Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Разработка информационного обеспечения для автоматизированной интегрированной системы сбора, обработки и обобщения геолого-геофизических данных

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Разработка информационного обеспечения для автоматизированной интегрированной системы сбора, обработки и обобщения геолого-геофизических данных"

1 п Г.:,П »

Научно-производственное государственное предприятие по геофизическим работам в скважинах (НПГП «ГБРС»)

На правах рукописи

Козлов Петр Иванович

РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ СБОРА, ОБРАБОТКИ И ОБОБЩЕНИЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Специальность 04.00.12 — геофизические методы поисков и разведки месторождений полетных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тверь — 1994

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском проектно-конструкторском институте, геофизических методов исследс ваний, испытания и контроля нефтегаз'оразведочных скважин (ВНИГЮ НИТИ "ГЕРС"

Научный руководитель :

доктор технических наук . Афанасьев Е С.

Официальные оппоненты :

доктор физико-математических наук, профессор Духминский ЕЕ. кандидат технических наук Зунделевич С. М.

Ведущая организация - ВНИИГеосистем

Защита диссертации состоится 22 июня 1994 г. в 9 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 071.18.01 в НПГП. "ГЕРС" по адресу: 170034, г. Тверь, пр-т Чайковского, 28/2.

С диссертацией можно ознакомиться В библиотеке ВНИГИК НПГП "ГЕРС".

Автореферат разослан 20 мая 1994 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, доцент

Е Е Гдуадовск

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проведение геологоразведочных работ на гфть и газ в настоящее время характеризуется возрастающей слож-хтыо условий бурения скважин и получения геолого-геофизических анных, увеличением доли вовлекаемых в разведку и разработку гео-эгических объектов сложного строения, отличающихся большой измен-*востью структурно-литологических характеристик пород по разрезу площади, наличием вторичных пустот в поровом пространстве кол-?кторов, их многокомпонентной насыщенностью.

Усложнение геологических условий предъявляет повышенные тре-' звания к глубине и комплексности интерпретации промыслово-геофи-гаэских и геологических данных, что мо'жет быть выполнено только в зтоматизированных обрабатывающих системах на информационной осно-обеспечивающей необходимые интеграцию, точность и полноту при-;няемых для этого материалов.

Для получения достоверных геологически^ выводов в таких сду-шх должны привлекаться трудноформализуемые знания о закономер-ютях,- правилах и ограничениях при принятии решений. Это обуслав-гвает активное участие в процессе обработки геофизика-интерпрета->ра и требует создания специальных средств для реализации вычис-•ний на основе принципов искусственного интеллекта, а также-нагадывает дополнительные условия на состав и организацию исполь-■емых данных.

По этим причинам важное научное и прикладное значение имеет зработка информационного обеспечения, создающего среду для высо-эффективного функционирования систем автоматизированной обработ-и интерпретации геолого-геофизических данных, адекватного воэ-стающему уровню сложности решаемых геологических задач.

Цель работы. Повышение геологической и технологической эффе! тивности использования материалов ГИС при разведке и разрабои месторождений нефти и газа путем создания информационного обесш чения для автоматизированной интегрированной системы сбора, обрг боткн и обобщения геолого-геофизических данных.

Основные задачи исследований:,

- разработка принципов построения и схемы функционироваш программного и информационного обеспечения (ИО) автоматизирование интегрированной системы сбора, обработки и обобщения геолого-гес физических материалов;

- анализ информационных потребностей процессов интерпретащ геолого-геофизических данных при разведке и разработке местороад« ний нефти и газа;

- обоснование концепции построения базы геолого-геофиаичесга данных и знаний, включая состав,' логическую структуру и фиаическ: организацию; ■

.- реализация' концепции при разработке базы данных и знаш (ВДЗ) и программного обеспечения автоматизированной интегрирова! ной информационно-обрабатывающей системы (системы ГИНТЕЛ);

- создание технологии применения ИО при разработке програ! много обеспечения и эксплуатации системы ГИНТЕЛ;

- опробование и внедрение информационного обеспечения в со! таве системы ГИНТЕЛ в производственных организациях.

Защищаются следующие научные результата

1. Новая концепция организации базы данных и. знаний для авт( матизированных интегрированных систем сбора, обработки и обобшеш геолого-геофивических данных.

2. Алгоритмы, комплекс программ и технология информационно) обеспечения автоматизированной интегрированной информационно-обр< батывапцей системы.

Научная новизна.

1. На основе обобщения требований к организации вычислитель-ых процессов при обработке геолого-геофизических данных автором:

- научно обоснована технологическая схема функционирования ткрытого программного и информационного обеспечения автоматизиро-анной интегрированной системы сбора, обработки и обобщения геоло-о-геофизических- данных в вычислительной сети на базе персональных ВМ (ПЭВМ);

- обоснован общий состав и разработана конструкция базы гео-ого-геофизических данных и знаний для автоматизированной интегри-эванной информационно-обрабатывающей системы;

- разработаны алгоритмы обеспечения доступа к данным и зна-кям в условиях распределенной по узлам информационно-вычислитель-эй сети (ИБС) базы геолого-геофизических данных и знаний.

2. Создана технология использования информационного обеспече-яя для решения двух задач:

- разработки программных средств для ав^оматизировнной инфор-ационно-обрабатывающей системы ГИНГЕЛ;

- сопровождения БДЗ и программ при эксплуатации системы.

3. Осуществлена полная программная реализация Ю в системе ЯНТЕЛ. • Путем широкого производственного внедрения доказана высо-зя эффективность концепции информационного обеспечения.

Практическая значимость работа Разработанные концепция пост-эения БЛЗ, алгоритмы, программы и технология ИО реализованы при издании системы ГИНТЕЛ. Они позволили накапливать и эффективно пользовать при обработке как всю необходимую геолого-геофизичес-гс информацию, так и данные и знания о методиках и процедурах ин~ ?рпретации, формах представления ее результатов.

Предлагаемая концепция ИО может быть использована в качестве 13эвой при разработке других автоматизированных систем обработки

геолого-геофизических данных на базе ГОШ и рабочих станций, функ ционирувдих в среде UNIX.

Внедрение результатов работы.

1. Информационное обеспечение применяется при разработке про грамм, включаемых в состав различных АРМов, в научно-исследова тедьских и производственных организациях (ВНИГИК, БНИИГИС, ГАНГ ЕНИИГеофизика, РФ ВНИИГеоинформсистем, Татнефтегеофизика и др.) Оно также используется при выполнении научно-исследовательских опытно-методических работ при обосновании технологии интерпретаци ГШ и изучении конкретных геологических объектов.

2. С 1990 года созданное информационное обеспечение внедряет ся в производственных организациях СССР (ныне СНГ) в составе авто матизированной интегрированной информационно-обрабатывающей систе мы ГИНГЕЛ. В настоящее время она передана в 79 организаций (вс экспедиции Ш Тюыеньпромгеофизика, Когадымское УГФР, 1Ю Мзгионнеф тегазгеология, Тюменская ТЭ, Поморская ГЭ, Ухтинская ЭГИС, КЗ Ман гистаунефгегазразведка, ПО 1&нгышлакнефгегеофизика, Ленская ЭГИС ПГО Узбекгеофизика'и др.) и ва многих из них используется в произ водственном режиме при оперативной интерпретации и обосновани подсчетных параметров.

3. Шд руководством автора осуществлено обучение специалисто производственных и научно-исследовательских организаций применени информационного обеспечения при создании программных средств эксплуатации системы ГИНГЕЛ. Это позволило существенно расширит круг разработчиков прикладных модулей, .а также обеспечило высоки темпы внедрения в практику комплекса технологий обработки и интер претации ГИС.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работ докладывались на семинарах "Принципы разработки технологии автома тизированной интерпретации ГИС" (Тверь, 1991 г.) и "Применени

ЭВМ для обработки данных ГИС" (Тверь, 1992 г.), школах передового пыта "Системы управления базами данных СМ ЭВМ с магистральной ар-итектурой" (Москва, 1986 г.) и "Применение ЭВМ для обработки гео-эго-геофизической информации при исследовании скважин" (Тверь. 391 г.).

Результаты исследований, выполненных по теме диссертации, публикованы в б печатных работах.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, гтырех глав и заключения, содержит: 127 страниц текста. 23 рисун-а и 4 таблицы. Библиография включает 93 наименования.

Диссертационная работа выполнена • автором во ВНИГИК НПГП ГЕРС" в течение 1984-1994 годов.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю . С. Афанасьеву за постановку проблемы и поддержку в проведении йене дований, а также помощь и консультации при выполнении работа

Большое влияние на понимание существующих проблем и направле-яе работы оказали творческие контакты с С. М^Акселъродом, Я. Е Ба-яным, В. Е Выходцевым, Б. К Куравлевым, Л. Е. Кнеллером, Е Ф. Козя-зм, Е А. Пантюхиным, А. Е Ручкиным, Е Е Сохрановым, А. Е Синьковыы. Я. Фельдманом, К. А. Шаровым - всем им автор выражает свою призна-

5ЛЬН0СТЬ.

Автор благодарит своих коллег, в постоянном сотрудничестве с эторыми выполнялась данная работа: Е Г. Богданова, П. И. Власенко, И. Галкина, А. Б. Гаранина, Е Е Глушакова, 3. Е Диеву, М. Я. Золотову, Е Лукашова и Е И. Седельникова.

Автор особо признателен Л Н. Соновой и Т.Г.Третьяковой за с большой вклад в реализацию информационного обеспечения системы ОТЕЛ, а также В. ЕГуденко и О. Ю. Колосовой за содействие.в его едрении.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цел! и основные задачи исследований, приведены основные защищаемые положения, а также изложены научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе рассмотрены основные геологические задачи, npi решении которых используются данные ГИС, выполнен анализ информационного обеспечения существующих систем автоматизированной обработки геолого-геофизических данных, обоснованы и сформулировань основные задачи исследований.

Важнейшим фактором повышения эффективности решения геологических задач является применение компьютеризированных информационных технологий при проведении измерений в скважинах, сборе и интерпретации получаемых материалов.

Исследования в атом направлении были поставлены по инициативе С.Г. Комарова почти одновременно с появлением первых отечественны^ ЭВМ. Они начались с разработки программ, реализующих отдельные функции интерпретации ГИС. Практически сразу же было осознано; чте для снижения затрат на подготовку данных и повышения технологичности обработки отдельные программы должны объединяться в систему. Реализация этой идеи и обусловила появление специальной компоненты, управляющей выполнением других модулей и организующей для ни: данные, - информационного обеспечения.

На этом этапе, продолжавшемся приблизительно до 1973 года, были сформулированы основные положения "машинной интерпретацш ГШ", обоснованы формализации решения основных задач в ее рамка: и созданы первые отечественные системы автоматизированной обработки данных каротажа: КАРОТАЖ (H.H.Сохранов, С.М.Зунделевич, P.ILIIia-

шроидр.), Ц-2 (А. С. Кашик, А.3. Горин, К К Чуринова и др.), 1Г-2Д (С. М. Аксельрод, Г.Е.Гаузер и др.), ГИК-2М (Г. Н. Зверев, 1 Д. Труфанова, Г. Н. Василевская и др.) и ряд других. Многие решения, 1деи и алгоритмы, воплощенные в этих системах, оказали значитель-гое влияние на последующее развитие методов обработки данных ГИС 1а ЭВМ.

Основные недостатки, присущие информационному обеспечению гервых автоматизированных систем с современных позиций (невозмож-юсть оперативного вмешительства в процесс обработки, накопления и »дновременного использования данных- по многим скважинам, ограни-шнность обрабатываемого интервала и др.), определялись их целевым' [азначением (оперативная интерпретация данных ГИС), составом и юзможностями внешних устройств ЭВМ второго поколения, на которых •ни были реализованы (прежде всего недостаточным объмом памяти с [рямым доступом).

Определяющей предпосылкой успешного развития компыотеризиро-¡анных технологий на втором этапе (1974-1988 годы) явилось корен-:ое изменение вычислительной техники - появление семейств ЭВМ се->ий ЕС и, позднее, СМ, массовый выпуск которых обеспечил базу для ¡недрения систем автоматизированной обработки в производство.

В работе рассматриваются системы АСОИГИС/ДОС (С. М. Аксельрод, . Н. Сохранов, К Г. Беленький, С. М. Зунделевич и др.), «ШГИС/ОС К М. Чуринова, В. Н. Боганик, Л. М. Тертицкий, Б. Я Урицкий и др.) "Подсчет" (В. С. Афанасьев, ЯН. Васин, Ж.ЕБородин, ЕФ.Козяр, :. И. Седельников, А. Я. Фелг„ман и др.), нашедшие наиболее широкое аспространение. Анализ опыта их разработки и эксплуатации позво-яет сделать ряд важных выводов относительно направлений развития нформационного обеспечения: а) концепция построения систем авто-атизированной интерпретации, а следовательно и требования к ИО, значительной степени определяются общей организацией геологораз-

ведочных работ и распределением между ее участниками функций и за дач; б) требуется повышение интегрированности обработки, т. е система должна выполнять не только оперативную и сводную интерпре тацию данных ГИС, но и обеспечивать решение геологических зада более высокого уровня; в) в рамках системы необходимо накоплени не только данных ГИС, но и всех других видов геофизической, про мьюловой и геологической информации; г) технология обработки долж на обеспечивать активное участие специалистов в процессе интер претации, при этом вычислительные средства должны быть максималь но приближены к их рабочим местам. В целом, система обработк должна конструироваться как открытая система с использование принципов искусственного интеллекта.

Начало третьего этапа в развитии работ по созданию компьюте ризированных технологий, отвечающих этим требованиям, стало воз можным с появлением в СССР первых персональных ЭВМ (1989 годТ- Со четание относительно низкой стоимости с высокими вычислительным и эксплуатационными показателями создали предпосылки революционно го изменения технической и технологической основ обработки геоло го-геофизических данных (ГГД).

• Только создание новой автоматизированной интегрированной сис темы сбора, обработки и обобщения reoлого-геофизических данных базирующейся на новейших исследованиях в теории и методике интерп ретации ГИС, довременных достижениях в области искусственного ин теллекта и информатики, • могло обеспечить реализацию возможностей предоставляемых новой техникой, и ее внедрение в производство.

Неотъемлемым элемент.ом процесса построения такой системы яв ляется разработка информационного обеспечения, создание которог представляет сложную научно-техническую проблему и является пред метом рассмотрения в диссертационной работе. В заключении глав сформулированы задачи исследований по теме.

Вторая глава посвящэна разработке общей структуры и схемы функционирования программного и информационного обеспечения авто-[атизированной интегрированной системы сбора, обработки и обобщена геолого-геофизических данных.

В работах В. С. Афанасьева показано, что технология автоматизи-ованной интерпретации геолого-геофизических данных (АИГГД) пред-тавляет собой замкнутый процесс, реализация которого является ре-ультатом интеграции различных технологических процедур, осуществ-яемых отдельными структурными элементами, участвующими в выполне-ии геологоразведочных работ.

В этих условиях определяющим фактором при выборе и обоснова-' ии общей схемы программного и информационного обеспечения систе-ы, реализующей технологию АШТД, является организационная струк-ура взаимодействия отдельных элементов. Применяемые на практике хеш централизованной (АСОЙГИС/ОС) и иерархически-распределенной 5работки ("Подсчет") не отвечают современным требованиям геолого-азведочных работ.

Более гибкие схемы могут быть реализованы в рамках концепции }формационно-вычислительной сети. Ее основу составляют локальные ^числительные сети (ЛВС) геологических и геофизических предприя-1й, ведущих геологоразведочные работы на определенной территории ш месторождении нефти и газа ЛВС интегрирует информационные и ¿числительные ресурсы всех подразделений, входящих в состав пред->иятия и, в общем случае, является неоднородной, включая рабочие :анции и персональные ЭВМ.

В каждой локальной сети выделяется специальная ЭВМ (узел ИБС), ¡еспечивающая связь с другими ЛВС. Узлы ЛВС образуются также в 1учно-исследовательских институтах и фирмах, самостоятельных пред->иятиях, специализирующихся на выполнении определенных видов ра->т, геологических комитетах и других организациях, которые, хотя

и не ведут непосредственно геологоразведочные работы, выполняю1 необходимые функции по.сбору и обработке информации, методическом: и программному сопровождению и т. п..

Связь между узлами ИБС, как правило, обеспечивается по коммутируемым каналам связи; использование выделенных каналов целесообразно только для узлов, взаимодействующих на постоянной основе если при этом требуется высокая оперативность передачи информации.

По существу узел ИБС представляет собой пакет программ, вы подняющий обмен данными и знаниями, с одной стороны, с другими узлами ИБС и вычислительными подсистемами, входящими в состав ЛВС со второй. Этот пакет должен обеспечить: передачу и прием информации о составе распределенной базы данных и знаний; организации взаимодействия для получения нужных i .териалов с другими узлами обработку полученных от них запросов.

Решение всего круга задач по сбору, интерпретации и обобшани геолого-геофизических данных выполняется различными специалистам иди группами специалистов на вычислительных подсистемах, называе мых узлами обработки. Принципиальным моментом функционирования си стемы, обеспечивающей технологию АИГГД, является координация рзаи модействия локальных обрабатывающих подсистем. Это может быть pea лизовано путем создания специальной программно-информационной сре ды, обоснование структуры и функций которой дано в диссертации Она включает распределенную по узлам обработки БДЗ и информацион но-поисковую систему (ИПС), реализующую обмен данными и знаниями ЛВС, а такле взаимодействие, в случае необходимости, с узлом ИБС Программные средства последнего вместе с ИПС создают среду обще кия, обеспечивающую пересылку информации в форме пакетов сообщени между узлами обработки всей ИБС.

Анализ различных стратегий распределения данных (централиза ция, расчленение, дублирование и смешанная) по вычислительным под

:истемам ИБС показывает, что в масштабе всей ИБС и в отдельных ЛВС ¡динственной допустимой стратегией является смешанная. В диссертации обосновываются основные принципы реализации этой стратегии.

В работе рассматривается общая структура программного и ин-юрмационного обеспечения в узле обработки.

Для программного обеспечения в качестве базового элемента, на снове которого создаются автоматизированные рабочие места (АРМ) пециалистов, принят "функциональный АРМ", число которых в узле бработки определяется его целевым назначением. Любой функциональна АРМ включает подмножество независимых по управлению процедур ;огико-математического преобразования ' геолого-геофизических дан-' ых, обеспечивающих решение законченной геологической задачи.

Компоненты ИО, поддерживающие вычислительные процессы в узле бработки, организуют взаимодействие модулей, выполняющих отдель-ые функции по интерпретации данных, накапливают результаты и обес-ечивают передачу информации между этапами обработки, реализуемыми азными АРМами. Они состоят из локальной ЕДЗ и комплекса программ-ых средств, которые обеспечивают: начальную установку БДЗ и ее оддержание в состоянии, адекватном множеству решаемых в текущий омент времени задач по обработке данных; манипулирование геодого-еофизическимк данными и знаниями; управление вычислительными провесами в узле обработки. Эти программные средства реализуют внешне функции ИО. Они используются специалистами, выполняющими сбор, нтерпретацию и обобщение данных и знаний, и администраторами БДЗ.

Автором определены состав и функции внутренних процедур ИО, оддерживающих разработку программного и информационного обеспече-ия (средства программиста и системного программиста соответсвен-о). Они включают библиотеку подпрограмм доступа к данным и набор оду лей, используемых при проектировании, разработке и отладке_ об-абатывающих и обслуживающих программ.

В третьей главе обоснованы принципы построения, логическа$ структура и физическая организация базы геолого-геофизических данных и знаний в уэле обработки, рассмотрены ключевые моменты реализации средств управления данными.

Хотя ЕДЗ в узле обработки предназначена для удовлетворения информационных потребностей работающих на нем пользователей, онг должна строиться с учетом общей архитектуры системы обработки к требований функционирования распределенной базы геолого-геофизических данных и знаний. В работе сформулированы основные принципы, которыми необходимо руководствоваться при построении БДЗ в этш условиях, и рассмотрены вытекающие из них следующие требования к структурам данных и средствам управления ими.

1. Интегрированность. Понимается как потенциальная возможность накопления и использования в произвольном узле обработки любых применяемых в системе данных,' что существенно для обеспечения технологической непрерывности процессов обработки. Для реализации этого принципа средства управления должны поддерживать различные модели данных (сетевую, реляционную, смешанную).

2. Технологическая равнодоступность. Реализация этого принципа предъявляет требования к топологии ИБС и средствам сетевого взаимодействия. Применительно к БДЗ необходимы поддержка полного описания всех, данных (из-за неоднородности сети) и возможность их автоматической,проверки и пополнения (средства ведения и синхронизации словарей данных).

3. Локальная полнота. Этот принцип рассматривается в двух аспектах. Во-первых, он предполагает, что для любого начинающегося вычислительного процесса локальная БДЗ содержит всю необходимую информацию. Во-вторых, при синтезе данных в узле обработки должна порождаться исчерпывающая информация для их последующего использования.

4. Адаптивность. Локальная ЕДЗ должна обеспечивать информационные потребности в условиях изменяющегося множества объектов и 1роцедур обработки.. Это предполагает значительную гибкость допустимых структур данных и связей между ними.

5. Согласованность. Чтобы обеспечить выполнение этого принци-га, в локальной БДЗ должна обеспечиваться непротиворечивость дан-шх, порождаемых множеством одновременно выполняющихся процессов обработки. В условиях ИБС требуется уникальность идентификации юей информации и документированность модификаций данных.

Помимо этого, в диссертации приведен ряд требований, вытекаю-*их из критериев общего характера, обычно используемых при проектировании и оценке баз данных: целостность, надежность, эффектив-юсть и др.).

Далее в работе рассматриваются концептуальный, логический и ¡¡изический уровни описания БДЗ, являющиеся основой ее программной реализации.

Концептуальный уровень. Анализируются два подхода, применяете при проектировании структуры БД на концептуальном уровне (от 1ЭЛНЫХ организации иди предметной области и от потребностей вычис-штедьных процессов), и показывается, что они не могут быть ис-гользованы при построении открытой интегрированной системы обра-гатки ГГД. Для этих условий обосновывается стратегия разработки ¡труктуры БДЗ и средств управления ею, которая заключается в сле-1ущем.\ а) в предметной области выделяются глобальные, устойчивые >тносительно изменений процессов обработки объекты; б) для них оп->еделяется множество типов (классов) данных, отвечающих текущим [отребностям процессов обработки; в) разрабатываются гибкие под-[рограммы доступа к информации разных типов, а также средства для шределения связей данных и их новых видов, относящихся к одному з типов; г) описания структур информации вводятся по мере разви-

тия системы и появления новых процедур ,обработки, в которых ощ применяются, при этом вновь создаваемые данные должны полностью характеризовать свойства соответствующих реальных объектов, а не только отражать потребности конкретных модулей.

В работе рассмотрены возможные варианты группирования•и идентификации геолого - геофизических данных при формировании БДЗ и предлагается на верхнем уровне иерархии использовать объекты типа площадь (месторождение) и скважина, при этом сведения о нефтегазоносном районировании, политико-административном делении и физико-географическом положении должны входить в состав идентифицирующих данных.

В диссертации анализируются информационные потребности основных процессов обработки промыслово-геофизических и геологических данных и выделяются типы используемых ими агрегатов. К ним относятся: массивы, каротажные кривые, пластовые данные и их границы, а также структуры, таблицы и комплексы кривых. Обоснованы необходимые способы доступа к этим агрегатам и приведены типы элементов данных, из которых они состоят.

Логический уровень. Автором определена трехуровневая логическая структура информации, при которой БДЗ состоит из разделов, содержащих некоторое множество агрегатов. Последние являются наименьшей единицей хранения информации и состоят из элементов данных.

Входящие в состав БДЗ разделы отличаются назначением и составом информации. С точки зрения функциональных различий БДЗ в узле обработки может содержить разделы трех типов: программный (для хранения общих данных и базы знаний по интерпретации ГГД), архивные (для накопления исходных материалов и результатов обработки) и рабочие (для формирования используемых при интерпретации выборок данных и передачи информации между модулями).

Элемент данных - первичная единица информации, расчлененке

:оторой на более мелкие невозможно без потери семантического смыс-1а. В работе рассматриваются их основные характеристики.

Агрегат - множество элементов данных, объединенных по какому-шбо общему признаку (признакам). Как правило, агрегат характери->ует множество свойств (атрибутов) какого-либо реального геологи-юского объекта или процесса. В качестве объединяющего признака югут также выступать общий источник получения, одинаковые условия фименения и т. п.. Показано, что перечисленное выше множество ти-юв агрегатов является избыточным, поскольку все данные представила в виде таблиц. Они выделены самостоятельно, чтобы миниминизиро-¡ать объем информации в базе'данных и знаний' и обеспечить более ;стественные интерфейсы в программных модулях.

Для доступа к агрегатам типа структура, таблица и комплекс фивых необходимо, чтобы в БДЗ было записано описание - набор агрегатов, используемых служебными и интерфейсными программами. 1редлагается структура описания, при которой оно может, помимо 1рямых фукций, эффективно применяться при взаимодействии с конечном пользователем.

В работе обосновывается логическая структура агрегата, обеспечивающая необходимую гибкость при идентификации, связывании и этборе информации. Основная роль в этом принадлежит заголовку аг-эегата, который имеет постоянную часть, содержащую все атрибуты 5ля доступа к данным и основные поисковые ключи и переменную, названную пользовательской, часть, которая позволяет задать произвольные данные, идентифицирующие агрегат или уточняющие условия гго использования. ,

Заголовки играют особую роль в организации сообщений, пред-:тавляюшцх обой ассоциации агрегатов. Связи агрегатов в сообщении реализуются специальными элементами данных, задаваемыми в заголов-. - ссылками, включающими типы и уникальные номера агрегатов, на

которые они указывают. Можно сказать, что описания заголовков, если они содержат ссылки, определяют логические связи информации I БДЗ, а конкретные экземпляры заголовков фиксируют их физически. Показано, что такой способ определения связей более компактен » гибок по сравнению, например, с возможностями иерархических и сетевых СУБД. С помощью подходящим образом определенных заголовкоЕ можно обеспечить произвольные связи (сеть) агрегатов в разделе.

Рассмотренная логическая организация обеспечивает также моделирование основных форм представления знаний: продукций, семантических сетей и фреймов.

Ямзический уровень. Анализ возможных способов реализации предложенной логической структуры ВДЗ средствами универсальных СУБД сетевого и реляционного типов показывает, что при этом возникает ряд ограничений. Автором делается вывод о необходимости разработки специальных средств управления данными и обосновывается общая физическая организация БДЗ.

На физическом уровне (на внешних устройстве«) каждому разделу БДЗ соответствует двоичный файл прямого доступа. Он делится на блоки постоянной длина

Обосновывается выделение основных ключей агрегатов (шифр, тип и уникальный номер) в специальные области файла,' названные каталогами, и общая физическая организация хранимого представления агрегатов.

В заключительном разделе рассмотрены алгоритмы формирования и приема пакетов сообщений, а также реструктуризации данных, обеспечивающие выполнение сформулированных выше требований к БДЗ. Они реализуют обмен информацией в локальной и распределенной БДЗ с проверкой и восстановлением, в случае необходимости, ее непротиворечивости. . Предложены алгоритмы управления свободным пространством разделов, позволяющие рационально использовать внешнюю память при

- 19 -

•делениях и модификациях данных.

Разработанные в диссертации принципы управления данными и размещения информации в БДЗ, ее логическая структура и физическая ррганизация составляют целостную концепцию построения распределен-юй базы данных и знаний для автоматизированной интегрированной ¡истемы сбора, обработки и обобщения геолого-геофизических мате->иалов.

В четвертой главе рассмотрена реализация информационного обес-[ечения в системе ГШГГЕЛ, изложены некоторые результаты его внед->ения, намечены пути развития.

Приведены основные функции системы сбора й автоматизированной )бработки данных ГИС и решения, принятые при разработке ее программного обеспечения, которое на первом этапе создавалось как автономная система для эксплуатации в отдельном узде обработки.

Рассматриваются функции компонент ИО, которое включает базу данных и знаний, а также набор программ, позволяющий: а) сгенерировать на ПЭВМ и поддерживать в работоспособном состоянии конфигурацию БДЗ и программного обеспечения; . б) подготовить необходимую ^формацию и настроить систему на решение конкретной задачи по обработке данных; в) обеспечить обмен информацией с БДЗ при выполне-яии отдельных функций обработки.

Структура БДЗ в узле обработки в системе ГИНТЕЛ включает статические разделы, содержаще данные для программного обеспечения функциональных АРМэв. Организация ИО и БДЗ предусматривает возможность эффективного обмена информацией между отдельными узлами. Показана возможность использования стандартных средств передачи данных по каналам и сетевых пакетов для выполнения этой функции.

В работе описаны назначение и функции монитора системы ГИНТЕЛ - специальной служебной программы, обеспечивающей настройку БДЗ на решение конкретной аадачи по обработке данных и управление

вычислительным процессом при ее реализации. Рассмотрены инфэрма ционные структуры, используемые и формируемые в БДЗ при работе мо нитора, приведены алгоритмы взаимодействия• компонент ИО при pea лизации графа обработки.

Показаны возможности пакета служебных программ, обеспечиваю щего ввод описаний новых видов данных, начальную установку и изме нение конфигурации БДЗ, восстановление непротиворечивого состояни базы данных после сбоев аппаратуры или ошибок в выполняемых моду лях и выдачу справочных сведений о хранящихся з них агрегатах.

Дана характеристика средств обеспечения доступа к информаци в БДЗ, среди которых выделено два уровня: интерфейсные и базови программы. Все запросы первых формулируются с использованием поня тий логического уровня; их преобразование в физическое представление выполняется базовыми средствами. Это обеспечивает практичесга полную независимость обрабатывающих модулей при изменениях физической организации БДЗ.

Обмен данными при работе обрабатывающих и обслуживающих модулей обеспечивается вызовом интерфейсных подпрограмм, которые включают средства для выбора агрегатов по произвольному набору поисковых признаков, получения любой справочной информации о них, а также записи и чтения необходимых подмножеств элементов всех типо! агрегатов. В текущую версию библиотеки средств обеспечения доступе к данным включено 54 интерфейсных и 26 базовых функций.

В работе рассматривается технология применения ИО на все> этапах жизненного цикла обрабатывающих программ: при проектировании, разработке, отладке и эксплуатации. При этом в понятие программы включается не только выполняемый модуль, но и информационное окружение, обеспечивающее его функционирование.

Автором определена последовательность этапов построения информационной модели для модуля и анализируются основные факторы,

вторые необходимо при этом учитывать. Даны рекомендации по наивному заполнению и поддержке необходимой для программы среды в 13. Формулируются общие требования, которые необходимо учитывать т разработке выполняемых модулей.

В диссертации рассматриваются возможные варианты структуры »физических программ (простейшая, оверлейная и набор выполняемых айлов). Даны рекомендации по обшей организации операций с БДЗ,- а жже изложены особенности применения функций доступа в зависимос-1 от структуры прикладного модуля.

В работе дан анализ некоторых вопросов сопровождения БДЗ и юграммного обеспечения при эксплуатации системы ГИНТЕЛ: подключив новых модулей, изменение конфигурации БДЗ и программного 5еспечения, формирование новых функциональных АРМов.

В заключительном разделе главы представлены результаты приме-жия информационного обеспечения системы ГИНТЕЛ, разработка коте-зго была начата в июле 1989 года. Особенностями при создании МО ¡ши: а) высокие темпы разработки и внедрения программного обеспе-шия системы ГИНТЕЛ, передача которого в эксплуатацию выполнялась ке через год после начала работ; б) необходимость опережающей 1зработки ИО, являющегося базой для реализации прикладных модулей, действенным приемлемым решением в этих условиях была поэтапность 1зработки. В работе описываются основные отличия четырех Еер-Ш БДЗ и отмечено, что вследствие выбора рациональной структуры >едств доступа и постоянства программ интерфейсного уровня, вно-1мые при этом изменения не затрагивали обрабатывающие модули, но юсобствовали поэтапному увеличению.уровня эффективности функцио-фования системы в производственных организациях.

По состоянию на 1.05.1994 г. система ГИНТЕЛ передана для прошенного применения в 79 научно-исследовательских, производст-шных геологических и геофизических организаций: Россия - 63.

- 22т -

Казахстан - 5, Украина - 4, Узбекистан - 2, Туркменистан - 2, Бе лоруссия, Грузия и Азербайджан - по 1.

Реализованное по.результатам исследований автора информацион ное обёспечение позволило поддержать высокие темпы создания внедрения в производство системы ГИНТЕЛ, дало возможность исполь зовать при обработке все необходимые геолого-геофизические данные что, в конечном итоге, способствовало повышению геологической технологической эффективности сбора и интерпретации геолого-геофи зических данных при решении различных геологических задач разведк и разработки месторождений нефти и газа

В заключении сформулированы основные результаты, полученные итоге выполненных исследований.

1. На основе предшествующих работ и собственных исследовани разработана новая схема функционирования автоматизированной интег рированной системы сбора, интерпретации и обобщения геолого-геофи зических данных, базирующаяся на концепции информационно-вычислительной сети. Обоснованы ■ состав и функции программных компонен1 информационного обеспечения, используемых как при реализации прикладных и сервисных модулей системы, так и в процессе ее эксплуатации и сопровождения.

2. Выполнен анализ информационных потребностей процедур обработки ГГД. На его основе сформулирована концепций построения баз] геолого-геофизических данных и знаний, рбеспечквающей сбор, накопление и эффективное использование всей необходимой промыслово-геофизической и геологической информации. Обоснованы общий соста] данных, логическая структура и физическая организация БДЗ.

3. Концепция реализована при разработке БДЗ и программной обеспечения автоматизированной интегрированной информационно-обрабатывающей системы ГИНТЕЛ.

4. воздана технология применения информационного обеспечен!«

разработке программных средств, эксплуатации и сопровождении тетемы ГИНТЕЛ.

5. Предложенная технология опробована во ВНИГИК и ряде других эганизаций при разработке программных средств системы ГИНТЕЛ. В г составе информационное обеспечение передано для промышленного рименения в 79 организаций России и других стран СНГ. Проведено 5учение специалистов ряда организаций.

6. основные направления развития связаны с переходом в среду MIX, расширением множества поддерживаемых типов агрегатов, разра-эткой интегрированных средств для администраторов БДЗ.

Основное содержание диссертации изложенб в следующих опубли-эванных работах.

1. Совершенствование технологии и структуры систем автоматизированной обработки материалов геофизических исследований скважин на региональных и экспедиционных вычислительных центрах.

- В кн.: Использование материалов геофизических исследований скважин при комплексной интерпретации и подсчете запасов нефти и газа - М., Недра, 1986, с. 21-27 (совместно с В.Ф. Козя-ром и К. А. Шаровым).

2. Принципы построения распределенной базы геолого-геофизических данных в сети разнотипных ЭВМ. - В сб. Системы управления базами данных СМ ЭВМ с магистральной архитектурой (материалы школы). - Калинин, Изд. Центрпрограммсистем (ротапринт), 1986, с.101-103 (совместно с Б. А. Хисамовым).

3. Система автоматизированной обраС тки данных ГИС при разведочном бурении на нефть и газ ("Подсчет1"): Методические материалы по системе. Руководство пользователя. - Изд.: ВНИГИК. ВНИИГеоинформсистем, ВНИИГеофизика, 1988. - '506 е.: ил. (совместно с В. С. Афанасьевым, Ж. П. Бородиным, Е КСедельнико-вым и др.).

-1. Система автоматизированной обработки.данных ГИС при рааведоч ком бурении на нефть и газ "Подсчет". - В кн.: Автоматизирс ванная обработка данных геофизических и геодого-технологичес

сов нефти и газа с применением ЭВМ. - Калинин, 1989,.с. 18-2 (совместно с Е С. Афанасьевым, 2.П.Бородиным, ЕФ.Козяром

др.).

5. Результаты опробования комплекса программ геометризации зале жей в системе "Подсчет". - В кн.: Автоматизированная обработ

л

ка данных геофизических и геодого-технологических исследова ний нефтегазоразведочных скважин и подсчет запасов нефти газа с применением ЭВМ. - Калинин, 1989, с. 46-52 (совмести с Галкиным'-ЕИ., Диевой Э.Е , Золотовой O.E. и др.). Б. Архитектура информационного и программного обеспечения систе мы ГИНТЕЛ. - Тверь, Изд. НПГП "ГЕРС", 1994, 65 с.: ил. (сов местно с ЕС.Афанасьевым). •

ких исследований нефтегазоразведочных скважин и подсчет зала