基于企業服務總線的統一數據展現平臺設計與實現

張曉麗，徐飛飛

(1.首都經濟貿易大學 財政稅務學院,北京 100070；2.北京航空航天大學 軟件學院,北京 100070)

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基于企業服務總線的統一數據展現平臺設計與實現

張曉麗1，徐飛飛2

(1.首都經濟貿易大學 財政稅務學院,北京 100070；2.北京航空航天大學 軟件學院,北京 100070)

摘要：通過分析地方海事局船舶檢驗發證、船舶登記、水路運政等現有業務系統存在的問題，提出了數據交換管理、主題數據展現與分析、港口管理、綜合門戶等功能模塊需求。系統解決了地方海事局由于不同的軟件廠商和技術架構導致的多個業務系統數據矛盾及共享困難等問題。系統采用最新的SOA架構思想、B/S結構模式，依托企業服務總線實現各業務系統數據交換及共享。數據交換與管理模塊采用WebService接口方式實現業務數據的同步，為建設權威、一致的船舶及港航企業主數據庫提供數據基礎。主題數據展現與分析模塊利用數據倉庫技術，實現針對不同業務主題的靈活查詢、綜合統計分析及報表功能。港口管理模塊為港口管理業務信息化提供了智能化的平臺。通過綜合門戶為各應用系統提供集中一體化訪問入口，簡化了系統的使用和管理，完成了各信息系統及數據的集成展現。

關鍵詞：企業服務總線；數據；平臺設計與實現

隨著計算機技術的發展，海事信息化程度雖然越來越高，但卻普遍存在著各機構信息化水平發展的不均衡性。為此，國家海事局就直屬海事局信息系統集成和數據資源整合問題給出了指導性意見。但由于地方海事管理業務及行政體制與直屬局有較大差異，國家海事局對直屬局的指導意見并不完全適用于地方海事局，因此，地方海事局提出了應基于自身現有業務及實際情況，落實信息系統集成與數據資源整合，以實現“頂層設計”的要求[1]。

目前，地方海事局使用的業務系統有船舶檢驗發證系統、船舶登記系統、水路運政系統等。由于現有系統采用不同的技術標準、不同的軟硬件平臺，以及現有系統由不同軟件廠商開發等原因，導致現有信息化系統不能資源共享、信息孤島問題嚴重等問題。為此，地方海事局提出通過建設統一數據展現平臺，實現地方海事局管理部門跨系統的數據共享和業務協同。

一、系統需求分析

(一)業務系統現狀及問題分析

地方海事局面臨的主要問題是現有的管理手段不能滿足海事局更好地履行自身行政管理和服務社會的需求，并主要體現在以下幾個方面。

(1)現有船舶數據相互矛盾，不利于船舶統一管理。由于地方海事局管理體制的歷史問題，使現有的船舶檢驗系統、登記系統以及水路運政系統的數據庫處于分置維護的狀態，這不但導致了各系統數據庫之間船舶基礎數據存在著差異和沖突，以及出現同一艘船在不同的數據庫內同一參數互相矛盾的情況，而且還給船舶的統一管理帶來了極大的不便。因此，急需解決各數據庫之間船舶信息相互矛盾的問題，以確保實現各業務處室間船舶數據的唯一性和權威性。

(2)現有業務系統信息孤島問題嚴重，難以實現跨業務領域的信息共享。由于現有的檢驗系統、登記系統、水路運政系統是由不同的軟件公司開發的，采用的技術標準、軟硬件平臺也各有不同，使其無法實現直接的系統互連和信息共享。因此，急需建設一個統一的基礎信息共享數據庫，以實現跨業務領域的信息共享。

(3)現有業務數據分散，無法實現綜合統計分析。現有的業務系統數據較為分散，而且系統功能以業務辦理和信息錄入查詢功能為主，難以實現不同業務數據的綜合查詢與靈活統計。

(二)功能需求

1.數據交換與管理

由于數據交換管理是實現各業務數據庫、主題數據庫間不同結構和格式數據的相互轉換，以及數據傳輸和消息通信的服務集成平臺，因此本項目須依托于企業服務總線(簡稱ESB)實現業務數據的集中整合和廣泛共享，并為業務數據資源綜合利用和充分挖掘提供技術支撐。

(1)服務注冊。基于ESB服務注冊功能，對外部系統提供的服務接口(如webservice接口、jms等)進行統一的管理與配置(本項目中均采用webservice接口)，并定義服務通信的消息流。

(2)服務發布。通過ESB進行發布的接口及代理接口均已完成了解析工作，并以平臺約定好的標準，將轉換后的數據、方法以統一的標準(如以webservice方式)發布出去，供其他系統進行調用。

(3)服務路由。通過路由配置可選擇消息傳送的出口及數據流轉的方向，進而實現數據的交換。

2.主題數據展現與分析

主題數據綜合展現與分析主要是以船舶、港口企業等主題數據庫為基礎，并在管理范圍內為管理部門提供靈活的基礎信息查詢。主題數據綜合展現與分析用例如圖1所示。

(1)船舶數據展現與分析。它主要以地方海事局管轄的船舶為業務主題，并通過提供相應的固定查詢、靈活查詢、固定統計和靈活統計功能，實現船舶信息的跨部門共享和船舶數量、噸位、運力等指標的統計分析與展現。其重點包括船舶基礎信息及證書查詢、按船舶種類進行船舶信息統計、按船籍及總噸位進行船舶數量統計等。

(2)水路運輸企業數據展現與分析。它主要以地方海事局轄區內的水路運輸企業為業務主題，并提供相應的固定查詢、靈活查詢、固定統計、靈活統計等功能，實現水路運輸企業信息的跨部門共享和企業數量、運力等指標的統計分析與展現，其重點包括水路運輸企業基本信息及證書查詢、按所屬地區統計水路運輸企業數量等。

(3)港口企業數據展現與分析。它主要以地方海事局轄區內的港口企業為業務主題，并通過提供相應的固定查詢、靈活查詢、固定統計、靈活統計等功能，實現港口企業信息的跨部門共享和企業數量等指標的統計分析與展現，其重點包括港口企業數據查詢、按所屬地區進行港口經營人統計等。

(4)港口設施數據展現與分析功能。它主要以地方海事局轄區內的港口、港區、碼頭泊位、航道、錨地、倉庫、堆場等港口設施為業務主題，并通過提供相應的固定查詢、靈活查詢、固定統計、靈活統計等功能，實現港口設施信息的跨部門共享和港口設施數量等指標的統計分析與展現，其重點包括港口設施基本信息查詢等。

3. 綜合門戶

綜合門戶是本項目各應用系統的統一入口和展現框架，它提供統一用戶認證、單點登錄、個性化消息通知匯總、信息發布等實用功能。綜合門戶平臺不僅集成本次項目研發的相應系統，而且還需要兼容將來要建的系統，并為其提供以上功能。綜合門戶用例如圖2所示。

(1)單點登錄管理功能。面向本項目多應用系統、多用戶的特點，提供單點登錄功能，進行集成化管理，以簡化各部門工作人員登錄業務系統流程，提高地方海事局信息化的一致性。

(2)消息管理功能。通過消息通知集成展現功能，為各應用系統提供一個統一的消息通知服務，如最新公告；及時通知用戶進行業務請求處理，如業務申報情況。

(3)工作提醒功能。通過系統可以查看代辦任務、工作提醒等信息，任務處理后或提醒閱讀后自動變成已讀信息。

(4)應用系統接口管理。通過建設應用系統接入接口，不僅能夠統一集成本項目所建設的各個應用系統，還需要兼容以后將要建的應用系統，以實現以上單點登錄、消息管理等基本功能。

4. 系統管理

系統管理在整個項目中起到關鍵性作用，主要包括組織機構管理、用戶權限管理等。

(1)組織機構管理。地方海事局(分為市級、區縣兩級)由原來的省地方海事局、省船舶檢驗局組建而成，組織機構相對復雜。市級港航管理機構分為市級港航管理分局及市級港航管理處，市級港航管理處與區縣港航管理所存在業務上的上下級管理關系。

(2)用戶權限管理。不同部門或不同級別的用戶均會對本項目的系統功能有不同的操作權限，以保證系統的安全、數據的完整。本項目主要對用戶、角色、權限、菜單進行管理及配置實現。用戶權限管理用例如圖3所示。

(三)非功能需求

(1)系統處理能力需求。地方海事局需求方要求本系統平均負載應滿足250個并發用戶使用，在業務處理高峰期滿足300個并發用戶使用。

(2)系統響應速度需求。在網絡通信良好的前提下，用戶在業務處理非高峰期內進行簡單的系統查詢，在3秒內返回結果；在高峰期內進行簡單的系統查詢，在5秒內返回結果。在非高峰期間內進行復雜的多條件組合查詢、統計分析時，要求在10秒內返回結果；在高峰期內進行多條件組合復雜查詢、統計分析時，返回結果應為15秒。在業務非高峰期間內提交業務處理，可以在5秒內響應；在高峰期內提交復雜業務情況，可以在10秒內返回結果。

(3)系統可靠性需求。本系統作為地方海事局的主要業務，應保證提供7×24小時不間斷服務，對系統可靠性要求較高。

(4)系統擴展需求。本項目要求系統的技術架構具有較高的可拓展性。

(5)系統安全需求。由于本系統涉及到全省各級海事管理部門的不同類型用戶，因此應具備靈活的用戶權限管理措施。

二、系統總體設計

(一)系統總體設計

本系統主要使用Java技術，并基于SOA架構[2]思想進行設計。本系統主要由基礎平臺層、數據資源層、應用支撐層、系統應用與展現層，以及信息安全保障體系、標準規范保障體系等體系構成。系統總體架構如圖4所示。

(二)關鍵問題及解決

(1)梳理各業務系統數據庫與數據整合的關系。地方海事局目前使用的業務系統有船舶檢驗發證系統、船舶登記系統、水路運政系統等的數據整合工作，將依據當前業務數據共享需求建立主題數據庫作為數據整合與共享的管理支撐，并以ESB為技術支撐實現自動化的業務數據整合。根據港航管理的業務架構需求，綜合分析船舶及港航企業管理的相應業務和現有應用系統數據情況，按照對象對業務數據進行合理劃分，并將本項目專題數據庫劃分為船舶、水路運輸企業、水路運輸輔助企業、港口企業、港口設施等主題，進而為數據共享、綜合統計分析、跨業務領域工作協作提供數據基礎。業務系統數據庫與數據整合工作關系如圖5所示[3]。

(2)數據交換解決方案。本項目建設數據交換與管理的主要目的是將部海事局一級數據中心中有關船舶基礎數據同步到地方海事局的數據庫中，同時與地方海事局的各業務系統通過數據交換實現共享，進而為全面建設統一的船舶和港航企業主題數據庫提供技術支持。本項目依托于部局與地方海事局建設的兩級ESB服務總線完成數據交換與管理功能建設，實現部省兩級船舶主題數據庫之間的數據交換。通過地方海事局建設的二級ESB服務總線實現本項目建設各個業務系統數據庫與主題數據庫數據交換和共享。數據交換工作如圖6所示。

(3)主題數據展現與分析。本項目主題數據庫主要為數據整合共享及主題數據綜合展現與分析提供支撐，其數據來源主要包括部海事局一級數據中心(船舶動態監控系統)以及地方海事局部門各個業務系統。本項目結合地方海事局數據整合需求，通過與部海事局一級數據中心及本項目建設業務系統對接進行數據整合，完成船舶、水路運輸企業港口企業、港口設施等主題數據庫建設。

(三)部分數據庫的設計

將現有數據資源按照全域數據模型的分類體系對數據進行分類裝載，實現主題數據庫的建設。根據實際應用的需要，通過數據交換獲取、數據庫導入、人工錄入等方式完善數據資源。目前，存在的數據范圍包括船舶登記系統、船舶檢驗發證系統、船舶噸位丈量發證系統、水路運政管理系統、港口管理系統等業務數據集。主題數據庫包括船舶主題數據、水路運輸企業主題數據、港口企業主題數據、港口設施等主題數據庫。

三、系統詳細設計與實現

(一)數據交換與管理詳細設計

本項目為從一級數據中心獲取船舶數據，完成部海事局一級數據中心與地方海事局二級數據中心船舶數據的交換，主要依托部局與地方局建設的兩級ESB服務總線實現。根據一級數據中心對外提供的船舶數據共享服務方式不同，兩級數據庫同步更新方式可以考慮采用定時同步或依據一級數據中心的更新消息通知進行實時同步。與部局一級數據中心對接具體技術方案(本項目采取每天中午12點和晚上10點進行數據同步)如圖7所示。

(1)部海事局針對船舶基本庫開發相關的業務服務WS4，提供服務接口，可以根據條件如船舶登記號、船舶識別號、最后更新時間、船籍港等獲取船舶基本數據。

(2)在部局的一級數據交換平臺注冊WS4的業務服務BS-WS4。

(3)在部局的一級數據交換平臺注冊BS-WS4的代理服務PS-WS4。

(4)在省港航局的二級數據交換平臺注冊業務服務BS-WS4-Z，該服務指向部局的代理服務PS-WS4。

(5)省港航局業務系統開發相關的業務服務WS5，該業務服務的功能是將部局查詢的船舶數據庫的通知信息寫入本地數據庫。

(6)在省港航局注冊代理服務PS-WS4-Z、省港航局業務系統調用PS-WS4-Z時，服務路由至BS-WS4-Z，然后再請求轉發至部局一級數據中心，獲取到相關數據后，在PS-WS4-Z的PipeLine里面配置調用BS-WS5入港航局本地主題數據庫。

(二)主題數據展現與分析詳細設計

主題數據具有面向主題、信息共享、一次輸入多次多處使用的特點。主題數據庫的構建模型有星型模型、雪花模式，經對比，前者要比后者查詢效率高，因此在業務數據維度層級并不復雜的情況下，采用星型模式設計多維數據關系。

1.數據結構與程序映射

本系統采用O/R Mapping技術實現數據庫實體和應用程序的映射。映射關系如表1所示。

2.船舶主題數據展現與分析

船舶主題數據包括船舶基礎信息、船舶所有權登記證書信息、船舶抵押權證書信息、船舶國籍登記證書信息、船舶營運證信息、船舶營運證年審信息等內容。船舶主題數據展現與分析如圖8所示[4]。

(1)船舶基礎信息及證書查詢。系統用戶通過船舶識別號、船舶初次登記號、中文船名、船檢登記號、船舶營運號、歸屬江西管轄業務范圍等查詢條件可以查詢全省船舶基礎信息，并關聯查看船舶對應的船舶登記相關證書信息、船舶檢驗相關證書信息、船舶營運證信息、船舶營運證年審信息、船舶所屬水路運輸企業的基本信息、水路運輸許可證信息以及水路運輸企業年度核查信息。用戶通過前臺船舶基礎信息查詢界面，發送查詢請求至ShipInfoAction類中getShipBaseInfo()方法，調用業務類ShipService中的getShipInfo() 方法。通過調用ShipDao中的getShip()方法、ShipMortgateCertDao中的getShipMortCert()方法以及ShipRegCertDao()的getShipRegCert()方法，實現對船舶相關數據庫進行查詢操作。船舶信息查詢的時序如圖9所示。

表1　映射關系表

(2)按船舶種類進行船舶信息統計。系統用戶可以通過系統對本單位所在“地區”管轄的船舶按照船舶種類進行統計，并通過自動生成、導出統計表等，幫助用戶統計出船舶的數量、參考載重噸情況、總噸情況等。用戶通過前臺船舶統計界面，發送統計請求至ShipInfoAction類中getShipBaseInfo()方法，調用業務類ShipService中的shipCount() 方法。通過調用ShipDao中的countShip()方法，實現對船舶數據庫進行統計操作。船舶信息統計的時序如圖10所示。

(3)按船籍及總噸位等級進行船舶數量統計。系統用戶可以通過系統對本單位所在“地區”管轄的所有船舶按照船籍、總噸位等級進行船舶數量統計，并通過自動生成、導出統計表等，幫助用戶統計出不同總噸位等級船舶艘數情況。按船籍及總噸位等級進行船舶數據統計時序圖與船舶信息統計時序圖一樣，在此不再贅述。

3.水路運輸企業主題數據展現與分析

水路運輸企業主題數據包括水路運輸企業基礎信息、水路運輸許可證信息、水路運輸企業年審信息等。水路運輸企業主題數據展現與分析如圖11所示。

(1)水路運輸企業信息查詢。系統用戶通過企業名稱、許可證編號、企業法定代表人、經濟類型、行政區劃、企業狀態等查詢條件可以查詢本單位所在“地區”范圍內的水路運輸企業信息，并可關聯查看水路運輸企業對應的經營范圍信息、投資單位信息、專職管理人員信息、初始運力規模信息、擁有運輸船舶的船舶營運證信息、水路運輸許可證信息及水路運輸企業年度核查信息。用戶通過前臺水路運輸基礎信息查詢界面，發送查詢請求至WaterTranEntAction類中getEntInfo()方法，調用業務類TranEntService中的getEntInfo() 方法。 通過調用TranEntDao中的getEnt()方法、TransportDao中getTransport()方法以及ExaminedDao()中的getExamined()方法，實現對水路運輸企業相關數據庫的查詢操作。水路運輸企業信息查詢的時序如圖12所示。

(2)按所屬地區及經濟型進行水路運輸企業數量統計。系統用戶可以通過系統對本單位所在“地區”管轄的所有水路運輸企業，按照地區、經濟類型進行水路運輸企業數量統計，并通過自動生成、導出統計表等，幫助用戶統計出不同的經濟類型的水路運輸企業數量情況。用戶通過前臺水路運輸企業統計界面，發送統計請求至WaterTranEntAction類中getEntInfo()方法，調用業務類TranEntService中的entCount() 方法。通過調用TranEntDao中的countEnt()方法，實現對水路運輸企業數據庫的統計操作[5]。水路運輸企業信息統計的時序如圖13所示。

4. 港口企業主題數據展現與分析

港口企業主題數據庫包括港口企業基礎信息、經營許可證信息等。港口企業主題數據展現與分析如圖14所示。

(1)按所屬地區及業務種類進行港口經營人數量統計。系統用戶可以通過系統對本單位所在“地區”管轄的港口經營人按照業務種類、所屬地區進行統計，并通過自動生成、導出統計表等，幫助用戶統計出港口經營人的數量。

用戶通過前臺港口企業統計界面，發送統計請求至PortOperaAction類中gePortInfo()方法，調用業務類PortOperaService中的portCount() 方法。通過調用PortOperaDao中的countPort()方法，實現對港口企業數據庫的統計操作[6]。港口企業信息統計時序如圖15所示。

(2)按所屬地區及碼頭用途進行港口經營人數量統計。系統用戶可以通過系統對本單位所在“地區”管轄的港口經營人按照所在地區和碼頭泊位類別進行統計，并通過自動生成、導出統計表等，幫助用戶統計出港口經營人的數量。該統計與按所屬地區進行港口經營人數量統計類似。

5. 港口設施主題數據展現與分析

該模塊與以上幾個查詢統計實現類似，在此不再贅述。

(三)綜合門戶詳細設計

(1)單點登錄管理。面向本項目多應用系統、多用戶的特點，門戶平臺需要實現港口管理系統、水路運政管理系統、數據管理系統、主題數據綜合展現與分析系統可通過門戶平臺進行單點登錄的功能，簡化各部門工作人員登錄業務系統流程，提高地方海事局信息化的一致性。

(2)消息通知管理。各業務系統的通知通過綜合門戶消息管理模塊進行統一管理，經過一定的規則判斷實現消息的發放，進而實現通知的統一管理和發送。此功能主要依托于第三方系統在ESB平臺上注冊的服務接口實現。

(3)工作提醒管理。綜合門戶將從各業務系統中抓取不同用戶需要處理的工作任務，通過該模塊對這些工作任務進展集中展現。當各應用系統有需要用戶處理的業務請求時，用戶通過點擊這些提醒標題可以進入該任務來源系統查看具體內容，并完成相應工作的處理。

(4)應用系統接口管理。應用系統接口管理提供整合其他業務系統的接口規范和標準，是數據與流程服務的通道，是將應用系統與門戶進行整合的橋梁，此版塊也是基于第三方在ESB平臺上注冊的接口實現。該模塊具有SOA架構理念、采用輕量級數據載體JSON等特點。

(四)系統權限管理詳細設計

基于地方海事局組織架構，進行系統角色與權限管理。不同組織級別所具有的工作職責有所區分，那么體現在系統上則是給每個用戶分配不同的權限，以防止因越權行為帶來的信息泄露、誤操作等情況的出現。例如：系統管理員具有維護主題數據庫、創建用戶角色等功能[7]；區縣級用戶僅能查詢其管轄范圍內的船舶數據情況，而不能查詢市級范圍的船舶情況。權限管理如圖16所示。

(五)應用效果

基于面向服務架構思想，設計一個標準化、規范化的統一數據展現平臺，完成數據交換與管理、主題數據綜合展現與分析、港口管理、綜合門戶等功能，達到業務系統集成與數據資源整合的目的，并解決地方海事局業務系統不能互聯、信息孤島嚴重、港口管理水平低下等問題，實現跨部門信息共享與業務協同，提升港航管理部門對內協作能力以及對外行業監管水平。

四、結語

本文是地方海事局基于ESB的統一數據展現平臺設計與實現的基礎上完成的，在對實際業務詳細調研的情況下，嚴格按照軟件工程的思想和方法進行系統需求、分析、設計、編碼和測試。目前，該系統已交付使用，且運行良好，但還有以下須改進的方面：

(1)需要增強系統的訪問性能。目前，本系統在運行期間能夠滿足百級用戶訪問，但隨著用戶使用量的增加，對系統性能會提出新的挑戰。

(2)數據同步機制須持續優化。現階段兩級數據中心通過定期調用服務接口進行數據交換，勢必會增加一級數據中心的訪問壓力，后續若各地方局均采用此模式進行數據同步，則須要將其優化為數據庫適配器自主通知模式，進行增量數據同步。

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[責任編輯楊玉東]

Design and Implementation of the Unified Data Presenting Platform Based on ESB

ZHANG Xiaoli1，XU Feifei2

(1.SchoolofPublicFinanceandTaxation,CapitalUniversityofEconomicsandBusiness,Beijing100070,China; 2.SchoolofSoftware,BeihangUniversity,Beijing100070,China)

Abstract：By analyzing the problems existing in present management system of local maritime bureau, we put forward such function modules as data exchange management, display and analysis of subject data, port management, comprehensive portal and so on to solve the data-sharing problem of different systems. Adopting SOA and B/S, based on ESB, this new system can achieve data exchange and sharing between different systems. Data exchange and management module adopts the WebService interface to realize data synchronization, which will provide data for authoritative and consistent business database. With data warehouse technology, subject data display and analysis module can provide such functions as flexible query, comprehensive analysis and statistics reporting. Port management module offers a smart platform for the informatization of port management business. The comprehensive portal provides an integrated access for application systems to simplify their use and management.

Key words：enterprise service bus(ESB); data; design and implementation of platform

DOI：10.16698/j.hpu(social.sciences).1673-9779.2016.02.005

收稿日期：2015-12-23

基金項目：教育部人文社會科學規劃項目(13YJA790002)；北京市教育委員會社會科學研究計劃項目(PXM2013_014205_000152)；首都經濟貿易大學校級學術新人計劃項目。

作者簡介：張曉麗(1987—)，女，山東濰坊人，博士生，主要從事稅收理論、仿真模擬研究。 E-mail：xiaoli0525@163.com

中圖分類號：U692.5;F552

文獻標識碼：A

文章編號：1673-9779(2016)02-0158-11

張曉麗，徐飛飛.基于企業服務總線的統一數據展現平臺設計與實現[J].2016，17(2):158-168.