基于面向服务的综合管理信息化平台研发

帅训波，常鑫，宋晓江，马洋

（中国石油勘探开发研究院 廊坊分院 地球物理与信息研究所，河北 廊坊065007）

中国油气田对外合作开发区块作为油气能源领域引领技术创新的重要窗口之一，其主要业务是在国家批准的中国油气田区域内，与世界各国石油公司联合从事油气资源的勘探、开发和生产等。由于各跨国公司间的工作习惯和管理方法存在显著差异，因而对综合生产数据的管理，难以形成统一的标准规范。因此，各区块管理的综合生产数据存在明显异构性，主要表现在数据格式和量纲的不一致、存储与管理所用软件产品或信息系统的不一致，以及各生产数据间的推算方法不完全一致等。各区块间形成的“信息孤岛”不仅严重制约着区块间的公共信息充分共享，而且难以满足中国油气对外合作开发区块管理职能部门对各区块生产数据进行实时统计、对比分析与决策支持等管理需求。

信息技术应用是企业提高信息安全共享效率和优化管理的重要手段。对于解决数据源异构共享问题，当前普遍采用XML为中间件的中间数据转换方式［1－4］，XML具有良好的语义性和易扩展性，特别是Schema模式有丰富的数据类型定义和数据描述功能。面向服务架构SOA（Service－Oriented Architecture）是当前系统集成应用的热点技术［5－9］，具有统一标准、灵活配置、扩展性能良好和开发成本低等优点，通常被选用于构造企业集成应用的方法。

针对各油气对外合作区块间的数据异构而造成的“信息孤岛”问题，笔者根据各区块对各类综合数据在编码、属性量纲和格式类型等之间的差异，采用XML标记语言建立一致性转换过程规则，由信息系统在读取数据时自动解释规则，将异构数据源转换为标准统一的规范化数据，从而建立了数据库与XML文档间的互映射关系，实现对各个生产区块间的生产综合数据动态集成，为中国油气对外合作开发管理职能部门提供数据分析与决策支持。为了既立足于当前各区块已有的管理信息系统功能，又解决各系统间的应用差异，采用SOA方法对现有的各系统进行集成应用，不必修改客户端可以实现各区块间的公共信息安全共享，从而设计了一种基于面向服务的业务动态集成应用框架。

1 基于XML的异构数据映射集成方法

对异构数据源进行统一集成的基本思想是应用一个公共数据模型，将各异构数据源关系模型映射到该公共模型，再将公共模型映射到关系模型。XML解决异构关系数据源可以跨平台，而且XML的结构灵活、语言丰富，可以表达关系数据库的结构和约束，此外，XML还具有优良的交互性和灵活性［1－2，4］。针对中国油气对外合作开发各区块的异构集成应用特点，为了满足快捷方便的数据读取，简化规则建立过程，用于管理职能部门的宏观统计与分析，选用XML作为异构数据统一集成的公共模型。

1.1 映射规则构建

XML作为异构数据统一集成的公共模型，主要包括异构数据源的XML Schema全局模式、各局部数据源的XML Schema输出模式以及全局模式与各输出模式间的映射关系。把建立的转换规则写入到全局规则模式Schema模板中，由系统自动解释XML规则模板，完成异构数据源的转换。对转换规则的构建主要包括编码的转换、属性量纲转换、字段名称和类型的转换等规则。

1.2 数据集成应用工作流程

通过对映射规则XML文档结构的解析，读取数据表的相应字段定义，依据映射规则判断，替换成具体的可执行的数据库操作语句。具体数据流程如图1所示。

图1 基于映射规则的异构数据集成流程

2 面向服务的业务应用集成架构设计

由于业务的特殊性，各油气区块中存在多种应用系统并存的现状和数据异构性，严重制约着公共信息的安全共享，进而影响着各区块的综合生产管理效率。针对该问题，采用SOA方法对现有的各系统进行集成，设计一种基于面向服务的业务集成应用框架。

2.1 SOA方法

SOA是一种软件系统架构，凭借自身的松耦合和跨平台等特性，成为当前系统集成应用的热点技术，使得企业可以按照模块化的方式来添加新服务或更新现有服务，以解决新的业务需要，并可以把企业现有的或已有的应用作为服务，从而保护了现有信息技术基础建设的投资。

服务是SOA方法中基本组成单位，每个服务具有自治性和跨平台性，服务单元之间相互通信。通过采用企业服务总线ESB（Enterprise Service Bus）的方式，用于消除多系统应用之间的异构性，促进服务跨平台间的互操作以及不同格式数据间的共享。服务之间具有标准化 WSDL（Web Services Description Language）接口，采用标准化的HTTP和JMS传输方式，遵循标准化的SOAP（Simple Object Access Protocol）协议进行调用。SOA可以五元式表示，即SOA＝（S，P，Re，Ri，UDDI）：

1）S表示服务（Service）。由 Web服务描述语言WSDL描述，WSDL把服务抽象为一组包含在面向对象或面向过程消息上可执行的端点集合，多个相关端点构成服务。

2）P表示服务提供（Service Provider）。可通过网络寻址的实体，接受和执行来自使用者的请求，并将已服务的和接口发布到服务注册中心，以便服务使用者可以发现和访问该服务。

3）Re表示服务请求（Service Requester）。该服务请求可以是应用程序、软件模块或需要该服务的另一个服务，并可以对注册中心中的服务进行查询，通过传输服务对绑定，并且根据接口执行该服务功能。

4）Ri表示服务注册（Service Registry）。包含一个可用服务的存储数据库，并允许感兴趣的服务使用者查找服务提供者的接口。

5）UDDI（Universal Description Discovery and Integration）表示 Web服务的操作（Web Operation）。主要是服务的统一描述发布、查找和绑定等。

SOA的Web体系结构如图2所示。

图2 SOA的Web体系结构示意

2.2 业务集成应用框架

为了实现各油气区块数据的统计与分析，对异构数据源进行集成应用，并在此基础上，进一步实现公共信息共享，实现中国油气对外合作开发区块的“立体式”信息化构建。采用SOA思想，对数据集成应用的各系统进一步服务封装，依据业务综合管理流程，将服务组合在一起，实现各子系统间相互提供服务，通过集成应用构建中国油气综合管理信息化平台，最终将各类服务通过应用接口的方式提供给用户。将该业务集成应用框架在逻辑上分成4层：数据层、数据集成层、服务层和业务集成应用层，如图3所示，其中，数据集成层和服务层是该框架的核心。

图3 业务集成应用框架

1）数据层。该层为各油气区块基础数据层，保持了不同跨国油气公司对综合生产数据的工作习惯和管理方式。

2）数据集成层。采用XML公共数据模型，构建异构数据源的映射规则，对异构数据源进行访问控制和管理，提供数据规范化集成应用，该层可以视为数据总线。

3）服务层。该层将各区块的应用系统进行数据集成标准化后，进行服务封装，为业务应用层提供各类服务，实现各个异构数据源区间的信息共享管理，在保持各区块各自系统为该区块提供服务的同时，各个子系统进行有序组合形成新的服务，另外服务封装的粒度可根据业务集成应用需求而灵活调整。

4）业务集成应用层。通过应用集成相关策略和技术，将各区块的信息系统有机整合，形成集中统一决策和管理的综合信息化平台。当需要改变业务集成应用时，可以通过对相应服务的重新优化组合来实现，提高平台的可用性和灵活性。

3 关键技术的实现

WebService技术不仅采用了基于XML的轻量级的消息协议，WebService之间能够交换带结构的文档，而且这些被交换的文档能够包含完整的异构数据信息，还可以同时附带源数据，有效克服了异构系统之间的通信问题；另外WebService拥有标准的WSDL和UDDI技术，用以实现服务接口能力的描述和服务发布和查找；而服务能力的调用则根据具体的实现方式，动态采用简单对象服务协议（SOAP），EJB，JMS，CORBA和Java等方式［10］。在UDDI注册中心利用注册 Model方式，建立一套服务调用方式的分类方法，用来对发布的WebService进行扩展描述。因此，笔者选用WebService技术实现基于服务的面向服务的综合管理信息化平台。

根据SOA基本架构特征，在所设计的面向服务的业务集成架构中，每个服务均由两部分构成，即抽象接口和具体实现。对于服务的接口部分，采用WebService技术中WSDL文档实现，在该文档中记录URL、传输协议、接口方法以及输入输出等。每个服务的实现通过WebService中的具体功能组件或应用程序完成。采用WebService技术实现业务集成所设计的架构如图4所示。

图4 业务集成应用框架的技术实现

4 结束语

根据业务管理的需求，针对中国油气对外合作开发各区块间“信息孤岛”现状，解决了由于数据异构而带来的不利信息共享、难以形成信息化决策等问题，从数据集成和业务应用集成两个层面论述了综合管理信息化平台的研发。首先采用XML建立异构数据间的一致性转换过程规则，由信息系统在读取数据时自动解释规则，从而建立了数据库与XML文档间的互映射关系，实现对各个生产区块间的生产综合数据动态集成；然后采用SOA方法，设计了一种基于面向服务的业务动态集成应用框架，对现有的各区块间的子系统实现业务集成应用；最后对中国油气对外合作综合管理信息化平台研发的WebService关键技术进行论述。平台的推广应用效果表明，在保持各个合作开发油气区块对数据管理方式不改变的前提下，使各区块的数据充分共享，综合生产管理效率得到显著提高。

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