浦东机场企业服务总线的研究与实践

摘  要：为解决浦东机场四个数据交换平台存在的问题，根据公司一条总线的规划原则，全新设计开发企业服务总线，实现统一的数据服务提供、统一的数据服务治理、统一的数据安全管理，统筹解决浦东机场内部运行、服务、安全、商业、能源、货运之间的信息传输和共享问题，并与航司、空管、民航局等外部单位建立标准化、规范化的数据共享通道，由此提升了数据服务质量。该企业服务总线为智慧机场建设打造出坚实的数据底座。

关键词：智慧机场；数据交换；企业服务总线；数据服务；服务治理；数据底座

中图分类号：TP39  文献标识码：A  文章编号：2096-4706（2023）12-0022-06

Research and Practice of Enterprise Service Bus in Pudong Airport

PAN Shuohua

（Pudong International Airport of Shanghai International Airport Co.， Ltd.， Shanghai  201207， China）

Abstract： In order to solve the problems existing in the four data exchange platforms in Pudong Airport， according to the planning principle of the company's one bus， the enterprise service bus is newly designed and developed to achieve unified data service provision， unified data service governance and unified data security management. It coordinates and solves the problems of information transmission and sharing among internal operation， service， safety， commerce， energy and freight transport of Pudong Airport， and establishes standardized data sharing channels with external units such as airlines， air traffic control， and civil aviation administration， so as to improve the quality of data services. The enterprise service bus creates a solid data base for smart airport construction.

Keywords： smart airport; data exchange; enterprise service bus; data service; service governance; data base

0  引  言

随着业务量的不断增长，浦东机场持续推进信息化建设。围绕航班生产相继建成航班信息集成系统、机场信息平台、浦东准点ACDM系统，各单位也陆续建设了管理辅助系统。由于各类系统是在业务发展阶段相继提出并投入建设的，导致技术标准不一致，特别是系统之间的数据交换共享建设标准缺少统一的规划。

近年来，民航四型机场建设和数字化转型加速推进，智慧机场作为四型机场的基础支撑以及数字化转型的实现手段，成为国内机场信息化建设的核心目標[1]。上海机场集团也在2021年初正式提出数字化转型、智慧化发展规划纲要，规划核心内容明确提出加强数字底座建设，实现一条总线连通所有系统的目标[2]。通过对企业服务总线（Enterprise Service Bus， ESB）的研究和实践，可使浦东机场实现统一的数据服务提供和服务管控，有利于降低服务风险，提升服务质量，并在机场内部、航司、民航局等单位建立标准化、规范化的数据共享通道，推进数据在实际业务场景中的应用，使数据价值最大化。

1  业务现状与目标

1.1  数据交换平台的现状与问题

2008年建设航班信息集成系统（AODB），该系统由中央数据库、航班信息处理系统、资源分配管理系统和集成交换总线系统组成。2019年卫星厅工程中扩建了轻量级总线，目前接入傲创总线的有34个子系统，接入傲创轻量级总线的有卫星厅的8个子系统。

2014的年建设机场协同决策系统（ACDM），具有航班监控、机坪监控、大屏展示和报表统计的功能，2017年将该系统调整为机场信息平台，具有机场内外部各个系统的信息收集存储、转发和共享功能。截至2021年，该信息平台总共接入24个内外部系统。

2017年新建浦东准点系统（FACDM），具有航班放行监控、CDM协同、地服保障监控等功能。截至2021年，该系统对接了航司系统和空管系统等11个系统。

由此浦东机场围绕航班生产形成三套系统、四个交换平台，如图1所示。并逐步暴露出以下问题：

1）四个平台并存，定位日趋模糊。随着平台的不断扩展，彼此间的关系越来越复杂，造成杂乱的数据交互环境。平台间无法统一管理，没有统一的对外发布接口，数据一致性和权威性得不到保证。

2）接口规范不同，数据质量不高。由于四个平台的建设时期不同，所采用的技术标准不同，导致在数据交换时需要格式转换和数据匹配。各平台采集的数据来源存在差异，造成各平台的数据不一致，且影响平台的总体数据质量。

3）数据局限航班生产，无法满足企业经营决策。平台数据主要围绕航班生产，数据类型较为单一，缺少航班运行过程中的旅客、行李等业务数据，无法获取机场安全、运行、服务、交通、商业、能源、物流等其他各个重要业务领域的核心数据，难以为经营决策提供充足有效的数据支撑，无法满足上海机场从经验决策向数字决策的转变需求。

4）与集团规划不匹配，无法满足智慧机场建设要求。在集团层面难以梳理浦东的数据源关系和数据质量管理，在浦东机场层面则是各个系统平台面临集团的接入要求均要响应，难以统一管理。四个平台的现状无法满足智慧机场建设中统一数据底座的建设需要，不利于智慧机场建设的推进。

1.2  项目目标与内容

项目目标是通过设计和实现企业服务总线，解决机场内外部全数据域的信息传输和共享问题，打造智慧机场数据底座。

项目内容包括搭建浦东机场ESB，集成系统接入ESB，迁移集成轻量级总线所有子系统至ESB，迁移集成总线部分子系统至ESB，迁移机场信息平台的所有子系统至ESB，迁移浦东准点系统的所有子系统至ESB，同时将浦东准点系统作为子系统接入ESB，按需接入公司直属单位其他系统。

2  子系统的业务梳理

2.1  子系统数据生产与消费的需求

根据不同子系统的业务需求，子系统分别扮演数据生产者和数据消费者角色。例如，航班信息集成系统将作为数据生产者暨航班类数据的唯一源头，从信息源采集航班计划、航班动态信息，并向航显、广播、离港等子系统提供航班计划动态和资源分配信息。航显、广播、地服等子系统作为消费者支撑具体的航班保障业务，需要从航班信息集成系统获取航班计划和动态信息来触发业务运行。同时，浦东机场也面临与外部管理单位和局方管理单位之间的数据上报任务，因此对于集团数据中心、民航共享数据中心、第三方合作单位等数据消费方，需要提供数据共享渠道。

2.2  子系统数据传输的性能需求

根据子系统数据传输与子系统数据业务本身的特点，为确保数据共享服务的质量，不同类型子系统的数据传输性能存在差异性。

面向民航共享、集团数据中心等外部子系统的数据传输需求，通常以批量准时的数据传输为主，因此要确保大批量、定期数据传输的效率和准确性，通过数据文件、FTP、TCP接口的方式来实现。针对传输错误或数据缺漏，要具备断点续传或全部重传的能力。针对支持日常生产运行的子系统（如ACDM、地服系统、航显、广播），数据传输以满足实时性需求为主，需通过ESB的服务接口来完成数据传输，并且总线的数据服务要具备数据重传、补传的能力。因此数据传输性能要求如下：生产者/消费者每秒发送/接收的消息条数要达到200条/秒（Record/s）；生产者/消费者每秒发送/接收的消息量要达到20 MB/s；消息延时保持在2 s以内。

2.3  子系统迁移的优化

在实施过程中对子系统迁移工作开展论证评估。对直连航班信息集成系统一级IB的系统接口暂时保留，本次项目不做迁移，后续浦东机场航班信息集成系统如需进行升级改造，则将其迁移至企业服务总线；停用CCTV视频平台、卫星厅安防系统、卫星厅多媒体信息显示、卫星厅行李分拣信息发布系统、京沪广三地机场协同等不再使用的数据接口；合并T1T2和卫星厅泊位引导系统，释放平台资源减轻运维压力；浦东机场与集团之间的数据通过两个ESB站点直接交互，集团旅客服务平台、集团数据中心等隶属集团的系统不再直接对接浦东机场内部系统，将统一通过集团总线来获取浦东机场相关业务系统数据。

2.4  子系统分批迁移方案

ESB是对机场现有数据集成关系的重构，所涉及的子系统范围较广，且很多子系统都处于运行状态。在分析系统运行稳定性、业务复杂性及各厂商的开发進度等关键因素后，将子系统接口分三个批次迁移上线，以保障机场业务的安全性，如表1所示。

3  企业服务总线的软件设计

3.1  企业服务总线的整体功能

ESB基于统一总线的理念创建机场的数据集成共享功能，实现机场内应用系统的数据交互管理，并具备向机场集团及虹桥机场的扩展接入能力。其中包括接入适配、总线服务、运行监控、总线管理和数据管理等功能模块，实现了接入应用系统和服务的注册管理、接入适配和运行监控管理操作[3]。

ESB的建设重心是落实服务治理[4]。企业服务总线通过制定标准化的接口服务和数据接入标准规范，为所有企业内的数据交互提供统一的交互方式，通过高度可配置化、易扩展的系统架构，在满足现有业务发展以及数据交互的基础上，又能够满足未来企业业务发展的需要。

ESB是服务调用者的大门，所有服务的调用都要通过服务总线来实现。总线可提供服务接入、服务路由、服务调用等功能，并提供一种服务松耦合机制。

3.2  企业服务总线的服务规范

浦东ESB基于支持上海机场集团统一总线服务的要求，在整体规划层面对集团范围内的服务总线各站点进行规范化命名，按照主体的不同分为三个站点，分别为上海机场集团企业服务总线、浦东机场企业服务总线和虹桥机场企业服务总线，三个站点的编号分别为SAA（集团）、SHA（虹桥）、PVG（浦东）。

企业服务总线建设的关键在于服务治理过程，根据机场业务需求和通用的技术协议，结合服务特点对服务进行分类定义。创新性地提出四类服务协议定义，以匹配机场各类业务场景，业务分类具有简单、灵活、统一的特点。业务服务具体分为依赖服务、代理服务、混合服务和Q服务4种：

1）依赖服务。该服务是ESB为实现自身的业务功能所定义的服务，依赖服务并不直接对外提供服务。给依赖服务下定义是为了更好地管理ESB所用到的隐性服务内容，方便日常管理工作。

2）代理服务。ESB对外提供代理服务在ESB上的统一访问入口，代理服务可以是第三方提供的，也可以是ESB自身生成的服務。

3）混合服务。由ESB实现业务功能和规范并对外提供的同步转异步或者异步转同步的综合服务类型。

4）Q服务。在服务命名上与混合服务保持一致，其主要应用是系统间（支持跨总线站点）的消息投递，支持一对一或一对多的消息投递方式。

3.3  企业服务总线的数据规范

3.3.1  数据范围

ESB定位为管理机场内所有业务系统数据交互的核心系统，因此在与各个业务系统对接的过程中，本着应收尽收的原则，最大限度接入有实际业务意义的数据。

3.3.2  数据分级

从数据治理的角度来看，数据分级是对企业数据安全性的一种保障手段。而针对总线交换数据的数据分级操作，则是从数据的共享交换层面来保障数据交换的合法性。各业务系统在与ESB进行数据对接时，充分理解所提供或消费数据的业务重要性、管理要求、涉密要求等，进行合理的数据分层分级设计，以满足不同的管理要求。

ESB上数据分级按照如下方式进行定义：

I级——不敏感数据：ESB和接入系统方认可后，ESB可以直接授权接入系统消费和访问该级别数据。

Ⅱ级——一般敏感数据：需要ESB站点的业主方、ESB和接入系统方三方认可后，ESB可以直接授权接入系统消费和访问该级别数据。

Ⅲ级——高度敏感数据：需要该数据的生产方或拥有者、ESB站点的业主方、ESB和接入系统方四方认可后，ESB可以直接授权接入系统消费和访问该级别数据。

3.3.3  数据格式规范

数据格式规范决定了数据自身的合规性。对于数据治理而言，只要是明确数据格式规范就能确保各类数据的表达方式。对数据格式规范的定义如下：

1）字符集编码约定。在没有特殊说明的情况下，所有基于总线传输的数据均以UTF-8进行字符集编码和解码。

2）日期时间格式约定。对于时间格式，总线约定所有传输的时间均采用24小时制，各接入系统均需对接机场北京标准时间进行统一自动校时。总线约定的日期格式为：yyyy-MM-dd，且均采用北京时间。

3）命名约定。为保证总线传输消息的可读性，在没有特殊说明的情况下，所有字段命名采用大驼峰（帕斯卡命名法）命名规则，即所有单词首字母均大写。

4）字段约定。除删除消息和系统消息外，如无特殊说明，所有消息发送时均发送约定的数据字段全集，保证业务系统的数据可靠性。

3.4  应用架构

浦东机场企业服务总线管理平台功能可分为管理、运行和监控三大类别。具体包括接入系统管理、资源管理、服务管理、统一总线管理、日志管理、系统管理，服务器监控、运行组件监控、服务状态监控等，具体如图2所示。

3.5  数据架构

ESB本身起到了数据交换的作用，因此ESB的数据架构主要表现为输入输出的数据流和消息流中的数据结构模型。从浦东机场各系统的集成关系来看，数据流核心体现在生产运行方面，同时也包含部分与设备保障和服务保障相关的数据流。

3.5.1  主要数据流

ESB主要实现了以下数据流：

1）航班信息服务数据流：PVGFIS、PVGAFDS。

2）航班信息更新服务：PVGFUIS。

3）天气服务：PVGAWS。

4）航班地面保障信息服务：PVGFGS

3.5.2  主要数据来源

对应数据流的输入要求，数据来源主要集中在航班信息、安全信息、地面保障信息几个方面：

1）航班信息数据：PVGULTRAADP。

2）航班信息更新服务：PVGACDM、PVGFACDM、PVGAGS、PVGSATAGS、PVGMAX、PVGAESS、PVGCCTV、PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ、PVGCA。

3）旅客安检信息服务：PVGSIP。

4）航班配载信息服务：PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ。

5）航班地面保障信息服务：PVGACDM、PVGIGO、PVGFUEL、PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ、PVGCA。

3.5.3  数据模型

数据模型定义了总线上传输的主要信息内容。以规范性的描述来明确数据的名称、类型、必要性和属性。如表2所示为1种数据模型样例。

3.6  虚拟机集群架构

ESB运行在VMware虚拟化平台上[5]，如图3所示，使用Redhat企业版系统和领先的技术架构，构建Nginx、微服务、管控、ACE、Elasticsearch和Redis等集群，这些集群保证了ESB的高可用性和强稳定性。

4  企业服务总线的实现

4.1  ESB数据服务分类

通过ESB可以实现服务的整合和流程实现。根据浦东机场的业务特点和实际情况，将浦东ESB的数据服务分为30种，因篇幅所限，简要介绍以下3种：

1）浦东机场航空器定位服务。浦东机场航空器定位服务（PVGAFTLOC）是指总线接收和对外发布航空器定位信息的服务，数据生产方将航空器定位信息发送至总线，数据消费方可以通过接入实例化本服务分类，通过服务订阅条件和信息控制，个性化获取机场航空器定位信息。PVGAFTLOC主要包括航空器的航迹、航向、航速、高度、经纬度、应答机编号、机号、航班号等信息。

2）浦东机场空管流量信息服务。浦东机场空管流量信息服务（PVGATCTCDM）是指总线接收空管发布的流量和协调数据信息，空管的全国流量系统已经定义了接口规范，因此本规范接口业务部分内容按照空管全国流量系统接口要求进行定义，具体参照空管发布的V2.4版本。

3）浦东机场行李安检信息服务。浦东机场行李安检信息服务（PVGBAGSECS）是指总线接收和对外发布行李安检信息的服务，主要包括机场行李安检流程（包括旅检和行检）各主要环节的数据交换内容和检查结果。数据生产方将相关节点信息发送至总线，数据消费方可以通过接入实例化本服务分类，及通过服务订阅条件和信息控制，个性化获取机场行李安检信息。

4.2  ESB的应用

4.2.1  运行管理

ESB首页以图形化形式展示系统整体性能、数据及状态，可在该页面查看系统总体情况、服务运行情况、服务调用排行信息、服务调用预警信息、数据流量统计情况。

4.2.2  ESB整体形态

ESB已完成28个子系统的接入，后续将持续规划和完成其他系统的接入。ESB的建成标志着智慧机场数据底座取得了实质性的进展。浦东总线与集团总线互联后的整体形态如图4所示。

5  结  论

设计涵盖全数据域的服务和字段，包括30种标准化数据服务及1 700多个字段；设计符合业务场景的服务模式，设计开发混合服务、代理服务、Queue服务、依赖服务；开发可视化监控平台，实现总线平台、服务消费方、服务提供方数据、服务、系统多維度可视化追踪；开发全自动系统巡检，总线的虚拟机达60台，创单系统最大规模，自动化巡检为后续更大规模的系统建设奠定技术和人才基础；浦东总线和集团总线采用统一规范，统一对接，符合集团一条总线的战略规划。

ESB设计过程中，主动合并或取消了部分接口，节省子系统一侧的开发费用200万元以上；ESB简化了系统间的关系，降低了对接难度和开发成本，单个接口与原有开发模式对比，可以节约2个人/月的开发量，服务接口复用越多，节省的开发成本越多；ESB采用高可用性集群环境，简化运维复杂度，与之前4个数据交换平台并存时相比，每年整体减少了30万元的运维成本。

ESB覆盖机场内外部涉及安全、服务、运行等全领域的数据，打通各运行保障分领域之间的壁垒，为浦东机场推进数字决策提供基础；一条总线集中管控信息多源问题，定义权威数据源，明确主数据，在机场数据共享和发布环境中提高信息权威性；为数据消费者、数据管理者、数据提供者提供了工具平台支撑，可有效满足各类用户理解数据、使用数据、管理数据和监控数据的工作需求。

目前围绕航班动态、地面保障、航油车辆、航司动态、登机桥运作、楼宇自控等接口已就绪，但围绕旅客信息、行李处理、视频监控智能分析、商业数据依旧不足；需要公开数据服务目录推广ESB，加快其他系统的接入，夯实公司数据底座。

ESB建成后，应确立全公司范围内信息系统接口运行管制策略，架设在原交换平台上的接口需设定明确的下线时间表，降低接口维护成本和信息安全风险，实现降本增效的目标。

ESB一定程度上提升了数据交换质量，但从全局来看它并不能控制子系统发送数据的及时性、准确性、完整性，数据质量的主要责任依旧落在核心数据的生产方。后续应开启数据治理专项工作，明确数据质量责任，进一步提升内外部系统数据质量。

参考文献：

[1] 金琳.上海机场打造全球智慧机场标杆 [J].上海国资，2021，249（6）：29-31.

[2] 周俊龙.“数字孪生机场”助力上海智慧机场建设 [J].航空港，2021（1）：42-45.

[3] 孙赫勇，赵建军，陈元龙.基于企业服务总线信息系统集成平台设计 [J].工业控制计算机，2019，32（7）：109-110.

[4] 张炎.中国进出口银行企业服务总线平台选型与建设 [J].中国金融电脑，2020，366（1）：82-84.

[5] 郭涛.浦东机场IT基础架构现代化新征程启示录 [J].网络安全和信息化，2021，62（6）：8-10.

作者简介：潘硕华（1980—），男，汉族，上海人，高级工程师，硕士，研究方向：智慧机场规划与建设。