基于低代碼平臺的井筒工藝數據采集系統設計與實現

張濤鋒 王娟 蔡亮 鄧紅梅

摘要：低代碼平臺（LCDP）是近些年發展起來敏捷響應企業業務需求迭代發展和支撐企業數字化轉型的一項新技術。友好的可視化環境，圖形化拖曳式配置操作界面，開發工作的自助化、敏捷化、扁平化，滿足了多團隊跨地域協作和多種開發形式。越來越多的企業青睞這種無代碼或低代碼的信息系統開發，既能夠敏捷響應業務需求、快速搭建應用系統，又能降低企業開發成本和運維成本。通過低代碼平臺設計實現基于領域模型驅動的井筒工藝數據采集平臺，構建新一代支持云端部署、PC?端、移動端等多終端自適應屏幕的應用，彈性伸縮資源調配，提供更穩定、高效的企業級數據采集應用平臺，解決數據多系統分散采集、效率低下等問題，為企業數字化轉型提供數據要素的支持。

關鍵詞：低代碼平臺??領域模型?流程設計?企業級數據?井筒工藝

中圖分類號：TP311.52

Design?and?Implementation?of?the?Wellbore?Process?Data?Acquisition?System?Based?on?the?Low-Code?Development?Platform

ZHANG?Taofeng1*????WANG?Juan2????CAI?Liang2?????DENG?Hongmei3

（1.Kunlun?Digital?Technology?Co.，Ltd.，?Beijing，?100043?China；2.Digital?and?Intelligent?Business?Unit，?PetroChina?Changqing?Oilfield?Company，?Xian，?Shannxi?Province，?710016?China；3.?Exploration?&?Development?Research?Institute，?PetroChina?Changqing?Oilfield?Company，?Xian，?Shannxi?Province，?710016?China）

Abstract：The?low-code?development?platform?（LCDP）?is?a?new?technology?developed?in?recent?years?to?agilely?respond?to?the?iterative?development?of?the?business?needs?of?enterprises?and?support?the?digital?transformation?of?enterprises.?The?friendly?visual?environment，?the?graphical?drag-and-drop?configuration?operation?interface?and?the?self-service，?agility?and?flattening?of?development?work?meet?the?needs?of?multi-team?cross-regional?collaboration?and?a?variety?of?development?forms.?More?and?more?enterprises?favor?the?development?of?this?kind?of?non-code?or?low-code?information?system，?which?can?not?only?agilely?respond?to?business?needs?and?quickly?build?application?systems，?but?also?reduce?the?development?costs?and?operation?and?maintenance?costs?of?enterprises.?Through?the?design?and?implementation?of?the?low-code?platform，?based?on?the?wellbore?process?data?acquisition?platform?driven?by?the?domain?model，?this?paper?builds?a?new?generation?of?application?platform?that?supports?the?deployment?of?cloud?terminals?and?the?application?of?multi-terminal?adaptive?screens?such?as?PC?terminals?and?mobile?terminals，?autoscales?resource?allocation?and?provides?more?stable?and?efficient?enterprise-level?data?collection，?which?solves?the?problems?of?multi-system?scattered?data?collection?and?low?efficiency，?and?provides?data?element?support?for?the?digital?transformation?of?enterprises.

Key?Words：Low-code?development?platform;?Domain?model;?Process?design;?Enterprise-level?data;?Wellbore?process

1?綜述

1.1?建設背景

企業在發展過程中逐步顯現出兩方面的問題。一是在發展過程中建立了多套井筒工藝數據采集系統，技術體系落后、架構不一致、兼容難度大、運行效率低等問題逐漸突顯。同時，各系統的分散部署，獨立占用了數據庫服務器、應用服務器，導致硬件資源利用效率不足，遇到高并發時系統會頻繁崩潰，很多新的應用需求無法快速實現，從而導致響應周期過長[1]。二是對于實施商來說，開發過程的標準不統一，開發框架多種多樣，無法快速響應客戶需求。沒有邊界的開發工具，是對客戶需求的理解不準確，而沒有沉淀的通用能力，導致公司經營效率無法提高。對于開發者來說，重復開發導致工作量巨大，缺少設計的開發讓功能難以沉淀，無法準確實現業務方需求，對于業務的不理解也導致開發出的功能需經過多次修改[2]。企業迫切需解決以上痛點，采用新技術滿足后續的發展需求，完善功能開發及保障技術兼容性，因此需要啟動低代碼平臺的研究與建設。

低代碼平臺提供標準化的項目開發流程，通過數據建模、服務開發、表單設計、流程配置、報表開發、界面開發等一系列工具，真正做到低代碼搭建業務系統[3]。對于不能滿足定制需求的場景，支持開放服務的開發，可以更好地解決企業面臨的此類問題。

1.2?業務需求

1.1.1?優化業務流程，重建業務架構

統一數據采集平臺建設主要包括平臺框架搭建和數據采集業務場景開發集成兩部分。業務上需要建立統一的數據采集平臺，形成統一的模型標準、統一存儲、統一共享服務的數據治理體系。管理上實現數據采集流程重建，通過任務驅動、閉環管理優化管理模式，提升數據質量。

1.1.2?敏捷迭代，響應新需求

搭建可靈活配置的數據采集框架，提供豐富的標準化數據采集模板、模型設計器、頁面設計器、流程設計器等組件[4]，業務人員可通過框架開發數據采集端敏捷迭代，響應業務需求，提高工作效率，降低運維成本。

2?系統設計

2.1?技術架構

基于平臺（Platform?as?a?Service，PaaS）的技術架構，采用統一數據源訪問接口，內置標準化采集流程定制適配器，構建流程化的采集框架，滿足業務人員自定義數據采集模塊。技術上采用內存數據庫（Remote?Dictionary?Server，Redis）、消息中間件等新技術，提升數據處理能力及速度，保障數據入湖的效率和用戶體驗。以數據湖為數據資產管理中心，驅動數據采集、管理、服務[5]。通過數據抽取工具整合現有的分散管理的數據資源，補充錄入缺失的數據資源并直接入湖（如圖1所示）。

2.2?模型設計

平臺引入領域模型設計理念，通過對業務對象分析，對業務中涉及的實體及其相互之間的關系進行描述，構建適合井筒工藝數據管理的數據模型。領域模型設計包括領域模型基礎信息管理、領域模型字段設計、領域模型高級設置、數據類型選擇等流程。領域模型對象編輯可以將其他領域模型作為一個類型嵌入新建的領域模型，實現常用字段的復用，有效節約設計時間。模型定義、修訂、優化完善可通過平臺操作，且簡單便捷。

2.3?部署架構設計

系統基于?PaaS?進行部署，配置具備資源彈性伸縮而滿足高峰流量的性能調配[6]。在隔離區（Demilitarized?Zone，DMZ）進行鏡像部署，進一步提高數據錄入的及時性和便捷性，同時通過加密技術，保障數據安全（如圖2所示）。

2.4?流程設計

平臺流程設計采用業務流程管理（Business?Process?Management，BPM）模型，構建統一的數據采集任務，制定靈活的下發、執行、檢查、審批等管理節點，實現各業務階段的事務自動化流轉，同時各業務階段之間形成自動化銜接，構建全閉環管理，保障數據采集過程中的標準化、流程化，確保數據質量（如圖3所示）。通過圖形化拖拽的方式實現工作流的可視化設計和配置，快速實現流程開發和部署。支持通用流程條件，多節點、多流向支持各種復雜流程。流程審批和系統管理無縫集成，實現人員、崗位、角色授權綁定。

2.5?功能設計

基于低代碼平臺搭建了井筒工藝數據采集業務場景，確定井筒生產數據采集包括4類用戶、5大模塊和12類業務。4類用戶包括數據管理人員、作業區施工井管理人員、數據采集人員和數據審核人員?，5大模塊包括采集監督、任務創建、數據采集、數據審核和完井統計，12類業務包括維護作業、井筒大修、增產措施等（如圖4所示）?。

2.6?數據質控設計

數據質量基于元數據進行數據質量把控，實現非空、唯一、單調、枚舉、閾值、正則表達式、及時性、完整性等方式的數據驗證，同時基于數據模型設計進行數據之間的邏輯一致性進行判斷。質控模塊采用松耦合設計，實現驗證規則、數據質控項、質控方案、質控報告的模塊化管理，用戶可根據實際需要針對不同的數據采集單元定制數據質控報告。平臺提供三級審查和四級質控的統一數據質量管控流程，保障采集數據的齊全準。其中三級審查包括施工方自查自檢、業務管理方一級審查和信息部門二級審查，四級質控包括錄入時質控、可視化質控、大數據分析質控和人工業務質控。

2.7?權限設計

平臺接入集團統一身份認證系統，業務應用基于?OAuth2?認證協議接入用戶中心。?擴展角色模型（Role-Based?Access?Control，RBAC），實現對用戶、角色、組織機構、崗位的授權管理。權限設計讓管理更靈活，提供任務待辦、托管代辦、任務駁回等功能，滿足了復雜業務的要求。

2.8?高可用設計

平臺提供高可用性，采用兩級高可用保障，一是利用云平臺底層的容器集群管理系統（Kubernetes，K8S）提供容器的多實例及彈性伸縮的的功能，即便一個容器掛掉依然能夠運行[7]。如果訪問量突然增多，擴展實例支撐訪問（訪問量下去之后可以銷毀實例）；如果擴展實例超出資源限制，則可使用有序結合（Spring?Cloud）網關進行限流、熔斷等操作，保障核心用戶的正常訪問。二是通過PaaS的資源彈性擴展實施的調度資源，設置配額上線，在不影響整個集群穩定運行的基礎上，按需進行資源配置，極大限度保證平臺的穩定運行（如圖5所示）。

3?結語

通過低代碼平臺構建井筒工藝數據采集業務場景的搭建，在解決了企業數據采集難、質量低的基礎上，得到了以下經驗。

（1）搭建應用開發平臺、構建共享開發能力、滿足多種開發模式，實現軟件低代碼開發。提供統一的基礎應用環境、開發框架、組件與工具、線上線下的快速開發能力，支持跨終端的自適配開發、云化部署。全部采用?B/S?模型開發，提升用戶體驗。同時，建立數據庫資源池，對外提供統一的數據存儲管理服務、統一的運維服務。由分散管理轉向全面集約式管理，節約服務器配置?70%?以上，提升應用?App開發30%?的效率，提升數據提交時間70%。最終，項目交付時間由2個月減少到7天。

（2）革新管理流程，通過低代碼平臺重構管控模式，實現了線下工作搬到線上、分散管理轉向流程化管控、數據資源向數據資產化管理轉變、分散建設向集成集約方式發展、分散投資向一次投資長效運營發展。

參考文獻

[1]?李旭東，胡華，胡武，等.?低代碼平臺在企業中的應用[J].?企業科技與發展，2022（10）：99-101.

[2]?馬濤，張仲宏，王鐵成，等.?勘探開發夢想云平臺架構設計與實現[J].?中國石油勘探，2020，25（5）：71-81.

[3]?徐娟華.?基于可視化設計的零代碼平臺分析及應用探討[J].?銅業工程，2020（6）：75-79.

[4]?徐強，熊曉嬌.?云計算服務核算：影響、挑戰與改進思路[J].?統計與信息論壇，2023，38（8）：14-27.

[5]?辛海燕，申端明.?基于低代碼平臺的技術分析[J].?信息系統工程，2022（11）：127-130.

[6]?劉虔銘.?基于低代碼平臺的醫院新冠肺炎疫情防控系統設計[J].?中國數字醫學，2022，17（12）：49-53.

[7]?ISHARUFE??W，?JAAFAR?F，??BUTAKOV?S.?Study?of?Security?Issues?in?Platform-as-a-Service?（PaaS）?Cloud?Model[C]//International?Conference?on?Electrical，?Communication，?and?Computer?Engineering?（ICECCE），?2020：1-6.