基于SOA架構(gòu)的港口設(shè)施數(shù)字化管理平臺

李文曉 金廣龍

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司管道分公司 天津市 300452 2.渤海石油航務(wù)建筑工程有限責(zé)任公司 天津市 300452）

港口設(shè)施運(yùn)行狀況是決定港航工程發(fā)展效果的關(guān)鍵因素，是實(shí)現(xiàn)港口安全生產(chǎn)的重要前提[1]。基于科學(xué)管理的基本原則，全方位掌握港口設(shè)施狀況，采取定期檢測手段，全面確保港口設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定性，上述工作將成為港口生產(chǎn)作業(yè)的重要支持，極具現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)字化管理平臺特點(diǎn)

港口設(shè)施管理正逐步朝著信息化的方向發(fā)展，但實(shí)際結(jié)果表明，各港口之間的發(fā)展水平存在明顯差異。部分港口形成了基于設(shè)施技術(shù)的臺賬，并創(chuàng)建了動態(tài)管理信息系統(tǒng)；而反觀其它港口，依然停留在紙質(zhì)賬簿階段；除此之外，部分港口長期以來都未形成臺賬?，F(xiàn)階段，港口設(shè)施數(shù)字化管理已經(jīng)成為主流發(fā)展方向，是基于交通運(yùn)輸部《公路水運(yùn)工程質(zhì)量監(jiān)督管理規(guī)定》（151142738）[2]而衍生出的全新概念，其具備如下幾大特點(diǎn)：

（1）平臺具備較高的精細(xì)化管理水平，覆蓋至進(jìn)出港航道、橋梁、倉庫、擋土墻護(hù)坡等共計(jì)19個專業(yè)，為之創(chuàng)建資料庫，形成可靠的管理臺賬。在平臺的支持下，能夠?yàn)樵u估管理、決策管理等相關(guān)工作提供指導(dǎo)。

（2）平臺在創(chuàng)建技術(shù)臺賬時，充分考慮到了設(shè)施地理信息這一因素，實(shí)現(xiàn)了二者的有效連接，為臺賬與地圖形成高效聯(lián)通渠道，具備雙向交互功能，同時對接港區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)，可靈活調(diào)度監(jiān)測信息，掌握港區(qū)實(shí)際運(yùn)行情況、潮位水文狀況等，具備可視化圖像監(jiān)視的基本特點(diǎn)[3]。此外，平臺具備數(shù)據(jù)可視化的功能，為用戶提供了良好使用體驗(yàn)。

2 SOA技術(shù)介紹

SOA是現(xiàn)階段應(yīng)用較為廣泛的一種軟件架構(gòu)方法，即可將其視為組件模型，有效整合了應(yīng)用程序所具備的各項(xiàng)功能（即服務(wù)），通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口，使各項(xiàng)服務(wù)之間具備一定的關(guān)聯(lián)[4]。接口的定義較為特殊，是獨(dú)立于硬件、軟件的一種單獨(dú)形式?；诖朔绞?，各項(xiàng)服務(wù)能夠通過標(biāo)準(zhǔn)化的方式達(dá)到彼此交互的效果。因此，SOA架構(gòu)系統(tǒng)可理解為是多個組件構(gòu)成的整合體系，服務(wù)是整個SOA架構(gòu)最為核心的內(nèi)容[5][6]。面向各服務(wù)采取的是松耦合的機(jī)制，明顯提升了系統(tǒng)靈活性，盡管某服務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，只要服務(wù)定義未做出改變，其它服務(wù)并不會受到任何影響，整體運(yùn)行穩(wěn)定性較好。

依托于SOA架構(gòu)，所得的系統(tǒng)可具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

（1）靈活性高。受惠于SOA架構(gòu)，可充分考慮到用戶實(shí)際需求，基于松散耦合的方式提供各項(xiàng)功能，實(shí)際運(yùn)行中，若用戶需求有所變化，系統(tǒng)可及時調(diào)整，整個過程有序推進(jìn)，不會對系統(tǒng)整體功能造成不良影響，各項(xiàng)服務(wù)穩(wěn)定性好。

（2）降本增效。SOA架構(gòu)能夠深度整合IT系統(tǒng)資源，可達(dá)到各類資源有效重用的效果，有助于控制投資成本，且軟件開發(fā)周期得到有效控制，具備較為可觀的開發(fā)效率。

圖1：系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

（3）標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范性。依托于SOA架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建的系統(tǒng)實(shí)行的是統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此各項(xiàng)服務(wù)在具備相互獨(dú)立特性的同時，各功能還能夠有效整合于一體，從而提供更豐富的服務(wù)。

（4）集成和整合效率高。針對各類處于分散狀態(tài)的系統(tǒng)服務(wù)，通過SOA框架可將其有效整合，以便創(chuàng)造新的服務(wù)，甚至形成一套全新且具備可行性的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，能夠給業(yè)務(wù)體系的發(fā)展提供支持。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)要求，各個功能模塊應(yīng)具有適用性的特點(diǎn)，需要為系統(tǒng)的整體運(yùn)行創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定環(huán)境，提升數(shù)據(jù)提供效率，且操作界面融入了人機(jī)交互理念，后續(xù)使用中可依據(jù)實(shí)際需求加以擴(kuò)展，維護(hù)工作也更為便捷。為創(chuàng)建完善的系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)工作中需注重如下幾點(diǎn)內(nèi)容：

（1）實(shí)用性：系統(tǒng)的最終價值在于給用戶管理提供幫助，因此必須滿足實(shí)用性原則，需要從港口設(shè)施管理現(xiàn)狀出發(fā)，為相關(guān)人員提供高效管理工具。

（2）可擴(kuò)展性：采取的是模塊化設(shè)計(jì)方式，引入行業(yè)內(nèi)高度成熟的技術(shù)平臺，提升了系統(tǒng)可擴(kuò)展性，依據(jù)港口設(shè)施管理需求實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展。具備此特性后，系統(tǒng)生命周期內(nèi)所發(fā)生的各項(xiàng)管理工作可得到保障，有助于控制成本，提升設(shè)施管理效益。

（3）可靠性：具備這一特性的基本前提在于具備硬件與軟件都具有較強(qiáng)的工作能力，具體體現(xiàn)在兼容性好、容錯能力強(qiáng)、恢復(fù)速度快等多個方面。系統(tǒng)引入了一套高度穩(wěn)定的解決方案，可從硬件與框架兩個角度切入，全面提升系統(tǒng)的兼容性。此外，在初期設(shè)計(jì)階段便圍繞各類異常情況展開分析，提出適用于系統(tǒng)實(shí)際特性的響應(yīng)機(jī)制。

電視節(jié)目與畫面后期制作涉及的內(nèi)容和形式相對比較復(fù)雜，媒介工作者以及節(jié)目制作工作人員和剪輯人員必須充分考慮各類影響要素，了解后期畫面制作的相關(guān)要求，積極實(shí)現(xiàn)不同環(huán)節(jié)之間的緊密聯(lián)系和互動，更好地體現(xiàn)不同電視節(jié)目制作的內(nèi)涵以及價值。

（4）安全性：系統(tǒng)的運(yùn)行不可受到外界的影響，安全性是必須具備的基礎(chǔ)功能，而此項(xiàng)目標(biāo)又建立在網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立性的基礎(chǔ)上，將系統(tǒng)與外界的各類病毒相互獨(dú)立，避免系統(tǒng)受到病毒、木馬的攻擊。此外，提升系統(tǒng)安全性還需要通過密碼控制、權(quán)限管理等多元化手段而實(shí)現(xiàn)。

（5）規(guī)范性：具體可從兩個方面理解，一是針對系統(tǒng)執(zhí)行科學(xué)的組織與管理；二是落實(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要體現(xiàn)在分類編碼、數(shù)據(jù)格式等多個方面。

3.2 平臺總體架構(gòu)

基于港口設(shè)施管理狀況，為之創(chuàng)建數(shù)字化管理平臺，融入了SOA架構(gòu)，基于B/S方式提供對軟件的訪問與部署功能，整合多項(xiàng)行業(yè)內(nèi)的成熟技術(shù)，以便做出深度開發(fā)，形成的軟件架構(gòu)兼具靈活、穩(wěn)定、擴(kuò)展性好的多重特點(diǎn)，設(shè)置大量標(biāo)準(zhǔn)化接口，可適用于主流平臺使用需求，也為用戶的深度擴(kuò)展提供了支持。系統(tǒng)構(gòu)成要素較多，總體框架如圖1所示。

整個系統(tǒng)可細(xì)分為六大層次，既獨(dú)立運(yùn)行又具備高效聯(lián)絡(luò)機(jī)制，下文針對各層次的具體特性展開分析：

基礎(chǔ)層：構(gòu)成整個系統(tǒng)最為基礎(chǔ)的部分，以硬件設(shè)備為核心，為之適配操作系統(tǒng)，創(chuàng)建安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，形成基礎(chǔ)層后，能夠給系統(tǒng)的整體運(yùn)行創(chuàng)設(shè)良好環(huán)境。

數(shù)據(jù)層：可為各項(xiàng)數(shù)據(jù)資源提供切實(shí)可行的保障。依據(jù)基礎(chǔ)信息、業(yè)務(wù)活動、地理信息三類數(shù)據(jù)分別形成相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，且共同構(gòu)成完整數(shù)據(jù)庫群，可以為整個平臺的運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

應(yīng)用支撐層：可視為系統(tǒng)的“橋梁層”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層與應(yīng)用層的有效連接，從整個系統(tǒng)來看，發(fā)揮出承上啟下的效果。充分考慮到系統(tǒng)建設(shè)要求，選取SOA架構(gòu)，采用了ASP.NET應(yīng)用框架后，設(shè)置了大量API接口。在具備上述條件后，可實(shí)現(xiàn)對身份認(rèn)證、文件服務(wù)等各類功能的深度整合，且在SOA架構(gòu)的支持下提升了擴(kuò)展性。從這一角度來看，應(yīng)用支撐層是系統(tǒng)的核心部分，除了給整個系統(tǒng)的功能建設(shè)提供基礎(chǔ)支持外，還能夠適應(yīng)于各類業(yè)務(wù)需求，為用戶提供更便捷的使用環(huán)境。

應(yīng)用層：主要功能在于為應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)提供支持，從功能分類的角度來看，可分為數(shù)據(jù)存檔、業(yè)務(wù)管理、GIS應(yīng)用[7]、分析統(tǒng)計(jì)等多個部分，在上述應(yīng)用的共同支持下，實(shí)現(xiàn)港口設(shè)施高效管理的目標(biāo)。

接入層：針對所有用戶劃分為多個類別，諸如系統(tǒng)管理員、領(lǐng)導(dǎo)者、各類港口設(shè)施的管理員等。各用戶對應(yīng)有特定的身份，只有通過身份驗(yàn)證后方可登錄系統(tǒng)，并賦予不同用戶特定的權(quán)限，規(guī)范其操作行為。各用戶成功登錄后，能夠在自身權(quán)限范圍內(nèi)靈活應(yīng)用相關(guān)功能，并對所需資源展開瀏覽、下載等操作，為設(shè)施管理提供支持。

3.3 平臺關(guān)鍵技術(shù)

信息系統(tǒng)的構(gòu)成可分為兩大部分，即功能處理與數(shù)據(jù)庫，關(guān)于系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，則要兼顧上述兩大因素，在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時，遵循的是結(jié)構(gòu)、格式規(guī)范化的基本原則，且要最大程度上消除數(shù)據(jù)冗余。關(guān)于功能模型的設(shè)計(jì)，要求各結(jié)構(gòu)處于相協(xié)調(diào)的狀態(tài)，層次清晰，同時要具備足夠的開放性，整個系統(tǒng)可拆分為多個子模塊，彼此之間具有協(xié)調(diào)、信息共享的基本特點(diǎn)。各子模塊高效完成自身功能，在此基礎(chǔ)上又可服務(wù)于其它模塊，協(xié)同完成信息處理，在子模塊的支持下，可以針對數(shù)據(jù)庫采取合適的調(diào)度措施，形成穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流向，確保系統(tǒng)功能完整性。

（1）統(tǒng)一、集成的應(yīng)用環(huán)境。關(guān)于系統(tǒng)的構(gòu)建，最為基礎(chǔ)的便是要形成具有統(tǒng)一、集成雙重特性的應(yīng)用環(huán)境。平臺引入了現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，且融合了數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)容錯等多重技術(shù)，注重各部分之間的協(xié)調(diào)性，力求整體性能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

（2）權(quán)限控制技術(shù)。由于系統(tǒng)具有高度開放性，此時數(shù)據(jù)安全則成為了重要的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，為避免病毒入侵等惡意行為，要針對系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)創(chuàng)建可靠的保護(hù)機(jī)制，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。部分非授權(quán)用戶會出于惡意目的而侵入系統(tǒng)，為消除這一問題，系統(tǒng)需設(shè)置多級權(quán)限控制，并及時記錄各步操作，以便給后續(xù)查詢提供支持。

（3）功能部件式系統(tǒng)開發(fā)。依托于GIS的項(xiàng)目開發(fā)具有極為明顯的復(fù)雜性，軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到緊密關(guān)聯(lián)的狀態(tài)，這是工程中的重難點(diǎn)。平臺開發(fā)建立在GIS功能部件庫的基礎(chǔ)之上，形成了集成開發(fā)策略，創(chuàng)建了GIS通用及專業(yè)功能部件庫，并融入了商用GIS平臺的基本特點(diǎn)，靈活應(yīng)用編程技術(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)集成的效果。

（4）關(guān)聯(lián)操作與查詢。業(yè)務(wù)管理是構(gòu)成整個系統(tǒng)的核心部分，需要高效的組織系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在達(dá)到數(shù)據(jù)一體化的基礎(chǔ)上，形成完整的港口設(shè)施臺賬，牢牢把握各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間對象的關(guān)聯(lián)特性，提供多項(xiàng)關(guān)聯(lián)查詢功能，諸如圖形至業(yè)務(wù)之間的雙向查詢，以便能提升平臺的效率，使其成為港口設(shè)施管理的重要工具，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新具備及時性與協(xié)同性的特點(diǎn)。

4 結(jié)束語

信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展之下，數(shù)字化管理平臺是突破傳統(tǒng)管理方式局限性的重要手段，為港口設(shè)施管理提供了全新思路，建立在港口設(shè)施管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)之上，依托于SOA架構(gòu)創(chuàng)建具備多功能特性的信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采取的是架構(gòu)設(shè)計(jì)的方式，有助于提升系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，依據(jù)用戶實(shí)際需求可實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，使整個系統(tǒng)的運(yùn)行與實(shí)際需求相適應(yīng)，六大結(jié)構(gòu)層獨(dú)立運(yùn)行又相互連通，能夠提供信息共享等多項(xiàng)功能，為港口設(shè)施管理提供支持。