空管接口信息服务平台的设计与实现

韩剑锋，曹烨琇，陈晓建，姚 笛

0 引言

随着我国航空运输业的飞速发展,航路流量的不断增大,空中交通安全问题已十分突出,实现空管系统的信息自动化是必然要求,因此,需要增加能够同时兼容处理大量信息、性能先进、可靠性高的空管信息系统。但是，目前我国民航空管信息内容比较丰富，各地的信息系统所执行的信息标准、输出协议也不尽相同，从而导致空管业务内部存在大量的“信息孤岛”，彼此不能互相访问，没有一个统一的访问接口；同时，各地区空管信息相对封闭，地区空管局之间信息交流的途径不是很通顺，很多信息交流仍采取传统的电话、传真等方式，地区之间的信息共享能力不足。

针对空管信息系统的现状，本文提出了建立空管接口信息整合平台的设计与实现方案，通过采用先进的网络通信技术和计算机技术，建造接口模式、数据格式、服务界面“三统一”的空管信息接口平台，整合空管系统各业务信息及管理信息，并能便捷地为外部系统提供信息服务。

1 建立接口信息服务平台的必要性

1）建立统一的信息标准

目前，空管各地区都具备各自的信息系统,各个空管站内部也存在不同厂商开发的信息系统,虽然大部分系统是按照民航行业标准进行信息的处理和发布,但仍有部分信息由于没有得到及时的标准化的更新而无法与其它来自外部的系统进行信息共享。各个软件公司开发的空管信息系统，也因为当时没有按照统一的信息标准建立而无法直接进行信息互联。因此, 考虑在对现有系统影响最小的前提下，建立一个支持统一信息标准的接口平台，所有的外部信息都通过这个平台进行信息标准转换，使不同信息标准的系统，可以通过该平台进行信息共享。

2）整合多种通信协议

目前，民航空管存在着种类繁多的内外部信息，同时，也必然存在各种信息的通信协议，这为系统间互联的开发与实现带来了很大的不便。我们通常希望有一个通用性的协议标准，对于软件的开发者意味着能够更加快速简捷地实现信息通行，对于应用维护者意味着减小了维护的复杂性，定位接口故障也更加快速准确。

3）便捷的对外获取、提供信息服务

空管的信息系统在获取和发布信息时，总会遇上不同信息标准、不同信息协议格式的问题。提供信息与发布信息的双方，都必须先进行一定的沟通再对自己系统进行修改，才能够实现系统的互联。这种点对点的互联方式十分繁琐且不易推广，我们希望建立一个标准化的平台，大家按照已经制定的标准接收和发布信息，将以往的那些“信息孤岛”有机地连接起来，这将能够极大地推动空管信息化建设的发展。

4）便于数据融合、分析

以往的空管信息系统大部分数据是相对孤立的，如气象、情报、动态计划、雷达信息、机场信息、航空公司信息等，它们并没有有机的结合起来。而管制员或管理者更希望能够综合这些空管信息，让它们之间做到信息的互补、融合。在航班飞行管理的前期提供战略的预测，在中期提供战术的指导和实时掌握各种影响航班飞行的信息，在航班飞行管理之后作出统计总结，让管制员和管理者吸取经验，总结教训，为以后更好地进行飞行管理奠定坚实的基础。

2 本系统所实现的功能

建立通用的空管信息标准，实现华东地区各空管信息系统输出数据的信息标准转化功能。

实现华东地区各空管信息系统的通用通信协议输出功能，即建立一个可以融合多种协议的接口平台，并按照统一的协议格式进行输出。

对不同种类的空管信息进行一定的整合，更加便捷地为内外部单位提供完整、可靠的空管信息。

实现信息系统的高可用性，建立一个稳定、安全、高效的信息接口平台。

3 系统的设计

3.1 系统的总体设计

空管信息接口平台的体系结构，如图1所示：

图1 体系结构图

由图1可见，本系统主要分为5大功能：通信协议转换、空管规则库解析、标准化协议转换、数据融合、信息发布。

通信协议转换:将空管信息各类通信协议方式转换成统一的通信协议。

空管规则库解析：存放着空管信息解析的标准，所有的空管外部信息，先通过该解析器按照已经设置好的解析规则进行数据解析，如民航4007、4008规定，情报、气象数据格式规定等。

信息整合：将原来分散、无联系的空管信息，按照一定的形式有机的组合，便于统计、分析，辅助管理人员做出正确的决策。

信息发布：可以通过灵活的配置，将接口数据转发或是将经过规则库解析和数据融合加工后的空管信息，发布至外部系统。

3.2 消息中间件

本系统采用WebSphere MQ7.0作为消息中间件,消息路由功能则由MessageBroker实现。

首先，从概念上说，消息中间件 MQ负责在两个系统之间传递消息。这两个系统，可以是异构的——处于不同硬件、不同操作系统、采用不同语言编写，使用 MQ可以轻松实现其互相通讯而不必考虑其底层系统和网络结构。

MQ可以提供高效且可靠的跨平台传输服务，它能够应付多种异常情况，例如网络阻塞、临时中断等。

3.3 信息标准化与数据整合

建立空管信息接口平台的前提是建立平台内部的信息标准。种类丰富的空管信息具备各自的信息标准，而一旦进入平台处理后，就应该具备统一的信息标准在系统内部进行流转。

本系统采用基于XML的元数据作为数据标准的承载对象，而信息主体以航班计划与机场信息两部分为主。如图2所示：

图2 信息整合

空管外部信息进入系统进行数据解析后,原来的信息标准将会被重构,组成航班计划与动态、机场动态两类数据。

信息整合的基本出发点是直接整合数据，对现有应用几乎没有影响。通过对数据的整合，使各系统间数据可互连、互通,实现信息的交换和共享。其主要特点如下：

异构信息透明地共享和交换。

屏蔽应用层处理异构数据源的复杂性。

简化数据整理和应用整合难度。

信息整合也不是完全替代应用整合，而是提供了一个更简化和方便的平台。基于统一的信息平台基础上，应用系统的整合可变得更为方便灵活。如无需考虑异构数据连接问题、无需考虑数据转换的问题。

3.4 空管规则库

由于空管行业的特殊性,空管信息系统应该具备升级的灵活性和维护的可操作性。因此，本系统在处理空管外部信息时，不是按照固定的已知业务规则进行数据加工，而是将各种空管业务规则转换成系统可识别的业务引擎。该引擎不但具备各种数据的解析规则，也集成各自相关的空管业务流程。如果出现需要修改业务规则的情况，不需要对系统进行代码修改，更无须停机升级，只需要在线修改规则库里相关的规则即可，如图3所示：

图3 空管规则库

由图3所示，外部信息进入空管规则解析器，解析器会自动识别该信息属于哪类空管信息并进行数据解析匹配。若解析成功，按照数据标准进行数据重组，形成系统可识别的业务数据。若解析失败，则记录失败原因，并将修改意见向管理人员反馈。无论是空管规则本身需要修改（如 FPL电报分组定义修改）还是系统提出修正规则建议，管理人员只需对规则库进行编辑即可。

空管规则库的建立，将改变以往多数空管信息系统出现业务规则变更即需要停机升级的现状，提高系统升级效率，提升系统的可用性。

3.5 高可用性

由于空管信息系统对安全性、可用性要求十分严格，本系统采用支持冗余数据源双机热备机制。

对于每个INPUT队列（传输外部接口信息或内部业务信息），都有两个不同的MB路由服务竞争的去接收转发，每个MB路由服务的OUTPUT队列都存在双份，这样即使MB在写入OUTPUT队列失败的情况下，仍可以写入另外的一个备用队列，如图4所示：

图4 MB、MQ冗余方案

在此机制下，无论是某路信息源出现故障还是应用服务器出现故障，系统都能自动无缝的切换至备用系统。

3.6 数据发布

信息服务系统应该满足面向用户的实现业务实际需求和提高业务效率，本系统的信息服务机制，主要包括内容管理和信息发布两个方面，以下从这两个方面予以阐述。

1) 内容管理

内容管理模块的功能主要是面向内部相关人员，拓宽空管信息化管理水平。本系统中内容管理包含知识管理、员工信息等内容。

2) 信息发布

信息发布的技术架构图，如图5所示：

图5 信息发布技术架构示意图

通过中心数据库获取的相关元数据信息（例如，情报信息、气象信息、航班信息等等），经过处理后，才能对外部用户提供服务——对外部信息需求者（或者说用户）提供信息检索服务。针对各类信息实体自身的特点和用户对实时性的要求，本系统的信息发布采用了定时发布、实时发布以及请求应答3种方式。

1) 定时发布

定时发布针对对实时性要求不强的数据。通过配置系统数据发送的频率，间歇性地把数据发送到相应的接口。

定时发布不是发送历史数据，而是发送诸如通告之类的实时性不强的数据，因此，系统数据发送频率不能够配置的太大，否则，可能造成信息的过期而影响到业务的运营。

2) 实时发布

实时发布主要针对各类航班动态、气象、管制、电报等实时数据。实时发布方式在信息发布平台收到实时数据后经过解析就立即发送到相应的接口。

定时发布和实时发布的数据都会存储在数据库中，用于以后的检索。

3) 请求应答

前面提到的定时发布和实时发布都是信息的主动发布，而请求应答方式采用的是被动发布方式。该方式主要针对长期有效的数据和历史数据，前者如航班的中长期计划，后者如已完成飞行任务的航班信息等。

通过以上3种方式协同人工的相关操作，基本可以保障信息发布的实际需求。

4 结束语

本文提出了一套建立空管信息接口统一平台的设计方案,通过接口协议转换、信息标准整合、信息重组融合、统一对外发布等流程，实现不同空管系统间的数据共享和信息交流。

本文所提出的系统采用IT业界成熟、先进的面向服务的企业总线平台架构，兼顾了空管信息系统必备的稳定性、安全性、高可用性、灵活性、可扩展性等特点。

该系统的设计与实现为解决空管系统内部存在的“信息孤岛”现象提供了新的解决思路，为实现智慧空管迈出坚实的一步。

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