基于SOA的應急指揮信息服務系統設計與應用*

夏愛民,程 芳,張宏志

(1.后勤學院研究生管理大隊,北京100036;2.61139部隊,北京100091)

基于SOA的應急指揮信息服務系統設計與應用*

夏愛民1,程 芳2,張宏志2

(1.后勤學院研究生管理大隊,北京100036;2.61139部隊,北京100091)

突發事件應急指揮的復雜不確定性對信息服務提出了較高的要求,文中針對突發事件應急指揮活動的特點規律,分析了應急指揮信息服務系統的功能需求,設計了系統的總體結構,提出了基于SOA架構的應急指揮信息服務系統框架。重點對數據資源層、數據處理層、信息服務層、SOA架構層進行說明,以CDMA應急指揮災害信息發布組件模型為例,對服務組件的實現方法進行簡要說明。結合實際應用,該系統有效地提升了應急指揮效能。

應急指揮 信息服務 SOA

0 引 言

近年來,抗震救災、森林防火、疫情防控、反恐維穩等突發事件日益頻發,事件的不確定性、危害性、延伸性等特點更加顯現,應急處置工作要求在有效時間內迅速控制事態發展,應急指揮面臨決策時效性強、指揮關系復雜、協調領域繁多等難題,準確、實時的應急信息服務成為信息化條件下推動應急指揮工作科學高效開展的重要手段。應急指揮涉及信息領域廣泛,要求各領域信息能夠實時共享、信息服務能夠按需提取、指揮流程能夠規范暢通,這就要求應急指揮信息服務系統滿足柔性重組,具備自適應性、分布性、可擴展性等特點。

采用面向服務架構(SOA,Service-oriented Architecture)對各部門分布、異構的業務子系統進行封裝和集成,對各領域多源、多粒度數據資源進行組織和融合,根據不同事態不同場景中應急指揮流程、對象、組織方式的變化,對信息服務進行按需組合以滿足不同應用條件和環境中的應急指揮活動要求。

本文針對應急指揮活動需求,明確了應急指揮信息服務的主要內容,采用SOA設計了應急指揮信息服務系統總體架構,實現了自然災害、事故災難、社會安全等海量多源數據資源的融合,氣象信息、地震信息等各類業務系統的集成,形成了各層次、各部門縱向到底、橫向到邊的信息共享,在應急指揮工作中發揮了重要作用。

1 面向服務架構(SOA)

面向服務的SOA架構是模塊化的組件,將應用程序的不同功能單元(稱為服務)通過服務之間的接口和契約聯系起來[1-2]。每個組件具備獨立的功能,不同組件結合提供不同的服務,組件之間遵循統一接口標準,并實現接口與服務的分離,服務的實現能夠獨立于硬件平臺、操作系統和編程語言,實現低成本的重構和重組,有效地管理和重復使用信息系統的服務和數據[3]。SOA的體系結構如圖1所示。

圖1 SOA的體系結構Fig.1 Architecture of SOA

SOA中包括服務注冊中心、服務提供者和服務使用者3種角色,操作包括發布、查找、綁定和調用, SOA使用WSDL(Web Service Description Language)來描述服務,使用UDDI(Universal Description,Discovery,Integration)來發布與查找服務,而SOAP (Simple Object Access Protocol)用來執行服務調用。服務注冊中心提供了服務查詢的功能,對發布的服務進行注冊,包含一個可用服務的存儲庫,服務使用者通過查詢存儲庫中服務的接口信息,定位符合其需求標準的服務,通過綁定和調用服務描述信息調用服務。服務提供者是創建服務的實體,向服務注冊中心發布自己的服務、服務描述和接口信息,并對使用服務的請求進行響應。服務使用者是需要使用服務的應用程序、軟件模塊或其他服務,通過對注冊中心的服務進行查詢,根據服務描述和傳輸協議綁定或者調用服務提供者所提供的服務[4]。

SOA的特點是:①易于系統集成和整合。SOA可將現有的各部門業務子系統和應用功能封裝成獨立的服務,不必修改或重新建立整個信息系統架構。②易于系統擴展和管理。根據用戶需求可動態擴展服務,基于標準化的架構,可將不同開發者、不同功能的組件靈活地部署到現有的基礎架構中,降低系統擴展與管理的復雜性。③提升系統開發效率。SOA架構是松耦合方式,用戶可以根據業務工作需求簡便地使用和組合服務,增加了功能的重用性。另外,系統在設計、開發、測試和部署時可充分利用已有服務,從而縮短系統開發周期。

應急指揮信息服務系統采用SOA技術,以信息服務為核心理念,將現有各部門的業務子系統有序集成,將各領域相關的數據資源有效融合,依據指揮流程,將系統與數據有效整合形成信息服務,實現動態組合、按需服務的目的。

2 基于SOA的應急指揮信息服務系統設計

2.1 應急指揮信息服務系統功能需求

應急指揮信息服務系統是以軍地各級應急指揮部門業務系統與數據資源為基礎,針對處置突發事件應急指揮需要,以支持指揮決策為核心目標,實現應急情況掌握平臺化,指揮作業流程化,基礎信息數據化,遠程交互可視化。系統主要功能需求如下:

1)應急態勢融合分析。通過對來自各類。傳感器、信息系統、電話、傳真等的數據進行融合處理,提供應急突發事件地區的地理環境[5]、氣象條件、社情動態等客觀信息的動態展示。依據應急處置情況統報機制,為應急指揮機構提供上下級互通互連的信息統報功能,能夠將突發事件態勢信息、任務執行情況、應急裝備、器材配備、物資消耗等情況實時上報。針對應急事件發展情況,對主客觀信息進行融合處理,提供統一規范的應急態勢分析內容。

2)應急數據集成挖掘。對不同事件、不同來源、不同格式的數據資源進行數據集成,重點對應急突發事件背景情況、應急指揮、應急力量機動、部署、后勤保障等內容進行組織集成,結合領域專家、案例、處置流程與方法等知識,提供應急事件數據挖掘分析功能,能夠根據應急指揮任務需求,對應急預案進行評估,對指定時間區段內的數據進行分析,對事態發展進行預測。

3)應急指揮輔助決策。通過構建各類應急事

件方案預案庫、應急會商模型庫,基于地理信息查詢定位模塊,結合應急事件態勢、力量部署和任務執行等情況,為快速組織會商、研討、判斷等提供信息支持,并輔助生成應急指揮行動方案、文電、要訊、計劃等各類規范化文檔。

4)系統權限安全控制。根據系統用戶身份,劃分數據錄入、制表、審核和瀏覽等不同權限,并自動按照用戶權限調整或訂制功能菜單,并在用戶擬制和審核報表時自動關聯用戶信息,使數據的讀寫操作安全可控。

2.2 應急指揮信息服務系統結構組成

應急指揮信息服務系統要立足應急指揮活動需求,滿足跨領域、跨層次、跨部門應用需求,構建系統數據整合、縱橫協調的信息服務系統。縱向從決策指揮層到下層部隊各級單位和處置突發事件專業部隊,橫向從決策指揮層有關部門應急處置值班室和國務院應急辦、國家地震局、水利部等地方各部委到省、城市級應急指揮機構。系統的物理組成包括信息獲取、基礎環境、信息資源、系統應用和應急指揮,如圖2所示。

圖2 應急指揮信息服務系統結構組成Fig.2 Structure chart of emergency-command information service system

1)信息獲取。通過引接公安、地震、氣象、急救、公共衛生等信息系統,集成轉換為應急指揮信息服務系統所需的信息資源,為快速搜集和掌握各類應急突發事件情報信息提供支持。

2)基礎環境。主要包括網絡通信設備,存儲、計算服務器,視音頻集成設備,以及顯示調度設備、計算機終端等,是整個系統的硬件環境。主要為系統運行提供分布式交互、海量存儲和高性能計算處理服務。

3)信息資源。通過對多源、異構數據的轉換與融合,構建格式規范、語義一致的信息資源,是應急指揮信息服務系統運行的核心資源。

4)系統應用。主要針對應急指揮輔助決策需求,為指揮機構提供數據、信息、知識、作業工具等相關支持,重點為指揮過程中的情況研判、應急會商、事件評估預測提供信息服務。

5)應急指揮。基于應急指揮信息服務系統在應急處置過程中的指揮活動,包括視頻指揮、電話指揮、協調移動救援、衛星定位等活動,并提供指令執行情況、任務進展情況的監測。

2.3 應急指揮信息服務系統總體框架

依據系統功能需求與圖2所示的物理組成,系統的邏輯設計要滿足多級聯動、資源整合、信息共享的目標,遵循從應急指揮從信息獲取到信息服務業務流程,構建了SOA體系架構,主要包括5個層次,如圖3所示。

1)數據資源層。包含多源異構數據資源,主要包括事件信息、地理信息、應急預案、應急知識、法律法規、應急案例資源等,集成為應急指揮數據資源庫。

2)數據處理層。通過數據整理、數據交換、XML解析、數據格式轉換、海量數據分析等處理方法,將從各類應急業務信息系統中抽取的數據轉換為應急指揮數據標準格式。

3)信息服務層。包括資源和功能模型服務,將各類資源或模塊對象以基于服務組件框架標準的組件方式封裝成服務,利用WSDL進行描述,形成標準的可訪問的服務,是資源共享的關鍵。信息服務的粒度

要適合外部調用,并能靈活的進行組合,主要包括分布式存儲服務、文電服務、資源注冊服務、資源目錄服務、知識庫服務、數據計算服務、地理信息服務、信息傳輸服務、態勢引擎服務、訪問控制服務等。

4)SOA架構層。提供注冊、發布、查找和定位資源目錄服務,為應用層提供基于SOAP/HTTP協議訪問的接口,提供訪問控制、管理權限、身份認證等方面的管理。

5)業務應用層。根據業務需求,發出服務使用請求,通過SOA架構層查找并定位相關的服務,并根據訪問權限調用服務接口,獲取服務。主要包括態勢綜合顯示、方案優選、態勢評估預測、圖庫關聯查詢、應急兵力計算、應急資料查詢、應急報告生成、統計匯總等應用功能。

圖3 應急指揮信息服務系統總體框架Fig.3 General frame of emergency-command information service system

基于SOA的應急指揮信息服務系統,能夠實現各級節點按需提取服務,自下而上采集信息,自上而下指揮控制,整個系統按照不同應急響應等級,進行不同級別節點模式組合,為應急指揮決策提供靈活機動的信息支持。

3 應急指揮信息服務系統的應用

基于SOA架構的系統設計中,組件是構建信息服務系統的積木。為實現最終面向用戶的信息服務,首先要將業務子系統功能模塊包裝成SOA中的服務組件,多個組件共同服務從而實現應急指揮信息服務功能。論文以CDMA應急指揮災害信息發布組件模型為例,對服務組件的實現方法進行簡要說明。該組件的功能主要是依托CDMA手機平臺,通過人工干預向已配發用戶區分級別適時發布應急災害短信,物理組成如圖4所示。

務實現服務模塊,并將服務模塊發布成Web Service供外部調用。組件模型如圖5所示。

圖4 CDMA應急指揮信息發布物理組成Fig.4 Constitution of CDMA emergency-command information releasemodule

圖5 CDMA信息發布組件模型Fig.5 CDMA information releasemodule

在創建服務模塊時,首先進行服務建模,通過分析CDMA信息發布的業務流程,從而發現服務,依據最大限度重用現有模塊和應用程序的原則,確定業務目標模型。其次,定義服務契約,包括定義服務的數據、規則等內容。服務實現,可采用visual C++開發服務功能模塊。最后是服務接口設計,這是組件模型的關鍵部分,Web Service通過WSDL協議通過WSDL協議定義接口,使用UDDI協議進行Web Service注冊和查找。

應急指揮信息服務系統實現了應急事件態勢綜合、應急處置方案優選、評估預測等主要功能,基于SOA架構各應用功能由不同服務組件組合形成,在應用中可依據事件發展、指揮需求靈活擴展系統功能,基本實現了以下應用目標:

1)由業務系統轉向信息服務。通過將系統功能轉成可注冊、可查詢、可發現的服務,使得系統應用由單個系統轉向信息資源服務。例如,用戶根據各自需求,瀏覽、查詢突發事件的動態信息,法律法規、處置突發事件預案及搶險救災案例等信息資源,而不用關心信息資源來自哪個系統、由誰開發等。

2)由業務數據轉向數據服務。用戶能夠對突發事件相關數據進行一致性訪問。例如,針對某個特定突發事件,由不同部門業務系統發布的事件數據可能存在格式不統一、語義有歧義,數據的時間、地點維度不一致,通過數據集成服務,無需用戶進行數據判別,系統呈現在用戶面前的是規范一致的數據內容。

3)為指揮機構提供指揮流程服務。各信息節點之間的信息報送與下發規則遵循應急指揮協調機制,信息節點用戶通過可視化模板編輯工具,動態展現突發事件相關信息,通過辦公編輯模式擬制報告,通過論壇研討模式,對應急突發事件和應急指揮行動預案進行討論。

4)系統能夠快速開發和靈活擴展。隨著技術的不斷發展,新的系統和服務會不斷加入到原有系統中,采用SOA技術,業務邏輯層與服務層的分離可以靈活的實現系統擴展,使得系統的發展更加健壯。

4 結 語

應急指揮活動時效性強影響面大,涉及跨領域跨部門跨層級的指揮協調工作。采用SOA架構設計應急指揮信息服務系統,較好地集成了各層級、各部門已有的應用系統,業務流程上,遵循縱橫協同的應急指揮機制,實現各級信息節點資源共享、協調統一;技術實現上,將應用系統封裝成標準的服務組件,建成了服務協議獨立、業務架構統一、服務集成重用的系統框架,使得信息服務系統能夠根據指揮活動的需求變化,靈活調整、拓展系統功能。在實際應用中,該系統在事態信息共享、指揮行動協同、應急預案評估等方面發揮了重要作用,對于有效提高應急指揮的科學性、縮短應急響應時間具有重要意義。

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Design and App lication of Emergency Command Information
Service System based on SOA

XIA Ai-min1,CHENG Fang2,ZHANG Hong-zhi2
(1.Graduate Management Unit of the Logistics College,PLA,Beijing100036,China;
2.Unit61139 of PLA,Beijing 100091,China)

Emergency command,for its complexity and uncertainty,puts forward a higher requirementon information service.Aiming at the characteristic of emergency command,function requirement and overall structure of the information service system is analyzed,and the architecture of emergency commond information service system based on SOA also proposed.Then,this paper focuses on explainations of data resource layer,data processing layer,information service layer and SOA,and taking the componentmodelof CDMA emergency commond disaster-information-release as an example,briefly describes the service component implementationmethod.Practical application indicates that this system could effetively raise the efficiency of emergency command.

emergency command;information service;SOA

TP311

A

1002-0802(2014)12-1419-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.12.015

2014-09-16;

2014-11-18 Received date：2014-09-16;Revised date：2014-11-18