基于ESB的高温气冷堆核电站建设信息集成平台建设与应用

摘  要：文章介绍了基于企业服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）建设符合高温气冷堆核电站业务系统特点的集成平台，通过对高温气冷堆示范工程设计、采购、施工管理集成方案進行分析，提出了系统的建设目标，并结合公司现有的技术体系等实际情况，设计出了低耦合、高兼容、稳定高效、自主可控的ESB系统。为公司信息系统集成提供了提供有力的技术与体系支撑，完成了业务系统的数据集成，实现了业务数据的标准化和规范化。

关键词：企业服务总线（ESB）  系统集成  高温气冷堆  自定义业务服务

中图分类号：TM623       文献标识码：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

高温气冷堆核电站是世界上先进四代核电技术的堆型结构，现已经建成20万kW示范工程商业堆，是世界首座四代技术的商业堆型。作为高温气冷堆建设总承包的核电企业，相关的信息系统已经经过数十年的发展，其信息系统涵盖了核电建设全生命周期的业务逻辑，从前期的调研、设计、采购到后面的制造、施工管理等均有对应的信息系统进行管控。随着20万kW示范工程顺利建设完毕，后续新的项目，新的设计接踵而至，对应不同业主、不同的制造厂商和纷繁复杂的业务逻辑，现有的系统和单一工程的业务管理，已经不能满足要求。在公司快速增长的业务环境下，需要对现有的信息系统进行升级改造，对新的信息系统进行整合，为解决上述问题，提出建设一套符合公司实际情况的新的企业服务总线系统。通过该平台极大地解决现有系统数据交互障碍，实现现有信息系统数据快速互联，建立信息系统数据接口架构，提高数据交互效率，减少开发维护成本[1]。

1  需求分析

高温气冷堆核电站示范工程历经十多年的建设，相关的业务信息系统已经多达几十个，相关的业务逻辑和系统也在持续的优化和改进，随着新业务新项目的增加，导致了很大程度上的業务逻辑变化，使之很多的系统和相关的接口的进行了改变，传统的工作模式和接口管理已经无法满足要求。

1.1 系统现状

根据公司现有情况，公司的现在的业务信息系统逻辑复杂变化较快，涉及设计、采购、制造、施工等相关业务，而这些应用系统经过十几年的建设，相关技术多样，技术历史复杂，作为公司的整个体系支撑系统，其稳定性也是重中之重。随着公司业务的不断扩展，所有的系统数据势必进行进一步整合，如果这些数据无法进行快速有效集成，则势必导致很多业务无法进行有效的数据传递，将会造成新业务、新系统和已有平台之间出现隔断，影响公司总承包业务的执行。信息系统的快速集成，将成为公司信息化下一步工作的重点。现有的信息系统数量较多，涵盖的业务需求较复杂，改造难度大成本高，一些新的业务和原有的业务升级，一般都会用新的业务系统进行代替，并逐渐淘汰老旧的系统。所以新的集成平台，既要在不更改现有系统的接口情况下，兼容已存在的信息系统，又要能支持新系统的数据整合。

1.2 业务需求分析

通过现有的系统和业务进行分析可得出，现有业务拥有大量的信息系统，在核电站示范工程上，引用的信息系统多达30多个，系统功能和技术差异较大。以设计管理为例，此业务包含设计管理系统、设计接口管理系统、工程数据管理系统、设计出版管理系统等多个信息系统。各系统之间有多个数据接口要求， 以此侧重应对系统异构集成、 信息交互、协议支持、 数据传输等多种技术问题。 各个信息系统的数据均可互联与集成系统，保证数据的有效唯一性。各数据接口的协议内容基本上以Webservice、RESTful、ODBC、Ftp为主，具体的传输数据类型主要是XML、JSON、SQL、CSV、Excel等。对于一些较大的设计文件可能从数KB到GB不等，所以在特殊的文件传递中需要对存储的Key值进有效的处理。对于数据接口进行相关的管理，需要进行接口注册、服务加载、角色权限定义、服务项目编排、数据接口优化等处理，增加数据传输的信息交互性，对数据传递时着重建设监控模块，及时捕获异常信息，并进行有效处理[2]。

1  系统功能需求

根据业务需求分析，现有的系统需要完成下面几方面内容。

2 松耦合结构

不改造现有系统接口的情况下，实现新老系统的信息系统统一集成。将现有的设计、采购、施工管理的点对点接口和简单集成，因现有系统接口多，业务复杂，改造成本过高，所以在不改动现有系统的情况下实现统一的系统集成。

3 高扩展性的自定义业务服务开发

业务系统涉及面较广，各种接口协议和数据类型都应得到广泛的支持，对于特定的业务，可以通过自定义编写服务，来满足各种不同协议，、不能同类型的数据接口实现联通，对于新的止的未知的业务和系统，可以通过开发自定义服务，来满足未来的系统支撑。

4 内容定义和状态监控

对于各种类型的系统、接口、数据类型进行定义，更好更有序的管理各系统的数据交互，完成故障追溯、数据溯源、实时监控，通过相关功能更好地完成各系统之间的问题查找和相关预警。

5 稳定、高效、自主可控的要求

系统需要保证24×7小时的不停歇运行，单点故障可进行故障转移，大面积宕机可快速恢复，相关数据有记录不丢失。系统需要满足未来5年以上的多项目业务发展需求，可根据要求提供伸缩的扩展和数据吞吐能力。对于系统平台要求有独立的自主知识产权，有完整的源代码，对于系统有修改升级的能力。

6 平台架构总体设计

在传统ESB的设计中，有很多大而全的设计和成熟的产品。对于实际的使用场景来看，只有部分的功能得以应用，很多看似很美好的功能或者设计只是带来额外的成本和开销。对于ESB的设计是要有一定的取舍的，随着研究的深入，很多复杂的问题是没有最优解的，很多的问题都有很强的独特性，很难通过通用的设计来解决这些个性化的需求。随着具体的业务细节，很多业务是不断变化并且非常混乱的，只有通过具体的问题具体地解决，才能满足企业的业务需求。所以说在设计层面更多地要考虑自定义业务服务，而不是通过简单通用的服务设计，来解决所有的问题。简化使用门槛，简化设计结构，使相关业务逻辑更易于实现才是设计的根本[3]。

结合公司的实际情况，相关信息系统的开发人员，多年来一直使用.Net、MongoDB、Redis等平台和数据库进行开发，所以本产品相关的开发也是沿用现有成熟的技术路线。具体编程语言使用C#语言，使用MongoDB作为数据库，Redis作为消息队列，整个组件技术平台，都基于开源成熟的技术产品，满足自主可控，开发升级维护的能力。

2  系统架构设计

该系统设计分为3个模块，业务服务模块、消息接口模块、基础管理模块，具体如图1所示。业务服务模块是自定义业务逻辑编写的模块，提供常用的API、SDK等供其编写具体的业务逻辑。接口消息模块是整个系统的入口，进行数据验证、消息队列等功能，基础管理模块是整个系统基本框架，提供日志记录、作业计划调度、接口管理等相关功能[4]。

各个业务系统请求的内容，通过消息接口模块进行处理，一般的请求是基于Http协议的消息，接收到消息后，消息内容进行验证，进行数据格式和内容进行合法性验证，验证成功后进入消息队列，等待业务服务模块进行调用。业务服务模块通过消息队列提取到对应的信息后，根据信息内容，调用事先开发配置好的，、对应的自定义业务服务，传递相关信息给对应的自定义业务服务，并执行自定义业务服务的具体逻辑。自定义业务服务主要是进行数据内容验证、数据转换、业务处理等操作，完成操作后，传递给基础管理模块，基础管理模块会进行记录和相关信息分发处理[5]。

3   功能模块设计

消息接口模块是数据的入口，是外部系统数据传递调用的触发通道之一，它主要负责外部业务系统的消息请求处理，传输的主要内容为RESTful的风格方式，通过Http传输内容主要为JSON或者XML。技术上使用Asp.Net WebApi编写，通过Request Headers相关内容，比对基础模块中数据库中已存的相关信息，就可得知相关接口的详细信息和Key值，之后消息接口模块将会对数据进行记录、验证、解析等，通过与数据已配置的信息，将数据解析转换成相对应的Model，放入消息队列，如图2所示。

业务服务模块是整个框架的核心内容，它是整个业务逻辑具体操作的实现，也是整个自定义业务服务的承载体，自定义的业务通过调用业务服务模块提供的API进行数据的交互。通过该模块可以提供松耦合的，在非入侵的数据交互中，提供不改造现有系统，实现数据联通的有效手段。通过编排不同的自定义业务的硬件承载体，将多个自定义业务服务部署在多个服务器中，通过业务服务模块进行调度执行，可以实现高扩展、高并发、高吞吐量、故障转移等的分布式控制体系。这样的分布式设计，可以简化实现高扩展性和高并发的需求，因各个自定义服务可以互相独立运行，可以通过部署多个相同的服务，来达到高并发和低故障的解决方案。涉及具体的技术指标，使用Topshelf第三方开源组件作为windowsWindows服务项目，成为业务服务模块的开发项目，在消息队列定时或触发性读取消息后，将消息进行验证和解析，对于解析出的内容，找到对应的自定义业务服务，通过反射和注入等技术方式，执行相关代码，如图3所示。这样具体的业务和系统平台是相互隔离的，不同的服务和整个项目不再是同一个解决方案，服务提前编译成相关的动态DLL文件，部署到对应的服务器上，可以通过该模块进行处理，而对于消息队列，可以设置不同通道和优先级等策略，使之达到更优异的性能[6]。

基础管理模块是整个系统运行的基础，它相关接口配置、数据字典、数据读写、作业计划、权限控制的基础提供者。该模块使用Asp.Net MVC作为技术框架，通过提供的Web界面，来实现相关的配置信息的增删改查，并提供日志、报表、审计、预警等相关的查询功能[7]。配置数据使用MongoDB进行存储，消息队列使用Redis，该模块可以对其进行管理和维护。作业计划使用Quartz.Net第三方开源组件，通过另一个独立的Windows进行触发，作业计划是通过配置对应的触发时间、频率、周期等信息进行触发，触发后将内容推送到消息接口模块，而后进行相关的业务逻辑执行。

4 集成平台的关键应用

高溫气冷堆核电站建设信息系统集成平台的核心功能，是为了解决各业务系统之间数据交互和数据集成问题，集成平台在核电站建设总承包业务的基础上，为各业务的信息系统提供了系统接口管理、基础数据字典、业务编码规则和数据传出等标准主数据的管理规范，使总承包各业务系统间数据交换能够得到有效的支持和统一[8]。通过统一的平台数据入口，实现了相关基础业务数据的有效互通。各业务系统可以通过集成平台对接口数据进行统一管理和维护，实现统一数据分发、同步更新、内容溯源等功能，让业务数据做到唯一性，、一致性，保证了数据的标准性与统一性，降低了数据不一致和信息孤岛导致的，业务支撑能力不足的现象。

在原有高温气冷堆示范工程的设计、采购、施工管理过程中，虽然完成了基于文件的系统集成，但对于数据的管理还是有一定的不足之处。虽然对设计的部分文件实现了线上管理和线上审核，但在系统实质上只是取消了纸质文件，完成了无纸化的办公，也只是仅仅保证了文件的有效性和避免了文件的丢失。而该集成平台成功实施后，从核电站的设计到采购，再到施工，最后再到调试，在整个核电站建设的四大阶段，其中工程数据物项管理是整个数据管理体系的核心，物项数据主要包含设备、材料和工厂参数等，是核电站建设的核心内容，相关的物项数据的管理，通过系统间的数据传输体系系，使之贯穿于核电工程建造周期的每个阶段。对于高温气冷堆核电站的总承包商，对于物项管理的能力，是直接影响了核电站建造的总成本。现在可以通过基于物项的数据管理，成为系统内容集成解决方案，将各个系统集成在一起，从而实现在设计、采购、施工等各个阶段的统一管理。实现总承包商对于各业务板块之间的融合及一体化管理[9]。

5 结语

基于ESB的高温气冷堆核电站建设信息系统集成平台，是该企业未来数字化架构中数据交互传输的重要组件。文章提出了建设一套符合公司特色的ESB系统，它的成功建设，为整个业务系统数据的一致性、唯一性以及准确性，提供有力的技术与体系支撑，完成了业务系统的数据集成，实现了业务数据的标准化和规范化，促进业务流和数据流的整合，提升数据交互联通的效率与质量。在数据集成的过程中，个各业务系统之间的接口，不需要考虑技术实现的差异，通过该平台系统通过适配和自定义开发，就可以与现有第三方或新开发的系统进行数据交互，保证数据整合能力，打通各业务系统之间的信息壁垒，优化服务治理和管理水平，使企业在业务数据的高质量联通应用的基础上，更好地开展各业务的扩展和建设。

参考文献

[1] 赖成.基于BizTalk Server的格卫企业服务总线设计[D].上海：复旦大学，2011.

[2] 张文，张毅，满毅，等.集成共享平台方案的研究[J].电信科学.2011，27（08）：117-121.

[3] 李皓月，杨平，张修建，等.基于ESB和BPM的计量检定集成平台关键技术研究与实现[J].计算机测量与控制，2023，31（2）：217-222.

[4] 魏继琼.某企业分布式ESB系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2019.

[5] 陈寅，梁晓旭，朱震寰，等.基于ESB的制造型企业信息系统集成管理平台建设与应用[J].信息与电脑，2022，34（14）：98-104.

[6] 龚毅杰.基于 ESB的医院信息集成平台实现与应用[J].电脑编程技巧与维护，2022（9）：97-99.

[7] 严海涛，袁琳，纪芳，等.设计接口管理系统架构搭建技术应用研究[J].科技资讯，2020，18（26）：24-27.

[8] 李昌银.核电工程项目管理信息化的研究：石岛湾核电工程管理信息系统设计[D].南京：东南大学，2010.

[9] 纪芳，秦旭映.管理信息系统集成在高温气冷堆核电项目管理中的应用与优化[J].中国管理信息化，2018，21（7）：85-87.