南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

施 偉 駱 梅 張 閩

（南京航運(yùn)交易中心，江蘇 南京 210016）

0 引言

在經(jīng)濟(jì)全球化、一體化的背景下，航運(yùn)成為國際貿(mào)易往來的重要途徑。世界貿(mào)易貨物總量的80%以上是通過航運(yùn)來完成運(yùn)輸?shù)模?］。隨著高質(zhì)量共建“一帶一路”倡議、長江經(jīng)濟(jì)帶、長三角一體化等國家戰(zhàn)略的提出，為長三角港航向更高質(zhì)量一體化方向發(fā)展提供了強(qiáng)有力支撐［2］。南京作為長三角港航的主要城市之一，如何統(tǒng)籌推進(jìn)南京航運(yùn)發(fā)展，強(qiáng)化南京區(qū)域航運(yùn)的公共服務(wù)，搶抓長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展機(jī)遇，對(duì)南京及周邊腹地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乃至長三角的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用［3-4］。

然而，航運(yùn)數(shù)據(jù)交互缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、信息服務(wù)質(zhì)量不高、公共服務(wù)體系不完善等問題已成為南京航運(yùn)信息化建設(shè)的短板，嚴(yán)重制約了南京航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展速度。根據(jù)南京航運(yùn)交易中心的發(fā)展思路和規(guī)劃目標(biāo)，在充分考慮信息化發(fā)展要求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建南京航運(yùn)交易綜合信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)圍繞“定標(biāo)準(zhǔn)、聚數(shù)據(jù)、強(qiáng)服務(wù)”的建設(shè)目標(biāo)，編制南京地方航運(yùn)數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，構(gòu)建航運(yùn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)、航運(yùn)數(shù)據(jù)交互平臺(tái)、大屏展示支撐系統(tǒng)和航運(yùn)公共服務(wù)平臺(tái)，優(yōu)化配套基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的標(biāo)準(zhǔn)化，匯聚南京區(qū)域綜合性航運(yùn)數(shù)據(jù)，挖掘航運(yùn)交易中心的服務(wù)能力，踐行交通運(yùn)輸部提出的交通發(fā)展“三個(gè)服務(wù)”，促進(jìn)傳統(tǒng)航運(yùn)業(yè)向現(xiàn)代國際航運(yùn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 建設(shè)目標(biāo)

1.1 制定南京航運(yùn)數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)體系

根據(jù)《政務(wù)信息資源目錄體系》（GB/T 21063）、《運(yùn)輸與倉儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用規(guī)范》（GB/T 26772—2011）、《交通信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元》（JT/T 697）等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編制航運(yùn)數(shù)據(jù)資源分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)、航運(yùn)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、航運(yùn)數(shù)據(jù)資源目錄及公共數(shù)據(jù)開放目錄等地方數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從而形成南京地方航運(yùn)數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)南京航運(yùn)數(shù)據(jù)交互的規(guī)范化，為南京區(qū)域航運(yùn)業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，助力智慧航運(yùn)發(fā)展。

1.2 匯聚南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)

根據(jù)南京航運(yùn)數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)體系，收集南京區(qū)域港口物流、電子口岸、海事仲裁、船舶檔案、船舶動(dòng)態(tài)、航運(yùn)人才、船貨代理等航運(yùn)數(shù)據(jù)，并結(jié)合航運(yùn)業(yè)務(wù)發(fā)展、指數(shù)研發(fā)及公共服務(wù)需求，對(duì)航運(yùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合管理。根據(jù)航運(yùn)公共數(shù)據(jù)開放目錄來向公眾及政企部門公開航運(yùn)數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。通過航運(yùn)數(shù)據(jù)的匯聚、整合、管理、共享，可形成南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)的核心交換節(jié)點(diǎn)和統(tǒng)一出口，從而推動(dòng)南京區(qū)域航運(yùn)業(yè)發(fā)展。

1.3 強(qiáng)化南京區(qū)域航運(yùn)公共服務(wù)

以數(shù)據(jù)資源賦能航運(yùn)發(fā)展為切入點(diǎn)，深化南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)在航運(yùn)公共服務(wù)中的應(yīng)用，發(fā)展航運(yùn)指數(shù)、航運(yùn)信用、航運(yùn)決策等創(chuàng)新型航運(yùn)服務(wù)，完善南京區(qū)域航運(yùn)公共服務(wù)體系，推進(jìn)大數(shù)據(jù)與航運(yùn)業(yè)的深度融合，推動(dòng)南京航運(yùn)的創(chuàng)新、創(chuàng)效和服務(wù)升級(jí)，提升航運(yùn)業(yè)在區(qū)域發(fā)展中的影響力和話語權(quán)。通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)，南京航運(yùn)交易中心能打破多個(gè)政府部門間的數(shù)據(jù)壁壘，推進(jìn)信息資源的互聯(lián)互通、開放共享，實(shí)現(xiàn)航運(yùn)服務(wù)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)的深度融合，探索研發(fā)出新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用、新平臺(tái)，加快推進(jìn)智慧航運(yùn)中心的建設(shè)，促進(jìn)現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用的Java EE 規(guī)范、中間件、SOA 體系、適配器、Web 服務(wù)、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，這些技術(shù)均具有穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性、易管理、高性能和高可用性，從而在技術(shù)上保證了系統(tǒng)的高可用性。

2.1 架構(gòu)模式

南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)使用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，采用三層體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器、終端（含客戶瀏覽器和大屏終端）。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

2.2 功能架構(gòu)

南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2 南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)功能架構(gòu)

2.2.1 航運(yùn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。通過深化航運(yùn)交易中心現(xiàn)有業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)船舶交易信用管理、集卡優(yōu)惠統(tǒng)計(jì)管理、專項(xiàng)資金審核管理等功能，為業(yè)務(wù)部提供高效的信息化支撐，對(duì)船舶交易鑒證信用書、船舶交易違規(guī)行為等信息進(jìn)行管理，提供集卡優(yōu)惠數(shù)據(jù)的錄入及統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、專項(xiàng)資金審核業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)錄入及數(shù)據(jù)比對(duì)等功能，提高中心航運(yùn)業(yè)務(wù)的效能。該系統(tǒng)包含船舶交易信用管理、集卡優(yōu)惠統(tǒng)計(jì)管理和專項(xiàng)資金審核管理。①船舶交易信用管理。通過建立與船舶交易服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口，獲取《船舶交易鑒證信用承諾書》信息及船舶交易過程中的違規(guī)信息，建立船舶交易信用檔案，同時(shí)匯聚船舶基礎(chǔ)信息、船舶檢驗(yàn)信息、船舶證書信息等數(shù)據(jù)，定期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，從而支撐船舶交易信用管理。②集卡優(yōu)惠統(tǒng)計(jì)管理。對(duì)集裝箱卡車優(yōu)惠的整體情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，匯聚高速公路及普通公路上的集裝箱卡車優(yōu)惠數(shù)據(jù)，并生成年月度集卡優(yōu)惠統(tǒng)計(jì)報(bào)表。③專項(xiàng)資金審核管理。利用匯聚到的航運(yùn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)專項(xiàng)資金審核的申請(qǐng)、比對(duì)、審核、管理等業(yè)務(wù)功能。

2.2.2 航運(yùn)數(shù)據(jù)交互平臺(tái)。根據(jù)南京航運(yùn)發(fā)展新需求，匯聚南京區(qū)域港口物流、電子口岸、海事仲裁、船舶檔案、船舶動(dòng)態(tài)、航運(yùn)人才、船貨代理等航運(yùn)數(shù)據(jù)，新建數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)服務(wù)等組件。通過對(duì)數(shù)據(jù)匯聚組件和數(shù)據(jù)治理組件的建設(shè)，形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交互流程、智能化的數(shù)據(jù)整合分析、可視化的數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)流向、體系化的數(shù)據(jù)質(zhì)量管控。通過建設(shè)數(shù)據(jù)服務(wù)組件，提供航運(yùn)決策服務(wù)基礎(chǔ)支撐能力和可控的數(shù)據(jù)資源共享能力，打造全新的航運(yùn)數(shù)據(jù)交互平臺(tái)，在對(duì)南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)的匯聚、整合、管理、共享的基礎(chǔ)上，形成南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)的核心交換節(jié)點(diǎn)和統(tǒng)一出口，從而推動(dòng)南京區(qū)域航運(yùn)業(yè)的發(fā)展。

2.2.3 大屏展示支撐系統(tǒng)。配置大屏設(shè)備，建設(shè)大屏展示支撐系統(tǒng)，結(jié)合南京航運(yùn)交易綜合信息管理平臺(tái)一二期建設(shè)內(nèi)容產(chǎn)生的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及匯聚的南京區(qū)域港口物流、電子口岸、海事仲裁、船舶檔案、船舶動(dòng)態(tài)、航運(yùn)人才、船貨代理等航運(yùn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)可視化服務(wù)來構(gòu)建航運(yùn)大屏展示指標(biāo)，對(duì)航運(yùn)業(yè)務(wù)、航運(yùn)數(shù)據(jù)、航運(yùn)指數(shù)等多維度數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)南京航運(yùn)發(fā)展的動(dòng)態(tài)展示。大屏展示采用系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)體系架構(gòu)、自適應(yīng)技術(shù)、多屏交互技術(shù)、多維數(shù)據(jù)展板、數(shù)據(jù)重構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)，通過建設(shè)航運(yùn)大屏來提高信息獲取效率，幫助業(yè)務(wù)人員快速了解航運(yùn)發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而對(duì)南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，提高工作效率。對(duì)南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化聚合、分析，以數(shù)據(jù)形式對(duì)南京航運(yùn)指數(shù)、航運(yùn)物流、船舶交易和航運(yùn)人才等信息進(jìn)行直觀展示，為決策者提供決策輔助，提升決策能力。

2.2.4 航運(yùn)公共服務(wù)平臺(tái)。以數(shù)據(jù)資源賦能航運(yùn)發(fā)展為切入點(diǎn)來建設(shè)航運(yùn)公共服務(wù)平臺(tái)，深化南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍，建設(shè)航運(yùn)指數(shù)、航運(yùn)信用、航運(yùn)決策等創(chuàng)新型航運(yùn)服務(wù)，完善航運(yùn)公共服務(wù)體系。該系統(tǒng)的功能具體可分為航運(yùn)指數(shù)服務(wù)、航運(yùn)信用服務(wù)和航運(yùn)決策服務(wù)。①航運(yùn)指數(shù)服務(wù)。該服務(wù)基于匯聚的航運(yùn)數(shù)據(jù)，結(jié)合對(duì)南京區(qū)域性航運(yùn)物流指數(shù)體系的研究成果，提供江海航運(yùn)物流貨量指數(shù)、江海航運(yùn)物流運(yùn)價(jià)指數(shù)、江海航運(yùn)物流發(fā)展景氣指數(shù)、江蘇區(qū)域船舶價(jià)格指數(shù)等航運(yùn)指數(shù)的可視化查詢服務(wù)及航運(yùn)指數(shù)報(bào)告的發(fā)布服務(wù)，同時(shí)建設(shè)多種航運(yùn)指數(shù)可視化模塊，為后續(xù)更多航運(yùn)指數(shù)的研發(fā)提供可視化展現(xiàn)服務(wù)。②航運(yùn)信用服務(wù)。該服務(wù)基于成熟的船舶交易、船舶人才等服務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合匯聚到的航運(yùn)數(shù)據(jù)及企業(yè)信用報(bào)告，建立具有航運(yùn)特色的信用評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，從船舶交易誠信、航運(yùn)人才誠信等多個(gè)維度來評(píng)定航運(yùn)信用主體的信用等級(jí)，提供航運(yùn)主體的信用查詢、航運(yùn)信用信息公示、航運(yùn)信用統(tǒng)計(jì)報(bào)告等服務(wù)。③航運(yùn)決策服務(wù)。為滿足航運(yùn)相關(guān)政府部門和航運(yùn)企業(yè)的業(yè)務(wù)和發(fā)展需求，該服務(wù)利用匯聚到的航運(yùn)數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)分析、可視化等技術(shù)，打造南京區(qū)域航運(yùn)數(shù)據(jù)知識(shí)庫，并根據(jù)航運(yùn)數(shù)據(jù)公開數(shù)據(jù)的開放目錄，對(duì)外公示航運(yùn)交易數(shù)據(jù)。同時(shí)，深化航運(yùn)數(shù)據(jù)應(yīng)用，結(jié)合航運(yùn)數(shù)據(jù)，提供政策解讀、政策研究等服務(wù)，分析航運(yùn)發(fā)展動(dòng)向，編制航運(yùn)發(fā)展報(bào)告，提供發(fā)展報(bào)告的定制、發(fā)布等服務(wù)。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)服務(wù)的提供者，直接關(guān)系到管理系統(tǒng)的成效［4］。南京航運(yùn)交易綜合系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的原理是：通過數(shù)據(jù)中臺(tái)來自動(dòng)化抽取正在運(yùn)行數(shù)據(jù)庫的庫表定義、字段屬性和關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用圖的高維展示技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速定位，分析數(shù)據(jù)使用頻度和調(diào)用關(guān)系，挖掘數(shù)據(jù)血緣關(guān)系，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)圖譜，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)系高維展示與有效的質(zhì)量管理。

2.3.1 數(shù)據(jù)歸集方案。南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)提供多種Web Service、標(biāo)準(zhǔn)組件、API 和中間操作數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)歸集方式，預(yù)計(jì)按照每周一次的頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)歸集工作。①Web Service 方式。南京航運(yùn)交易中心及相關(guān)開發(fā)單位可利用Web Service 將其服務(wù)發(fā)布到數(shù)據(jù)交換平臺(tái)上。根據(jù)航運(yùn)中心的功能清單對(duì)Web組件進(jìn)行動(dòng)態(tài)整合，為用戶提供一站式智慧便捷的航運(yùn)服務(wù)。②標(biāo)準(zhǔn)組件方式。南京航運(yùn)交易中心采用企業(yè)Java 組件（Enterprise Java Bean，EJB）、分布式組件對(duì)象模型（Distributed Component Object Model，DCOM）這兩種標(biāo)準(zhǔn)組件方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成。標(biāo)準(zhǔn)組件方式支持位于南京航運(yùn)交易中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中不同機(jī)器上的組件之間通信，保證數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性、完整性和保密性。③API 方式。南京航運(yùn)交易多個(gè)數(shù)據(jù)收集端口采用綜合信息系統(tǒng)應(yīng)用程序編程接口方式（Application Programming Interface，API），完成與數(shù)據(jù)交互平臺(tái)的通信連接與信息交換。由于API 接口的線程安全等級(jí)較高，因此，可在多線程中進(jìn)行調(diào)用。在南京航運(yùn)交易信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)中使用API 技術(shù)，可獲得最優(yōu)場(chǎng)景實(shí)踐為出發(fā)點(diǎn)的、面向業(yè)務(wù)流程的設(shè)計(jì)開發(fā)，能快速、有效、安全地為用戶提供訪問南京航運(yùn)交易中心的技術(shù)途徑。④中間操作數(shù)據(jù)庫方式。該方式通過統(tǒng)一的全局?jǐn)?shù)據(jù)模型來訪問異構(gòu)數(shù)據(jù)庫。中間操作數(shù)據(jù)庫位于數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層之間，不僅能向上訪問數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模式和通用接口，還能向下協(xié)調(diào)南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)涉及的各種數(shù)據(jù)源系統(tǒng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的交互標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫安全管理。建立完善的系統(tǒng)日志，負(fù)責(zé)記錄南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、用戶登錄、用戶操作等事件，同時(shí)建立數(shù)據(jù)庫安全審計(jì)機(jī)制和調(diào)度管理機(jī)制，對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的各類操作行為進(jìn)行監(jiān)視并記錄，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的分析，能實(shí)時(shí)、智能地對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的各種操作進(jìn)行解析，并記入審計(jì)數(shù)據(jù)庫中，以便日后進(jìn)行查詢、分析、過濾，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶操作的監(jiān)控和審計(jì)。

2.4 系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

一般來說，大屏展示支撐系統(tǒng)與各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)顯示信號(hào)源的技術(shù)接口可分為三類，即模擬視頻接口、獨(dú)立計(jì)算機(jī)RGB 接口和網(wǎng)絡(luò)接口?？紤]到南京航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求，可視化和拼接墻系統(tǒng)采用獨(dú)立計(jì)算機(jī)RGB 接口和網(wǎng)絡(luò)接口，這兩種接口方式是相互備份的。常規(guī)應(yīng)用狀態(tài)下，可視化和拼接墻系統(tǒng)采用的是網(wǎng)絡(luò)接口，用來顯示用戶的專業(yè)系統(tǒng)畫面。但當(dāng)多屏拼接處理器發(fā)生故障或處于報(bào)警狀態(tài)時(shí)，采用RGB 接口方式來顯示用戶專業(yè)系統(tǒng)畫面。通過網(wǎng)絡(luò)接口和獨(dú)立計(jì)算機(jī)接口互補(bǔ)的方式，保證拼接墻能完整、高效、安全、方便地顯示航運(yùn)發(fā)展動(dòng)態(tài)。

3 結(jié)語

借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的方法和思維為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，提升航運(yùn)服務(wù)效率，加快南京區(qū)域航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)長江航運(yùn)一體化進(jìn)程，為交通強(qiáng)國建設(shè)提供了有力支撐。本研究基于B/S 架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，采用Web Service、標(biāo)準(zhǔn)組件、API 等數(shù)據(jù)歸集方案，設(shè)計(jì)出一個(gè)包含航運(yùn)業(yè)務(wù)管理、大屏展示支撐、航運(yùn)數(shù)據(jù)交互、航運(yùn)公共服務(wù)等功能的航運(yùn)交易綜合信息系統(tǒng)。該開發(fā)方案充分發(fā)揮了Web 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使數(shù)據(jù)收集、處理、流轉(zhuǎn)、發(fā)布和維護(hù)更加方便。此外，該開發(fā)方案也充分考慮了節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約了成本。目前，該系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)營，并順利通過驗(yàn)收。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)南京航運(yùn)中心提質(zhì)增效、優(yōu)化服務(wù)發(fā)揮了重要作用。未來可進(jìn)一步深挖該系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，持續(xù)提高南京航運(yùn)交易中心的公共服務(wù)能力，有效提升南京航運(yùn)在長三角港航區(qū)域內(nèi)的影響力。