大庆油田生产管理指挥系统建设
大庆油田有限责任公司
【内容提要】
大庆油田生产管理指挥系统是大庆油田构建数智油田“大运行”管控体系的重要成果，基于统一的建设标准，整合大庆油田优质信息化资源，构建三级指挥体系，对公司、厂、作业区的三级生产数据标准化和集中化管理，促进不同层级、不同领域之间的生产管理信息流通与协作，消除信息壁垒，拓展全链条业务场景，变结果管理为过程管控，实现油气生产经营一体化运行、智能化管理和科学化决策。
【关键字】: 生产管理指挥、生产经营一体化、智能化管理、科学化决策
案例背景
为深入贯彻习近平总书记关于网络强国的重要思想，按照“数字油田、智能油田、智慧油田”三步走的发展蓝图，提高油田生产运行指挥的全面集中、统一监视和智能化管控水平，实现油田资源和服务的全面共享，适应油田振兴发展的需要，加速信息化与工业化深度融合，打造油田大脑，驱动管理创新，助力大庆油田高质量振兴发展，于2019年9月26日建成大庆油田智慧指挥中心，辅助管理者监测、控制、分析、优化及指挥油田生产过程，基本满足了公司级监管中枢运营指挥需求。
随着油田数字化转型、智能化发展快速推进，在2024年的信息工作会议上，提出了构建公司级、厂级和作业区级三级生产管控平台的战略指示，完成大庆油田生产管理指挥系统建设。旨在基于统一的建设标准，利用分级管理机制，对各级生产数据进行标准化和集中化管理，促进不同层级、不同领域之间的生产管理信息流通与协作，消除信息壁垒，提升油田生产精细化管理能力，以满足油气生产精细化管理、“大运行”管控体系和QHSE综合化管控的要求。 数字化转型网www.szhzxw.cn
一、软件方案
基于开源的Docker + K8S技术路线，采用开放式微服务、开发运维框架（软件开发流水线）等技术。采用分布式架构，实现系统的高可用性和可伸缩性。平台基于微服务架构，实现业务应用的灵活拓展，并通过在线Web和移动App等形式展示和应用，遵循松耦合、高内聚原则进行分层设计，共包括三层：数据层、服务层、应用层。业务逻辑层，将业务按照微服务的方式进行细分，每个服务都支持独立部署与发布，实现高内聚、低耦合，满足面向服务的体系结构设计。
（1）数据层
数据层实现对数据源的采集与管理，包括结构化数据和非结构化数据，支持多种数据存储引擎，包括关系型数据库和非关系型数据库：大型数据库Oracle、小型数据库Mysql、中大型数据库SQL Server、文件数据库MongoDB等，支持的数据库版本齐全，可按需选择，并通过脚本、定时任务等机制，提供可靠的数据备份和恢复功能，确保数据的安全性。数据接入基于Socket机制，采用问答机制，对单条数据、批量数据均进行传输反馈应答；针对数据包的完整性进行crc算法校验，保证数据传输安全性、完整性及不可否认性。
（2）服务层
服务层主要采用微服务架构，由微服务框架、微服务组件池组成。微服务架构支持系统在可用性、安全性、适用和灵活性、可靠性、扩展性等方面要求。微服务框架：采用Spring Cloud等技术构建多语言、高效开发、高可靠、可扩展的微服务开发框架与运行环境。微服务治理框架包括服务注册、服务发现、服务网关、服务容器、服务日志、服务治理、服务监控、服务资源调度、负载均衡、消息服务功能，可以实现不同系统的服务注册、云化部署，支持不同模块后台采用不同技术开发。具有开放性、兼容性和可扩展性的特点。为业务用户提供统一应用入口，为应用开发者提供统一技术规范与开发环境，为平台管理者提供一体化运维功能，支持技术平台持续演进。微服务框架提供系统管理和监控工具，可以提供在线用户状态，系统负载情况，资源占用情况，后台事务队列、执行等情况信息，提供在线优化信息。微服务组件池：采用微服务组件池的形式支撑各业务目标，从而保证系统具有较强用户个性化定制能力、移植能力和后续开发能力，能够根据用户需求进行服务组件的集成与组合，从而实现功能组合及调整。
（3）应用层
应用基于B/S架构，支持主流浏览器访问：如chrome、firefox、360、ie11等。在线应用从职责上划分上将系统分为前端和后端，其中前端负责View和Controller层，专注于UI层、控制逻辑、渲染逻辑、交互、用户体验。后端负责Model层，业务处理/数据等。后端基于JAVA开发，专注于：数据格式、数据稳定、业务逻辑。Web前端应用为达到丰富美观的渲染效果和多种维度的数据视图支持，采用了当前流行的前端框架Bootstrap/Vue.js/ECharts作为基础，另外，为达到灵活定制图元开发的目的，还采用了Html5的Canvas进行DirectUI的部分实现；在同后端系统交互的方案中，系统采用Ajax同WebSocket相结合的通信方案。前端与后端完整分离，其主要优势如下：
1）后端开发互不影响，前端开发者完全不需要关心服务端用了什么技术，只需要一份接口说明文档即可。
2）前端可集中所有数据，在所有页面均可以访问到应用的数据，可避免重复请求获取相同数据；加载完页面后需要加载数据的时间，有时会有数据延迟或加载数据失败的情况。
3）约定好接口以后就可以专注于自己的那部分，可以前后端并行开发，效率也能得到提升，对质量和后期维护也是很大的提升。 数字化转型网www.szhzxw.cn
4）手机App与PC端网站可以共用同一套接口。
二、硬件方案
（1）硬件升级
1）4Gvpdn升级
为解决油田部分偏远地区网络无法覆盖生产场所，以及为保障移动作业工程施工数据传输需求，2020年建设了4G VPDN虚拟专网项目，开通了与大庆电信、大庆联通、大庆移动的4G虚拟专网接入专线，实现了数据安全传输，解决了有线网络覆盖不到的地方可以将数据回传。
根据实际业务发展情况，预计未来两年内业务增长1倍左右，平台系统需稳定运行，不在受制于设备性能和权限容量。为了保证前端设备数据回传质量，生产数据传输稳定无遗失，需加固设备传输路径各设备节点稳定性。针对高故障率频发节点设备进行更换，针对边界防火墙业务功能不足问题进行设备更换。
三家运营商接入边界防火墙，由LNS路由器作为运营商隧道数据接入点完成数据传输路由转发，单台交换机为链路增加功能性设备提供接入点，AAA认证服务器为业务专网卡提供认证、IP地址分配和业务分组功能，安全审计系统和运维审计等信息安全设备为数据链路提供安全防护和日志存贮，防火墙对链路访问内网区域进行安全防护和策略保护。 数字化转型网www.szhzxw.cn
为了实现4Gvpdn项目平稳运行，且满足未来两年业务发展，通过更换双向边界防火墙实现IPV6、5G业务传输支撑；替换现有LNS路由器扩容至支持4万路业务并发，并保障性能稳定；购买2千路AAA认证服务器License，支持现有AAA认证服务器在稳定运行的前提下满足业务发展需要的授权数量；购买新的AAA认证服务器，为业务发展做准备，为新增AAA认证服务器购买2万路License。增加LNS路由器进行堆叠方式减少业务单路故障节点，并增加核心交换机通过堆叠方式减少业务单路故障节点，采用自动路由选择，完成边界防火墙故障自动Bypass功能，链路从LNS路由器开始双链路主备自切换方式保障业务传输稳定性，后续新增AAA认证服务器也可与原AAA认证服务器进行业务迁移，将新增AAA认证服务器作为主用业务服务器，原AAA认证服务器进行配置导入，作为业务备用服务器，采用自动路由甄选功能，提高耦合性保障业务传输稳定，单点或多点不同设备故障均不会对业务造成影响，完善单链路运行具备一定灾备能力。
2）音视频系统升级
根据实际业务运行，面临多元化的展示效果和逐渐增多的业务使用量，为保障生产管理指挥系统展示功能和入住岗位的业务需求，增加音视频稳定性和可塑性，需要对现有设备进行升级和改造。
随着使用需求不断的增加，音频接口数量已跟不上使用需求，需要对音频接口做适当的扩容。功放、音箱日益老化，虽能勉强使用，但仍须冗余备份。分布式传输系统已满负荷运转多年，光纤线路衰减严重，有些功能已经弱化，有些功能有待升级。整体大屏显示模式需要全面更新，中控系统需要随之更新并且重新编程，从而适应新的使用需求。在视频会议频繁使用的过程中，需要给系统留有冗余备份，当出现意外情况的时候有相应的应急预案。 数字化转型网www.szhzxw.cn
通过对以上问题的分析，建设对目前系统进行改造升级，以提升整体会议体验感，同时也代表了大庆油田整体信息化建设的高水平。对音频系统进行升级改造，扩容音频接口，备份扩音设备，已保障生产管理指挥系统日常稳定运行。通过对分布式系统的升级，对系统功能进行优化，去除不必要的部分，升级传输薄弱的部分。对集中控系统进行改造，使会议操作人员更加便捷、更加稳定的进行会议操作，优化各种显示模式，提升会议系统的稳定性及易操作性。
3）坐席终端升级
应用云桌面技术对现有坐席终端升级改造，建设分布式协同坐席。实现集中管理、坐席协作、坐席预案、呼叫对讲、语音透传等功能，实现快速便捷地解决坐席之间的信息共享和信息处理的问题。
坐席功能需求包括云桌面资源、集中管理、坐席协作、坐席预案、呼叫对讲、语音透传等功能。
云桌面资源：提供终端一体化管理平台，能够统一管理接入终端，实现终端升级、补丁分发、终端监控、策略控制等功能。
集中管理：实现人机分离、一人多机、鼠标滑屏、快捷键。
坐席协作：坐席间推送抓取，坐席与大屏推送互动。
坐席预案：坐席布局保存为预案，可一键调用坐席预案或单屏预案。
呼叫对讲：坐席用户点对点实时语音对讲，通讯录一键拨号呼叫。
语音透传：坐席节点MIC声音支持反向穿透至信号源电脑主机中。
不同岗位的坐席负责不同的业务，有事需要协同处理一些业务信息，或者业务之间属性本身就存在关联性。PC终端还需要与大屏系统、音视频系统联动。目前现有的60台坐席由于已常年与断电运行5年时间，设备故障频发，老旧严重。同时，需要加强与大屏系统、音视频系统联动，增加集中管理、坐席协作、坐席预案、呼叫对讲、语音透传等功能。 数字化转型网www.szhzxw.cn
本项目应用云桌面技术，云桌面用户无需购买电脑主机，主机中的CPU、内存、硬盘等组件全部在云端集成，使用瘦客户机访问云端资源，键鼠、显示器与瘦客户机连接，达到与电脑一致的体验效果。比较传统PC电脑的数据离散、信息安全防护薄弱、软件与数据独享等应用壁垒，云桌面凭借着多终端接入、多协议解析、桌面集中管理、资源动态调控、数据统一防护、绿色节能环保等多种优势，会给桌面办公带来更开放、更安全、更稳定、更便捷的用户体验。
通过终端一体化管理平台，统一管理接入终端，实现终端升级、补丁分发、终端监控、策略控制等功能；提供图形化Linux操作系统，支持Citrix、RDP、HDP等主流云桌面连接协议；提供系统配置权限分级，并为系统配置提供密码保护。如对USB外接设备配置无需安全密码验证，而对云服务地址配置、网络配置等修改则需要安全密码验证。安全密码支持更改；提供本地配置网络检测工具，当桌面连接不上时，可检测网络情况，快速定位故障；提供终端配置的模板的提取和分发功能，实现批量配置。
（2）部署方案
本项目的部署方案依托于自建硬件资源，进行本地部署。 数字化转型网www.szhzxw.cn
平台主要功能将依托于自建服务器资源进行部署，满足用户通过集群、个人PC等终端进行业务访问及应用，充分支撑各级生产管理指挥大屏幕展示。在企业网DMZ区部署视频流推送、数据交换服务，实现视频流转发，数据同步等功能，保障内外网用户的使用需求。在企业网部署web应用服务器和数据库服务器，采用分布式部署方式，确保数据安全和完整，满足不同用户的访问。在生产网DMZ区部署A11告警信息转发服务，对接生产告警信息。对服务器中的数据进行实时备份。在异常情况发生时，可以在最短的时间内对服务器进行恢复。按照集团公司发布的《移动应用网络安全细则》，移动端的部署纳入到一体化平台建设中，避免数据外网传输存在的风险
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数字化转型网灯塔智造专题
数字化转型网灯塔智造专题活动将涵盖灯塔工厂、黑灯工厂、未来工厂、智能工厂等，从设计规划到落地实践的全流程。并融合人工智能、数字化转型、智能制造、机器人与自动化等技术与理念，帮助中国制造业企业打通客户订单到生产的全流程，实现世界一流灯塔标杆。数字化转型网灯塔智造专题活动包含以下内容：
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2、灯塔智造研习社：与制造业顶尖精英一起学习！数字化转型网建立了一个专门讨论智能制造、灯塔工厂等相关技术的研究学习社区，与各位同学一起成长！
3、灯塔智造论坛：智能浪潮！引领未来！数字化转型网打造的智造论坛，旨在通过高端对话推动行业树立正确理念，减少行业噪音，正本清源，助力行业发展！
4、灯塔工厂参观研学：目前灯塔工厂全球已有153家，目前中国已有62家，数字化转型网计划组织灯塔研习社的同学们先后参观国内的施耐德、海尔、博世、美的、三一重工、宁德时代、联合利华、宝洁、青岛啤酒等等，以及赴国外参观全球的灯塔工厂。
5、灯塔标杆案例研学：除了灯塔工厂外，数字化转型网仍然关注驱动整个制造业数字化转型、制造业智能制造、数字创新技术，我们将以不积跬步无以至千里的精神，关注每一个在细微处取得伟大成绩的“灯塔标杆”案例，组织灯塔研习社社员学习行业标杆！
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