К оглавлению журнала

 

УДК [55:553.98]:681.3

© Коллектив авторов, 1993

Создание автоматизированных систем обработки геологических данных

В.А. АРАКЕЛЯН, Н.Е. БЕЛЯЙКОВ, Г.Н. МАРЧУК, В.И. ПОРОСКУН (ВНИГНИ)

ВНИГНИ имеет большой опыт проектирования, разработок и создания автоматизированных систем обработки данных (АСОД). В 1969 г. в отделе применения математических методов в геологии впервые по Министерству геологии СССР была создана автоматизированная система поисковой и статистической обработки данных (АСОД ВНИГНИ) на машинах 2-го поколения типа БЭСМ (В.И. Аронов, Э.Я. Невельская, В.С. Самарин).

Уникальность системы состояла не только в том, что она была первой, но и в том, что впервые в отрасли была реализована идея “полного перебора” независимых признаков, задействованных при расчете уравнений регрессии до двадцать четвертого порядка включительно. К 1973 г. система была оснащена сервисными программами, значительно расширившими ее функциональные возможности.

В 1976 г. АСОД ВНИГНИ была модернизирована за счет подключения в нее комплекса обрабатывающих программ (Н.Е. Беляйков, В.Н. Водолазский), реализующих впервые по Мингео расчет геологических и геолого-экономических показателей эффективности проведенных геолого-разведочных работ на Нефть и газ. В такой модификации автоматизированная система позволила вести многоаспектный и многовариантный анализ геолого-экономической эффективности ГРР в нефтегазоносных регионах СССР, а также по административным и экономическим районам, организациям отрасли Мингео, Миннефтепрома и Мингазпрома СССР и отрасли в целом за девятую, десятую, одиннадцатую пятилетки и на перспективу до 2000 г.

Переоснащение отрасли электронно-вычислительными машинами третьего поколения (типа ЕС) потребовало в сжатые сроки перевести имеющееся программное обеспечение обработки геологических данных на новый тип машин. В 1978 г. на ЕС 1022 вступила в строй первая очередь автоматизированной системы обработки данных (АСОД ЕС), включающая информационно-поисковую систему (ПОИСК ЕС) и специализированный комплекс обработки (ЭКОНОМИКА ЕС), реализующий расчет различных геолого-экономических показателей эффективности ГРР на нефть и газ.

В последующие годы велись развитие и модернизация программного обеспечения АСОД ЕС на основе модульного принципа, что позволило дополнить автоматизированную систему новыми сервисными программами, значительно облегчившими работу пользователям ЭВМ. Поскольку АСОД ЕС относится к системам “открытого” (незамкнутого) типа, число обрабатывающих модулей системы постоянно пополнялось. Так, АСО ЕС на уровне передачи данных была состыкована с программным комплексом, позволяющим вести геолого-математическое моделирование, автоматизированное картосоставление (В.И. Аронов, В.А. Аракелян, Г.Ф. Кушнир, А.И. Ширгинова), статистическую обработку (корреляционно-регрессионный анализ) геологических данных (В.А. Аракелян, Н.Е. Беляйков, В.И. Аронов, Т.И. Федорова).

Общеизвестно, что современная технология создания прикладного программного обеспечения это сочетание мощных СУБД, имеющих высокую степень независимости обладающих эффективными интерактивными средствами создания автоматизированных систем, программных комплексов, банков данных. Поэтому была предпринята попытка выйти на уровень “технологии 4-го поколения”.

В сжатые сроки на ЭВМ ЕС 1035 был создан “конвейер” по организации компьютерной технологии на основе СУБД ADABAS системы программирования NATURAL и телемонитора ОБЬ. Система программирования NATURAL (разработчик фирма SOFTWARE AG, США) с начала ее эксплуатации (1979 г.) и по настоящее время используется как мощное средство для создания автоматизированных систем, программных комплексов, банков данных в различных организациях США, ФРГ, Франции, Англии и других странах.

Использование “технологии 4-го поколения” позволило создать пакет прикладных программ (ППП) под условным названием ЗАПАСЫ (1990 1991 гг.). Этот пакет относится к группе программных средств целевого назначения и предназначен для ведения баланса нефти, газа и конденсата по нефтегазоносным и экономическим регионам всей страны. Разработанная компьютерная технология ориентирована, в первую очередь, на геологов, решающих в настоящее время проблему “вручную”, традиционными методами. Для облегчения работы пользователей-непрофессионалов с компьютером в базе данных применена полиэкранная форма общения, реализующая интерактивный диалог с альтернативной структурой.

ППП ЗАПАСЫ рекомендовано применять при изучении структуры запасов, их распределении по площади и разрезу осадочного чехла, подведении баланса углеводородов и т. п., причем программную разработку можно с одинаковым успехом использовать на разных уровнях отрасли при решении следующих стандартных задач:

распределение текущей и накопленной добычи по фазовому состоянию флюида, интервалам глубин и нефтегазоносным комплексам;

распределение геологических и извлекаемых запасов, приростов запасов категорий А, В, C1, C2 no фазовому состоянию флюида, интервалам глубин, свойствам нефти и конденсата (плотность, вязкость, содержание серы и парафина), газа (содержание углекислого газа, азота, сероводорода, тяжелых У В, стабильного конденсата), нефтегазоносным комплексам, величине темпа отбора нефти, параметрам нефтенасыщенного пласта (общая толщина, эффективная толщина, открытая пористость, нефтенасыщенность, коэффициент извлечения, проницаемость), параметрам газонасыщенного пласта (общая толщина, открытая пористость, газосодержание).

При этом распределение геологических характеристик, указанных в задачах, может быть получено по любому аспекту нефтегазоносной (НГП, НГО, НГР, НГЗ), административной (республика, часть республики, область), ведомственной (министерство, управление, объединение), географической (суша, шельф, море), стратиграфической (эра, система, отдел, ярус, серия, свита, подъярус, горизонт) привязкам.

Для всесторонней проверки работоспособности пакета отделом перспективного планирования (В.Н. Водолазский, Т.Н. Смоленчук, А.С. Соколов-Кочегаров, М.К. Шуваева) была накоплена база данных: по Днепрово-Припятской газонефтеносной провинции 1383 залежи, Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции 529, нефтегазоносным провинциям Средней Азии 1536, содержащих запасы УВ. Используя этот обширный материал, проведена опытная эксплуатация пакета, которая позволила всесторонне проверить программное обеспечение, выявить и исправить ошибки, а затем сдать заказчику эту разработку.

Производственная эксплуатация ППП ЗАПАСЫ за 19901991 гг. в подразделениях ВНИГНИ позволяет судить о том, что применение разработанной компьютерной технологии действительно повышает уровень и качество исследований в области анализа структуры запасов УВ, резко снижает трудоемкость работ при подготовке многоаспектных аналитических таблиц и информационно-справочных ведомостей по основным нефтегазоносным регионам страны.

Сравнение функциональных возможностей пакета с аналогичными разработками отрасли (информационно-справочная система ведения баланса запасов нефти и газа, НИИнефть Миннефтепрома, АСОД ВНИГРИ, автоматизированная система “Прогноз”, ЗапСибНИГНИ) показало, что он обладает следующими преимуществами:

Ориентирование автоматизированной обработки отрасли в 1991 г. на персональные компьютеры потребовало изучения обширного “базового” программного обеспечения: основных команд MS DOS; оболочки операционной системы Norton Commander электронных таблиц, систем управления базами данных, “наработанных” зарубежными фирмами.

Из многочисленных пакетов СУБД, в первую очередь, была выделена группа СУБД, в которой организация базы данных основана на реляционной модели, причем внутри этой группы отбирались для апробирования лишь так называемые “программирующие” СУБД, которые предоставляют пользователю не только стандартные средства манипулирования данными, но и обладают проблемно-ориентированным языком для создания собственной разработки с нестандартными функциями.

Для реализации технологии “персональных” баз данных на сегодняшний день сформировался некий стандарт реляционных СУБД, в которых используется язык программирования dBASE. Это, прежде всего система dBASE III PLUS. Признанный во всем мире стандарт реляционных СУБД привел к тому, что появилось большое количество вспомогательных продуктов (трансляторы, генераторы программ, оконечные интерфейсы и прочее) и ряда пакетов имитаторов. Наиболее известны следующие программные продукты: компилятор Clipper 4.0 (Summer-87), Clipper 5.0 (1989 г., с 1991 г. реализуется русифицированный пакет), псевдокомпилятор dB III/Compiler СУБД FoxBase+, dBASE IV компилятор dbFast библиотека функций CodeBase.

С помощью этих СУБД были созданы так называемые “тестовые” базы данных, на которых и проверялись их традиционные функциональные возможности, первоначальный ввод, добавление, корректировка, формирование запросов и т. п. Оказалось, что использование этих СУБД для прикладных баз данных, содержащих, как правило, геологические параметры “описательного” характера, по тем или иным причинам не рационально. Лишь компилятор Clipper 4.0 заслуживает внимания, так как позволяет создавать загрузочные модули.

Даже наиболее популярные СУБД семейства dBASE (dBASE III PLUS, FoxBase+, FoxPro, dBASE IV) нельзя отнести к интегрированным системам программирования (ИСП). Большинство из них имеют крайне примитивные средства отладки, множество неприятных количественных ограничений, низкую скорость работы. Язык dBASE громоздок и фактически пригоден только для интерпретации.

В 1986 г. фирма "Clarion Software Corporation" разработала, на наш взгляд, чрезвычайно интересную по идеям и впечатляющую по возможностям ИСП-систему Clarion Professional Developer. Эта система ориентирована на разработчика-профессионала и предназначена для персональных компьютеров типа IBM PC/AT и PS/2. Она отличается универсальностью охвата области применения, высокой степенью автоматизации важнейших операций, простотой и удобством использования, эффективностью, как средств создания, так и готовых программ (генерируются исполняемые модули с расширением ЕХЕ). Кроме того, это единственная СУБД такого класса, на которую ВНИГНИ в 1991 г. приобрел лицензию.

В процессе планомерного анализа разнотипных систем управления баз данных освоена СУБД Clarion, с помощью которой и разработана информационно-справочная система с условным названием ПСИ “Программные Средства, Информация” (1991). База данных системы ПСИ содержит сведения о программных средствах, которые использовались (или будут использоваться) при поисках и разведке месторождений нефти и газа, как в нашей стране, так и за рубежом. Накопленная база позволяет реально оценивать обеспеченность прикладными программными средствами процесс поиска и разведки месторождений нефти, газа и конденсата, так как нормально функционирующего рынка программного обеспечения применительно к геологической отрасли в Российской Федерации еще не было и до сих пор нет. Кроме того, база данных ПСИ может содержать многоаспектные сведения о разработанных (или проектируемых) алгоритмах, программах, программных комплексах, автоматизированных системах и т. п.

Среди разработчиков прикладных баз данных весьма популярна реляционная СУБД Paradox 3.0. Она выгодно отличается от ранее перечисленных СУБД гибкостью и удобством интерфейса с пользователем, позволяющим интуитивно применять самые тонкие из имеющихся возможностей благодаря реализации некоторых идей и принципов искусственного интеллекта.

Так, с помощью СУБД Paradox 3.0 и языка программирования PAL в отделе был создан пакет прикладных программ ГЕОХИМИЯ, предназначенный для информационных, аналитических и вычислительных целей отдела геохимических исследований. Этот пакет, помимо традиционных возможностей базы данных, позволяет пользователю вести расчет: результатов анализов ИК-спектров, содержания малоциклической ароматики в нафтеново-ароматической фракции, содержания СН2 и СНз-групп в парафиновых цепях парафинонафте-новой фракции нефтей и конденсатов.

Отработана методика стыковки СУБД Paradox 3.0 и пакета прикладных программ STATGRAFICS для дальнейшей статистической обработки геохимических характеристик: распределение данных по одному из многих имеющихся признаков, различные статистические характеристики для одного признака (среднее, дисперсия и т. д.), регрессионный и корреляционный анализы, а также графическое представление распределения по одному, двум и более признакам уравнений регрессии. Методика передана для систематического использования в отдел геохимических исследований.

К сожалению, система Paradox не обладает средствами компиляции исходных текстов программ на языке PAL, которые бы позволяли генерировать прикладные системы, используемые независимо от инструментария их разработки. Для исполнения сгенерированного приложения следует применять либо саму систему Paradox, либо иметь Paradox Runtime – отдельно поставляемый фирмой более дешевый программный продукт, выполняющий системные функции на стадии исполнения.

Наряду с поисками инструментальных средств для создания пользовательских баз данных на ПЭВМ имеет важное значение и поиск новых интегрированных технологий, направленных на комплексирование возможностей различных инструментальных средств в рамках неоднородных вычислительных систем. В частности, большую ценность представляют разработки программных средств и оборудования, которые позволяют объединять в рамках единой прикладной системы возможности “больших” и “персональных” баз данных. Такие средства позволяют сочетать вычислительную мощность первых с комфортом вторых, открывают новые пути применения крупных БД, поддерживаемых средствами уже действующих “больших” систем.

Особенно важными являются такие разработки, которые вовлекают в русло новой технологии “большие” СУБД, получившие наиболее массовое распространение. К ним, прежде всего, следует отнести создание семейств СУБД или переносимых СУБД для различных моделей ЭВМ, например системы Oracle (“большие” ЭВМ IBM 360/370, мини-ЭВМ VAX и ПЭВМ), Ingres (мини-ЭВМ PDP/11 и ПЭВМ IBM PC), DB2 (“большие”, ЭВМ IBM 360/370 и ПЭВМ IBM PC или PS/2 с OS/2), ADABAS (“большие” ЭВМ IBM 360/370 и ПЭВМ IBM PC/AT), отечественная система “Пальма” (ЕС-1022 и выше, СМ4, ПЭВМ типа IBM PC, ЕС-1840/1481, “Искра 1030/1031”) и др.

Одним из наиболее важных компонентов СУБД ADABAS является высокоэффективная, как показало большое количество выполненных с ее помощью практических разработок, система программирования приложений в среде БД, основанная на созданном фирмой языке высокого уровня Natural.

Фирма Sofrware AG в 1990 г. воспроизвела полную среду ADABAS + Natural на ПЭВМ IBM PC/AT и PS/2 моделей 50, 60, 80 с оперативной памятью не менее 2 Мбайт в среде операционной сети OS/2, а также для использования в обстановке локальной сети Advance Netware версии 2.1 фирмы Novell. При этом учтены полная совместимость исходного кода с имеющейся реализацией системы программирования Natural (версия 2.1) на “больших” машинах, поддержка функциональных возможностей системы ADABAS при работе с БД и утилит администратора баз данных, языка Natural.

Такая среда рассматривается фирмой как инструментальная основа новой более эффективной (“кросс-технологии”) разработки приложений для “больших” вычислительных систем. ПЭВМ используется при этом как более комфортное и более производительное рабочее место для создания и тестирования Natural-программ. Совместимость же исходного кода программ обеспечивает их переносимость после перекомпиляции. При необходимости это приложение может эксплуатироваться на ПЭВМ или в локальной сети в мультипользовательском режиме.

Помимо реализации “микро”-Natural фирма объявила новый программный продукт Natural Connection, позволяющий объединять ресурсы ПЭВМ и “больших” вычислительных систем в рамках интегрированной обработки данных. При этом предусматривается унифицированный пользовательский интерфейс на ПЭВМ и “большой” ЭВМ. Обеспечивается единое меню для функций ПЭВМ и “большой” ЭВМ, активизируемых с ПЭВМ. Пользователю ПЭВМ доступны файлы “большой” ЭВМ, подключенные (ported) к ПЭВМ. В процессе обмена такими файлами они автоматически конвертируются в требуемый формат. К ПЭВМ могут подключаться, например, файлы, хранимые на “большой” ЭВМ, в форматах баз данных систем ADABAS IMS и DB2 (при этом используется метод доступа VSAM). В обменах могут участвовать файлы ПЭВМ в форматах систем dBASE III PLUS, Framework, Multiplan, Lotus 1–2–3, a также DIF, ASCII, файлы с расширением “.BIN”, “.COM”, “.EXE” и некоторые другие. На ПЭВМ может быть использован специальный процедурный язык программирования.

В среде Natural Connection предусматриваются возможности для эффективного использования разрабатываемых для ПЭВМ версий системы ADABAS и рассмотренной реализации языка Natural. Благодаря такой интеграции ресурсов, а также за счет полной совместимости этих средств с уже существующими их аналогами на “больших” ЭВМ, предполагается достигнуть существенного снижения нагрузки на “большие” ЭВМ, как на стадии разработки прикладных приложений, так и на стадии их эксплуатации.

Без сомнения, будущее принадлежит новым интегрированным технологиям, позволяющим объединять в рамках единой прикладной системы возможности “больших” и “персональных” баз данных, т. е. семейств СУБД для различных моделей ЭВМ. В настоящее время разрешаются принципиальные вопросы аппаратной и информационной связи “большой” и персональных ЭВМ.

Abstract

The history of Planning and creation at VNIGNI multi-aspects automated systems of data processing is given, their functional possibilities are pointed. Short characteristic of "base" systems for data bases operation is given. They are used for elaboration of applied, "local" data bases. Integrated computer technology is recommended for use. It allows to unite in a single system the possibilities of "large" and "personal" data bases.

Сайт создан в системе uCoz