基于中間件的系統(tǒng)對接技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

莫云音，李 勛，陳 亮，吳盛洪，葉彩榮

(1.海南省氣象服務(wù)中心，海南 ?？?570100；2.海南省氣象臺，海南 ?？?570100)

0 引 言

目前海南省氣象局已建成海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺，覆蓋短信、網(wǎng)站、手機(jī)、郵箱、大喇叭等多種發(fā)布手段；建成海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)省局及19個(gè)市縣局預(yù)警信息的制作功能；建成海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫，實(shí)現(xiàn)海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品集中式存儲(chǔ)管理及實(shí)時(shí)共享；中國氣象局建成的國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)現(xiàn)已覆蓋12379網(wǎng)站、12379短信等發(fā)布手段。然而，國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)和海南省現(xiàn)有的氣象災(zāi)害預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)存在兩張皮的問題：在輸入端，海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)未能自動(dòng)對接，氣象災(zāi)害預(yù)警信息需要手工錄入；在輸出端，海南省發(fā)布手段和渠道未能與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)有效對接；海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)并行運(yùn)行。為了提高預(yù)警的發(fā)布時(shí)效性、減少業(yè)務(wù)人員的工作量，通過一次錄入可以發(fā)布到多種發(fā)布渠道，并且可以對所有的發(fā)布手段的發(fā)布結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的發(fā)布管理，海南省氣象局設(shè)計(jì)開發(fā)了“一整合、兩對接”系統(tǒng)，完成了“一整合、兩對接”?！耙徽稀保和瓿珊Ｄ鲜⌒畔l(fā)布與監(jiān)控平臺與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)的整合；“兩對接”：在預(yù)警信息接入方面，完成海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)的無縫對接，實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作完成后，自動(dòng)導(dǎo)入國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)對外發(fā)送的功能。在發(fā)布手段對接方面，完成國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)與現(xiàn)有各類發(fā)布手段的自動(dòng)對接，并實(shí)現(xiàn)對各類發(fā)布手段發(fā)布情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

“一整合、兩對接”系統(tǒng)總體功能劃分為：從產(chǎn)品庫調(diào)取預(yù)警或預(yù)警信號、配置發(fā)布手段、配置服務(wù)策略、生成CAP標(biāo)準(zhǔn)ZIP包、推送到國突平臺、解析國突CAP協(xié)議包、轉(zhuǎn)換成災(zāi)情直報(bào)格式、生成CAP標(biāo)準(zhǔn)入庫、信息發(fā)布監(jiān)控平臺發(fā)布結(jié)果反饋等九個(gè)功能模塊。系統(tǒng)總體功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體功能框圖

(1)調(diào)取進(jìn)入產(chǎn)品庫的預(yù)警信息。

“一整合、兩對接”系統(tǒng)調(diào)取海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫的預(yù)警信息。

海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)制作的預(yù)警信息需先行推送到產(chǎn)品庫中。在國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)制作的預(yù)警信息也可以進(jìn)入到產(chǎn)品庫，作為海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)制作預(yù)警信息產(chǎn)品的備份。

(2)配置發(fā)布手段。

依據(jù)海南省預(yù)警信息發(fā)布業(yè)務(wù)規(guī)定，為預(yù)警基礎(chǔ)信息、數(shù)據(jù)及產(chǎn)品添加配置發(fā)布渠道，生成滿足國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)需求的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)CAP協(xié)議的氣象預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品。

發(fā)布手段可以添加的發(fā)布渠道類型包括12379網(wǎng)站、郵件、傳真、電子屏、大喇叭、電視、12379短信、微博、微信、北斗衛(wèi)星、121聲訊、10639121短信等。

(3)配置服務(wù)策略。

依據(jù)海南省氣象局氣象預(yù)警決策短信服務(wù)策略、市縣局氣象預(yù)警決策短信服務(wù)策略匯總表和市縣局日常鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城鎮(zhèn)天氣預(yù)報(bào)服務(wù)策略匯總表等文件，分災(zāi)種、分級別、分人群的原則，不同的發(fā)布手段配置上對應(yīng)發(fā)布策略模板、發(fā)布對象進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范整合。目前海南省氣象決策預(yù)警短信服務(wù)策略共有267種，其中省級33種，市縣級234種。

配置服務(wù)策略分為1個(gè)省級和19個(gè)市縣級分布式管理，確保服務(wù)的范圍、時(shí)效和對象的準(zhǔn)確及時(shí)發(fā)布。

(4)生成CAP標(biāo)準(zhǔn)的ZIP包。

參考《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息發(fā)布編碼規(guī)范》，《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息發(fā)布單位編碼規(guī)范》，《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息地域編碼規(guī)范》，《國家應(yīng)急平臺體系信息資源分類與編碼規(guī)范》等文件，根據(jù)CAP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及預(yù)警信息文件內(nèi)容規(guī)范，生成國家突發(fā)事件預(yù)警信息CAP標(biāo)準(zhǔn)的ZIP包。

(5)推送到國突省級平臺。

按照《外部系統(tǒng)FTP方式對接發(fā)布管理平臺方案》中提供的統(tǒng)一接口，把符合國家突發(fā)事件預(yù)警信息CAP標(biāo)準(zhǔn)的ZIP包推送到國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作完成后，自動(dòng)導(dǎo)入到國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，并對外發(fā)送的功能。

(6)解析國突CAP協(xié)議包。

依據(jù)《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息發(fā)布編碼規(guī)范》，《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息發(fā)布單位編碼規(guī)范》，《國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)預(yù)警信息地域編碼規(guī)范》，《國家應(yīng)急平臺體系信息資源分類與編碼規(guī)范》等文件，對在國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)制作生成的CAP協(xié)議包的每個(gè)字段逐一進(jìn)行解析和拆分。

(7)轉(zhuǎn)換成災(zāi)情直報(bào)格式。

把在國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)制作生成的CAP協(xié)議包的字段按照現(xiàn)有的災(zāi)情直報(bào)字段和文件格式進(jìn)行統(tǒng)一轉(zhuǎn)換和生成，并推送到產(chǎn)品庫。確保目前現(xiàn)有的業(yè)務(wù)延續(xù)性和可用性。

(8)生成CAP標(biāo)準(zhǔn)入庫。

嚴(yán)格遵循國突CAP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，整理規(guī)范預(yù)警和預(yù)警信號的統(tǒng)一入庫的標(biāo)準(zhǔn)。完成預(yù)警和預(yù)警信號CAP標(biāo)準(zhǔn)入產(chǎn)品庫。

(9)信息發(fā)布監(jiān)控平臺發(fā)布結(jié)果反饋。

實(shí)現(xiàn)海南省信息發(fā)布監(jiān)控平臺與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)能夠?qū)宇A(yù)警信息，同時(shí)采用不同手段發(fā)布的預(yù)警信息的結(jié)果能夠?qū)崟r(shí)反饋到國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程

“一整合、兩對接”系統(tǒng)需要整合對接[1]海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫、國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)、海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺三個(gè)系統(tǒng)。預(yù)警信息通過海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)制作，制作完成后統(tǒng)一推送到海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫，然后通過“一整合、兩對接”系統(tǒng)把預(yù)警數(shù)據(jù)推送到國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺的預(yù)警數(shù)據(jù)來源于產(chǎn)品庫。“一整合、兩對接”系統(tǒng)把海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺的發(fā)布結(jié)果，通過預(yù)警發(fā)布回執(zhí)消息的格式推送到國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。具體流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸流程

2 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

2.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

“一整合、兩對接”系統(tǒng)需要對接[2]和接入三個(gè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸[3]在系統(tǒng)中占有很重要的地位，主要是接入預(yù)警數(shù)據(jù)、推送數(shù)據(jù)至國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，把海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺傳過來的回執(zhí)信息傳入國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入方式如下：

“一整合、兩對接”系統(tǒng)從產(chǎn)品庫接入預(yù)警信息的方式是采用產(chǎn)品庫開放的基于HTTP、SOAP的Web Services[4]接口進(jìn)行接入。Web Services是一個(gè)平臺獨(dú)立的，低耦合的，自包含的、基于可編程的Web應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)來描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，用于開發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序[5]。Web Service技術(shù)能使得運(yùn)行在不同機(jī)器上的不同應(yīng)用無須借助附加的、專門的第三方軟件或硬件就可相互交換數(shù)據(jù)或集成[6]。

國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)的方式是通過TLQ[7]消息中間件進(jìn)行接入。TLQ是由東方通公司依據(jù)DTP模型，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的需求而設(shè)計(jì)開發(fā)的面向分布式應(yīng)用的消息中間件產(chǎn)品，主要功能是在應(yīng)用程序之間進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效和可靠的消息傳遞，使得消息在不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和不同的應(yīng)用軟件之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。

海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺接入數(shù)據(jù)的方式是通過直連ORACLE數(shù)據(jù)庫的方式進(jìn)行接入。

2.2 中間件技術(shù)

中間件[8-9]是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫之上，應(yīng)用軟件的下層[10]，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件[11]。

“一整合、兩對接”系統(tǒng)以服務(wù)中間件的形式進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。服務(wù)中間件的接口、數(shù)據(jù)類型、產(chǎn)品格式、系統(tǒng)管理滿足相關(guān)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

最上層為應(yīng)用服務(wù)層，包括發(fā)布服務(wù)的國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)、海南省氣象信息發(fā)布與監(jiān)控平臺，以及制作、存儲(chǔ)和共享服務(wù)的海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)及海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫。而余下的三層：功能服務(wù)、數(shù)據(jù)交換平臺、支撐環(huán)境則共同構(gòu)成“一整合、兩對接”服務(wù)中間件。

圖3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

功能服務(wù)層主要實(shí)現(xiàn)調(diào)取預(yù)警信息、配置發(fā)布手段、配置服務(wù)策略、生成CAP標(biāo)準(zhǔn)ZIP包、推送到國突平臺、解析國突CAP協(xié)議包、轉(zhuǎn)換成災(zāi)情直報(bào)格式、生成CAP標(biāo)準(zhǔn)入庫和信息發(fā)布監(jiān)控平臺發(fā)布結(jié)果反饋等幾部分功能。

數(shù)據(jù)交換平臺[12]由數(shù)據(jù)交換中心和數(shù)據(jù)交換適配器服務(wù)構(gòu)成。數(shù)據(jù)交換中心主要包含數(shù)據(jù)傳輸、配置管理、系統(tǒng)監(jiān)控、支撐接口等功能模塊。數(shù)據(jù)傳輸模塊的主要功能是接入預(yù)警數(shù)據(jù)、推送數(shù)據(jù)至國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，把海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺傳過來的回執(zhí)信息傳入國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)。配置管理模塊主要是對系統(tǒng)的各種資源進(jìn)行管理，主要包括：預(yù)警類型管理、配置發(fā)布手段、服務(wù)策略、傳輸任務(wù)管理、發(fā)布區(qū)域編碼管理等相關(guān)字典配置數(shù)據(jù)的管理。系統(tǒng)監(jiān)控模塊主要是對系統(tǒng)的運(yùn)行提供圖形化全程監(jiān)控、對系統(tǒng)自身的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全面監(jiān)控，對與其對接的系統(tǒng)進(jìn)行是否正常通信的監(jiān)控管理。支撐接口模塊對外提供以Web Service數(shù)據(jù)接口為核心的軟件編程接口，使得系統(tǒng)與其他應(yīng)用程序可通過松耦合的方式進(jìn)行對接。數(shù)據(jù)交換適配器與數(shù)據(jù)交換中心相連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的提取、封裝、打包、分類、加密、壓縮、傳送和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

系統(tǒng)的支撐環(huán)境由基礎(chǔ)硬件、基礎(chǔ)軟件組成，并且以基于業(yè)務(wù)、技術(shù)、管理等方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系作為整體架構(gòu)上的支撐和保障。

3 系統(tǒng)測試

從廣泛意義上講，性能測試包括：壓力測試、穩(wěn)定性測試、負(fù)載能力測試和可擴(kuò)展性測試等。在不同應(yīng)用系統(tǒng)的性能測試中，需要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)和測試目的來選擇具體的測試方案。該系統(tǒng)采用壓力測試，在短時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行推送200條預(yù)警信號操作，監(jiān)測系統(tǒng)在平均響應(yīng)時(shí)間、TPS、服務(wù)器資源占用等方面的性能。

測試結(jié)果如圖4、圖5和圖6所示。測試過程中，200條數(shù)據(jù)全部處理成功。從圖4可以看出，在4分鐘的時(shí)候壓力開始變大，之后隨著并發(fā)數(shù)的增加，最終未超過3秒，測試通過，滿足測試要求。TPS是指每秒鐘服務(wù)器處理的事務(wù)數(shù)量，是衡量服務(wù)器和軟件性能的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。從圖5中可以看出，TPS最大值達(dá)到86.3。從圖6可以看出，在整個(gè)測試過程中，服務(wù)器的CPU最大占用為60%，沒有瓶頸；磁盤隊(duì)列在4分鐘的時(shí)候達(dá)到最大值。

圖4 平均響應(yīng)時(shí)間

圖5 TPS

圖6 服務(wù)器資源占用

4 結(jié)束語

“一整合、兩對接”系統(tǒng)完成了海南省公共氣象服務(wù)產(chǎn)品庫、海南省信息發(fā)布與監(jiān)控平臺、國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)的整合，在預(yù)警信息制作方面，完成海南省氣象災(zāi)害預(yù)警信息制作系統(tǒng)與國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)的無縫對接，在發(fā)布手段對接方面，完成國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)與現(xiàn)有各類發(fā)布手段的自動(dòng)對接。系統(tǒng)采用SOA[13-15]體系結(jié)構(gòu)和MVC[16]設(shè)計(jì)模式，遵循服務(wù)中間件的管理，具備強(qiáng)大且靈活的可擴(kuò)展性、可維護(hù)性以及可集成性。截止目前，該系統(tǒng)已經(jīng)正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，運(yùn)行期間，系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性及可靠性。該系統(tǒng)的投入使用大大提高了海南省預(yù)警信息發(fā)布的時(shí)效性，很大程度上提升了一線業(yè)務(wù)工作人員的工作效率，減少了業(yè)務(wù)工作的疏漏。