基于企业服务总线的统一数据展现平台设计与实现

张晓丽，徐飞飞

(1.首都经济贸易大学 财政税务学院,北京 100070；2.北京航空航天大学 软件学院,北京 100070)



基于企业服务总线的统一数据展现平台设计与实现

张晓丽1，徐飞飞2

(1.首都经济贸易大学 财政税务学院,北京 100070；2.北京航空航天大学 软件学院,北京 100070)

摘要：通过分析地方海事局船舶检验发证、船舶登记、水路运政等现有业务系统存在的问题，提出了数据交换管理、主题数据展现与分析、港口管理、综合门户等功能模块需求。系统解决了地方海事局由于不同的软件厂商和技术架构导致的多个业务系统数据矛盾及共享困难等问题。系统采用最新的SOA架构思想、B/S结构模式，依托企业服务总线实现各业务系统数据交换及共享。数据交换与管理模块采用WebService接口方式实现业务数据的同步，为建设权威、一致的船舶及港航企业主数据库提供数据基础。主题数据展现与分析模块利用数据仓库技术，实现针对不同业务主题的灵活查询、综合统计分析及报表功能。港口管理模块为港口管理业务信息化提供了智能化的平台。通过综合门户为各应用系统提供集中一体化访问入口，简化了系统的使用和管理，完成了各信息系统及数据的集成展现。

关键词：企业服务总线；数据；平台设计与实现

随着计算机技术的发展，海事信息化程度虽然越来越高，但却普遍存在着各机构信息化水平发展的不均衡性。为此，国家海事局就直属海事局信息系统集成和数据资源整合问题给出了指导性意见。但由于地方海事管理业务及行政体制与直属局有较大差异，国家海事局对直属局的指导意见并不完全适用于地方海事局，因此，地方海事局提出了应基于自身现有业务及实际情况，落实信息系统集成与数据资源整合，以实现“顶层设计”的要求[1]。

目前，地方海事局使用的业务系统有船舶检验发证系统、船舶登记系统、水路运政系统等。由于现有系统采用不同的技术标准、不同的软硬件平台，以及现有系统由不同软件厂商开发等原因，导致现有信息化系统不能资源共享、信息孤岛问题严重等问题。为此，地方海事局提出通过建设统一数据展现平台，实现地方海事局管理部门跨系统的数据共享和业务协同。

一、系统需求分析

(一)业务系统现状及问题分析

地方海事局面临的主要问题是现有的管理手段不能满足海事局更好地履行自身行政管理和服务社会的需求，并主要体现在以下几个方面。

(1)现有船舶数据相互矛盾，不利于船舶统一管理。由于地方海事局管理体制的历史问题，使现有的船舶检验系统、登记系统以及水路运政系统的数据库处于分置维护的状态，这不但导致了各系统数据库之间船舶基础数据存在着差异和冲突，以及出现同一艘船在不同的数据库内同一参数互相矛盾的情况，而且还给船舶的统一管理带来了极大的不便。因此，急需解决各数据库之间船舶信息相互矛盾的问题，以确保实现各业务处室间船舶数据的唯一性和权威性。

(2)现有业务系统信息孤岛问题严重，难以实现跨业务领域的信息共享。由于现有的检验系统、登记系统、水路运政系统是由不同的软件公司开发的，采用的技术标准、软硬件平台也各有不同，使其无法实现直接的系统互连和信息共享。因此，急需建设一个统一的基础信息共享数据库，以实现跨业务领域的信息共享。

(3)现有业务数据分散，无法实现综合统计分析。现有的业务系统数据较为分散，而且系统功能以业务办理和信息录入查询功能为主，难以实现不同业务数据的综合查询与灵活统计。

(二)功能需求

1.数据交换与管理

由于数据交换管理是实现各业务数据库、主题数据库间不同结构和格式数据的相互转换，以及数据传输和消息通信的服务集成平台，因此本项目须依托于企业服务总线(简称ESB)实现业务数据的集中整合和广泛共享，并为业务数据资源综合利用和充分挖掘提供技术支撑。

(1)服务注册。基于ESB服务注册功能，对外部系统提供的服务接口(如webservice接口、jms等)进行统一的管理与配置(本项目中均采用webservice接口)，并定义服务通信的消息流。

(2)服务发布。通过ESB进行发布的接口及代理接口均已完成了解析工作，并以平台约定好的标准，将转换后的数据、方法以统一的标准(如以webservice方式)发布出去，供其他系统进行调用。

(3)服务路由。通过路由配置可选择消息传送的出口及数据流转的方向，进而实现数据的交换。

2.主题数据展现与分析

主题数据综合展现与分析主要是以船舶、港口企业等主题数据库为基础，并在管理范围内为管理部门提供灵活的基础信息查询。主题数据综合展现与分析用例如图1所示。

(1)船舶数据展现与分析。它主要以地方海事局管辖的船舶为业务主题，并通过提供相应的固定查询、灵活查询、固定统计和灵活统计功能，实现船舶信息的跨部门共享和船舶数量、吨位、运力等指标的统计分析与展现。其重点包括船舶基础信息及证书查询、按船舶种类进行船舶信息统计、按船籍及总吨位进行船舶数量统计等。

(2)水路运输企业数据展现与分析。它主要以地方海事局辖区内的水路运输企业为业务主题，并提供相应的固定查询、灵活查询、固定统计、灵活统计等功能，实现水路运输企业信息的跨部门共享和企业数量、运力等指标的统计分析与展现，其重点包括水路运输企业基本信息及证书查询、按所属地区统计水路运输企业数量等。

(3)港口企业数据展现与分析。它主要以地方海事局辖区内的港口企业为业务主题，并通过提供相应的固定查询、灵活查询、固定统计、灵活统计等功能，实现港口企业信息的跨部门共享和企业数量等指标的统计分析与展现，其重点包括港口企业数据查询、按所属地区进行港口经营人统计等。

(4)港口设施数据展现与分析功能。它主要以地方海事局辖区内的港口、港区、码头泊位、航道、锚地、仓库、堆场等港口设施为业务主题，并通过提供相应的固定查询、灵活查询、固定统计、灵活统计等功能，实现港口设施信息的跨部门共享和港口设施数量等指标的统计分析与展现，其重点包括港口设施基本信息查询等。

3. 综合门户

综合门户是本项目各应用系统的统一入口和展现框架，它提供统一用户认证、单点登录、个性化消息通知汇总、信息发布等实用功能。综合门户平台不仅集成本次项目研发的相应系统，而且还需要兼容将来要建的系统，并为其提供以上功能。综合门户用例如图2所示。

(1)单点登录管理功能。面向本项目多应用系统、多用户的特点，提供单点登录功能，进行集成化管理，以简化各部门工作人员登录业务系统流程，提高地方海事局信息化的一致性。

(2)消息管理功能。通过消息通知集成展现功能，为各应用系统提供一个统一的消息通知服务，如最新公告；及时通知用户进行业务请求处理，如业务申报情况。

(3)工作提醒功能。通过系统可以查看代办任务、工作提醒等信息，任务处理后或提醒阅读后自动变成已读信息。

(4)应用系统接口管理。通过建设应用系统接入接口，不仅能够统一集成本项目所建设的各个应用系统，还需要兼容以后将要建的应用系统，以实现以上单点登录、消息管理等基本功能。

4. 系统管理

系统管理在整个项目中起到关键性作用，主要包括组织机构管理、用户权限管理等。

(1)组织机构管理。地方海事局(分为市级、区县两级)由原来的省地方海事局、省船舶检验局组建而成，组织机构相对复杂。市级港航管理机构分为市级港航管理分局及市级港航管理处，市级港航管理处与区县港航管理所存在业务上的上下级管理关系。

(2)用户权限管理。不同部门或不同级别的用户均会对本项目的系统功能有不同的操作权限，以保证系统的安全、数据的完整。本项目主要对用户、角色、权限、菜单进行管理及配置实现。用户权限管理用例如图3所示。

(三)非功能需求

(1)系统处理能力需求。地方海事局需求方要求本系统平均负载应满足250个并发用户使用，在业务处理高峰期满足300个并发用户使用。

(2)系统响应速度需求。在网络通信良好的前提下，用户在业务处理非高峰期内进行简单的系统查询，在3秒内返回结果；在高峰期内进行简单的系统查询，在5秒内返回结果。在非高峰期间内进行复杂的多条件组合查询、统计分析时，要求在10秒内返回结果；在高峰期内进行多条件组合复杂查询、统计分析时，返回结果应为15秒。在业务非高峰期间内提交业务处理，可以在5秒内响应；在高峰期内提交复杂业务情况，可以在10秒内返回结果。

(3)系统可靠性需求。本系统作为地方海事局的主要业务，应保证提供7×24小时不间断服务，对系统可靠性要求较高。

(4)系统扩展需求。本项目要求系统的技术架构具有较高的可拓展性。

(5)系统安全需求。由于本系统涉及到全省各级海事管理部门的不同类型用户，因此应具备灵活的用户权限管理措施。

二、系统总体设计

(一)系统总体设计

本系统主要使用Java技术，并基于SOA架构[2]思想进行设计。本系统主要由基础平台层、数据资源层、应用支撑层、系统应用与展现层，以及信息安全保障体系、标准规范保障体系等体系构成。系统总体架构如图4所示。

(二)关键问题及解决

(1)梳理各业务系统数据库与数据整合的关系。地方海事局目前使用的业务系统有船舶检验发证系统、船舶登记系统、水路运政系统等的数据整合工作，将依据当前业务数据共享需求建立主题数据库作为数据整合与共享的管理支撑，并以ESB为技术支撑实现自动化的业务数据整合。根据港航管理的业务架构需求，综合分析船舶及港航企业管理的相应业务和现有应用系统数据情况，按照对象对业务数据进行合理划分，并将本项目专题数据库划分为船舶、水路运输企业、水路运输辅助企业、港口企业、港口设施等主题，进而为数据共享、综合统计分析、跨业务领域工作协作提供数据基础。业务系统数据库与数据整合工作关系如图5所示[3]。

(2)数据交换解决方案。本项目建设数据交换与管理的主要目的是将部海事局一级数据中心中有关船舶基础数据同步到地方海事局的数据库中，同时与地方海事局的各业务系统通过数据交换实现共享，进而为全面建设统一的船舶和港航企业主题数据库提供技术支持。本项目依托于部局与地方海事局建设的两级ESB服务总线完成数据交换与管理功能建设，实现部省两级船舶主题数据库之间的数据交换。通过地方海事局建设的二级ESB服务总线实现本项目建设各个业务系统数据库与主题数据库数据交换和共享。数据交换工作如图6所示。

(3)主题数据展现与分析。本项目主题数据库主要为数据整合共享及主题数据综合展现与分析提供支撑，其数据来源主要包括部海事局一级数据中心(船舶动态监控系统)以及地方海事局部门各个业务系统。本项目结合地方海事局数据整合需求，通过与部海事局一级数据中心及本项目建设业务系统对接进行数据整合，完成船舶、水路运输企业港口企业、港口设施等主题数据库建设。

(三)部分数据库的设计

将现有数据资源按照全域数据模型的分类体系对数据进行分类装载，实现主题数据库的建设。根据实际应用的需要，通过数据交换获取、数据库导入、人工录入等方式完善数据资源。目前，存在的数据范围包括船舶登记系统、船舶检验发证系统、船舶吨位丈量发证系统、水路运政管理系统、港口管理系统等业务数据集。主题数据库包括船舶主题数据、水路运输企业主题数据、港口企业主题数据、港口设施等主题数据库。

三、系统详细设计与实现

(一)数据交换与管理详细设计

本项目为从一级数据中心获取船舶数据，完成部海事局一级数据中心与地方海事局二级数据中心船舶数据的交换，主要依托部局与地方局建设的两级ESB服务总线实现。根据一级数据中心对外提供的船舶数据共享服务方式不同，两级数据库同步更新方式可以考虑采用定时同步或依据一级数据中心的更新消息通知进行实时同步。与部局一级数据中心对接具体技术方案(本项目采取每天中午12点和晚上10点进行数据同步)如图7所示。

(1)部海事局针对船舶基本库开发相关的业务服务WS4，提供服务接口，可以根据条件如船舶登记号、船舶识别号、最后更新时间、船籍港等获取船舶基本数据。

(2)在部局的一级数据交换平台注册WS4的业务服务BS-WS4。

(3)在部局的一级数据交换平台注册BS-WS4的代理服务PS-WS4。

(4)在省港航局的二级数据交换平台注册业务服务BS-WS4-Z，该服务指向部局的代理服务PS-WS4。

(5)省港航局业务系统开发相关的业务服务WS5，该业务服务的功能是将部局查询的船舶数据库的通知信息写入本地数据库。

(6)在省港航局注册代理服务PS-WS4-Z、省港航局业务系统调用PS-WS4-Z时，服务路由至BS-WS4-Z，然后再请求转发至部局一级数据中心，获取到相关数据后，在PS-WS4-Z的PipeLine里面配置调用BS-WS5入港航局本地主题数据库。

(二)主题数据展现与分析详细设计

主题数据具有面向主题、信息共享、一次输入多次多处使用的特点。主题数据库的构建模型有星型模型、雪花模式，经对比，前者要比后者查询效率高，因此在业务数据维度层级并不复杂的情况下，采用星型模式设计多维数据关系。

1.数据结构与程序映射

本系统采用O/R Mapping技术实现数据库实体和应用程序的映射。映射关系如表1所示。

2.船舶主题数据展现与分析

船舶主题数据包括船舶基础信息、船舶所有权登记证书信息、船舶抵押权证书信息、船舶国籍登记证书信息、船舶营运证信息、船舶营运证年审信息等内容。船舶主题数据展现与分析如图8所示[4]。

(1)船舶基础信息及证书查询。系统用户通过船舶识别号、船舶初次登记号、中文船名、船检登记号、船舶营运号、归属江西管辖业务范围等查询条件可以查询全省船舶基础信息，并关联查看船舶对应的船舶登记相关证书信息、船舶检验相关证书信息、船舶营运证信息、船舶营运证年审信息、船舶所属水路运输企业的基本信息、水路运输许可证信息以及水路运输企业年度核查信息。用户通过前台船舶基础信息查询界面，发送查询请求至ShipInfoAction类中getShipBaseInfo()方法，调用业务类ShipService中的getShipInfo() 方法。通过调用ShipDao中的getShip()方法、ShipMortgateCertDao中的getShipMortCert()方法以及ShipRegCertDao()的getShipRegCert()方法，实现对船舶相关数据库进行查询操作。船舶信息查询的时序如图9所示。

表1　映射关系表

(2)按船舶种类进行船舶信息统计。系统用户可以通过系统对本单位所在“地区”管辖的船舶按照船舶种类进行统计，并通过自动生成、导出统计表等，帮助用户统计出船舶的数量、参考载重吨情况、总吨情况等。用户通过前台船舶统计界面，发送统计请求至ShipInfoAction类中getShipBaseInfo()方法，调用业务类ShipService中的shipCount() 方法。通过调用ShipDao中的countShip()方法，实现对船舶数据库进行统计操作。船舶信息统计的时序如图10所示。

(3)按船籍及总吨位等级进行船舶数量统计。系统用户可以通过系统对本单位所在“地区”管辖的所有船舶按照船籍、总吨位等级进行船舶数量统计，并通过自动生成、导出统计表等，帮助用户统计出不同总吨位等级船舶艘数情况。按船籍及总吨位等级进行船舶数据统计时序图与船舶信息统计时序图一样，在此不再赘述。

3.水路运输企业主题数据展现与分析

水路运输企业主题数据包括水路运输企业基础信息、水路运输许可证信息、水路运输企业年审信息等。水路运输企业主题数据展现与分析如图11所示。

(1)水路运输企业信息查询。系统用户通过企业名称、许可证编号、企业法定代表人、经济类型、行政区划、企业状态等查询条件可以查询本单位所在“地区”范围内的水路运输企业信息，并可关联查看水路运输企业对应的经营范围信息、投资单位信息、专职管理人员信息、初始运力规模信息、拥有运输船舶的船舶营运证信息、水路运输许可证信息及水路运输企业年度核查信息。用户通过前台水路运输基础信息查询界面，发送查询请求至WaterTranEntAction类中getEntInfo()方法，调用业务类TranEntService中的getEntInfo() 方法。 通过调用TranEntDao中的getEnt()方法、TransportDao中getTransport()方法以及ExaminedDao()中的getExamined()方法，实现对水路运输企业相关数据库的查询操作。水路运输企业信息查询的时序如图12所示。

(2)按所属地区及经济型进行水路运输企业数量统计。系统用户可以通过系统对本单位所在“地区”管辖的所有水路运输企业，按照地区、经济类型进行水路运输企业数量统计，并通过自动生成、导出统计表等，帮助用户统计出不同的经济类型的水路运输企业数量情况。用户通过前台水路运输企业统计界面，发送统计请求至WaterTranEntAction类中getEntInfo()方法，调用业务类TranEntService中的entCount() 方法。通过调用TranEntDao中的countEnt()方法，实现对水路运输企业数据库的统计操作[5]。水路运输企业信息统计的时序如图13所示。

4. 港口企业主题数据展现与分析

港口企业主题数据库包括港口企业基础信息、经营许可证信息等。港口企业主题数据展现与分析如图14所示。

(1)按所属地区及业务种类进行港口经营人数量统计。系统用户可以通过系统对本单位所在“地区”管辖的港口经营人按照业务种类、所属地区进行统计，并通过自动生成、导出统计表等，帮助用户统计出港口经营人的数量。

用户通过前台港口企业统计界面，发送统计请求至PortOperaAction类中gePortInfo()方法，调用业务类PortOperaService中的portCount() 方法。通过调用PortOperaDao中的countPort()方法，实现对港口企业数据库的统计操作[6]。港口企业信息统计时序如图15所示。

(2)按所属地区及码头用途进行港口经营人数量统计。系统用户可以通过系统对本单位所在“地区”管辖的港口经营人按照所在地区和码头泊位类别进行统计，并通过自动生成、导出统计表等，帮助用户统计出港口经营人的数量。该统计与按所属地区进行港口经营人数量统计类似。

5. 港口设施主题数据展现与分析

该模块与以上几个查询统计实现类似，在此不再赘述。

(三)综合门户详细设计

(1)单点登录管理。面向本项目多应用系统、多用户的特点，门户平台需要实现港口管理系统、水路运政管理系统、数据管理系统、主题数据综合展现与分析系统可通过门户平台进行单点登录的功能，简化各部门工作人员登录业务系统流程，提高地方海事局信息化的一致性。

(2)消息通知管理。各业务系统的通知通过综合门户消息管理模块进行统一管理，经过一定的规则判断实现消息的发放，进而实现通知的统一管理和发送。此功能主要依托于第三方系统在ESB平台上注册的服务接口实现。

(3)工作提醒管理。综合门户将从各业务系统中抓取不同用户需要处理的工作任务，通过该模块对这些工作任务进展集中展现。当各应用系统有需要用户处理的业务请求时，用户通过点击这些提醒标题可以进入该任务来源系统查看具体内容，并完成相应工作的处理。

(4)应用系统接口管理。应用系统接口管理提供整合其他业务系统的接口规范和标准，是数据与流程服务的通道，是将应用系统与门户进行整合的桥梁，此版块也是基于第三方在ESB平台上注册的接口实现。该模块具有SOA架构理念、采用轻量级数据载体JSON等特点。

(四)系统权限管理详细设计

基于地方海事局组织架构，进行系统角色与权限管理。不同组织级别所具有的工作职责有所区分，那么体现在系统上则是给每个用户分配不同的权限，以防止因越权行为带来的信息泄露、误操作等情况的出现。例如：系统管理员具有维护主题数据库、创建用户角色等功能[7]；区县级用户仅能查询其管辖范围内的船舶数据情况，而不能查询市级范围的船舶情况。权限管理如图16所示。

(五)应用效果

基于面向服务架构思想，设计一个标准化、规范化的统一数据展现平台，完成数据交换与管理、主题数据综合展现与分析、港口管理、综合门户等功能，达到业务系统集成与数据资源整合的目的，并解决地方海事局业务系统不能互联、信息孤岛严重、港口管理水平低下等问题，实现跨部门信息共享与业务协同，提升港航管理部门对内协作能力以及对外行业监管水平。

四、结语

本文是地方海事局基于ESB的统一数据展现平台设计与实现的基础上完成的，在对实际业务详细调研的情况下，严格按照软件工程的思想和方法进行系统需求、分析、设计、编码和测试。目前，该系统已交付使用，且运行良好，但还有以下须改进的方面：

(1)需要增强系统的访问性能。目前，本系统在运行期间能够满足百级用户访问，但随着用户使用量的增加，对系统性能会提出新的挑战。

(2)数据同步机制须持续优化。现阶段两级数据中心通过定期调用服务接口进行数据交换，势必会增加一级数据中心的访问压力，后续若各地方局均采用此模式进行数据同步，则须要将其优化为数据库适配器自主通知模式，进行增量数据同步。

参考文献：

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[7]郭文越，陈虹，刘万军．基于SOA 的数据共享与交换平台[J]．计算机工程，2010,36(19)：280-282．

[责任编辑杨玉东]

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

基金项目：教育部人文社会科学规划项目(13YJA790002)；北京市教育委员会社会科学研究计划项目(PXM2013_014205_000152)；首都经济贸易大学校级学术新人计划项目。

作者简介：张晓丽(1987—)，女，山东潍坊人，博士生，主要从事税收理论、仿真模拟研究。 E-mail：xiaoli0525@163.com

中图分类号：U692.5;F552

文献标识码：A

文章编号：1673-9779(2016)02-0158-11

张晓丽，徐飞飞.基于企业服务总线的统一数据展现平台设计与实现[J].2016，17(2):158-168.