CN106600170A - 一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，根据应用场景搭建业务模型，首先确定业务模型所需的实体对象；针对业务模型所需的实体对象梳理对象属性；以业务模型所需的实体对象为基础定义该业务模型主题域，在主题域内列出实体对象及其属性，并建立主题域内实体对象之间的关系；定义业务模型的互操作方法，定义主题域内实体对象的访问接口，该访问接口包括查询、新增、修改和删除四种API接口。实现油气长输管道自动化数据的统一接入、处理、存储和访问，达到数据有效管理和使用的目的；同时该实现方法提供的数据模型具备一定的通用性和扩展性，方便将其扩展至油气长输管道生产经营管理等领域数据的应用。

Description

一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法

技术领域

本发明属于油气长输管道自动化数据标准和模型技术领域，具体是涉及一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法。

背景技术

油气长输管道设备实施长期运行产生海量的生产自动化数据，如管道站场生产运行、安全监控、设备运行等业务的温度、压力、振动、流量实时数据和告警数据等。这些数据记录着管道站场运行的细节，但由于分散分布和体量巨大，如何规范的进行采集、存储、处理、访问以及有效利用成为了难题。因此有必要对油气长输管道自动化数据模型进行研究，制定出一套能够广泛适用于该场景下海量数据整合和访问的数据模型，从而达到数据模型互操作的目的。

目前国内外针对油气长输管道数据模型及互操作方法的研究重点在管道本体、站场及设施、防腐地质灾害与周边环境等领域，如国际管线开放数据标准(PODS)基于标准关系数据库模型设计，将管道数据模型分为了若干子模型，涵盖了管道生产运行的各个环节。PODS由集成空间分析技术(ISAT)发展而来，在数据库标准化、管道内检测以及管道生产各项业务间起到了衔接作用；ArcGIS管线数据模型(APDM)模型的设计更好的支撑了GIS应用的实现，与PODS类似，该模型将管道数据模型分为了若干标准要素域；中国管道数据模型(CPDM)和长输管道数据模型(APDM-CH)是国内学者参考PODS和APDM，集合我国长输管道实际情况提出的适用于中国管道完整性的管道数据模型。可以看出，目前的管道数据模型均以关系数据库为基础，提供了管道生产运行各环节对象和相关因素数据库的组织规范，但对于自动化数据模型的描述不够深入，需要在现有管道数据模型的基础上对该部分进行扩展。

在自动化数据模型标准建设方面，国际和国内一些行业(比如电力行业)做了一些有益的尝试，取得了相当的成果。与电力系统企业相比，油气长输管道行业的生产模式和监控手段有很多相似的地方，应用方面也有很多重叠及交叉之处值得借鉴。IEC61850被IEC定义为未来全球化统一的标准，可以参考该标准制定油气长输管道自动化数据标准模型。同时可以借鉴电力行业IEC61970、DL/T890等标准，对现有管道数据标准进行完善和优化。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，实现油气长输管道自动化数据的统一接入、处理、存储和访问，达到数据有效管理和使用的目的；同时该实现方法提供的数据模型具备一定的通用性和扩展性，方便将其扩展至油气长输管道生产经营管理等领域数据的应用。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，包括以下步骤：

S1根据应用场景搭建业务模型，首先确定业务模型所需的实体对象，所述实体对象均采用通用表示方法表示，用于达到该业务模型标准的兼容和互操作的目的；

S2针对业务模型所需的实体对象梳理对象属性，该对象属性用于描述对象内部结构；

S3以业务模型所需的实体对象为基础定义该业务模型主题域，在主题域内列出实体对象及其属性，并建立主题域内实体对象之间的关系，所述主题域包括基础包，所述基础包包括核心包、拓扑包、设备设施包、信号包和域包；

S4定义业务模型的互操作方法，定义主题域内实体对象的访问接口，该访问接口包括查询、新增、修改和删除四种API接口。

进一步地，所述主题域包括高级应用包，所述高级应用包包括监控包、资产包、管道完整性包和生产运行包。

进一步地，所述步骤S4中接口方式包括采用Webservice或tcp/ip方式。

有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：

首先，解决了油气长输管道自动化数据的标准化问题，实现了油气长输管道自动化数据的统一接入、处理、存储和访问，达到数据有效管理和使用的目的；

其次，通过互操作方法，其他业务系统和应用能够以标准的接口与该业务模型进行互相访问；

最后，该数据模型是基于面向对象概念设计和实现，具备一定的通用性和扩展性，对于生产经营管理领域的数据模型也具有指导借鉴作用。

附图说明

图1是油气长输管道的自动化数据模型主题域包图。

图2是油气长输管道自动化数据模型核心包主框图。

图3是油气长输管道的自动化数据模型拓扑包主框图。

图4是油气长输管道的自动化数据模型机械设备包主框图。

图5是油气长输管道的自动化数据模型信号包主框图。

图6是油气长输管道的自动化数据模型域包主框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提出一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，该方法包括以下步骤：

根据应用场景搭建业务模型，建立应用场景的业务模型，通过推导出业务应用所需自动化数据并辨识各数据所对应的实体对象来确定业务模型所需的实体对象，这些实体对象需要以一种通用表示方法表示，以达到业务模型标准的兼容和互操作的目的，通过该步骤可以确定的实体对象包括公司、岗位、设备、位置、信号、量测、单位、连接点、泵、空压机、储罐、天然气压缩机、动力装置类及阀门装置设备等；

针对业务模型所需的实体对象梳理这些实体对象的全部属性，对象属性用于描述对象的内部结构，其中对象属性的类型通常分为两种，包括整型、浮点型、布尔型、字符串型及枚举型等原始属性类型，还包括一些通用的简单属性类型，比如：日期、温度、湿度、流量及压力等；

定义业务模型主题域(包)，以业务模型所需的实体对象为基础定义该业务模型主题域(包)，在主题域内列出实体对象及实体对象属性，并建立主题域内实体对象之间的关系，主题域内实体对象之间的关系揭示了它们相互之间是怎样构造的，主题域内包含了高度抽象的类，如标识类、命名类等，通过该步骤定义的主题域包括基础包，基础包包括核心包、拓扑包、设备设施包、信号包和域包，设备设施包包括机械设备包、电气设备包、仪表自动化设备包、通信设备包和其他二级包，主题域内还包括了高级应用包，该高级应用包是根据业务需求在基础包的基础上扩展形成的，该高级应用包包括监控包、资产包、管道完整性包和生产运行包等；

定义业务模型的互操作方法，即定义主题域内实体对象的访问接口，该接口规定了一个组件或应用与其他组件或应用用标准的方式交换信息以及访问公共可用数据所应该实现的各类接口，互操作方法定义了访问接口包括查询、新增、修改和删除四种API接口，该接口方式可用根据情况采用Webservice或tcp/ip方式。

通过上述步骤可知，本发明方法主要包括两个方面的内容，第一部分是管道生产自动化数据模型，它描述模型的组织架构、设备设施及应用系统类型的属性及行为、实体与实体之间的关系等；第二部分是管道生产自动化数据访问接口规范，它描述一种以标方式与其他组件或应用交换信息或访问公共数据所应该实现的各种接口等。

以下通过对业务模型定义的主题域进一步说明：

参照图1，图1展示了油气长输管道的自动化数据模型所包含的主要主题域(包)，其中基础包部分是该模型不可或缺的内容，包含了核心包、拓扑包、设备设施包、信号包和域包，其中设备设施包还包含机械设备包、电气设备包、仪表自动化设备包、通信设备包等多个按照专业划分的其他二级包；高级应用包是根据各自业务需求在基础包的基础上扩展形成的应用包，不属于模型的必须部分。

参照图2，图2展示了油气长输管道的自动化数据模型核心包的主要内容，核心包是整个油气管道生产自动化业务模型的基础，包含所有业务应用共享的核心生产资料(即输油气管道系统资源)和设备实体，以及这些实体常见的组合，该包不依赖于任何其它的包，而其它的包中大部分类(对象)都具有依赖于本包中类(对象)，具有关联和普遍化关系；

参照图3，图3展示了油气长输管道的自动化数据模型拓扑包的主要内容。拓扑包是核心包的扩展，是设备物理连接的模型，依赖于核心包的连接点类，设备的某个位置包含连接点，两个或者更多设备可以通过连接点相连，成为连接节点，连接节点通过阀门装置的开合可以形成多个拓扑节点，由拓扑节点和支路组成的连接图，称为拓扑岛，这就实现了设备之间从物理连接到逻辑联通的拓扑定义，在拓扑包的基础上扩展可以进行油气管道连通性分析、拓扑分析及油耗分析等；

参照图4，图4展示了油气长输管道的自动化数据模型设备设施包中机械设备包二级包的主要内容，它是设备设施包的子包，描述了油气长输管道的动力和截断等设备模型，主要包含以下各种设备：泵、空压机、储罐、天然气压缩机、动力装置类及阀门装置设备；

参照图5，图5展示了油气长输管道的自动化数据信号包的主要内容，信号包是在核心包信号点类和设备包仪表设备包的远程测控类的基础上扩展而来，描述了资源某个位置的信号点信息被仪表自动化设备获取并传输的信号模型，包含信号类、量测类、量测类型类、控制类、控制类型类、单位类、量测值类、量测值来源类以及量测值质量类。

参照图6，图6展示了油气长输管道的自动化数据模型域包的主要内容，域包是量与单位的数据字典，它定义了其它包中的任何类属性的数据类型，该包除了包含整型、浮点型、布尔型、字符串型及枚举型等原始属性类型外，还有一些通用的简单属性类型，比如：日期、温度、湿度、流量及压力等，每种数据类型包含一个值属性和一个可选的量测单位。

以上各种包中所含类也可说成包中所含对象。

实施例：

以设备实时数据采集和监控应用为例，描述该应用主题域包的实时例，参考图1中的架构设计，目前基础包中的核心包、拓扑包、设备设施包、域包、信号包已实时完毕；

步骤1：

建立数据中心和监控业务模型，数据中心主要包含设备设施实时运行数据采集、加工和存储业务以及提供对外数据访问接口，监控业务主要包含设备设施实时运行数据的监视以及设备设施控制指令的下发等；

步骤2：

确定数据中心和监控业务模型所需的实体对象，该业务模型不仅依赖于设备设施包中所有需要实时数据采集和监控的设备类以及信号包中的控制类和量测类，同时还包括了管道运行数据采集、管道运行数据加工、管道运行数据存储、管道运行告警、管道运行异常、管道运行监视、管道运行控制等对象；

步骤3：

梳理步骤2确定的对象属性，由于部分对象依赖于基础包中的内容且属性较为完备，本步骤仅需识别出具体管道运行告警、管道运行异常、管道运行监视、管道运行控制等对象的属性；管道运行数据采集对象包含数据类型、业务系统、采集方式、采集状态等属性；管道运行数据加工对象包含加工方式、加工数据测点名称、加工结果、加工状态等属性；管道运行数据存储对象包含数据存储方式、存储周期、保存周期、压缩方式、存储状态等属性；管道运行告警对象包括告警类别、告警名称、描述、资源识别、业务系统、时间戳、状态标识等属性；管道运行异常对象与告警类似，是监视实时数据达到更大偏差的告警；管道运行监视对象包含监视点名称、数据来源、量测值、量测值质量、数据有效性、时间戳、状态标志等属性；管道运行控制对象包含控制测点名称、控制级别、时间戳、状态标志等属性；

步骤4：

将确认的对象根据业务场景抽象形成数据中心和数据监控两个主题域(包)，除了在各主题域(包)内列出步骤3所梳理的对象和属性，还需标注出各对象之间的关联关系，管道运行数据采集、管道运行数据加工、管道运行数据存储对象均由基础包中的设备设施包的部分类扩展而来，管道运行告警、管道运行异常、管道运行监视、管道运行控制对象还扩展了信号包中的控制类和测量类；

步骤5：

定义数据中心和数据监控主题域(包)中对象的互操作方法，互操作方法包含查询、新增、修改和删除四种API接口，通过Webservice的方式对外发布，供其他业务应用获取所需的对象和属性。

本发明方法主要包括两个方面的内容，第一部分是管道生产自动化数据模型，它描述模型的组织架构、设备设施及应用系统类型的属性及行为、实体与实体之间的关系等；第二部分是管道生产自动化数据访问接口规范，它描述一种以标方式与其他组件或应用交换信息或访问公共数据所应该实现的各种接口等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1根据应用场景搭建业务模型，首先确定业务模型所需的实体对象，所述实体对象均采用通用表示方法表示，用于达到该业务模型标准的兼容和互操作的目的；

S2针对业务模型所需的实体对象梳理对象属性，该对象属性用于描述对象内部结构；

S3以业务模型所需的实体对象为基础定义该业务模型主题域，在主题域内列出实体对象及其属性，并建立主题域内实体对象之间的关系，所述主题域包括基础包，所述基础包包括核心包、拓扑包、设备设施包、信号包和域包，所述设备设施包包括机械设备包、电气设备包、仪表自动化设备包、通信设备包和其他二级包；

S4定义业务模型的互操作方法，定义主题域内实体对象的访问接口，该访问接口包括查询、新增、修改和删除四种API接口。

2.根据权利要求1所述的适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，其特征在于：所述主题域包括高级应用包，所述高级应用包是根据业务需求在基础包的基础上扩展形成，所述高级应用包包括监控包、资产包、管道完整性包和生产运行包。

3.根据权利要求1所述的适用于油气长输管道的自动化数据模型的实现方法，其特征在于：所述步骤S4中接口方式包括采用Webservice或tcp/ip方式。