基于SaaS的VTS综合效能评估云平台的研究

丁连奎，王向阳，陈德军

（1.中海油田服务股份有限公司， 北京101149；2.武汉理工大学信息工程学院， 武汉 430070）

基于SaaS的VTS综合效能评估云平台的研究

丁连奎1，王向阳2，陈德军2

（1.中海油田服务股份有限公司， 北京101149；2.武汉理工大学信息工程学院， 武汉 430070）

针对不同VTS评估管理部门需要对VTS运行效能进行综合评估的需求，提出了一种基于SaaS模式的VTS综合效能评估云平台的总体架构，设计了适用于该架构的业务管理流程，采用UML建模工具对该平台进行了设计建模，并实现了该平台。已实现的平台为各评估管理部门独立在线实施VTS综合效能评估提供了解决方法，省去了各评估部门独立建设VTS综合效能评估信息化系统在基础设施和应用软件开发方面的重复投入，大大降低了评估的工作量，节省了评估的人力、物力和财力，提升了评估的效率，为VTS运营效能评估提供了科学的支撑平台。

SaaS VTS 综合效能评估 云平台

0 引言

船舶交通管理系统（Vessel Traffic Services，VTS）是由法定主管机关履行的一种旨在保障船舶航行安全，提高营运效率，保护水域环境，加强水上交通安全的服务。由于VTS具备强大的水上安全监管能力，因此，得到了世界各国的广泛应用。从20世纪90年代以来，我国VTS规划和建设得到快速发展，迄今为止，已建立30个VTS中心，且绝大部分VTS设备已达到中等发达国家水平，部分已达到国际先进水平［2］。VTS的建设有效降低了水上船舶事故的发生，但其投入成本高，建设周期长。已建设的VTS取得的效果与其投入相比，其综合效能如何，一直是交通管理部门高度关注的问题。因此，近年来，出现了对VTS效能进行评估的多种方法，如综合能力评价法、投入产出评价法、项目支出绩效法、模糊综合评价法等［1-5］。上述评估方法都有其特长，不同的评估单位有不同的选择。由于评估需要收集大量的原始资料，使得评估工作本身投入的人力、财力、物力巨大，因此，采用信息化评估系统将是降低上述成本的有效方法。然而，如果每个评估部门都建立自己独立的评估系统，其使用率并不高，且其评估功能有限。因此，建设能够符合各VTS评估部门的评估需求，且不需独立投资重复建设的方案，将是当前VTS效能综合评估亟待解决的问题。

云技术的出现为具备共享功能的 VTS综合评估平台建设提供了契机，通过建设第三方的VTS综合效能评估云平台，将能有效解决当前面临的问题。为此，本文运用 SaaS的思想，结合VTS综合效能评估的需求，设计和实现了一种基于SaaS模式的VTS综合效能评估云平台，为VTS综合效能评估部门提供了一种满足按需定制和租赁的支撑平台，提升了评估效率，降低了评估成本，其研究具有重要的理论和实际应用价值。

1 基于SaaS的VTS综合效能评估云平台总体设计

1.1 SaaS的特点与体系结构

随着现代信息技术的发展及网络传输能力的不断提升，出现了新的基于 SaaS的软件应用模式，它是一种按需定制的互联网软件交付模式［6］。传统的软件模式是把软件作为一种商品来出售，即开发商根据用户需求为用户开发软件等，用户需要购买相应的硬件设备来安装软件，还需要对硬件设备和软件进行维护，耗费了用户大量的人力财力和物力。而SaaS作为一种新的软件供应方式，软件服务供应商只需要将自己开发的应用软件按服务的形式进行封装后部署在云平台上，用户根据自己的功能需求的简单与复杂性要求，通过Internet向软件运营商订购所需要的软件服务，然后根据租用服务的使用时长付费，最终通过互联网获得运营商提供的服务。

SaaS作为一种软件即服务模式，主要具有网络特性、多租户模式、服务特性等特点。其中，网络特性是指通过互联网的方式为用户提供软件服务；多租户模式是指SaaS模式采用一对多的软件交付模式，不同租户间的用户数据存放在SaaS运营服务平台上［7］；服务特性是指用户根据自己实际需求租赁相关服务后，服务提供商和平台运营商便可以得到用户支付的费用。

分层设计能够降低系统内部的耦合性，是现代软件架构的典型设计手段，SaaS模式的软件架构比传统的软件架构有着更加复杂的层次化设计［8］，相对经典的三层架构，又加入了配置管理层以及数据模式选择层，同时为了实现租户对服务的配置功能引入了元数据的服务，其体系结构如图1所示。

图1中，客户层实现用户与系统的交互，表现层根据客户层的请求通过配置管理层提交给业务逻辑层，并接收返回的数据呈现给用户；配置管理层在单实例多租户的成熟度模型中，通过元数据服务保存不同租户对服务的配置，实现租户个性化服务的定制，从而体现SaaS的“按需租赁，按需付费”的特点。业务逻辑层用于提供数据业务逻辑；数据模式选择层可根据租户的不同需求从相应的数据存储模式下获取租户自身的数据；数据库层用于管理和存储用户数据。

1.2 基于 SaaS的VTS综合效能评估云平台的需求分析

作为基于SaaS的VTS综合效能评估云平台，其主要目标是为不同 VTS的评估管理部门提供综合效能评估的功能，其主要功能包括VTS服务能力评估、VTS投入产出评估，还可以根据管理部门的其他评估需求增加评估功能项。上述各项评估功能需按应用服务的形式进行封装，通过云平台发布。各VTS评估管理部门根据自己评估的需要，选择全部或部分的评估功能。当选定了需要的评估功能后，根据云平台提供的定价，选择需要租用的时间，一般按年为单位对各服务模块实行定价。评估管理部门作为租户，付费后即可开通专属于自己的VTS效能评估系统，该专用系统中将包括自己订购的服务功能。租户可根据自己的评估准备条件，设定一年内实施评估的次数，以便及时发现VTS的不足后，制定整改促使，完善相关管理规则。综合上述目标和需求，可归纳出该平台的具体需求：

1）实现对VTS的综合效能评估，分为VTS服务能力评估、VTS投入产出评估。

VTS服务能力是指 VTS系统运行与管理能力、资源服务能力。其中，系统运行与管理能力主要考评 VTS系统的运行性能及其提供的公用基础功能的强弱，如果该项能力强，整个系统开发设计的其他应用功能才能充分发挥作用；VTS资源服务能力主要考评 VTS发挥其监管和分析功能，共享其获得的各类信息和支持航运服务的信息资源的能力，该项功能越强，其VTS对航运管理的效能越大，从而为该VTS中心带来的综合效能就越多。

VTS投入产出评估是指投入一定的人力、物力和财力来开发实现具有预设管理能力和服务能力的VTS系统，并需培养相应水平的操作维护与运行管理人员，保证所开发的系统功能得到最大产出，即安全和环境效果。这里，VTS的投入主要包括：人员开支、基础设施维护，产出主要由安全效益、环境效益等组成。可见，VTS是一个多投入多产出的系统。

2）实现基于SaaS模式的云服务定制功能。

能实现不同VTS的评估管理部门（租户）对评估功能的定制需求，不同租户可根据自身管理的需要，只定制VTS服务能力评估或VTS投入产出评估服务，也可以二者都选，同时，可选择使用的时长为1年或多年。平台可按具体订单进行费用核算，提供在线支付等缴费功能，并能根据租户的订单实现并开通其专属的评估系统。

3）实现云平台不同角色的管理权限。

平台的用户对象主要有云应用服务提供者、云应用服务使用者、云服务管理者三个角色，它们在整个云应用服务的不同管理阶段各司其职，保证整个系统的正常运转。根据上述需求可知，该系统的功能结构图如图 2所示。

1.3 基于 SaaS的VTS综合效能评估云平台的总体架构

基于SaaS的VTS综合效能评估云平台应遵循软件即服务的基本架构，还应具备主动服务的功能。因此，该云平台中的应用服务应具备如图3所示的基本运行模式。

图3中，云应用服务基本模式中包含服务注册中心、服务使用者、服务提供者等三个角色，同时，具有发布、授权、查找、绑定、执行等五个操作。该架构模型将现有的独立的VTS评估功能作为服务提供给不同VTS评估管理部门，让其按需订购服务，当获得服务授权后，通过浏览器或者客户端访问软件服务，由此实现云应用服务“按需租赁”的付费模式，为VTS评估资源整合利用提供解决方案。

其次，基于SaaS的VTS综合效能评估云平台应具有多租户的特点，因此必须能对应用服务进行配置，并实现定制的评估系统的快速部署。

根据上述分析，结合2.1提出的SaaS模式的体系结构，可以得出基于SaaS的VTS综合效能评估云平台的体系架构图如图4所示。

该体系架构主要由用户身份认证平台、应用服务配置、服务发布以及服务管理中心组成。其中，用户身份认证平台负责对所有用户进行身份认证。用户需要注册登录云服务账号到系统中去选择需要的云应用服务。

应用服务配置是指租户订购相应的云服务后，云平台对租户所选择的云应用服务进行工作流程配置，以形成租户专属的评估系统。

服务发布是指服务管理者在租户定制了相应的应用服务之后，需要在订单审核通过后，将已按按流程配置组装后的租户专属的评估系统发布，供租户通过网络访问，使用其定制的评估功能。

服务管理中心是指实现云服务的管理、云空间的配置、订单审核和服务维护等功能。在服务管理中心，用户可以查看应用服务种类，订购服务。上述VTS综合效能评估云平台架构的整体实施流程如图6所示。

2 基于SaaS的VTS综合效能评估云平台的实现

统一建模语言（UML）是面向对象的系统建模工具，它使软件开发人员不需关注开发过程中采用的语言和数据结构类型，只需关注开发对象。UML采用可视化的图形组建各个对象之间的关联模型，以方便软件开发人员和其他工作人员进行分工与理解产品模型。UML 有动态和静态建模机制，其中动态机制有状态图、消息、时序图、协作图等，静态机制有对象图、类图、例图等。下面结合系统总体架构和流程进行UML建模分析。

图6是服务订购时序图，如图所示，租户进行身份验证之后，就可以进入到自己的工作页面，然后选购自己需要的云服务资源。选购完成后，由平台管理员审核，通过后支付对应的费用就可以使用云服务。

根据上述 UML模型，可实现基于 SaaS的VTS综合效能评估云平台。

如图7所示，是依据VTS评估管理部门定制的功能生成的评估系统的评估管理界面。通过基于DEA的VTS投入产出性能评估模型实现的评估结果。

3 结束语

本文运用SaaS模式的思想，将VTS综合效能评估当作云应用服务，提出了基于SaaS的VTS综合效能评估云平台的总体架构，并对其进行了具体设计实现。为VTS效能的在线评估提供了高校的实施工具，有效提升了VTS评估的效率，降低了评估成本，具有重要的推广使用价值。

［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]罗军.VTS后评估方法的研究与应用［D］. 武汉理工大学， 2002.

［3]赵岩松.基于因子分析法的船舶交通管理系统项目支出绩效评价研究［D］. 大连海事大学， 2008.

［4]张代功. 青岛辖区 VTS 综合水平评价研究［D］. 大连海事大学， 2009.

［5]张树奎. 我国VTS的效益评价研究［D］. 上海海事大学， 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]郑永清. 云计算环境面向SaaS多租户的可伸缩数据放置研究［D］. 山东大学， 2013.

［8]韩学奇. 基于SaaS模式的信息系统架构优化与应用［D］. 北京交通大学， 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

丁连奎（1972-），男，工程师。研究方向：船舶工程。