面向服務(wù)架構(gòu)與天津市防潮信息系統(tǒng)設(shè)計

夏中華，顧曉蓉，李彥濤，黃 毅

（天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

0 引言

天津市防潮信息系統(tǒng)作為防潮會商決策和指揮調(diào)度與日常管理的信息化支撐平臺，包含防潮信息化網(wǎng)絡(luò)、硬件、數(shù)據(jù)庫及地理信息等系統(tǒng)，系統(tǒng)需要整合天津市沿海氣象、潮情監(jiān)測數(shù)據(jù)，海堤工程及其它防潮決策輔助信息，實現(xiàn)全市防潮業(yè)務(wù)流程的信息化管理，為天津市防潮工作和業(yè)務(wù)搭建信息平臺。系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的設(shè)計，通過對原有系統(tǒng)的整合和完善，實現(xiàn)對氣象、潮情、工情等數(shù)據(jù)的實時查詢及歷年不同階段的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為決策人員提供快速、詳實的信息，提高信息采集和處理效率；利用統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理平臺，實現(xiàn)各相關(guān)部門協(xié)同辦公，決策層可隨時查看各項業(yè)務(wù)的進展情況，可根據(jù)需求隨時提取與決策相關(guān)的數(shù)據(jù)，提升對應(yīng)急事件的響應(yīng)效率；利用統(tǒng)一的信息管理平臺，即時發(fā)布指令指導(dǎo)防潮相關(guān)部門的工作，快速協(xié)調(diào)內(nèi)部資源進行合理規(guī)劃和分配，提高管理控制水平。

1 系統(tǒng)總體功能需求

天津市防潮信息系統(tǒng)不是 1 個孤立的系統(tǒng)，它是天津市防汛業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的 1 項業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。防潮信息系統(tǒng)除了服務(wù)于本地防潮中心的業(yè)務(wù)工作之外，還需要向天津市其它防汛業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供信息服務(wù)，也需要向各級防潮成員單位提供相關(guān)信息服務(wù)。為了實現(xiàn)項目建設(shè)目標(biāo)和要求，天津市防潮信息系統(tǒng)的總體設(shè)計采用面向服務(wù)技術(shù)架構(gòu)作為業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用集成架構(gòu)，在潮情、工情、災(zāi)情、社會經(jīng)濟等信息和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，建立防潮信息查詢、預(yù)警、會商、工程和辦公管理 5 個子系統(tǒng)，具體功能模塊如圖1 所示。

2 面向服務(wù)架構(gòu)技術(shù)

基于 SOA 的優(yōu)越特性，天津市防潮信息系統(tǒng)總體架構(gòu)采用 SOA 技術(shù)，并通過 WCF（Windows Communication Foundation）技術(shù)實現(xiàn)，以較好地滿足防潮工作的業(yè)務(wù)需求。

SOA 是將系統(tǒng)中不同功能的服務(wù)，通過這些服務(wù)之間定義的接口和契約聯(lián)系起來。服務(wù)是獨立的自包含的，不依賴于其它服務(wù)，服務(wù)接口采用中立的方式進行定義，獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)中的服務(wù)可以通過統(tǒng)一和通用的方式進行交互。SOA 架構(gòu)具有松散耦合性、廣泛集成性、系統(tǒng)開放性、良好的可升級維護性、系統(tǒng)部署的靈活性等特點。SOA 架構(gòu)可消除冗余，保證各個流程的銜接，整合信息孤島，通過 IT 與業(yè)務(wù)的緊密結(jié)合，提高整個系統(tǒng)的靈活性。

圖1 綜合業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)功能模塊

WCF 是一種基于 SOA 的分布式通信技術(shù)[1]，它將微軟現(xiàn)有的一系列分布式技術(shù)，如 COM/DCOM（組件式對象模型/分布式構(gòu)件對象模型），.NET Remoting，XML Web 服務(wù)，MSMQ（消息隊列）等整合起來，提供 1 個統(tǒng)一的應(yīng)用編程接口。WCF 具有統(tǒng)一性、互操作性 、安全與可信賴和兼容性等特點。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

根據(jù) SOA 架構(gòu)原則，按照實際功能需求中的業(yè)務(wù)過程和目標(biāo)將系統(tǒng)劃分成不同的層，天津市防潮信息系統(tǒng)的架構(gòu)被設(shè)計為 7 層結(jié)構(gòu)，具體包括：支撐系統(tǒng)、服務(wù)組件、服務(wù)、業(yè)務(wù)過程、用戶、集成和數(shù)據(jù)架構(gòu)層[2]，其中前 5 個為水平層，后 2 個為垂直層。水平層遵循分層架構(gòu)模型的基本原則，上層可以訪問下層，而下層不能訪問上層；垂直層可以被多個水平層訪問。系統(tǒng)總體框架圖如圖2 所示。

系統(tǒng)框架中各層的功能如下：系統(tǒng)支撐層包含新建的、已有的應(yīng)用程序，獨立的公共商業(yè)軟件，以及各種數(shù)據(jù)庫；服務(wù)組件層中的服務(wù)組件根據(jù)分類聚集系統(tǒng)支撐層中程序的相關(guān)功能，解決了程序功能的集成，簡化了復(fù)雜的程序接口，每個組件可以實現(xiàn) 1 個或多個服務(wù)；服務(wù)層定義了系統(tǒng)所需求的所有服務(wù)，包括對服務(wù)操作和輸入輸出信息的定義，以及服務(wù)的管理、訪問需求等；業(yè)務(wù)過程層描述了系統(tǒng)中各種業(yè)務(wù)的執(zhí)行方式，通過調(diào)用不同的服務(wù)來實現(xiàn)整個業(yè)務(wù)流程，該層實現(xiàn)了系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求和技術(shù)方案之間的有機連接；用戶層根據(jù)用戶需求的不同為不同用戶創(chuàng)建不同的前端，實現(xiàn)訪問協(xié)議和數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化；集成層提供服務(wù)定位和發(fā)起調(diào)用，提供架構(gòu)中層與層之間調(diào)用時的服務(wù)質(zhì)量、安全性、延時保障，也被稱為服務(wù)總線；數(shù)據(jù)架構(gòu)層定義每個水平層中數(shù)據(jù)架構(gòu)和信息結(jié)構(gòu)，確保數(shù)據(jù)與信息的正確表現(xiàn)。

4 WCF 服務(wù)構(gòu)建

根據(jù)防潮信息系統(tǒng)架構(gòu)中各層次功能劃分、組件要實現(xiàn)的功能創(chuàng)建相應(yīng)的 WCF 服務(wù)。

由防潮信息系統(tǒng)架構(gòu)圖可以看出，防潮信息系統(tǒng)主要功能為信息查詢，防潮預(yù)警、會商、管理，指揮調(diào)度，工程和辦公管理等幾個方面。WCF 服務(wù)一般分為應(yīng)用和基礎(chǔ)服務(wù) 2 類，應(yīng)用服務(wù)實現(xiàn)某項特定功能，基礎(chǔ)服務(wù)則提供一些通用功能。比如信息查詢組件中的應(yīng)用服務(wù)，包括堤防、水閘、口門、險工險段、港口碼頭等信息查詢服務(wù)功能，基礎(chǔ)服務(wù)包括異常處理、導(dǎo)航服務(wù)、查詢字符串解析等。

WCF 服務(wù)模塊的具體創(chuàng)建需在以下 7 個方面實現(xiàn)：

1）功能提供層，是該模塊功能的提供者；2）服務(wù)接口，設(shè)定模塊提供給其它模塊調(diào)用的接口，功能提供層引用設(shè)定好的服務(wù)接口對外提供服務(wù)；3）服務(wù)契約，設(shè)定客戶端與服務(wù)器端進行服務(wù)調(diào)用時的 WCF 服務(wù)契約；4）服務(wù)實現(xiàn)，實現(xiàn)服務(wù)契約定義的 WCF 服務(wù)；5）功能實現(xiàn)，實現(xiàn)模塊需要的功能；6）數(shù)據(jù)訪問層，提供對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的調(diào)用；7）數(shù)據(jù)定義，對服務(wù)中使用的參數(shù)進行類型定義。

圖2 天津市防潮信息系統(tǒng)架構(gòu)圖

最后將這些模塊生成 DLL 文件，同時在項目中添加模塊對應(yīng)的 .svc 類別的 WCF 服務(wù)文件，建立相應(yīng)配置文件后，在 IIS 服務(wù)器端發(fā)布項目?？蛻舳苏{(diào)用創(chuàng)建的 WCF 服務(wù)，就可以應(yīng)用服務(wù)中的各項功能。

5 系統(tǒng)集成設(shè)計

天津市防潮信息系統(tǒng)需要多種應(yīng)用系統(tǒng)的支撐，要在已建系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行整合，涉及的技術(shù)面較廣，復(fù)雜程度很高。系統(tǒng)集成首先要對各個應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行集成，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享；其次是將某些應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能進行集成。因為本系統(tǒng)采用 SOA 系統(tǒng)集成架構(gòu)，這個目標(biāo)可以通過編制具有相關(guān)業(yè)務(wù)功能的 Web 服務(wù)程序來實現(xiàn)，保證系統(tǒng)之間共有信息的共享。

實時潮情數(shù)據(jù)是防潮業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)，因而對原有潮位監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成是防潮信息化工作的重要內(nèi)容。在水務(wù)局內(nèi)部包括市防辦潮位監(jiān)測系統(tǒng)的 3 個潮位監(jiān)測站和水文監(jiān)測系統(tǒng)的 3 個河口水文觀測站。這些監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成是通過開發(fā)數(shù)據(jù)接收處理 Web 服務(wù)程序來實現(xiàn)的。系統(tǒng)的潮位信息接收處理程序通過給部署 Web 服務(wù)的潮位監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器發(fā)送潮位數(shù)據(jù)接收消息，經(jīng)過管理部門提供的數(shù)據(jù)庫用戶權(quán)限連接潮位和水情數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需要從數(shù)據(jù)庫中接收最新數(shù)據(jù)，并由潮位數(shù)據(jù)接收處理程序儲存到防潮信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的潮情信息庫中。雖然原監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)年代和開發(fā)商都不同，但是潮位接收組件根據(jù)各個監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)了對應(yīng)的 Web 服務(wù)程序，順利實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集成。

對于 WebGIS 系統(tǒng)的集成，由于采用的 ArcGIS Server 平臺本身支持 SOA 架構(gòu)，因此可以很方便地將地圖服務(wù)器上發(fā)布的地圖服務(wù)功能集成到系統(tǒng)中。另外短信、傳真系統(tǒng)也通過開發(fā)對應(yīng)的服務(wù)程序的方法，較好地集成到系統(tǒng)中。

6 結(jié)語

總之，利用 SOA 的理論與實現(xiàn)，使天津市防潮信息系統(tǒng)高效、靈活地與各種信息系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用集成在一起。通過采用 SOA 這種企業(yè)信息管理應(yīng)用的框架，將系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為不同的業(yè)務(wù)功能和流程，各自建立 WCF 服務(wù)，通過組合調(diào)用各種服務(wù)并封裝成業(yè)務(wù)功能組件來滿足不同的業(yè)務(wù)需求，從而使防潮相關(guān)業(yè)務(wù)和信息系統(tǒng)可以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。

[1]將金楠. WCF 技術(shù)剖析(卷 1)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2009: 2-18.

[2]Norbert Bieberstein，Robert G. Laird，Dr Keith Jones，等.執(zhí)行 SOA-SOA 實踐指南[M]. 王海鵬，王海燕，李安國，等譯. 北京：機械工業(yè)出版社，2009: 49-53.