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系物与被系物安全管控平台的设计论文

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  关键词:系物与被系物,微服务,数据库,智能控制平台

  Design of Safety Control Platform for Tethered Objects and Tethered Objects

系物与被系物安全管控平台的设计论文

  LI Yujian,LU Tong,TIAN Zhixin

  (CNOOC Technology Testing Co.,Ltd.,Tianjin 300452,China)

  Abstract:Testrums and testrums are widely used in offshore oil operation platforms,which are characterized by many types,complex applications and high operating risks.This kind of equipment must ensure reliable regular inspection to ensure the safety during use.The query of inspection data and the statistics of equipment operation are of great significance to the improvement of equipment operation and maintenance level.This paper introduces the design method of a data management system for the operation and maintenance of testee and testee,and expounds the application strategy of microservice architecture in the system.

  Keywords:tether and tether;microservices;database;intelligent control platform

  1概述

  系物与被系物作为海洋石油作业平台吊装的常用设备之一,通过系物与被系物检验管理专项检查工作,发现部分企业在设备管理中广泛存在检验资质不全、缺乏唯一性标志以及缺乏制造商标志等现象。同时系物与被系物在海洋石油作业中被广泛使用,其数量众多,使用频繁,容易出现缺陷和隐患,也导致了一些安全生产事故,造成了人员伤亡和财产损失。因此,系物与被系物是否安全可靠直接影响现场作业安全,必须给予高度重视。同时,也为响应监管部门加强系物与被系物检验安全管理的号召,强化设备的日常管理,有效防范潜在安全风险,建立系物与被系物检验规范管理长效机制,完成系物与被系物安全管控平台(以下简称“管控平台”)的开发,实现检验报告和检验数据的查询、鉴真等功能,并为设备运营方与上级监管部门提供信息和数据统计支持共享[1]。

  2系物与被系物安全管控平台的功能设计

  2.1总体功能框架

  管控平台的整体功能架构如图1所示,该平台旨在提升设备管理运维的水平,可以为设备检测方、设备使用单位、上级监管部门以及其他检验机构提供各自的数据查询和统计服务,各部门在平台中的基本职责规划如下:

  (1)检测部门:提供设备的检验数据,负责相关数据和检验报告的更新;

  (2)设备运维单位:负责设备的维护保养,更新设备保养数据;

  (3)上级监管部门:负责查询设备检验数据的统计,对设备运维单位完成设备维护绩效的考核;

  (4)相关方:主要为受设备状态影响严重的部门和岗位,可以对设备检验数据和检验报告进行查询。

  2.2数据录入功能

  2.2.1设备检测数据的更新

  系物与被系物的检验数据是该平台的主要数据源之一,将该平台与检测业务系统相连,检测业务部门依据相关质量管理体系采取外观检验、无损检测等手段完成设备检测数据的采集,通过业务数据系统完成检验报告的编制和审批,通过数据传输接口将检验数据和检验报告以及相关的设备基本信息传输至管控平台,具体流程如图2所示。

 

  (1)设备基本数据:主要包括制造厂商、编号、型号规格、所属公司、尺寸以及载荷等数据信息(若使用单位未提前进行录入,检测部门可负责基本信息的录入);

  (2)设备检验数据:主要包括设备状态(良好或报废)、检验结果、检验日期、有效期等检验数据;

  (3)设备检验证书:主要包括经过信息化审批流程形成的具备一定资质效力的检验报告和证书文件。

  2.2.2唯一性标志的处理

  为了提升数据查询的效率以及移动终端APP运营的需要,需要为每一台系物与被系物设备配置一个唯一性标志。经过深入的调研拟定选择可由二维码以配套序列号的金属铭牌作为唯一性标志,该标志将作为相应设备的信息查询入口实现检验数据和设备信息的便捷查询。完成该标志与设备的系挂以及设备基本数据与此标志之间的数据链接,如图3所示,基本的操作步骤如下:

  (1)该平台批量生成唯一性标志,并交付给设备使用单位;

  (2)使用单位针对系物与被系物设备的基本信息进行录入,并在相关记录中录入唯一性标志编号;

  (3)使用单位根据基本数据建立与设备之间的有效链接,完成唯一性标志与设备的牢固系挂。

  2.2.3使用方的数据输入

  (1)设备基本数据:主要包括出厂编号、设备型号、安全载荷以及设备自重、载重等指标。

  (2)维护数据输入:该类设备在使用过程中需要进行日常的维护操作,并对设备状态信息进行更新,主要包括以下数据:

  ①日常保养记录:包括保养时间,具体保养措施等;

  ②设备状态更新:主要包括设备停用、设备启用、设备报废等状态进行更新。

  2.3平台服务功能的设计

  2.3.1针对上级监管部门的功能设计

  上级监管部门将对设备使用部门的运维情况进行整体管控,基于该平台完成各种数据的查询和统计,以该平台的数据采集和存储体系为基础,实现对设备使用情况查询。

  (1)设备检验报告查询:主要包括当前检验报告、历史检验报告以及相关数据的查询;

  (2)设备维护水平评价:对设备上线率、设备检验覆盖率、设备使用寿命以及设备断检周期等性能参数进行计算,综合评价各部门的系物与被系物类设备的运维水平;

  (3)设备状态智能分析:将数理统计和信息挖掘技术引入该平台,获取设备的性能损耗规律,从设备类型、设备型号、制造厂商以及运维公司等多个维度获取设备的损耗规律,为设备的购置和维护提供决策支持。

  2.3.2设备使用单位的功能设计

  (1)证书报告查询:采用各种方式对设备的检验证书和检验报告进行查询和下载;

  (2)数据统计分析:对本公司设备的应用情况进行统计,主要包括设备检验覆盖率、平均使用寿命、历年新增设备数据和报废数据以及维护保养情况进行统计,获取该类设备的整体运维水平;

  (3)运维提醒功能:设备运维部门可设置运维周期提醒,届时系统将会提醒相关人员进行设备维护;基于检验方提供的检验数据,该平台将向运维人员发出设备检验提醒,协助运维人员及时启动设备运维工作;针对整体运维水平较低时,系统将会发出提醒,指导相关人员采取措施,提高设备的运维水平。

  3系物与被系物安全管控平台的架构设计

  3.1后台架构设计

  微服务架构(microservices Architecture)是一种架构风格,一个大型复杂软件应用由一个或多个微服务组成。系统中的各个微服务可被独立部署,各个微服务之间是松耦合的。每个微服务仅关注于完成一件任务并很好地完成该任务,在所有情况下,每个任务代表着一个小的业务能力。该架构有很好的系统扩展能力,并且易于维护,由于其良好的适应性和可扩展性,在中大型业务系统的开发中日益得到广泛应用,出于本管控平台扩展和维护成本的考虑在本系统的后台开发中采用了SpringClound微服务架构[2]。

  3.1.1服务注册中心

  在本系统中采用Eureka作为注册中心。它不直接进行任何业务处理,而是单独输出以供其他服务进行注册及发现。此外,Eureka还会对服务的健康状态进行实时监测和管理,确保服务的稳定运行。服务注册与发现是微服务框架的核心环节之一,在本系统中主要负责对各类业务服务进行管理和调度,从而实现系统功能。

  3.1.2路由网关

  SpringCloud作为一个微服务架构,如果没有一个统一的网关入口,则所有的服务都需要对外暴露接口,导致系统安全无法保障。对于身份验证、安全、过滤等都需要专门的服务来完成,工作量较大,因而需要一个统一的API网关进行统一化的过滤和身份验证。在本系统采用gateway作为API网关,实现各种访问过滤工作。

  3.1.3配置中心

  SpringCloud微服务架构中每一个自服务的运行都离不开配置的支撑,由于在开发、测试以及生产等阶段,可能需要不同的配置参数,因此配置文件会非常复杂,于是出现了统一配置中心,在系统运行期间可以动态调整。本系统开发中选择SpringCloudConfig作为配置中心,该组件支持git集成,便于开发操作。

  3.1.4业务微服务

  根据业务功能,该系统共设计五个业务微服务:

  (1)集团公司统一认证微服务:完成系统操作人员的双因素认证,确保系统的安全性,并与集团公司信息化管理体系完成对接;

  (2)设备基本数据微服务:实现设备出厂编号、载荷、型号规格等基本数据的管理功能;

  (3)设备检验数据微服务:实现设备检验数据(包括外观检验、无损检测等)的管理功能;

  (4)设备保养数据微服务:实现设备保养数据的管理功能,包括增、删、改、查等;

  (5)统计分析微服务:完成针对整个业务的统计和分析功能。

  在当前情况下,本系统运行规模较小,无须进行冗余配置,并未设置负载均衡和熔断降级组件,随着系统应用规模的逐渐增大,可以增加这两个组件,增强系统的并发访问性能。

  3.2网络访问机制设计

  该系统的访问有两种模式:

  (1)内网模式:系统内容用户可以通过PC段在系统内办公网内访问该系统,实现相关的数据维护和查询操作;

  (2)外网模式:在DMZ区域设置Nginx代理服务,移动端APP可以通过该代理服务,在4G或5G的支持下,对内网数据进行访问,实现数据的便捷查询和维护。

  3.3数据存储架构设计

  在本系统中,数据存储主要分为两类:

  (1)结构化数据的存储:包括设备基础信息、维护数据等结构化数据,通过大数据平台提供的RDS数据库管理引擎,完成数据存储,目前该引擎支持MySql、Oracle等多个数据库品牌;

  (2)非结构化数据存储:主要包括设备检验报告等文件的存储,在本系统中采用大数据平台提供的OSS对象文件存储系统完成对文件数据的存储,在提升查询效率的同时,提供三重冗余安全保证机制,确保了系统数据的安全性。

       3.4前端框架设计

  该系统属于定性的单窗口多应用系统,采用当前较为流行的Vue3.0前端框架,该框架采用MVVM数据驱动视图和双向数据绑定的原理,集中体现了显示组件的模块化以及显示与数据的分离,进一步强化了开发组件解耦的思维,为系统功能的扩展奠定了基础[3]。

  4结语

  综上所述,基于业务需求分析结果,完成了系物与被系物安全管控平台功能框架的构建,形成了完善的管控平台功能设计方案,并在此基础上梳理底层数据架构,进而完成底层数据库的开发。在后台架构设计中引入了微服务开发架构,实现系统后端各项功能的开发,并借助前后端分离的技术支持,完成了前端界面的开发。将IT技术与设备管理需求相结合,成功完成了业务系统的开发,不但保证了可用性,也为后续系统功能的扩展奠定基础。在运行过程中该系统完成了几次升级和扩展,系统性能稳定,可承受一定的并发压力,具有扩展的空间,对系物与被系物安全管控平台设备运维水平的提升具有重要意义。

 参考文献:

  [1]宋丽华,李士宽,张建成,等.基于微服务架构的信息服务云平台设计[J].信息技术与信息化,2022(10):156-160.

  [2]王渊.基于微服务的物联网平台架构设计[J].工业控制计算机,2023,36(4):129-130.

  [3]李俊,江海.基于微服务架构的新零售系统设计与应用[J].计算机时代,2023(3):106-110,115.


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