中国石油勘探开发研究院（RlPED）成立于1958年，是中国石油集团公司（CNPC）面向全球石油天然气勘探开发的综合性研究机构，包括32个科研单位，共有科研人员2000多人。目前，拥有5个国家级和20个公司级以上重点实验室/研发中心，大中型实验设备600余台（套），标志性设备60台（套），建有集团公司首家总部级数据中心，配有先进的计算机软硬件资源及强大的信息网络系统，有力支撑公司油气勘探开发业务数字化转型、智能化发展。
《分布式勘探开发云化协同科研环境》案例自主研发了分布式架构专业软件云平台（以下简称专业软件云平台），构建了数据智能处理模型和数据管理平台，研发了专业软件许可云化管理技术，建立了资源智能调度模型，部署自研和商业软件29款，有效支撑了勘探开发协同研究与管理，推进了智能勘探开发的技术转型先锋，形成了勘探开发专业软件数据智能处理建模技术等10余项原创性技术，发表论文24篇，EI收录7篇，受理发明专利8项，软件著作权14项；其中，4项技术创新由中国石油和化工自动化应用协会鉴定达到国际先进水平。本案例自2017年至今经过多年研发和培训，推广应用2年以上，已为中石油多家油田单位、研究院、海外单位等三十余家院所800余名科研人员提供了专业软件协同科研环境，有效节约了软件和硬件的购置费用，提升工作效率40%，并获得管理部门和科研人员的好评。
图1 平台整体架构设计
一、主要措施
（一）技术难点
1. 专业软件共享效率较低。专业软件部署或分散在各单位和科研人员，软件许可采用硬件加密狗单机管理或与个人电脑绑定，无法共享与协同应用，软件共享效率较低。
2. 数据共享困难。成果数据难以共享，不同软件间技术水平和性能参差不齐；科研成果、生产工区等数据难以共享共用；研发环境版本不一致；导致部分工作重复，整体效率较底，急需标准规范引导。
3. 计算资源配置无法匹配业务工作需求。所配备的电脑或工作站硬件配置不高，可能存在配置难以满足业务需求的情况，缺少动态调配机制，短时内无法快速满足工作需求。
（二）分布式架构专业软件云平台
总体架构由资源层、服务层、应用层组成（图1）。从总体上看，资源层为整个科研环境提供基本的物理资源和数据环境；服务层则为应用层提供所有的功能相关的组件、中间件、服务等；应用层向研究用户直接提供共享软件应用环境和数据应用环境。
底层整体平台架构设计，采用多层模块化体系技术。按照业务模块进行功能划分，根据研究用户的研究业务领域进行授权相关资源环境。
（三）创新技术和成果
1. 自主研发分布式架构专业软件云平台，构建云端协同科研环境。
基于分布式云化架构的协同科研环境，采用分级建设，对称部署，集中监测和数据同步等技术，构建勘探开发专业软件的标准化研究环境，实现对研究环境的自动化部署，并且通过数据同步和多源数据集成的方式，实现对井数据、工区数据和研究成果数据的统一管理。
2. 创新多数据源集成管理并建立统一的数据共享资源池。
通过数据集成在逻辑上整合油田各主库、专业数据库和应用软件的数据，建立统一的数据资源池，实现数据互联互通、灵活转换、自由传输。实现多源数据整合在同一个数据树下，进行有关联性的集成展示和检索等综合应用。公共实体数据模型基于虚拟数据库技术进行数据集成、关联，建立统一数据资源池的基础。通过公共实体数据模型将多个库中的数据，在逻辑上整合成虚拟的大库，形成完整的数据资源池。
3. 勘探开发专业软件数据智能处理模型。
（1）双向相似度匹配技术的数据自动识别和智能录入。采用相似度对比与TF-IDF（数据加权）技术，实现对静态地质数据自动解析、精准定位文件类型、数据字段校正、入库归档等，代替人工整理数据，提高数据录入正确率及工作效率。通过数据统计分析提取井各类型数据的特征关键词及元数据特征，对录入的数据进行自动识别，对井数据进行标准化智能录入管理，标准格式入库，为建设盆地资产库提供数据基础。
（2）创新建立公共模型和统一的数据接口，实现专业软件的数据互传。通过虚拟数据库定义公共实体数据模型，通过统一数据接口面向各软件传输数据。所有库或软件通过数据接口与统一数据模型对接，实现与其他软件的数据推送。当某款软件有版本更新，只需调整该软件到数据模型的传输连接，而无需调整与其他软件的连接。平台开放数据接口，用户和第三方厂商可通过数据接口调用数据资源池中的各类数据，或进行数据交换。
4. 研发基于许可网关勘探开发专业软件许可云化技术。
研发勘探开发专业软件许可证（Flexnet）的统一管理、调度和监控分析等功能，提高专业软件利用率，节约软件购置资金，为专业软件购置等决策分析提供依据。通过许可网关对软件许可进行统一发布、监控和管理，精细化的调度管理确保重要业务正常运行，动态回收闲置许可资源，有效提高许可的使用率，也为后续软件授权购置和升级提供了数据指导。
5. 创新标准化管理和智能负载调配算法，实现专业软件云端全生命周期管理。
结合软件许可应用和用户使用信息，实现软件生命周期管理，并实现稀缺资源指导应用以及闲置资源回收，确保软件资源池的标准化管理以及软件许可资源的高效应用。结合计算资源应用和用户资源使用，可实现计算资源购置升级数据指导，持续优化各业务资源授权分配和负载分配应用，并完善运维管理体系。结合用户的日常应用数据进行综合分析，可为企业软硬件的购置和升级提供精确的数据指导。
二、实施效果
专业软件云平台自2017年至今经过6年研发、培训及推广使用，部署了包括Geoeast、CIFLog、petrel、Jason、SMI，等专业软件29款，已在中石油各研究院、海外单位及多个油田单位启用，为30余家院所800余名用户提供了专业软件云端科研环境，取得了较好的管理效益、经济效益、社会效益。
1. 提升了资源利用率。
根据科研人员应用情况对硬件和软件资源进行动态调整，通过预测模型的建立，实现对业务系统应用峰值的智能预警，为云资源的动态扩缩容提供数据支撑，保障业务的连续性，提升了资源的利用率约40%。
2. 提升了科研人员工作效率。
异地和海外科研人员通过异地登录专业软件云平台，远程调用专业软件许可进行科研工作，实现了跨地区的协同研究，专业软件云平台根据科研人员使用情况对硬件和软件资源进行动态调整，对研发过程中录入和产生的数据进行统一管理和共享。相比于传统方式，提升软件应用效率40%，硬件应用效率65%，科研效率整体提升50%。
3. 节约了软硬件购置费用。
专业软件云平台建设了集软硬件数据一体式管理云端与自动化运营管理模式，调配高性能工作站和服务器集群系统实现资源融合重组、动态分配，节约了软硬件购置费用，减少软硬件安装、维护、数据传输等重复性工作流程，保证了系统和数据的安全，得到管理部门和科研人员的好评。
4. 提高了管理效率。
基于专业软件使用现状智能分析，提出最优选的软件购置建议，更加科学地进行软件采购决策，提高软件采购升级决策的科学性和准确性，从根本上降低风险和成本。
