活动产生的，例如一口井，它是通过钻井活动产生的一个对象。所以在这 里我们提出与传统观念相反的概念，即认为数据是以活动为中心的，而不是以对象 为中心的，对象间的作用产生了活动，而活动又产生了新的对象与特性。同样，特性的作用，通过研究认为：数据有两个主要的的作用，一个是用来描述 对象本身的静态特性，即描述对象不变属性的那些特性，如一口井的编号、位置

4、等 信息，这部分特性以对象为中心；而另一部分是用来描述对象与活动相互作用而产 生的过程特性，即对象的动态特性。以活动为中心，在活动中既产生了特性，又有 可能产生一些新的对象。在电信领域有人提出了描述业务活动的 5W莫型，这一模型具有通用性，基于这 一模型，我们提出将油田整个活动的生命周期中涉及的业务抽象为一个“6W模型,起W 、-起结发及间 动续时 活持束活动活录生、十 录的过 的程动活动用勺活可包的、地动作包位置占标起发的目的活W图1在一个活动生命周期中涉及的6V模型者以及涉即某个活动是由谁(Who)发起的、在什么时间(When)发起的、在哪里(Wherer)发起 的、为什么(Why)要发起

5、这个活动、在这个活动中都涉及到了哪些 (Which)对象、这 些对象的特性是什么(What)。通过这个“ 6W过程的提问，可以将某一业务活动中 涉及的相关信息完全抽取出来， 见图 1。及到的相关人或组织活动中所涉及的对象，包括新产生的对象实际上，在我们日常的生产 与管理过程中，每天都在有目的 地从事着各种有规规律的，甚至 是重复的活动。这些活动既包括 生产活动，又包括管理活动，而 每一种具体的活动都有其描述的 特性。我们认为对象是为活动服 务，活动的过程不是目的，最终ooo活动包 含子活动1动间临-.1活-动涉 及 至I 对 象活动象对述 描 来性： 特 由2.2对象、活动、特性及关联关系对象

6、间建 立临时关系是通过这些活动来达到某种目的。所以活动本身象一个胶水，它暂时将一些相关对象粘合在一起，由这些对象的联合作用完成一个活动在一个活动的生命周期中，一个活动可能会涉及到若干个对象，同时该活动也可能会产生一些新的对象；通常情况下，一个大的活动可能要由若干个子活动组成；特性是对对象、活动、对象与对象间的临时关系、对象与活动间的临时关系及活动与活动间临时关系的描述。一个活动中涉及的特性包括：描述对象本身的静态特性一、对象与对象临时关系特性一、对象与活动临时关系特性以及活动与活动临时关系特性一。它们间的关系见图2图2对象、活动及特性间的关系一个大的活动可能要分成几个子活动才能完成，而每个子活

7、动与大活动具有相似性。每一个子活动可能又有几个子子活动组成， 每个子子活动又会产生新的对象或特性。这些对象间相互作用可能会又产生一些新的对象。图3中的圆表示该子活动所涉及的对象，这些对象可能是原来就存在的，也可能是由该子活动产生的Object由特性来描述活动活动产生特性活动间建立 临时关系rActivity-下性 用特 作的-的生动z产 活象在对图3表示了一个活动通常是由n个子活动组成的，每一个子活动中可能会涉及一组对象,从图3中还可以看出，一个活动通常是按照活动的进度表来进行的，每一个子 活动进行时必须遵循该子活动的模板，随着时间的向前推移，这n个子活动在逐渐进行，直到每一个子活动完成了，这

8、一大活动才被完成。对象、活动、特性及关联关系在数据建模中占有很重要的地位，下面我们对它 们进行一一讨论。3对象的分类定义3.1高层分类POSC各对象分成了两大类，一类是与技术有关的技术对象，另一类是与业务有关的业务对象，见图4Object_of_lnterest图4对象分类在油田勘探、开采等活动中涉及的对象相当繁多，其中的业务对象关系既包括了拓 扑对象，又包括了文档规范对象；而拓扑对象又细化为可定位的对象与空间对象，这里的空间对象主要包括点、线、面、体等。可定位的对象既包括了由地震解释所获得的地 质特征对象，同时又包括了对井筒中地质特征的解释对象，地球特征又包括若干个用来描述地球特征的对象。3

9、.1材料对象的分类图5给出了 POSC数据模型中关于材料的分类。这一材料对象模型包括了油田中所涉及到的各种材料对象uEllpmfnjdkl | | iltijjle | cerreitiTQfl汩隹帕fspedlic Ju dKirfa me nt(csl_iCii:_f?JlLr!icnetsidbajrta ce_nch_s gnB micck_in_Dirkrcipneck fin sahndri l:vttinig5 iaTf hpriMntoto(flicb1o3o0Atrawl inflj0lue1oa1 collardlill meaarsmertj.oddounhole pre

10、sure snafdoiinholeensordounhotejempenlLireffinar图7 井筒中设施对象分类3.5描述对象的属性通过上面的讨论可知，对象之所以存在千差万别，是因为不同类别的对象具有不同 的属性，所以POSC勺数据模型对每一个对象均定义了描述其特性的属性。例如同是属 于材料(Material) 对象中的岩石样本的岩芯(Core)与岩石薄片(Rock_Thin_Section), 它们除了从它的父类岩石样本中继承了通用属性之外，还各自定义了它们相区分的属性，如Core定义了 wellbore 属性，以表明它是取自于哪一口井； 而Rock_Thin_Section对象定义

11、了 sample_thickness属性，以反映该岩石薄片的厚度。不同的类型的属性描 述对象不同方面的信息，如拓扑属性能够描述该对象与其它对象间的拓扑关系。在POSC数据模型中，从不同的角度定义对象的属性，以实现从不同的方面描述对 象的目的。3.6关于对象分类的总结为描述石油勘探与开发中的各种活动，POS(定义了丰富的对象。在上文中，我们通 过对对象分类的讨论可知，在 POSC中，对各种类型的对象采用科学的方法进行了细致 的分类。可以清清楚地看出在 POSC数据建模中涉及的基本原子对象就是这样各种类别 的对象。而poscM这些对象进行了明确的定义，并对描述各种类别对象的属性进行了 定义。所以在

12、一个具体的活动中，实际参与的是一些对象的集合，这些对象既包括了技 术对象，又包括了各种业务对象，是这些对象相互作用的结果才完成了某一活动。4活动的分类定义4.1活动的分类POS(在 2.2版本中，对活动进行了分门别类的定义，即活动(Activity) 定义了若干 种子类实体，而到了 3.0版本只定义了一个实体 Activity 。为了反映不同的活动类别， 在Activity 实体中通过属性kind来标识该活动属于哪一种类型。POSC各油田生命周 期中的活动从大类上定义为：井筒活动、电缆地层测试活动、瞬时压力测试活动、油藏 摸拟活动、定向勘测分析活动、泥浆分析活动、矿物表征活动、流体分析活动、地

13、学解 释活动、材料处理活动、生产活动、样本采集活动等。4.2描述活动的特性通过上面的讨论可知，活动也是由特性表征，为此我们将描述活动的特性总结在表1中。表 1 描述Activity的显示属性属性名称类型含义Ide ntifierStri ngEleme nt活动标识Descripti onStri ngEleme nt对活动的描述in sta nce create dateTimestampEleme nt实例创建时间in sta nce creatorStri ngEleme nt:活动的发起者last updatedTimestampEleme nt活动的最后更新时间last update

14、d byStri ngEleme nt活动的更新者SourceStri ngEleme nt:该活动数据的提供方activity c on textIn ta nceEleme nt:描述活动的环境信息Con tai ng activityIn sta nceEleme nt所包含的子活动CostMon eyEleme nt:活动所花的费用start timeTimestampEleme nt活动开始的时间Durati onQua ntityEleme nt活动持续的时间end timeTimestampEleme nt:活动结束时间KindIn sta nceEleme nt:活动的类型re

15、f existe nce ki ndIn sta nceEleme nt活动正在进行或计划中ref transient periodIn sta nceEleme nt活动的周期n ami ng_systemIn sta nceEleme nt活动命名所遵循的规则 的定义机构除此之外，它定义了一些反映与该活动有关的一些逆属性，逆属性通常是该活动涉 及的一些其它对象实例，通过逆属性的形式，POS的数据模型将活动中涉及的一些相关 对象捆绑在一起。例如，这里的属性in volved_object属性是activity 的一个逆属性， 它是一个集合的类型，其中集合中的元素是若干对象实例，由该属性定义该

16、活动中涉及 的各种对象。5关联关系活动中会涉及若干个对象，这些对象之间或者是对象与活动之间等都有可能建立临 时关系，例如在完井活动中一个完井段与某一井筒建立的临时关系以及在作业活动中主 方与承包方间的临时关系或者是某一设备与另一个设备间的临时联结关系等。在POS数据模型中，以活动为中心将相关的对象组织在一起，这些对象之间可能会建立临时关系，也可能建立永久关系。这些不同对象间的相互作用便导致了相应的活动POS中的关联关系由 Association 与Transient_Association来描述。6特性模型在POSC数据模型中，特性数据模型与对象、活动等捆绑在一起，用来描述对象的 静态与动态特

17、性。在POSC勺Epicentre 3.0版本中定义了 395个特性实体，例如仅密度一项就定义了 几个不同的密度：Pty_liquid_de nsity 、Pty_solid_de nsity、Pty_density_molar 、Pty_bulk_density 、Pty_charge_density 、Pty_critical_density 、 Pty_curre nt_den sity、Pty_curre nt_den sity_li nar、 Pty_de nsity_vapor 、Pty_matrix_density 、Pty_reduced_density 、Pty_satura

18、ted_bulk_density 等。POSC 为了满足扩充性的需要，还定义了一些通用的，由企业根据自己的实际来定义一些新的 特性 的特性实体，这些实体包括：Pty_generic_angle、Pty_generic_binary、Pty_generic_boolean 、 Pty_generic_date 、Pty_generic_daytimeinterval 、Pty_generic_element Pty_generic_enumeration Pty_generic_intege、 Pty_generic_line、 Pty_ge neric_locati on、Pty_ge ner

19、ic_logical、Pty_ge neric_ money、Pty_ge neric_poi nt、Pty_ge neric_qua ntity、Pty_ge neric_ratio、Pty_ge neric_rati on al、Pty_ge neric_real、Pty_ge neric_stri ng Pty_ge neric_sufacePty_ge neric_timePty_ge neric_volumeo 这些特性实体是3.0版本新增的，这就为企业定义自己特有的特性奠定了基础。5井下作业活动在POS（中的描述按照6W模型可以将井下作业涉及的相关对象总结在表2中表2三种模型的对比

20、n1-6W模型POSC数据模型井下作1业模型 1涉及的技术对象与业务对象POSC数据模型中的属性井下作业中 是否有此项Who活动的发起者In sta nce_creatorX活动的合作者cause associatio n(V)X数据的提供者（商）SourceX 1与合作者间建立的合同（合同 管理）Con tractX合同双方的义务与职责con tract obligati onX 1Guideli ne complia neeXGuideli ne or privilegeX实例的更新者last updated byXWhen活动的起始时间start timeV活动持续时间Durati on

21、X活动的结束时间en d timeV实例创建时间in sta nce created datex n实例的最后更新时间last updatedX活动发生的周期ref tra nsie nt periodX活动进度表SchedualX :对进度的约束及遵循的规则con stra in t forXcon strai nt byX进度情况记录describ in g schedualX :记录活动的完成情况fulfillXfulfillme ntXwhere活动发生的地点located by spatial objectV活动发生的周边环境activity c on textx T涉及到的坐标系c

22、oordidate system c on textXWhy活动的分类ki ndX对活动的描述descripti onXWhich活动中涉及的业务对象与技 术对象invo lved_objectVXWhat活动中产生或涉及的数据集data collect ionX :该实例存储在哪一个数据集populateX产生的一些过程数据process dataVX定义的过程数据项的名称process data itemX :活动中产生的或涉及的特性pty genral propertyVX :更新后的数据集update collecti onXPOS数据模型在2.2之前，它的可扩充性还是很差的，为适应不

23、同组织对该数据模 型的需求。在定义3.0模型时充分考虑了不同组织的通用性问题，在 3.0版本中，各个组 织根据自己的实际需求，可以对对象以及活动特性进行扩充定义。而对活动的定义也充分考虑这了一点，以2.2之前，对活动定义了若干个子类，后来发现这些子类的定义只能满足某些组织的需求，而不能满足另外一些组织的需求，所以在 3.0版本中，取消了 在2.2中对活动（Acivity）定义的子类，而取而代之的则是在 Acivity中增加一个属性 Kind用来标识该活动是属于哪一类活动， 与此同时该属性也是一个开放的， 不同的组织 可以根据需要对其进行追加定义。6我国石油标准化存在的一些问题首先，在我们石油工

24、业，以前由于组织与管理分离的原因，使得这些不同的组织在 管理与制定标准时，只考虑自己企业关心的那部分，而与其它组织相交织的地方就忽略 了。由于目前，我国的石油工业开始进行统一组织与管理，致使原来制定的一些标准不 能满足目前的要求。所以在制定数据标准时要有一个全局的观点， 对数据进行统一考虑， 这样制定出的标准才能够满足行业内部各个企业间的需求，才能实现数据的共享。目前我们的石油勘探与开发数据标准中对技术方面的数据关心的程度很高，但对管理方面的关心程度就非常低，所以在我们的石油勘探与开发数据标准中可以找到关于生产、科研、 实验等方面的所谓的技术数据，而管理方面的数据则是很少。有些数据在定义过程中

25、存 在着重复的现象，而有些数据在定义中还存在着二义性，例如一个数据项多种解释、不 同的名称反映的是一个数据项等。所以，这些标准过不能满足现代管理的需要，所以在进行我国石油行业数据建模时 必须全盘考虑，以全局的观点作为需求考虑我们的数据模型，以反映石油勘探、生产、 炼化、销售及管理等的一个集成的数据模型。 而POSC的数据模型在这方面是我们一个 很好的参考。7 POSC数据模型及建模思想的指导意义POS（数据模型技术从以下几个方面对我国石油工业建模的指导意义：POS（数据模型Epice ntre的核心思想是“对象活动关联特性”。这一思想与6W模型的思想是一致的。POSC通过对油田勘探与开发整个生

26、命周期中涉及的对象进行细致地分类、并 将这些对象按照层次关系组织在一起； 而将油田勘探与开发整个生命周期中的各个事件 按活动进行组织，认为每一个具体的事件都是一个活动， 这个活动可能还包括若干个其 它的子活动；在活动过程中，对象之间、活动之间或对象与活动之间会建立起一临时关 系；无论是对象、活动还是它们各自的临时关系或之间的关联关系的均由特性描述。这就是POS(数据模型的核心理念。POS(依据这一理念进行数据的需求分析、并采用朴素的面向对象的建模思想将油田勘探与开发生命周期中的对象、活动、特性及关联关系进行了统一建模。在我国的石油建模中，这一思想是很值得借鉴的。具体来讲，我们可以 从发下几个方

27、面借鉴POS(数据模型的思想：(1) 对象的组织观点：将各种对象进行分类，并抽取各类对象的共同特性，将这些对象 从高层的角度抽象为技术对象与业务对象，认为其它对象均是这些对象的子类；(2) 以活动为中心的观点：将油田中发生的各种事件抽象为活动，以活动为中心组织相 关对象，在这些对象间或活动间以及对象与活动间可能会建立起一些临时关系，这 个临时关系由关联关系描述；(3) 信息重用性：无论是对象、活动、还是关联关系，均是按照层次组织的，这就为信 息重用奠定了基础，对于重复的信息不必在子类中进行定义，而采用继承机制直接 从父类中直接继承；(4) 可扩充性：在这里，我们所说的可扩充性包含两个方面的含义：一个是指模型本身结构的可扩充性、另一个是模型中对象实例的可扩充性。由于POS(数据模型采用面向对象机制组织，所以它的扩充性是层次模型本身所固有的性质。在实际中，可以 根据具体的需要来定义一个新的对象。Epicentre 3.0加强了对模型实例的扩充性， 例如，为了描述对象或活动的某些特殊