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主题九：信息集成技术研究及应用
石化企业上层应用系统的设计与实现
荀允
（中国石化长岭分公司计算机应用研究所，岳阳 414012）摘 要: 本文详细阐述石化企业上层应用系统的设计与实现技术,针对石化企业上层应用系统的特点提出
了基于同一数据源企业不同应用模型的实现技术,并给出了 J2EE 结构框架、异构数据库等关键技术的解决 方案。关键词：上层应用 J2EE Servlet EJB 实时数据库 MVC 组件 0．引言
随着计算机技术的普及应用，石化企业自动化水平在不断提高。许多单位都先后建立了 过程控制系统、企业内部网、实时数据库系统以及一些应用系统；但由于各应用系统数据源 不统一，出现各部门得到的数据信息不一致，对生产经营决策工作产生一定影响；上层应用 系统就是建立在实时数据库的基础上，一方面通过技术手段以一定的频次将实时数据库中的 关键数据转到关系数据库中作为企业应用的统一数据源，另一方面根据企业各部门的需要以 不同的形式进行数据加工与展示，满足企业生产经营需要。2．总体设计
2．1 上层应用系统的特点 上层应用系统作为企业生产经营决策的重要依据，必须具备以下特点：（1）准确可靠性 上层应用系统作为企业生产经营结算的重要依据，系统运行必须稳定可靠，数据准确，值得信赖。这就要求包括数据转换、统计公式、异构数据库之间数 据传输在内的综合系统运行必须运行可靠，综合误差保证在规定的精度范围 内。（2）完整及时性 由于生产实时数据具有累加性和传递性的特点，在任何情况下都不允许丢 失生产原始数据。这就需要在数据传输的各个环节比如 OPC 接口、ODBC-JDBC 桥采用相应的技术手段来确保数据的完整性和及时性。（3）可扩展性 由于上层应用系统面向企业各个业务部门和生产单位，具有多角度的应用 需求。这就要求系统具有业务功能的扩展、组态和重组。（4）安全性 企业上层应用系统是建立在实时数据库基础上，企业技术参数必须严格保 密。系统安全一方面要求企业网管加强网络安全建设；另一方面上层应用系统 限制企业内部的各个部门在自己的使用权限下进行操作。对于后者，通常作为 507 主题九：信息集成技术研究及应用
面向用户、开放的操作平台，上层应用系统为不同的部门提供不同的权限，不 同操作权限的部门只能在自己的权限范围内操作。一般的软件做法是采用多级 多元多视图达到这个目的，所谓多级就是超级用户通过为用户设置不同的级别 使其具有相应的操作权限（也称软件分发技术）；多元是指超级用户可以设置 更趋个性化的人机界面； 多视图是指不同操作级别的人员所操作的人机界面也 不一样，因而有不同的信息访问范围。2．2 系统总体结构
图 1 系统总体结构图
2．3 主要功能 上层应用系统粗略的讲就是要解决物流监控、基础计量、数据处理以及不同管理视图的 数据生成与显示。2．3．1 物流定义 物流就是指物料从一个地方流向另一个地方，通常物流 A->B 有两个计量点,系统对每 个计量点给定一个公式变量，方便数据统计与处理； 石化企业物流定义（面向生产）包括 装置与罐区两部分，物流定义的同时解决各物流的数据计量方式与方法,考虑装置与罐区计 量方法的差异,公式变量采用不同的命名规则。（1）以装置为参考点的物流定义 508 主题九：信息集成技术研究及应用
图2 安庆石化催化裂化装置的主要物流图
上图为安庆石化催化裂化装置的主要物流图，系统按如下存储结构进行物流定义：
表1 公式 变量 TG00 1 TG00 2 TG00 3 催化 裂化 催化 裂化 催化 裂化 油浆 付 二罐 区 CH-FQ329 虚拟 0.98 质量表 装置 物料 名称 常底 重油 柴油 付 收 动态 来源 去向 常减 压 精制 CH-FQ352 真实 1.1 体积表 物流定义 实时数据库 位号 CH-FI281 真实 位号类型 仪表修 正系数 1.0 质量表 仪表类型
生产线/ 侧线-（2）罐区物流定义 罐区物流定义与装置类似,只是在定义的同时给出计算方法和计算公式;结构如下: 表2 公式 变量 TP001 物流 中心 101 装置 罐号 物料 名称 油浆 收 动态 来源 去向 催化 裂化 结算结构 实时数据库 位号 WL-FQ325 计算 方法 公式 法 液位修 正值 1.0 22.5 1 乘系数 除系数
考虑企业数据的使用目的,对储罐罐量计算有粗略计量方法和精确计量方法，在上层应 用系统中已开发成组件 EJB，分简单公式法和查表公式法两种: 简单公式法:(液位计数据 + 液位修正值)* 乘系数 / 除系数，这是一种粗略计量方法； 查表公式法: m={(V+Vsp×D4-VＳ)×[1+β（t-20）]×K×ρ20×F－G}(1－Ws)这是一种精确 计量方法，式中： m——罐内纯油在空气中的重量，V——罐内液位高度下的表载体积，509 主题九：信息集成技术研究及应用
VＳ——罐底明水高度下的表载体积 D4——罐内油品 20℃密度和 4℃纯水密度的比值 β——油罐材质体胀系数 t ——罐内油品的温度 K——石油体积系数 ρ20——罐内油品标准密度 F——真空中质量换算到空气中重量的换算系数 G——油罐浮顶重量 Ws——罐内油品的含水率 因为第二种方法要查相关表格（如罐容表、静压力修正表、VCF 等），因此命名为查表 公式法。2．3．2 数据采集 用户可通过数据录入界面方便地进行数据录入、参数设置以及系统维护，系统自动保 持全网络数据的一致性。任何数据的修改都不会影响系统的正常运行。数据采集主要包括人 工部分和自动部分，人工部分包括系统设置、物流定义、报表定义以及由于计量手段等原因 造成不能自动采集的生产现场数据； 自动采集部分根据物流定义中的位号进行采集主要包括 储罐液位数据、储罐温度数据、装置流量计数据以及公用工程数据。2．3．3 统计指标设置与计算（1）统计指标设置 前面已经提到，同一物流收付双方都有计量，在企业统计中以哪方计量参与统计，这就 是统计指标设置要完成的工作。假设有如下业务场景：
计量点 0302 A1 A2 B1 A2 常 减 压 A1 B2 C1 C2 公式变量 TP002 TP003 TP004 TG099 TP008 TG123 催 化 C2 C1 0301 B1 B2 裂化
图4 业务场景
如上图，假设物料 W1 从储罐 0301 发到催化裂化与罐 0302 并且收到常减压发量，共有 6 个计量数据；假定 0301 属于储运部，现在统计 0301 的库存增减，那么系统就必须提供如 下表定义模板，可能的计算模式有 8 种即 C1-A1-B1、C1-A1-B2、C1-B1-A2、C1-A2-B2、510 主题九：信息集成技术研究及应用 表 3 定义模板 二级变量 TW0001 单位 储运 罐号 0301 物料 W1 指标名称 库存增减 计算公式 TP008-TP002-TG099 公式描述 略 C2-A1-B1、C2-A1-B2、C2-B1-A2、C2-A2-B2，具体应用中选哪些计量数据视具体情况由 用户设定。为了系统实现的方便性，计算公式中用物流定义中的公式变量作为因子，统一用 公式解析组件进行解析； 公式描述是为了提高公式的可读性而设计的，在物流定义中抽取重 要信息字段组合成完整语句按计算公式中的因子逐个替代。当然，根据企业应用需要可以定 义多级统计公式，通常情况是班组级、车间级和企业级。（2）公式解析与计算 在实际应用中，系统对计算公式进行解析，通过公式变量和时间（可以是时间点也可以 是区间）从数据库中获取对应的数据进行算术运算。公式解析模块已开发成组件，对任何算 术表达式解析无误。2．3．4 数据展示 上层应用系统根据统计层次进行报表定义，针对每级统计指标都有对应的报表数据项目 定义，并且指定了数据在报表中显示位置。上层应用系统提供一套仿 EXCEL 电子报表的制作 工具，它的风格和操作模式都与 EXCEL 非常相似，只要熟悉 EXCEL 的人就可以很方便的使用 系统的制表工具，完成了生产数据、报表操作与 EXCEL 无缝连接，生成摸板文件后，可以方 便地在 Web 上发布。
报表格式定义
报表数据表
建立 Websphere 与 Excel 的通讯 报表生成 Excel 模板文件
报表显示
图 5 报表制作流程 3．实现技术
3．1 基于 J2EE 模式的三层 B/S 体系结构 上层应用系统采用基于 J2EE 模式的三层 B/S 体系结构，三层结构是在两层结构的基础 上加入一个（或多个）中间件层。它将 C/S 体系结构中原本运行于客户端的应用程序移到了 中间件层，客户端只负责显示与用户交互的界面及少量的数据处理（如数据合法性检验）工 作。客户端将收集到的信息（请求）提交给中间件服务器，中间件服务器进行相应的业务处 理（包括对数据库的操作），再将处理结果返回客户机。与传统的 C/S 体系结构相比，三层 511 主题九：信息集成技术研究及应用
体系结构具有零客户短维护、可扩展性好、安全性好、资源重用性好等优点。基于 J2EE 模
EJB/Bean Servlet(控制器)EJB/Bean Web 客户机 Web 服务器 DBMS EJB/Bean JSP(视图)图 6 应用程序服务器
式的三层 B/S 结构如下。从图中可以看出，三层结构主要由如下三部分组成：（1）客户端 客户端的主要任务是显示用户界面，接收用户事件。三层体系结构中，用户界 面通过浏览器显示，Web Server 将应答最终以 HTML 为载体下载到客户端浏览器，经浏览器进行解释，得到最终的用户界面。（2）中间件服务器 中间件服务器由 Web 服务器和应用服务器两部分组成，有的中间件将这两部分 集成到了一起如 BEA Web Logic。应用服务器是中间件的核心部分，是真正实现业 务功能的服务。按照一般的 MVC 中间件设计模式，应用服务器可以划分成视图（View）、控制器（Controller）和模型（Model）三个层次。视图负责显示应答结果，控制器是应用服务器的调度中心，它接收来自客户端的请求，将处理结果返回客户 端；模型是具体实现业务处理功能的层次，供 Servlet 调用、分析和处理来自客户端 的请求。（3）数据库服务器 数据库服务器是业务对象的属性得以永久性保存的载体。基于业界面向对象的 数据库技术还不成熟，本系统还是采用比较流行的关系型数据库 Oracle 9i.3．2 实现上层应用系统的三种 J2EE 技术 3．2．1 Java Server Page Java Server Page(JSP)技术与 ASP 技术类似，是一种在服务器端进行解析，动态生成网 页传递给客户端 Web 技术：它是基于 Java 技术，将 Java 代码嵌入 HTML 页面中实现的。本质上，JSP 是一种高层的 SERVLET。它与其它网页编写脚本有很大的相似性，但是执行 时有所不同。JSP 引擎将它和它所在的 HTML 文件一起合成 Servlet 的代码，然后它的执行 就与 Servlet 的一样：先编译成.cla 文件,最后由支持 Java 虚拟机的服务器来执行,最后输出 结果。在使用 JSP 中如果结合使用 JavaBean 技术就会更加方便灵活。512 主题九：信息集成技术研究及应用 3．2．2 Servlet Servlets 提供的功能大部分与 JSP 相同，它采用的是一个有点不同的方法。JSP 中大部 分是 HTML 代码，其中只有少量的 Java 代码，而 servlets 则相反，它完全使用 Java 编 写，并且产生 HTML 代码。Servlet 是一个在服务器上运行的 Java 小程序，它可以扩展 Web 服务器的功能。Servlet 和 CGI 一样都是运行在 Web 服务器上，用来生成 Web 页面。与传统 CGI 或其它 CGI 类 似代替技术来说，Java Servlets 效率更高，使用更方便，功能更强大，更小巧也更便宜。在开发 Servlet 时，一般都要扩展 javax.servlet.http.HttpServlet 类，并且覆盖 它的一些方法。常用的方法包括： service(): 作为 command-specific 方法的一个调度程序 doGet(): 处理来自一个客户的 HTTP GET 请求 doPost(): 处理来自一个客户的 HTTP POST 请求 3．2．3 EJB EJB 是一种基于组件的结构，用于开发和使用基于组件的分布式业务应用。使用 EJB，应用程序开发者可以专注于支持应用所需的商业与业务逻辑，而不用担心周围框架的实现问 题，J2EE 服务器会提供基本系统级服务，如并发控制、事务管理、持久性管理、对象分布、命名和安全管理等。EJB 组件有三种基本类型，我们使用的有两种即：Entity bean 和 Seion Bean。实体 Bean 是为现实世界的对象建造模型，这些对象通常是数据库中的一些持久记录； 会话 Bean 是客户端应用程序的一个扩展，并负责管理整个过程和任务。下图为上层应用系 统的部分 EJB 实现模型：
Seion EJBs Entity EJBs Search facade Clients B_data_jjyb B_data_ddrb Database reports facade 图 7 上层应用系统的部分 EJB 实现模型 3．3 数据库和实时数据库 在上层应用系统中，数据库技术是不可缺少的关键技术之一，由于各个企业具体情况的 不同，特别是要兼容企业现有软件（比如提供接口）数据库的时候就要考虑异构数据库的读 写。基于数据库的中间件从某种意义上解决了这个问题。基于数据库的中间件提供了一系列应用程序接口 API，从而允许应用程序同本地或异地 的数据库进行通信。应用程序通过中间层而不考虑操作系统及网络来访问数据库，以达到访 问数据库的透明。ODBC，JDBC 都是基于数据库的中间件标准。在上层应用系统开发中主要应用 JDBC 与 JDBC-ODBC 桥。JDBC 是使用 Java 语言实现的，在 Java 语言中支持基本 SQL 功能的通 用应用程序编程接口，它实现了一个独立于特定数据库管理系统 DBMS 的通用的 SQL 数据 访问和存储结构。JDBC API 的结构如下图。值得注意的是在开发 EJB 组件时，可以根据实 513 主题九：信息集成技术研究及应用
际需求选用容器管理持久性或 Bean 管理持久性。当使用 Bean 管理持久性机制时，必须在 Bean 类中利用 JDBC API 明确地编写持久性处理代码，这样做可以使我们在管理 Bean 实例 和数据库之间的状态时具有更大的灵活性。
Java 应用程序 JDBC API Java 驱动程序管理器 JDBC Driver API JDBC-NET 驱动器 JDBC-ODBC 桥驱动器 ODBC 与 DB 驱动器 JDBC 中间件协议 图 8 JDBC API 结构图 其它驱动器 专用 DBMS 协议
由于实时数据库不支持 JDBC，因此在实际开发中使用 JDBC-ODBC 桥；JDBC-ODBC 桥 允许在 Java 程序中将许多现有的 ODBC 驱动程序与 JDBC 一起使用，桥本身就是类 sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver 定义 的 JDBC 驱动程 序，它 定 义了 JDBC 的子 协 议 odbc。简单的说，在上层应用中使用 JDBC-ODBC 桥的目的就是用 ODBC 从实时数据库读取 数据，用 JDBC 在 JAVA 中显示。4．结束语
随着企业信息化建设的深入和细化，上层应用系统渐显其优势。MVC 作为一种设计模 式在 WEB 应用中渐渐得到广泛应用。笔者先后在中石化安庆分公司、中石化仪征化纤股份 有限公司开发企业上层应用系统，取得了明显的应用效果。
参考文献
[1] IBM，Introduction to Java using IBM WebSphere Studio Application Developer V5.1.1 [2] IBM，Servlet and JSP Development With IBM WebSphere Studio V5.1.1 [3] IBM，Developing EJBs with IBM WebSphere Studio Application Developer V5.1.1 [4] IBM，IBM WebSphere Application Server V5.1 Administration [5] IBM，WebSphere Studio Application Developer Version 5 Programming Guide [6] IBM，EJB 2.0 Development with WebSphere Studio Application Developer [7] IBM，IBM WebSphere Application Server 5.0 System Management and Configuration 作者简介 荀π，1972 年 12 月生，1997 年毕业于大连理工大学，工程师、主要从事软件工程和数据库技术。514 1
