石玉松

[摘 要]油田对站库业务标准化、集成化、精细化管理持续推进，通过对大屏图幅展示技术和矢量绘图算法的研究，可以完成站库生产管理数据在大小屏的多端共享共用，实现基于2小时维度的站库生产动态运行图绘制，并完成站库指标管理、站库安全管理、岗检管理在大屏端的可视化实时展示。而传统的数据报表展示体系存在类型单一、数据相关性差、动态分析不全面等缺陷。数据图幅技术在油田生产中的应用场景较多，如各类等值图、注水质量状态图、生产指标可视化展示等，以往的绘制技术多基于JAVA及H5 Canvas等技术实现，该技术部署环节复杂、开发难度大、周期长，无法实现在大屏、个人计算机的多终端适配，给用户的使用带来很大困难。文章使用数据图幅技术在浏览器内对曲线图、折线图、面积图及非规则图幅进行直接绘制。该技术具备多分辨率适应缩放、无插件、无须安装、跨操作系统等诸多优点，通过可视化绘制有效提高图幅绘制速度，在工区数字化集中管理平台得到应用，效果比较理想，同时在油田生产管理的其他业务领域也有较为广阔的应用空间。

[关键词]数据图幅;矢量绘图;可视化展示

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2021.04.052

[中图分类号]TP315;F270.7[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2021）04-0-02

1     背景及意义

数据图幅在油田生产数据展示中是必不可少的，以往使用技术过于陈旧，对于开发人员来说，存在学习成本高、开发难度大、不利于开发人员的代码版本迭代等问题。对于使用人员来说，存在着操作环境复杂、容易出现异常、UI视觉设计不美观等问题，严重影响了用户使用体验。传统存在的数据报表展示体系也存在类型单一、数据相关性差、动态分析不全面等缺陷。因此，需要在油田生产数据图幅绘制中，使用一个新的主流技术，完成构建站库各项管理指标的可视化展示平台。

2     平台技术选型及重点技术研究

2.1   规则图幅的技术选型

规则图幅是指折线图、柱状图、饼图、面积图、散点图以及其他标准图等，近年，思路成熟的规则图幅开发模式共有3种方式，分别是原生渲染绘图模式、Web H5 开发模式、FR规则图幅构件式开发模式。

2.1.1   原生渲染绘图模式

主要开发语言为Java、C#语言，一般采用其包内自带的CHART插件，提供的功能更原始。原生渲染绘图模式一般绘制2D绘图，作为曾经传统的主流开发模式，优点是程序运行速度快、稳定性好，有原生语言的底层支持，对图像动画效果渲染处理非常流畅。而缺点是开发语言学习周期过长，对软件人员编程能力需求很高，这种开发模式需要使用不同的程序设计语言和框架进行开发，团队协作开发进度慢，程序更新迭代不及时。

2.1.2   Web H5 开发模式

主要开发语言为HTML 5及CSS，一般引用集成的ECharts、

Highcharts等JavaScript插件，使用前端较为流畅的访问操作原生资源。优点是语言简单易学，开发成本低，可实现图形界面的大小任意缩放，色彩图像颜色更加丰富，生成的图幅文件比Flash、对象类别扩充组件（Object Linking and Embedding Control eXtensio，OCX）、Applet的文件要小很多，软件版本发布只需要更新服务器端，即可以实现多平台同步兼容使用，但因缺乏编程的可视化界面操作，绘图效率有待提升。

2.1.3   FR规则图幅构件式开发模式

使用框架内自带的可视化规则图形构建界面，遵循H5的应用开发思路，只需搭配少量的JavaScript代码，以拖拽式、构件式的开发模式，即可快速完成新業务或者功能模块的软件迭代升级，可实现多种3D可视化、交互式响应的效果，用最小的开发学习成本，做到接近于原生开发的用户体验。

而工区站库数字化集中管理平台，站库指标管理数据量大，需要在大屏及个人计算机（Personal Computer，PC）上动态可视化、精细化展示，包含折线图、柱状图、饼图、面积图等多种曲线，开发任务工作量较大，可选用构件式开发技术快速完成该平台搭建。

2.2   非规则图幅的技术选型

非规则图幅在厂内的应用场景较多，主要包括等值图、示意图、状态图、流程图等不具备标准通用格式的数据图幅。一般需具备画面矢量缩放、动画互动、大小屏通用等特色功能。该类数据图幅突破了字体的限制，将文字作为独立对象存储，即使用户的设备上没有安装任何字库，也不影响图幅功能的正常使用。非规则数据图幅技术可绘制点地图、数据流向地图、空间内区域地图。该平台的“站库生产动态运行图”模块，不仅需要动态展示泵、炉、空压机等多个设备运行状态情况，还需要在大屏端完成各罐液位、来水外输情况，采用点地图的技术思想，完成非规则数据图幅的绘制。

2.3   构建数据集成通道框架

集成提取已有的源数据及A5系统中的转油站、污水站、注水站数据，满足生产指标管理模块各站的单日和月度可视化查询。目前，2小时站库数据还没有建立规范的数据标准进行规范，通过梳理整合报表，可统筹构建涵盖转油站、注入站、注水站等2小时维度的站库数据架构。要以源数据为开发工具进行统一管理，从源头实现数据规范统一，支持历史数据自动提取，减轻用户采集工作量，提高数据的准确度及可用性。此外，还要将承包商管理数据、岗检管理数据、视频监控等集成在统一的平台上，实现信息的采集、汇总、存储、管理、统计分析、发布等各种数据功能的大屏端统一集中展示，实现业务报表集成、个性报表可视化展示、复杂数据统计分析，为领导层、决策层提供多维度、多层次的决策数据支持。

2.4   矢量算法运用，确保大屏、PC端通用

所谓矢量图，就是使用直线、曲线以及点阵等方式来描述的图形，构成这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形和圆等，所有图幅均是通过公式计算获得的，具有编辑后不失真、无级缩放等特点。每个对象都是一个自成一体的实体，这样就可以维持它原有的清晰度和弯曲度。这意味着它们可以按最高分辨率显示到输出设备上。在软件开发中运用矢量算法，对于点实体和线实体，可以直接记录空间信息和属性信息，按照屏幕画面的百分比对控件进行布局;对于多边形区域，可以采用坐标标记法进行计算，确保用户在大屏、PC屏、手机端多端通用，使用户可以任意缩放图像，不会破坏图像的清晰度、细节等。

3     系统实现及应用效果

3.1   工区数字化集中管理平台的主要功能

工区数字化集中管理平台可构建2小时维度的站库数据采集系统，以源数据采集平台作为站库生产数据支持，以各类站库的日数据结构作为参照模板，结合本厂各类站库数据的实际生产需求，梳理各类站库系统的各类各时段人工手抄报表，明确工区数字化集中管理平台的基本业务需求及数据架构，建立基于源数据采集平台系统的2小时维度的数据采集功能模块。平台可支持所有生产数据的批量全文本粘贴以及EXCEL文件的导入，并通过Oracle数据库的作业任务实现了自动提取上一时段数据，有效减少相关生产数据采集的工作量。数据量主要包括泵、炉运行状态、瞬时来水排量、罐液位、分离器液位等数据，可以为厂、矿、队三级单位提供展示、查询、分析的功能。

3.2   生成动态运行图模块

该模块主要采用非规则图幅，以上述2小时维度数据作为相关数据字典，以点地图方式，实现转油站、注入站、污水站的泵运行状态，站内油、气、水生产数据的可视化展示。灰色线代表油系统的流转方向，黄色线代表天然气系统的流转方向，绿色线代表水系统的流转方向。蓝色闪光点代表泵设备的运行状态为正在运行中，黄色闪光点代表该设备的运行状态为正在停用，从而实现多颜色、多方式、全面、直观的展示，为生产指挥工作提供有效参考。

3.3   站库指标管理模块

该模块主要采用规则图幅，使用相关软件的日数据，实现转油站、注入站、污水站的指标管理可视化展示。转油站日数据包括掺水量、处理量、吨液耗气、外输情况、综合单耗等重要指标的日分析趋势;注水日数据包括注水单耗、综合用电量、注水总量、注水液位、注水管压、水质监测、含油量、悬浮量等重要指标的日分析趋势;转油站月数据包括掺水量、处理量、吨液耗气、外输情况、综合单耗等重要指标的月变化趋势和本月目标值、完成值等情况;注水站月数据包括注水单耗、综合用电量、注水总量、注水液位、注水管压、水质监测、含油量、悬浮量等重要指标，还包括注水泵本月的运行天数、用电量、泵效等情况，从而实现多种类、多样式、连续、高效的展示，为生产分析工作提供决策依据。

3.4   其他异构数据集成展示模块

承包商管理数据包括施工项目的基本信息、施工单位资质信息、施工人员考试成绩信息、承包商人员进入情况等。承包商人员进入情况包括施工项目、进入人员姓名、岗位、通用无线分组业务（General Packet Radio Service，GPRS）定位位置、扫描进出时间情况等数据信息。施工单位资质信息包括施工单位、联系人、联系电话、资质照片、营业执照等信息，可单击图片放大展示，满足照片在不同分辨率下的清晰展现。施工单位人员信息包括施工单位、岗位、联系电话、安全考试成绩、入场证、员工从业资质等。平台还覆盖了“四心四觉”安全文化，“六不准、十必须、八做到”制度宣传等模块，在大屏端完成了数据的多维度集中展示，从而实现多领域、多样化、丰富、详细的展示，为各个生产相关工作提供可靠依据。

4     结 语

工区数字化集中管理平台通過对大屏图幅展示技术和矢量绘图算法的研究，完成站库管理数据在大小屏的多端共享共用，统筹构建涵盖转油站、注入站、注水站等2小时维度的站库数据架构，实现生产数据动态运行图、站库指标可视化管理、站库承包商安全管理、队务制度文化管理在大屏端的高质量、图形化、可视化实时展示。

通过抢前抓早，模块化定制，结合工区实际需求，破除数字化基础建设前端硬件制约，按照倒排工期，结果驱动的原则，提前布局开展采油矿区域化集中管理中心软件系统开发，通过本次开发，为厂内井、间、站数字化推广助力。在软件数据集中展示方面，提供全新的技术思路和方向，利用数据图幅高效的可视化编程优势，可形成厂生产经营信息的多维度、多层次、可推广、可复制的数据分析平台，为今后的井、站数字化信息统一集中展示、领导层决策层统一调度布控，提供了可靠技术手段。