基于知識圖譜的煤層氣檔案管理系統(tǒng)建設

張月　李宇新　梁學敏

關鍵詞： 油田工程技術 煤層氣 知識圖譜 智能檢索 檔案管理

中圖分類號： G273.5;F276.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2024）01-0253-04

多年來，各油氣田公司在勘探開發(fā)研究與生產(chǎn)過程中積累了海量數(shù)據(jù)和研究成果，但仍面臨“有數(shù)據(jù)找不到、找到后無法用、知識經(jīng)驗難共享、知識創(chuàng)新應用難”等業(yè)務痛點［1］。隨著傳統(tǒng)油田企業(yè)檔案管理在數(shù)據(jù)利用方面的弊端日益凸顯，基于知識圖譜的勘探開發(fā)領域檔案管理系統(tǒng)構(gòu)建，將以更具邏輯性、強關聯(lián)性的方式，以更數(shù)據(jù)化、顆?；男问?，更圖形化、可視化的狀態(tài)，呈現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關系，為業(yè)務人員在勘探開發(fā)方案編制、油氣藏動態(tài)建模、地質(zhì)工程一體化研究、數(shù)字孿生體建設等方面，提供高效快捷、隨時調(diào)用的數(shù)據(jù)信息，有助于節(jié)省業(yè)務人員搜集資料時間，提高勘探開發(fā)研究的精細度與符合率［2］。

1 煤層氣檔案知識庫建設方案

1.1 關鍵需求

1.1.1 檔案數(shù)據(jù)處理技術研究

對歷史檔案按照不同的業(yè)務維度進行多維管理，構(gòu)建檔案知識圖譜庫，對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)實現(xiàn)相關結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)映射導入；對檔案數(shù)據(jù)實現(xiàn)加工處理和知識充填，實現(xiàn)檔案資源信息的多維聚合。

1.1.2 檔案智能檢索技術研究

搭建統(tǒng)一搜索門戶，實現(xiàn)對檔案成果及相關數(shù)據(jù)信息的綜合查詢和融合搜索，支持搜索信息的關聯(lián)推薦。

1.1.3 檔案分析洞察技術研究

建立面向業(yè)務場景的可視化分析維度，優(yōu)選檔案資料全，數(shù)據(jù)質(zhì)量好的檔案成果，構(gòu)建面向業(yè)務應用的標簽體系和多維分析模型，支撐針對若干特定應用場景的多維度業(yè)務數(shù)據(jù)分析需求［3］。

1.2 功能設計與建設內(nèi)容

1.2.1 總體思路

煤層氣公司勘探開發(fā)檔案知識庫建設，按照“建、搜、用”總體思路，整體規(guī)劃、分步實施，持續(xù)迭代。依托煤層氣公司海量檔案知識資源，充分利用知識圖譜、自然語言處理、大數(shù)據(jù)、機器學習等技術，通過知識成果匯總、知識體系構(gòu)建、知識加工處理、知識圖譜構(gòu)建、知識融合，最終形成煤層氣勘探開發(fā)檔案智能管理系統(tǒng)。檔案知識支撐該系統(tǒng)能夠為各類業(yè)務場景提供智能應用［4］，實現(xiàn)檔案知識的有效支撐總體設計思路如圖1 所示。

1.2.2 總體架構(gòu)與數(shù)據(jù)架構(gòu)

本系統(tǒng)搜索功能的核心技術ES 和知識圖譜均采用源技術進行二次自主開發(fā)，并沒有采用國外商業(yè)軟件，實現(xiàn)產(chǎn)品、技術自主可控，從根本上避免卡脖子技術，防止技術斷供?？傮w上分為數(shù)據(jù)層、平臺層以及應用層3 個層面，通過“數(shù)據(jù)處理與管理—AI 賦能—數(shù)據(jù)應用”的全鏈路打通，實現(xiàn)知識圖譜技術在勘探開發(fā)檔案管理領域創(chuàng)新性的落地化應用［5］，總體架構(gòu)與數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖2 所示。

1.2.3 知識體系構(gòu)建思路

從對象域、業(yè)務域展開知識分級分類；基于企業(yè)數(shù)據(jù)模型（如EPDM 等），參考國內(nèi)外工業(yè)界和學術界的標準，構(gòu)建形成統(tǒng)一的綜合知識屬性分類標準；梳理知識與知識、知識與對象、知識與業(yè)務之間的關聯(lián)關系，形成關系網(wǎng)絡［6］。知識體系構(gòu)建思路如圖3 所示。

檔案文檔構(gòu)建關系是圍繞核心管理目標的對象知識體系。在明確構(gòu)建范圍的基礎上，選取相關對象構(gòu)建對象知識體系。本項目中屬性來源于數(shù)據(jù)湖的表結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)湖接入。

業(yè)務知識體系是按照業(yè)務所屬關系，針對業(yè)務管理流程進行體系梳理，對勘探開發(fā)檔案按照業(yè)務維度進行分類，對象與業(yè)務知識體系構(gòu)建思路如圖4 所示。

1.2.4 檔案分析研究思路

整合煤層氣公司勘探開發(fā)各類資料形成知識圖譜，建立面向業(yè)務場景的可視化分析維度，優(yōu)選檔案資料全，數(shù)據(jù)質(zhì)量好的檔案成果，構(gòu)建面向業(yè)務應用的標簽體系和多維分析模型，支撐針對特定應用場景的多維度業(yè)務數(shù)據(jù)分析。檔案分析研究思路如圖5 所示。

1.2.5 主要功能

（1）實現(xiàn)煤層氣勘探開發(fā)檔案數(shù)據(jù)治理工作，探索出勘探開發(fā)檔案的數(shù)據(jù)治理方法。實現(xiàn)對歷史檔案數(shù)據(jù)按照不同的業(yè)務維度建立標簽分類體系；實現(xiàn)對檔案數(shù)據(jù)按照標簽體系進行多標簽分類；實現(xiàn)對檔案文件的主題分類、檔案名稱、密級、保密時間、組織機構(gòu)、歸檔時間、編寫責任人等信息進行抽取，支持對檔案文件元數(shù)據(jù)的快速查詢；實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的建立，支持Excel 等格式的半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)入庫，并對接現(xiàn)有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫，支持相關結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)映射導入；基于檔案分類管理及知識標簽體系，實現(xiàn)檔案知識圖譜庫的構(gòu)建、檔案數(shù)據(jù)加工處理與知識充填，檔案資源信息的多維聚合。

（2）搭建勘探開發(fā)主干知識圖譜庫，形成一站式檔案檢索平臺。搭建統(tǒng)一搜索門戶，實現(xiàn)對檔案成果及相關數(shù)據(jù)信息的綜合查詢和融合搜索；實現(xiàn)基于關鍵詞、語義理解等多種方式的檔案信息的統(tǒng)一搜索和圖譜查詢，支持搜索信息的關聯(lián)推薦；按照不同的用戶權(quán)限、組織機構(gòu)等實現(xiàn)對檔案信息的授權(quán)管理。

（3）建設相似井知識推薦、致密氣開發(fā)特征指標預測分析兩個典型應用場景。

1.3 建設效果

從技術沉淀視角，為人工智能技術創(chuàng)新應用建立堅實基礎。初步實現(xiàn)煤層氣勘探開發(fā)檔案數(shù)據(jù)治理工作，探索出勘探開發(fā)檔案的數(shù)據(jù)治理方法；基于模塊化、服務化、組件化建設理念，平臺上沉淀形成一系列智能化知識管理共享應用組件；在知識加工處理和應用場景建設中，沉淀形成了一系列知識抽取、融合推薦及智能預測模型算法［7］；提高了檔案知識應用人員的檢索效率，提供多維一站式檢索能力；通過平臺建設積累經(jīng)驗，整合融合各類業(yè)務、技術及知識資源，為更大范圍創(chuàng)新研發(fā)建立基礎。

從系統(tǒng)建設視角，在公司智能化知識共享領域取得系列實質(zhì)性成果。在公司范圍首次研發(fā)形成“建、搜、用”三大類知識管理共享應用平臺，探索煤層氣勘探開發(fā)知識體系，完成了27 萬+檔案及結(jié)構(gòu)化相關數(shù)據(jù)接入，創(chuàng)新形成了主干圖譜庫；在公司范圍構(gòu)建了一站式智能搜索引擎，通過知識關聯(lián)分析形成了煤層氣公司勘探開發(fā)領域?qū)俚摹笆桶俣取?；融合多種推薦邏輯，創(chuàng)新性地打造基于其 相似關系的知識推薦體系；融合知識圖譜和人工智能技術創(chuàng)新，落地形成了一系列可示范、可推廣的典型業(yè)務應用場景。

從資源共建視角，為各類知識資源共享共建搭建平臺環(huán)境。提升煤層氣公司的檔案數(shù)據(jù)管理能力，提供更加靈活多維的知識管理能力；通過對檔案知識的深度挖掘，實現(xiàn)知識再利用，利用已沉淀的知識服務新業(yè)務場景［8］。

2 結(jié)語

煤層氣公司通過開展基于知識圖譜的檔案管理系統(tǒng)建設，提升了檔案數(shù)據(jù)管理能力，為檔案知識資源的共享共建搭建了平臺環(huán)境。系統(tǒng)的體系架構(gòu)符合云原生、微服務發(fā)展方向，具有先進性；通過系統(tǒng)對檔案知識的深度挖掘，實現(xiàn)知識再利用，提供更加靈活多維的知識管理和服務能力，為業(yè)務改革和技術創(chuàng)新提供有效支撐。