基于ESB的高溫氣冷堆核電站建設信息集成平臺建設與應用

摘??要：文章介紹了基于企業服務總線（Enterprise?Service?Bus，ESB）建設符合高溫氣冷堆核電站業務系統特點的集成平臺，通過對高溫氣冷堆示范工程設計、采購、施工管理集成方案進行分析，提出了系統的建設目標，并結合公司現有的技術體系等實際情況，設計出了低耦合、高兼容、穩定高效、自主可控的ESB系統。為公司信息系統集成提供了提供有力的技術與體系支撐，完成了業務系統的數據集成，實現了業務數據的標準化和規范化。

關鍵詞：企業服務總線（ESB）??系統集成??高溫氣冷堆??自定義業務服務

中圖分類號：TM623???????文獻標識碼：A

Construction?and?Application?of?the?Information?Integration?Platform?for?High-Temperature?Gas-Cooled?Reactor?Nuclear?Power?Station?Construction?Based?on?the?ESB

WEI?Jiqiong

（Information?and?Documentation?Department，?Chinergy?Co.，?Ltd.，?BeiJing，?100193?China）

Abstract：?This?article?introduces?the?construction?of?an?integrated?platform?that?conforms?to?the?characteristics?of?the?high-temperature?gas-cooled?reactor?nuclear?power?plant?business?system?based?on?the?Enterprise?Service?Bus?（ESB）.?Through?analyzing?the?integration?scheme?for?the?design，?procurement?and?construction?management?of?the?high-temperature?gas-cooled?reactor?demonstration?project，?it?proposes?the?construction?goals?of?the?system，?and?combines?the?actual?situation?of?the?company's?existing?technical?system?to?design?a?low-coupled，?high-compatible，?stable?and?efficient，?and?autonomous?and?controllable?ESB?system，?which?provides?strong?technical?and?institutional?support?for?the?integration?of?the?companys?information?system，?completes?the?data?integration?of?the?business?system，?and?achieves?the?standardization?and?standardization?of?business?data.

Key?Words：?Enterprise?Service?Bus?（ESB）;?System?integration;?High-temperature?gas-cooled?reactor;?Custom?business?services

高溫氣冷堆核電站是世界上先進四代核電技術的堆型結構，現已經建成20萬kW示范工程商業堆，是世界首座四代技術的商業堆型。作為高溫氣冷堆建設總承包的核電企業，相關的信息系統已經經過數十年的發展，其信息系統涵蓋了核電建設全生命周期的業務邏輯，從前期的調研、設計、采購到后面的制造、施工管理等均有對應的信息系統進行管控。隨著20萬kW示范工程順利建設完畢，后續新的項目，新的設計接踵而至，對應不同業主、不同的制造廠商和紛繁復雜的業務邏輯，現有的系統和單一工程的業務管理，已經不能滿足要求。在公司快速增長的業務環境下，需要對現有的信息系統進行升級改造，對新的信息系統進行整合，為解決上述問題，提出建設一套符合公司實際情況的新的企業服務總線系統。通過該平臺極大地解決現有系統數據交互障礙，實現現有信息系統數據快速互聯，建立信息系統數據接口架構，提高數據交互效率，減少開發維護成本[1]。

1??需求分析

高溫氣冷堆核電站示范工程歷經十多年的建設，相關的業務信息系統已經多達幾十個，相關的業務邏輯和系統也在持續的優化和改進，隨著新業務新項目的增加，導致了很大程度上的業務邏輯變化，使之很多的系統和相關的接口的進行了改變，傳統的工作模式和接口管理已經無法滿足要求。

1.1?系統現狀

根據公司現有情況，公司的現在的業務信息系統邏輯復雜變化較快，涉及設計、采購、制造、施工等相關業務，而這些應用系統經過十幾年的建設，相關技術多樣，技術歷史復雜，作為公司的整個體系支撐系統，其穩定性也是重中之重。隨著公司業務的不斷擴展，所有的系統數據勢必進行進一步整合，如果這些數據無法進行快速有效集成，則勢必導致很多業務無法進行有效的數據傳遞，將會造成新業務、新系統和已有平臺之間出現隔斷，影響公司總承包業務的執行。信息系統的快速集成，將成為公司信息化下一步工作的重點。現有的信息系統數量較多，涵蓋的業務需求較復雜，改造難度大成本高，一些新的業務和原有的業務升級，一般都會用新的業務系統進行代替，并逐漸淘汰老舊的系統。所以新的集成平臺，既要在不更改現有系統的接口情況下，兼容已存在的信息系統，又要能支持新系統的數據整合。

1.2?業務需求分析

通過現有的系統和業務進行分析可得出，現有業務擁有大量的信息系統，在核電站示范工程上，引用的信息系統多達30多個，系統功能和技術差異較大。以設計管理為例，此業務包含設計管理系統、設計接口管理系統、工程數據管理系統、設計出版管理系統等多個信息系統。各系統之間有多個數據接口要求，?以此側重應對系統異構集成、?信息交互、協議支持、?數據傳輸等多種技術問題。?各個信息系統的數據均可互聯與集成系統，保證數據的有效唯一性。各數據接口的協議內容基本上以Webservice、RESTful、ODBC、Ftp為主，具體的傳輸數據類型主要是XML、JSON、SQL、CSV、Excel等。對于一些較大的設計文件可能從數KB到GB不等，所以在特殊的文件傳遞中需要對存儲的Key值進有效的處理。對于數據接口進行相關的管理，需要進行接口注冊、服務加載、角色權限定義、服務項目編排、數據接口優化等處理，增加數據傳輸的信息交互性，對數據傳遞時著重建設監控模塊，及時捕獲異常信息，并進行有效處理[2]。

1??系統功能需求

根據業務需求分析，現有的系統需要完成下面幾方面內容。

2?松耦合結構

不改造現有系統接口的情況下，實現新老系統的信息系統統一集成。將現有的設計、采購、施工管理的點對點接口和簡單集成，因現有系統接口多，業務復雜，改造成本過高，所以在不改動現有系統的情況下實現統一的系統集成。

3?高擴展性的自定義業務服務開發

業務系統涉及面較廣，各種接口協議和數據類型都應得到廣泛的支持，對于特定的業務，可以通過自定義編寫服務，來滿足各種不同協議，、不能同類型的數據接口實現聯通，對于新的止的未知的業務和系統，可以通過開發自定義服務，來滿足未來的系統支撐。

4?內容定義和狀態監控

對于各種類型的系統、接口、數據類型進行定義，更好更有序的管理各系統的數據交互，完成故障追溯、數據溯源、實時監控，通過相關功能更好地完成各系統之間的問題查找和相關預警。

5?穩定、高效、自主可控的要求

系統需要保證24×7小時的不停歇運行，單點故障可進行故障轉移，大面積宕機可快速恢復，相關數據有記錄不丟失。系統需要滿足未來5年以上的多項目業務發展需求，可根據要求提供伸縮的擴展和數據吞吐能力。對于系統平臺要求有獨立的自主知識產權，有完整的源代碼，對于系統有修改升級的能力。

6?平臺架構總體設計

在傳統ESB的設計中，有很多大而全的設計和成熟的產品。對于實際的使用場景來看，只有部分的功能得以應用，很多看似很美好的功能或者設計只是帶來額外的成本和開銷。對于ESB的設計是要有一定的取舍的，隨著研究的深入，很多復雜的問題是沒有最優解的，很多的問題都有很強的獨特性，很難通過通用的設計來解決這些個性化的需求。隨著具體的業務細節，很多業務是不斷變化并且非常混亂的，只有通過具體的問題具體地解決，才能滿足企業的業務需求。所以說在設計層面更多地要考慮自定義業務服務，而不是通過簡單通用的服務設計，來解決所有的問題。簡化使用門檻，簡化設計結構，使相關業務邏輯更易于實現才是設計的根本[3]。

結合公司的實際情況，相關信息系統的開發人員，多年來一直使用.Net、MongoDB、Redis等平臺和數據庫進行開發，所以本產品相關的開發也是沿用現有成熟的技術路線。具體編程語言使用C#語言，使用MongoDB作為數據庫，Redis作為消息隊列，整個組件技術平臺，都基于開源成熟的技術產品，滿足自主可控，開發升級維護的能力。

2??系統架構設計

該系統設計分為3個模塊，業務服務模塊、消息接口模塊、基礎管理模塊，具體如圖1所示。業務服務模塊是自定義業務邏輯編寫的模塊，提供常用的API、SDK等供其編寫具體的業務邏輯。接口消息模塊是整個系統的入口，進行數據驗證、消息隊列等功能，基礎管理模塊是整個系統基本框架，提供日志記錄、作業計劃調度、接口管理等相關功能[4]。

各個業務系統請求的內容，通過消息接口模塊進行處理，一般的請求是基于Http協議的消息，接收到消息后，消息內容進行驗證，進行數據格式和內容進行合法性驗證，驗證成功后進入消息隊列，等待業務服務模塊進行調用。業務服務模塊通過消息隊列提取到對應的信息后，根據信息內容，調用事先開發配置好的，、對應的自定義業務服務，傳遞相關信息給對應的自定義業務服務，并執行自定義業務服務的具體邏輯。自定義業務服務主要是進行數據內容驗證、數據轉換、業務處理等操作，完成操作后，傳遞給基礎管理模塊，基礎管理模塊會進行記錄和相關信息分發處理[5]。

3???功能模塊設計

消息接口模塊是數據的入口，是外部系統數據傳遞調用的觸發通道之一，它主要負責外部業務系統的消息請求處理，傳輸的主要內容為RESTful的風格方式，通過Http傳輸內容主要為JSON或者XML。技術上使用Asp.Net?WebApi編寫，通過Request?Headers相關內容，比對基礎模塊中數據庫中已存的相關信息，就可得知相關接口的詳細信息和Key值，之后消息接口模塊將會對數據進行記錄、驗證、解析等，通過與數據已配置的信息，將數據解析轉換成相對應的Model，放入消息隊列，如圖2所示。

業務服務模塊是整個框架的核心內容，它是整個業務邏輯具體操作的實現，也是整個自定義業務服務的承載體，自定義的業務通過調用業務服務模塊提供的API進行數據的交互。通過該模塊可以提供松耦合的，在非入侵的數據交互中，提供不改造現有系統，實現數據聯通的有效手段。通過編排不同的自定義業務的硬件承載體，將多個自定義業務服務部署在多個服務器中，通過業務服務模塊進行調度執行，可以實現高擴展、高并發、高吞吐量、故障轉移等的分布式控制體系。這樣的分布式設計，可以簡化實現高擴展性和高并發的需求，因各個自定義服務可以互相獨立運行，可以通過部署多個相同的服務，來達到高并發和低故障的解決方案。涉及具體的技術指標，使用Topshelf第三方開源組件作為windowsWindows服務項目，成為業務服務模塊的開發項目，在消息隊列定時或觸發性讀取消息后，將消息進行驗證和解析，對于解析出的內容，找到對應的自定義業務服務，通過反射和注入等技術方式，執行相關代碼，如圖3所示。這樣具體的業務和系統平臺是相互隔離的，不同的服務和整個項目不再是同一個解決方案，服務提前編譯成相關的動態DLL文件，部署到對應的服務器上，可以通過該模塊進行處理，而對于消息隊列，可以設置不同通道和優先級等策略，使之達到更優異的性能[6]。

基礎管理模塊是整個系統運行的基礎，它相關接口配置、數據字典、數據讀寫、作業計劃、權限控制的基礎提供者。該模塊使用Asp.Net?MVC作為技術框架，通過提供的Web界面，來實現相關的配置信息的增刪改查，并提供日志、報表、審計、預警等相關的查詢功能[7]。配置數據使用MongoDB進行存儲，消息隊列使用Redis，該模塊可以對其進行管理和維護。作業計劃使用Quartz.Net第三方開源組件，通過另一個獨立的Windows進行觸發，作業計劃是通過配置對應的觸發時間、頻率、周期等信息進行觸發，觸發后將內容推送到消息接口模塊，而后進行相關的業務邏輯執行。

4?集成平臺的關鍵應用

高溫氣冷堆核電站建設信息系統集成平臺的核心功能，是為了解決各業務系統之間數據交互和數據集成問題，集成平臺在核電站建設總承包業務的基礎上，為各業務的信息系統提供了系統接口管理、基礎數據字典、業務編碼規則和數據傳出等標準主數據的管理規范，使總承包各業務系統間數據交換能夠得到有效的支持和統一[8]。通過統一的平臺數據入口，實現了相關基礎業務數據的有效互通。各業務系統可以通過集成平臺對接口數據進行統一管理和維護，實現統一數據分發、同步更新、內容溯源等功能，讓業務數據做到唯一性，、一致性，保證了數據的標準性與統一性，降低了數據不一致和信息孤島導致的，業務支撐能力不足的現象。

在原有高溫氣冷堆示范工程的設計、采購、施工管理過程中，雖然完成了基于文件的系統集成，但對于數據的管理還是有一定的不足之處。雖然對設計的部分文件實現了線上管理和線上審核，但在系統實質上只是取消了紙質文件，完成了無紙化的辦公，也只是僅僅保證了文件的有效性和避免了文件的丟失。而該集成平臺成功實施后，從核電站的設計到采購，再到施工，最后再到調試，在整個核電站建設的四大階段，其中工程數據物項管理是整個數據管理體系的核心，物項數據主要包含設備、材料和工廠參數等，是核電站建設的核心內容，相關的物項數據的管理，通過系統間的數據傳輸體系系，使之貫穿于核電工程建造周期的每個階段。對于高溫氣冷堆核電站的總承包商，對于物項管理的能力，是直接影響了核電站建造的總成本。現在可以通過基于物項的數據管理，成為系統內容集成解決方案，將各個系統集成在一起，從而實現在設計、采購、施工等各個階段的統一管理。實現總承包商對于各業務板塊之間的融合及一體化管理[9]。

5?結語

基于ESB的高溫氣冷堆核電站建設信息系統集成平臺，是該企業未來數字化架構中數據交互傳輸的重要組件。文章提出了建設一套符合公司特色的ESB系統，它的成功建設，為整個業務系統數據的一致性、唯一性以及準確性，提供有力的技術與體系支撐，完成了業務系統的數據集成，實現了業務數據的標準化和規范化，促進業務流和數據流的整合，提升數據交互聯通的效率與質量。在數據集成的過程中，個各業務系統之間的接口，不需要考慮技術實現的差異，通過該平臺系統通過適配和自定義開發，就可以與現有第三方或新開發的系統進行數據交互，保證數據整合能力，打通各業務系統之間的信息壁壘，優化服務治理和管理水平，使企業在業務數據的高質量聯通應用的基礎上，更好地開展各業務的擴展和建設。

參考文獻

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[9]?紀芳，秦旭映.管理信息系統集成在高溫氣冷堆核電項目管理中的應用與優化[J].中國管理信息化，2018，21（7）：85-87.