一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方案

摘" 要：標識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系的重要組成部分，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系可以實現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域、跨地域的信息互聯(lián)，越來越多的企業(yè)已接入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系當中。該文提出一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方案，標識解析對接系統(tǒng)獨立部署于企業(yè)信息系統(tǒng)和標識解析企業(yè)節(jié)點之間，各企業(yè)信息系統(tǒng)可以靈活地選擇數(shù)據(jù)庫或消息隊列的方式接入，通過多企業(yè)節(jié)點的配置管理，實現(xiàn)業(yè)務利益相關(guān)聯(lián)的多個企業(yè)的信息系統(tǒng)與其對應的標識解析企業(yè)節(jié)點之間標識數(shù)據(jù)的傳遞。

關(guān)鍵詞：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識；解析數(shù)據(jù)；對接數(shù)據(jù)庫；消息隊列；生命周期

中圖分類號：TP399" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）33-0153-04

Abstract： The recognition resolution system is an important part of the industrial Internet network system. Through the industrial Internet recognition resolution system， cross-industry， cross-field， and cross-region information interconnection can be realized. More and more enterprises have connected to the industrial Internet recognition resolution system. This paper proposes an industrial Internet recognition resolution data docking scheme. The recognition resolution docking system is independently deployed between the enterprise information system and the recognition resolution enterprise node. Each enterprise information system can flexibly choose a database or message queue to access it. Through the configuration management of multiple enterprise nodes， the transfer of recognition data between the information systems of multiple enterprises with related business interests and their corresponding recognition resolution enterprise nodes is realized.

Keywords： industrial Internet recognition; parsing data; docking database; message queue; life cycle

當前，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)處于快速發(fā)展的階段，標識解析體系是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡體系的重要組成部分，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的“中樞神經(jīng)”，相當于互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的域名解析系統(tǒng)（DNS），是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎設施之一，其核心包括標識編碼和解析系統(tǒng)2個部分。標識編碼是機器、物品和數(shù)字對象的全生命周期“身份證”；標識解析是利用標識，對機器和物品進行唯一性定位和查詢。在公共互聯(lián)網(wǎng)上，用戶借助DNS，通過輸入網(wǎng)址來訪問網(wǎng)站。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，用戶可以依托標識解析體系來訪問保存機器、原材料、零部件和產(chǎn)品等物件相關(guān)信息的服務器，并通過標識實現(xiàn)對異主、異地、異構(gòu)信息的智能關(guān)聯(lián)，為信息共享以及產(chǎn)品全生命周期管理提供重要支撐。

通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系可以實現(xiàn)跨產(chǎn)業(yè)、跨領(lǐng)域、跨地域的信息互聯(lián)，為信息共享以及產(chǎn)品全生命周期管理提供重要支撐，因此，有越來越多的企業(yè)已接入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析體系當中。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)要實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)上傳到標識解析系統(tǒng)，就需要企業(yè)信息系統(tǒng)與標識解析系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)對接通信，目前行業(yè)上大多數(shù)企業(yè)接入標識解析體系，都是基于各自原有的業(yè)務信息系統(tǒng)進行嵌入開發(fā)改造。但是各企業(yè)的業(yè)務信息系統(tǒng)各異，基于這些信息系統(tǒng)進行嵌入式開發(fā)改造接入標識解析系統(tǒng)，存在開發(fā)難度大、周期長、資源消耗大等問題。同時，嵌入開發(fā)也加重了原系統(tǒng)的負擔，各功能模塊耦合在一起，系統(tǒng)穩(wěn)定性也會變差，不便標識解析模塊的升級與移植。

鑒于此，本文提出的一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方案，其對接系統(tǒng)獨立部署于企業(yè)信息系統(tǒng)和標識解析系統(tǒng)之間，各企業(yè)信息系統(tǒng)可以靈活地選擇數(shù)據(jù)庫或消息隊列的方式接入，通過多企業(yè)節(jié)點的配置管理，實現(xiàn)業(yè)務利益相關(guān)聯(lián)的多個企業(yè)的信息系統(tǒng)與其對應的標識解析企業(yè)節(jié)點之間標識數(shù)據(jù)的傳遞。

1" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接系統(tǒng)

如圖1所示，本方案中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析對接系統(tǒng)是一個中間件平臺，獨立部署于企業(yè)信息系統(tǒng)與標識解析系統(tǒng)之間，各企業(yè)信息系統(tǒng)可以靈活地選擇數(shù)據(jù)庫或消息隊列的方式接入，通過多企業(yè)節(jié)點的配置管理，實現(xiàn)業(yè)務利益相關(guān)聯(lián)的多個企業(yè)的信息系統(tǒng)與其對應的標識解析企業(yè)節(jié)點之間標識數(shù)據(jù)的傳遞。

如圖1所示，標識解析對接系統(tǒng)，主要包括南向通信模塊、北向通信模塊、標識管理模塊，另外還包括系統(tǒng)管理模塊以及數(shù)據(jù)庫模塊。

1.1" 南向通信模塊

南向通信模塊用于配置和管理與各企業(yè)信息系統(tǒng)的連接以及對企業(yè)信息系統(tǒng)中標識數(shù)據(jù)的獲取，包括數(shù)據(jù)源管理子模塊和通道管理子模塊。

其中，數(shù)據(jù)源管理子模塊用于配置和管理企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，并針對配置數(shù)據(jù)提供維護功能，包括數(shù)據(jù)源的新增、更新、刪除和查詢。通過數(shù)據(jù)源管理子模塊實現(xiàn)定時周期性地從配置的企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中讀取標識數(shù)據(jù)，并推送到北向通信模塊中的數(shù)據(jù)處理子模塊進行標識數(shù)據(jù)的處理。

而通道管理子模塊用于配置與管理企業(yè)信息系統(tǒng)消息隊列通道，并針對消息隊列配置數(shù)據(jù)提供維護功能，包括消息隊列的新增、更新、刪除和查詢，同步配置消息隊列的主題和分區(qū)。通過通道管理子模塊，接收企業(yè)信息系統(tǒng)上報的標識數(shù)據(jù)，并推送到北向通信模塊中的數(shù)據(jù)處理子模塊進行標識數(shù)據(jù)的處理。

以上2種獲取標識數(shù)據(jù)的方式中，訪問數(shù)據(jù)庫這種方式操作簡單，但實時性比較低，系統(tǒng)消耗較大，還可能會造成企業(yè)數(shù)據(jù)泄密，帶來安全隱患。采用消息隊列主動上報的方式，操作維護相對復雜一些，由企業(yè)信息系統(tǒng)主動推送標識信息數(shù)據(jù)，采用事件驅(qū)動和異步方式，實時性比較好、效率高、系統(tǒng)消耗開銷小，同時可避免外部直接訪問數(shù)據(jù)庫帶來的信息安全隱患。另外，使用消息隊列服務，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)換服務與企業(yè)信息系統(tǒng)之間的解耦，即使對接系統(tǒng)沒有啟動，只要消息隊列服務正常運行，企業(yè)信息系統(tǒng)就可以正常提交數(shù)據(jù)，等到對接系統(tǒng)正常啟動以后，會按照順序消費消息隊列里的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)提交到標識解析系統(tǒng)。假如，供企業(yè)信息系統(tǒng)上報數(shù)據(jù)時調(diào)用的接口如果與轉(zhuǎn)換服務耦合在一起（例如轉(zhuǎn)換服務提供REST接口），那轉(zhuǎn)換服務的生命周期與南向接口就綁定在了一起，如果轉(zhuǎn)換服務發(fā)生故障，將導致企業(yè)數(shù)據(jù)無法及時上報，并且會將數(shù)據(jù)積壓在企業(yè)信息系統(tǒng)，增加了企業(yè)信息系統(tǒng)的負擔。

對接系統(tǒng)支持的2種獲取數(shù)據(jù)的方式各有優(yōu)缺點，各自企業(yè)可以根據(jù)自身情況進行靈活選擇，可以只選其中1種獲取方式，也可以2種方式同時進行。

1.2" 北向通信模塊

北向通信模塊用于配置和管理各標識解析企業(yè)節(jié)點信息以及將標識數(shù)據(jù)同步上傳到對應的標識解析企業(yè)節(jié)點。北向通信模塊包括企業(yè)節(jié)點配置子模塊和數(shù)據(jù)處理子模塊。

其中，企業(yè)節(jié)點配置子模塊用于配置和管理標識解析企業(yè)節(jié)點信息，并針對配置數(shù)據(jù)提供維護功能，包括企業(yè)節(jié)點的新增、更新、刪除和查詢。

對接系統(tǒng)中，可以配置多個企業(yè)節(jié)點，每個企業(yè)節(jié)點的配置信息包括企業(yè)節(jié)點的連接地址、企業(yè)前綴、賬號及密碼等。每個企業(yè)節(jié)點對應有唯一的企業(yè)前綴。

而數(shù)據(jù)處理子模塊用于標識數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換處理并同步上傳到對應的標識解析企業(yè)節(jié)點。另外，數(shù)據(jù)處理子模塊具體還包括南向消息處理任務池、南向數(shù)據(jù)拉取任務池、數(shù)據(jù)交換服務和北向通信任務池。具體詳細的功能和使用詳見后面標識解析數(shù)據(jù)對接方法實現(xiàn)流程部分。

1.3" 標識管理模塊

對接系統(tǒng)除了對標識數(shù)據(jù)進行自動對接傳遞之外，還可以通過標識管理模塊來對標識進行手動管理和操作，包括標識的新增、編輯、刪除、查詢及本對接系統(tǒng)中所有標識的展示。通過該模塊的標識手動新增也是本對接系統(tǒng)獲取標識的另一個端口。這樣使得對標識數(shù)據(jù)的管理更加的靈活多樣。

其中，標識的新增包括單個標識新增和批量標識新增2種方式。單個標識新增通過手動輸入標識的方式實現(xiàn)，手動輸入標識編碼及標識屬性信息，其中標識編碼由標識前綴和標識后綴組成。

批量標識新增通過導入文件的方式實現(xiàn)，支持的文件類型包括但不限于xls、xlsx、scv、zip。文件導入前會先對文件的格式進行校驗，格式不滿足要求，則會導入失敗。

另外，文件的格式要求如下：①每一行對應一個標識，所含信息包括標識編碼及標識屬性，標識屬性為1個或者多個。②導入的文件或文件包中不能含有相同的標識編碼。

一個標識通常包括標識編碼和標識值，標識值可由1個或者多個標識屬性組成，每個標識屬性包括屬性名稱和具體的屬性值。同一次導入的文件或文件包中不能含有相同的標識編碼，這是對導入文件的一種校驗糾錯處理，因為每個標識對象都對應一個唯一的標識編碼，出現(xiàn)重復的標識編碼，那可能就是其中一個編碼出現(xiàn)了錯誤。

表1為導入文件的一個示例，其中第一列為標識編碼，后面幾列為標識屬性。

標識的編輯，即對標識內(nèi)容進行編輯，包括標識屬性的增加，修改及刪除。標識編碼確定后是不能被編輯修改的。

標識的刪除，是將整個標識，包括標識編碼及所有標識屬性信息進行刪除。

標識的查詢，通過輸入標識編碼，可以對對接系統(tǒng)中標識屬性信息進行查詢。

標識管理模塊中對標識的新增、編輯和刪除等操作，將會通過北向通信模塊同步上傳到對應的標識解析企業(yè)節(jié)點。

標識的展示，包括對接系統(tǒng)中標識數(shù)量和標識信息的展示，可以根據(jù)標識前綴進行分類陳列。對接系統(tǒng)中的標識包括從南向通信模塊獲取到的標識和直接從對接系統(tǒng)標識管理模塊手動新增的標識。

1.4" 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊用于對接系統(tǒng)自身的管理和維護，包括登錄子模塊、角色管理子模塊、用戶管理子模塊及日志管理子模塊。

1）登錄子模塊用于實現(xiàn)用戶的登錄操作，通過設置的用戶賬號密碼進行登錄。

2）角色管理子模塊針對角色數(shù)據(jù)提供維護功能，包括角色的查詢、新增、編輯、刪除和授權(quán)。角色代表一組權(quán)限，系統(tǒng)里每個用戶一定會被指派一個或者多個角色，擁有不同的角色代表對對接系統(tǒng)擁有不同的操控能力。

3）用戶管理子模塊針對用戶數(shù)據(jù)提供維護功能，包括用戶的查詢、創(chuàng)建、編輯、禁用/激活和密碼修改等。

4）日志管理子模塊用于記錄對接系統(tǒng)登錄和操作歷史數(shù)據(jù)。對于日志，可以查詢，授權(quán)的用戶還可以刪除日志。

1.5" 數(shù)據(jù)庫模塊

數(shù)據(jù)庫模塊用于對接系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與管理，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和緩存數(shù)據(jù)庫。對接系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務數(shù)據(jù)都會持久化到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫里。

這種實現(xiàn)方式可以提高數(shù)據(jù)共享性，降低數(shù)據(jù)冗余度，具有高度的物理獨立性和邏輯獨立性。由數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)能夠提升數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復能力。

2" 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方法實現(xiàn)流程

圖2為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方法的實現(xiàn)流程示意圖。如圖2所述，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方法的實現(xiàn)流程如下。

2.1" 啟動標識解析對接系統(tǒng)并配置信息

在執(zhí)行標識數(shù)據(jù)傳遞任務之前，首先啟動標識解析對接系統(tǒng)，配置標識解析系統(tǒng)連接信息和企業(yè)節(jié)點信息，如果對接系統(tǒng)對應的數(shù)據(jù)庫和Redis連接失敗會導致啟動失敗。數(shù)據(jù)庫里存儲了標識解析系統(tǒng)的連接參數(shù)和標識結(jié)構(gòu)，Redis在對接系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和上報到標識解析系統(tǒng)時，作為緩存服務器使用。沒有數(shù)據(jù)庫和Redis服務的支撐，對接系統(tǒng)無法正常執(zhí)行業(yè)務。

1）啟動成功后，根據(jù)數(shù)據(jù)處理子模塊里的配置，啟動北向通信任務池。

2）根據(jù)通道管理子模塊里的配置，啟動南向消息處理任務池，接收消息隊列里的數(shù)據(jù)，并最終傳遞給數(shù)據(jù)交換服務。

3）根據(jù)數(shù)據(jù)源管理子模塊里的配置，啟動南向數(shù)據(jù)拉取任務池。

為了提高數(shù)據(jù)處理能力，在這里引入了“任務池”，可以同時執(zhí)行多個任務，每個任務的工作：①接收標識數(shù)據(jù)；②將標識數(shù)據(jù)提交同步給北向標識解析系統(tǒng)。

2.2" 企業(yè)信息系統(tǒng)通過消息隊列上報標識數(shù)據(jù)

根據(jù)通道管理子模塊配置消息隊列的消息主題和分區(qū)，企業(yè)信息系統(tǒng)主動將標識數(shù)據(jù)上報到消息隊列指定的主題，消息隊列再將數(shù)據(jù)推送給南向消息處理任務池， 南向消息處理任務池接收數(shù)據(jù)后最終將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交換服務。

其中，消息隊列可以采用Kafka消息隊列，Kafka是一種分布式的消息隊列，部分服務節(jié)點的丟失不會影響整個消息隊列服務正常使用。

2.3" 對接系統(tǒng)通過企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫拉取標識數(shù)據(jù)

標識解析對接系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)源管理子模塊配置的企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)源，周期性拉取企業(yè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，將拉取到的企業(yè)信息系統(tǒng)的標識數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)交換服務。

2.4" 數(shù)據(jù)交換服務提交數(shù)據(jù)到北向通信任務池

數(shù)據(jù)交換服務將獲取到的數(shù)據(jù)根據(jù)標識編碼進行分組封裝之后，提交給北向通信任務池。

其中，數(shù)據(jù)交換服務在處理南向消息處理任務池傳遞過來的數(shù)據(jù)時有2個規(guī)則需要遵守，這也是實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)正確傳遞的關(guān)鍵。

1）每條數(shù)據(jù)都必須對應到一個標識。數(shù)據(jù)交換服務根據(jù)標識前綴對標識進行分組封裝，根據(jù)標識前綴匹配對應的標識解析企業(yè)節(jié)點連接地址。

2）同一個標識的數(shù)據(jù)必須按照時間順序執(zhí)行。為了提高數(shù)據(jù)處理能力，將屬于同一個標識的數(shù)據(jù)分為一組，每組之間的數(shù)據(jù)互不干擾，每組再按照時間順序解析和封裝南向數(shù)據(jù)，最后將封裝出來的標識數(shù)據(jù)提交給北向通信任務池。

2.5" 數(shù)據(jù)提交標識解析系統(tǒng)，保存并反饋執(zhí)行結(jié)果

北向通信任務池通過HTTP協(xié)議調(diào)用標識解析系統(tǒng)的REST接口，將推送過來的數(shù)據(jù)提交到標識解析系統(tǒng)，實現(xiàn)標識數(shù)據(jù)同步功能，包括標識創(chuàng)建、標識刪除、標識值添加、標識值修改和標識值刪除等功能。同時將執(zhí)行結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)庫模塊。如果企業(yè)信息系統(tǒng)配置了“callback”回調(diào)接口，那么同時會把結(jié)果推送給企業(yè)信息系統(tǒng)。

3" 結(jié)束語

本文提出了一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析數(shù)據(jù)對接方案，其對接系統(tǒng)獨立部署于企業(yè)信息系統(tǒng)和標識解析系統(tǒng)之間，各企業(yè)信息系統(tǒng)可以靈活地選擇數(shù)據(jù)庫或消息隊列的方式接入，通過多企業(yè)節(jié)點的配置管理，實現(xiàn)業(yè)務利益相關(guān)聯(lián)的多個企業(yè)的信息系統(tǒng)與其對應的標識解析企業(yè)節(jié)點之間標識數(shù)據(jù)的傳遞，節(jié)約各自獨立開發(fā)與部署維護的成本，通過標識的手動管理和操作使得企業(yè)標識的管理和操作更加靈活和便捷。

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