基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的研究

丁連奎，王向陽，陳德軍

（1.中海油田服務股份有限公司， 北京101149；2.武漢理工大學信息工程學院， 武漢 430070）

基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的研究

丁連奎1，王向陽2，陳德軍2

（1.中海油田服務股份有限公司， 北京101149；2.武漢理工大學信息工程學院， 武漢 430070）

針對不同VTS評估管理部門需要對VTS運行效能進行綜合評估的需求，提出了一種基于SaaS模式的VTS綜合效能評估云平臺的總體架構，設計了適用于該架構的業務管理流程，采用UML建模工具對該平臺進行了設計建模，并實現了該平臺。已實現的平臺為各評估管理部門獨立在線實施VTS綜合效能評估提供了解決方法，省去了各評估部門獨立建設VTS綜合效能評估信息化系統在基礎設施和應用軟件開發方面的重復投入，大大降低了評估的工作量，節省了評估的人力、物力和財力，提升了評估的效率，為VTS運營效能評估提供了科學的支撐平臺。

SaaS VTS 綜合效能評估 云平臺

0 引言

船舶交通管理系統（Vessel Traffic Services，VTS）是由法定主管機關履行的一種旨在保障船舶航行安全，提高營運效率，保護水域環境，加強水上交通安全的服務。由于VTS具備強大的水上安全監管能力，因此，得到了世界各國的廣泛應用。從20世紀90年代以來，我國VTS規劃和建設得到快速發展，迄今為止，已建立30個VTS中心，且絕大部分VTS設備已達到中等發達國家水平，部分已達到國際先進水平［2］。VTS的建設有效降低了水上船舶事故的發生，但其投入成本高，建設周期長。已建設的VTS取得的效果與其投入相比，其綜合效能如何，一直是交通管理部門高度關注的問題。因此，近年來，出現了對VTS效能進行評估的多種方法，如綜合能力評價法、投入產出評價法、項目支出績效法、模糊綜合評價法等［1-5］。上述評估方法都有其特長，不同的評估單位有不同的選擇。由于評估需要收集大量的原始資料，使得評估工作本身投入的人力、財力、物力巨大，因此，采用信息化評估系統將是降低上述成本的有效方法。然而，如果每個評估部門都建立自己獨立的評估系統，其使用率并不高，且其評估功能有限。因此，建設能夠符合各VTS評估部門的評估需求，且不需獨立投資重復建設的方案，將是當前VTS效能綜合評估亟待解決的問題。

云技術的出現為具備共享功能的 VTS綜合評估平臺建設提供了契機，通過建設第三方的VTS綜合效能評估云平臺，將能有效解決當前面臨的問題。為此，本文運用 SaaS的思想，結合VTS綜合效能評估的需求，設計和實現了一種基于SaaS模式的VTS綜合效能評估云平臺，為VTS綜合效能評估部門提供了一種滿足按需定制和租賃的支撐平臺，提升了評估效率，降低了評估成本，其研究具有重要的理論和實際應用價值。

1 基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺總體設計

1.1 SaaS的特點與體系結構

隨著現代信息技術的發展及網絡傳輸能力的不斷提升，出現了新的基于 SaaS的軟件應用模式，它是一種按需定制的互聯網軟件交付模式［6］。傳統的軟件模式是把軟件作為一種商品來出售，即開發商根據用戶需求為用戶開發軟件等，用戶需要購買相應的硬件設備來安裝軟件，還需要對硬件設備和軟件進行維護，耗費了用戶大量的人力財力和物力。而SaaS作為一種新的軟件供應方式，軟件服務供應商只需要將自己開發的應用軟件按服務的形式進行封裝后部署在云平臺上，用戶根據自己的功能需求的簡單與復雜性要求，通過Internet向軟件運營商訂購所需要的軟件服務，然后根據租用服務的使用時長付費，最終通過互聯網獲得運營商提供的服務。

SaaS作為一種軟件即服務模式，主要具有網絡特性、多租戶模式、服務特性等特點。其中，網絡特性是指通過互聯網的方式為用戶提供軟件服務；多租戶模式是指SaaS模式采用一對多的軟件交付模式，不同租戶間的用戶數據存放在SaaS運營服務平臺上［7］；服務特性是指用戶根據自己實際需求租賃相關服務后，服務提供商和平臺運營商便可以得到用戶支付的費用。

分層設計能夠降低系統內部的耦合性，是現代軟件架構的典型設計手段，SaaS模式的軟件架構比傳統的軟件架構有著更加復雜的層次化設計［8］，相對經典的三層架構，又加入了配置管理層以及數據模式選擇層，同時為了實現租戶對服務的配置功能引入了元數據的服務，其體系結構如圖1所示。

圖1中，客戶層實現用戶與系統的交互，表現層根據客戶層的請求通過配置管理層提交給業務邏輯層，并接收返回的數據呈現給用戶；配置管理層在單實例多租戶的成熟度模型中，通過元數據服務保存不同租戶對服務的配置，實現租戶個性化服務的定制，從而體現SaaS的“按需租賃，按需付費”的特點。業務邏輯層用于提供數據業務邏輯；數據模式選擇層可根據租戶的不同需求從相應的數據存儲模式下獲取租戶自身的數據；數據庫層用于管理和存儲用戶數據。

1.2 基于 SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的需求分析

作為基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺，其主要目標是為不同 VTS的評估管理部門提供綜合效能評估的功能，其主要功能包括VTS服務能力評估、VTS投入產出評估，還可以根據管理部門的其他評估需求增加評估功能項。上述各項評估功能需按應用服務的形式進行封裝，通過云平臺發布。各VTS評估管理部門根據自己評估的需要，選擇全部或部分的評估功能。當選定了需要的評估功能后，根據云平臺提供的定價，選擇需要租用的時間，一般按年為單位對各服務模塊實行定價。評估管理部門作為租戶，付費后即可開通專屬于自己的VTS效能評估系統，該專用系統中將包括自己訂購的服務功能。租戶可根據自己的評估準備條件，設定一年內實施評估的次數，以便及時發現VTS的不足后，制定整改促使，完善相關管理規則。綜合上述目標和需求，可歸納出該平臺的具體需求：

1）實現對VTS的綜合效能評估，分為VTS服務能力評估、VTS投入產出評估。

VTS服務能力是指 VTS系統運行與管理能力、資源服務能力。其中，系統運行與管理能力主要考評 VTS系統的運行性能及其提供的公用基礎功能的強弱，如果該項能力強，整個系統開發設計的其他應用功能才能充分發揮作用；VTS資源服務能力主要考評 VTS發揮其監管和分析功能，共享其獲得的各類信息和支持航運服務的信息資源的能力，該項功能越強，其VTS對航運管理的效能越大，從而為該VTS中心帶來的綜合效能就越多。

VTS投入產出評估是指投入一定的人力、物力和財力來開發實現具有預設管理能力和服務能力的VTS系統，并需培養相應水平的操作維護與運行管理人員，保證所開發的系統功能得到最大產出，即安全和環境效果。這里，VTS的投入主要包括：人員開支、基礎設施維護，產出主要由安全效益、環境效益等組成。可見，VTS是一個多投入多產出的系統。

2）實現基于SaaS模式的云服務定制功能。

能實現不同VTS的評估管理部門（租戶）對評估功能的定制需求，不同租戶可根據自身管理的需要，只定制VTS服務能力評估或VTS投入產出評估服務，也可以二者都選，同時，可選擇使用的時長為1年或多年。平臺可按具體訂單進行費用核算，提供在線支付等繳費功能，并能根據租戶的訂單實現并開通其專屬的評估系統。

3）實現云平臺不同角色的管理權限。

平臺的用戶對象主要有云應用服務提供者、云應用服務使用者、云服務管理者三個角色，它們在整個云應用服務的不同管理階段各司其職，保證整個系統的正常運轉。根據上述需求可知，該系統的功能結構圖如圖 2所示。

1.3 基于 SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的總體架構

基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺應遵循軟件即服務的基本架構，還應具備主動服務的功能。因此，該云平臺中的應用服務應具備如圖3所示的基本運行模式。

圖3中，云應用服務基本模式中包含服務注冊中心、服務使用者、服務提供者等三個角色，同時，具有發布、授權、查找、綁定、執行等五個操作。該架構模型將現有的獨立的VTS評估功能作為服務提供給不同VTS評估管理部門，讓其按需訂購服務，當獲得服務授權后，通過瀏覽器或者客戶端訪問軟件服務，由此實現云應用服務“按需租賃”的付費模式，為VTS評估資源整合利用提供解決方案。

其次，基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺應具有多租戶的特點，因此必須能對應用服務進行配置，并實現定制的評估系統的快速部署。

根據上述分析，結合2.1提出的SaaS模式的體系結構，可以得出基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的體系架構圖如圖4所示。

該體系架構主要由用戶身份認證平臺、應用服務配置、服務發布以及服務管理中心組成。其中，用戶身份認證平臺負責對所有用戶進行身份認證。用戶需要注冊登錄云服務賬號到系統中去選擇需要的云應用服務。

應用服務配置是指租戶訂購相應的云服務后，云平臺對租戶所選擇的云應用服務進行工作流程配置，以形成租戶專屬的評估系統。

服務發布是指服務管理者在租戶定制了相應的應用服務之后，需要在訂單審核通過后，將已按按流程配置組裝后的租戶專屬的評估系統發布，供租戶通過網絡訪問，使用其定制的評估功能。

服務管理中心是指實現云服務的管理、云空間的配置、訂單審核和服務維護等功能。在服務管理中心，用戶可以查看應用服務種類，訂購服務。上述VTS綜合效能評估云平臺架構的整體實施流程如圖6所示。

2 基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的實現

統一建模語言（UML）是面向對象的系統建模工具，它使軟件開發人員不需關注開發過程中采用的語言和數據結構類型，只需關注開發對象。UML采用可視化的圖形組建各個對象之間的關聯模型，以方便軟件開發人員和其他工作人員進行分工與理解產品模型。UML 有動態和靜態建模機制，其中動態機制有狀態圖、消息、時序圖、協作圖等，靜態機制有對象圖、類圖、例圖等。下面結合系統總體架構和流程進行UML建模分析。

圖6是服務訂購時序圖，如圖所示，租戶進行身份驗證之后，就可以進入到自己的工作頁面，然后選購自己需要的云服務資源。選購完成后，由平臺管理員審核，通過后支付對應的費用就可以使用云服務。

根據上述 UML模型，可實現基于 SaaS的VTS綜合效能評估云平臺。

如圖7所示，是依據VTS評估管理部門定制的功能生成的評估系統的評估管理界面。通過基于DEA的VTS投入產出性能評估模型實現的評估結果。

3 結束語

本文運用SaaS模式的思想，將VTS綜合效能評估當作云應用服務，提出了基于SaaS的VTS綜合效能評估云平臺的總體架構，并對其進行了具體設計實現。為VTS效能的在線評估提供了高校的實施工具，有效提升了VTS評估的效率，降低了評估成本，具有重要的推廣使用價值。

［1]Dejun CHEN， Xiangyang WANG， Junmin MOU. Research on the input-output assessment method of the VTS Based on DEA. The 3rd International Conference on Transportation Information and Safety，2015: 491-495.

［2]羅軍.VTS后評估方法的研究與應用［D］. 武漢理工大學， 2002.

［3]趙巖松.基于因子分析法的船舶交通管理系統項目支出績效評價研究［D］. 大連海事大學， 2008.

［4]張代功. 青島轄區 VTS 綜合水平評價研究［D］. 大連海事大學， 2009.

［5]張樹奎. 我國VTS的效益評價研究［D］. 上海海事大學， 2006.

［6]Vaquero L M， Rodero-Merino L， Caceres J， et al. A break in the clouds: towards a cloud definition［J］. ACM SIGCOMM Computer Communication Review，2008， 39（1）: 50-55.

［7]鄭永清. 云計算環境面向SaaS多租戶的可伸縮數據放置研究［D］. 山東大學， 2013.

［8]韓學奇. 基于SaaS模式的信息系統架構優化與應用［D］. 北京交通大學， 2014.

Research on VTS Comprehensive Effectiveness Evaluation Cloud Platform Based on SaaS

Ding Liankui1， Wang Xiangyang2， Chen Dejun2
（1.China Oilfield Services Limited， Beijing 101149， China； 2. School of Information Engineering， Wuhan University of Technology， Wuhan 430070， China）

According to the requirements of different VTS evaluation management which needs to assess VTS comprehensive effectiveness， the paper proposes the overall architecture of the VTS comprehensive effectiveness evaluation cloud platform based on the SaaS model， presents the business management process which is applicable to the architecture， and also uses UML modeling tools to design the platform which provides an independent online implementation of VTS comprehensive effectiveness evaluation for different evaluation managements， and leads to elimination of duplicate investment in infrastructure and application software development with the workload assessment greatly reduced， so as to save manpower， material and financial assessment， enhance the efficiency assessment， and also provide a scientific support platform for VTS operations effectiveness evaluation.

SaaS； VTS； comprehensive effectiveness evaluation； cloud platform

TP311

A

1003-4862（2016）07-0056-05

2016-04-17

丁連奎（1972-），男，工程師。研究方向：船舶工程。