肖堯軒，孫祥鵬，陳偉豪，廖華春

（水利部珠江水利委員會珠江水利綜合技術(shù)中心，廣東 廣州 510611）

0 引言

隨著水利事業(yè)的不斷發(fā)展，信息化發(fā)展與水利業(yè)務(wù)增長的需求不相適應(yīng)，信息資源共享困難，信息系統(tǒng)擴(kuò)展性差，應(yīng)用模式單一，互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)協(xié)同非常欠缺等問題突出，信息化能力建設(shè)還不足以支撐水利管理各方面工作。為推進(jìn)和規(guī)范水利信息化進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)、強(qiáng)化資源整合、促進(jìn)信息共享、保障良性運(yùn)行”水利信息化建設(shè)的目標(biāo)，需要對水利業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合分析與抽象，構(gòu)造水利信息資源共享與業(yè)務(wù)協(xié)同的規(guī)范框架，形成指導(dǎo)與協(xié)調(diào)水利信息資源、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、運(yùn)行支撐、安全系統(tǒng)等建設(shè)的技術(shù)架構(gòu)。本文就水利信息資源共享與業(yè)務(wù)協(xié)同的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行初步的探討和研究。

1 協(xié)同應(yīng)用模式

水利業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用主要有數(shù)據(jù)共享和流程協(xié)同2種模式[1]。1）“數(shù)據(jù)共享”模式是指不同業(yè)務(wù)間僅通過共享數(shù)據(jù)即可滿足需求的協(xié)同模式。數(shù)據(jù)資源以某種方式或途徑在域內(nèi)或跨域進(jìn)行共享，這種模式也可稱為“單向信息共享模式”。2）“流程協(xié)同”模式是指不同業(yè)務(wù)間不僅需要共享數(shù)據(jù)，而且需要共享或組合業(yè)務(wù)操作流程的協(xié)同模式。各業(yè)務(wù)進(jìn)程間環(huán)環(huán)相扣、互為制約、緊密協(xié)同，這種模式也可稱為“在信息雙向共享前提下的業(yè)務(wù)協(xié)同模式”。“流程協(xié)同”又表現(xiàn)為域內(nèi)或跨域業(yè)務(wù)協(xié)同。

2 水利業(yè)務(wù)應(yīng)用

水利業(yè)務(wù)應(yīng)用分為“日常業(yè)務(wù)”與“協(xié)同與綜合分析”2個(gè)基本層次[1]：1）各個(gè)部門或機(jī)構(gòu)（域內(nèi)）以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動，設(shè)計(jì)開發(fā)相對獨(dú)立的域內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)屬于日常業(yè)務(wù)范圍。日常業(yè)務(wù)系統(tǒng)為協(xié)同與綜合分析層次的建設(shè)與應(yīng)用提供資源基礎(chǔ)。2）協(xié)同與綜合分析型水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)是滿足水利領(lǐng)域內(nèi)部分或全部職能域的協(xié)同和信息綜合分析需求。建立在統(tǒng)一的信息資源交換與共享服務(wù)平臺上，以綜合的、主題化的信息集合和流程協(xié)同為基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的智能化人機(jī)交互界面，并發(fā)展為綜合集成決策支持系統(tǒng)。以業(yè)務(wù)協(xié)同為支撐，以綜合分析為目標(biāo)，具有全局特征。把業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用的范圍擴(kuò)大到廣域網(wǎng)，形成“資源物理分散、業(yè)務(wù)邏輯集中”的跨域分布式協(xié)同應(yīng)用體系，在信息資源交換與共享服務(wù)平臺下實(shí)現(xiàn)域內(nèi)和跨域分布式協(xié)同應(yīng)用，跨域分布式協(xié)同應(yīng)用如圖1所示。

3 分布式協(xié)同應(yīng)用體系

圖1 跨域分布式協(xié)同應(yīng)用

在水利數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，把信息資源共享交換、業(yè)務(wù)流程處理方法和計(jì)算模型組件化并按照標(biāo)準(zhǔn)接口封裝為 Web 服務(wù)。依托信息資源交換與共享服務(wù)平臺，基于局域網(wǎng)或水利信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)域內(nèi)、域外組件服務(wù)的注冊與發(fā)布；通過對軟硬件資源的統(tǒng)一管理，構(gòu)造高性能平行計(jì)算環(huán)境；運(yùn)用服務(wù)組合與流程管理，按主題提供信息、按需要提供計(jì)算、按個(gè)性化提供決策等服務(wù)，并基于統(tǒng)一門戶發(fā)布應(yīng)用。分布式協(xié)同應(yīng)用體系架構(gòu)如圖2所示。

3.1 水利業(yè)務(wù)組件

水利業(yè)務(wù)組件是構(gòu)建分布式協(xié)同應(yīng)用體系的基礎(chǔ)，按一定標(biāo)準(zhǔn)，把水利業(yè)務(wù)核心模型或信息處理邏輯封裝成一個(gè)個(gè)的處理單元，即服務(wù)組件。組件是構(gòu)建應(yīng)用系統(tǒng)的核心單元，具有復(fù)用、封裝、組裝、定制、自治性、粗粒度、集成和契約性接口等特征。組件可以被個(gè)性化的部署并封裝為標(biāo)準(zhǔn) Web 服務(wù)組件存儲于數(shù)據(jù)中心。

圖2 分布式協(xié)同應(yīng)用體系架構(gòu)

水利業(yè)務(wù)組件化的目的是使信息服務(wù)集成化、業(yè)務(wù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)構(gòu)建靈活化、應(yīng)用系統(tǒng)個(gè)性化，分為2類組件：1）表現(xiàn)層組件，用于展現(xiàn)信息內(nèi)容（表格、統(tǒng)計(jì)圖形、報(bào)表、GIS …），基于標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，方便與門戶或平臺集成；2）業(yè)務(wù)層組件，基于 WebService 標(biāo)準(zhǔn)，符合平臺接口規(guī)范的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要擴(kuò)展。

3.2 面向服務(wù)的水利數(shù)據(jù)中心

水利數(shù)據(jù)分中心是水利信息匯集、存儲與管理、交換和服務(wù)的中心。依托現(xiàn)有水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施，以基于空間（地理與知識空間）的信息融合和模型的組件化為基礎(chǔ)，以支持業(yè)務(wù)協(xié)同處理為重點(diǎn)，以綜合集成應(yīng)用為支撐，整合重構(gòu)各類水利信息資源，開展業(yè)務(wù)應(yīng)用組建庫（水利業(yè)務(wù)模型組件化）、主題庫（由事件驅(qū)動，形成應(yīng)用主題）、流程庫（解決問題的過程或方法、信息融合等圖形化）的建設(shè)，把水利數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為面向服務(wù)的主題數(shù)據(jù)中心。水利數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.3 組件服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)

Web 組件服務(wù)是基于服務(wù)提供者、請求者、注冊中心3個(gè)角色，和發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、綁定3個(gè)動作構(gòu)建的。服務(wù)提供者為用戶或其他服務(wù)提供已有的功能；服務(wù)請求者利用 SOAP 消息向服務(wù)提供者發(fā)送請求以獲得服務(wù)；服務(wù)注冊中心是把服務(wù)請求者與合適的服務(wù)提供者聯(lián)系在一起，充當(dāng)管理者的角色。Web 組件服務(wù)體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 水利數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)

圖4 Web 組件服務(wù)體系結(jié)構(gòu)

1）服務(wù)提供者：服務(wù)提供者發(fā)布自己的服務(wù)，并且對使用自身服務(wù)的請求進(jìn)行響應(yīng)。2）服務(wù)注冊中心：也稱服務(wù)代理，用于注冊已經(jīng)發(fā)布的服務(wù)提供者，對其進(jìn)行分類，并提供搜索服務(wù)。3）服務(wù)請求者：服務(wù)請求者利用服務(wù)注冊中心查找所需的服務(wù)，然后使用該服務(wù)。

服務(wù)提供者用 WSDL 描述其提供的服務(wù)并將該服務(wù)的相關(guān)信息發(fā)布在服務(wù)注冊中心（以下簡稱中心）上，服務(wù)請求者通過 UDDI 向中心查找它所需要的服務(wù)，并將中心返回的結(jié)果與相關(guān)服務(wù)綁定起來以定位并調(diào)用服務(wù)提供者提供的服務(wù)。

3.4 組件服務(wù)組合

水利信息應(yīng)用是相關(guān)水利業(yè)務(wù)協(xié)同工作的決策過程，需要各業(yè)務(wù)流程良好配合，由于業(yè)務(wù)已封裝為組件服務(wù)，要完成一個(gè)具體的應(yīng)用必然涉及到組件服務(wù)組合。

組件服務(wù)組合是將相對簡單的服務(wù)合成為1個(gè)更為復(fù)雜的服務(wù)的技術(shù)[2]。通過服務(wù)組合可將已有服務(wù)組合為1個(gè)新服務(wù)，以增加服務(wù)的功能和性能。

組件服務(wù)組合從方法上可以分為靜態(tài)和動態(tài)組合2種[3]。1）靜態(tài)組合是指在組合服務(wù)設(shè)計(jì)期間對給定的服務(wù)進(jìn)行針對于特定軟件環(huán)境的組合設(shè)計(jì)，過程包括篩選，連接，編譯和部署，即手動組合目標(biāo)、相關(guān)服務(wù)和交互方式。2）動態(tài)組合是指 Web 服務(wù)組合是通過動態(tài)發(fā)現(xiàn)、集成，并按特定的順序執(zhí)行已存在的服務(wù)來創(chuàng)建新的客戶服務(wù)，從而滿足客戶的需求，即根據(jù)用戶動態(tài)定義的組合目標(biāo)、語義描述和約束，以及可用資源和服務(wù)，在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建組合方案。

從組件之間的執(zhí)行條件、耦合度和關(guān)聯(lián)性出發(fā)，組件服務(wù)組合從過程上可以分為順序、平行和混合組合3種方式。順序組合形式中前一個(gè)組件是下一個(gè)組件執(zhí)行的先決條件；平行組合中組件間相互不關(guān)聯(lián)，可以平行執(zhí)行；混合組合是上述2種形式的混合，也是服務(wù)組合中靈活性最好，最復(fù)雜的一種。組件組合3種方式如圖5所示。

圖5 組件組合3種方式

針對水利業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用的特點(diǎn)，業(yè)務(wù)組件服務(wù)組合又可以分為域內(nèi)、跨域組合2種形式。域內(nèi)組合即在1個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)部通過調(diào)用域內(nèi)的組件組合成新的服務(wù)；跨域組合是通過調(diào)用域內(nèi)和域外的組件按照特定的方式組合成新的服務(wù)。

3.5 信息資源交換與共享服務(wù)平臺

信息資源交換與共享服務(wù)平臺是分布式協(xié)同應(yīng)用體系的核心，是實(shí)現(xiàn)水利業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用的關(guān)鍵，包括信息資源目錄系統(tǒng)、軟硬件資源管理平臺、組件服務(wù)注冊與發(fā)布平臺和可視化綜合集成決策服務(wù)平臺。

信息資源目錄系統(tǒng)提供資源目錄的查詢、瀏覽；軟硬件資源管理平臺實(shí)現(xiàn)對服務(wù)器、存儲、數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)資源的統(tǒng)一調(diào)度管理，構(gòu)造高性能平行計(jì)算環(huán)境；服務(wù)注冊與發(fā)布平臺提供資源共享和業(yè)務(wù)組件的注冊與發(fā)布，以及服務(wù)的訪問接口，實(shí)現(xiàn)組件服務(wù)的發(fā)布管理；可視化綜合集成決策服務(wù)平臺是業(yè)務(wù)組件的調(diào)度管理平臺，描述應(yīng)用主題，通過服務(wù)組合和流程管理，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、信息和決策，提供信息、計(jì)算和決策等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息資源交換與共享，業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用。

4 結(jié)語

現(xiàn)代水利事業(yè)的發(fā)展對水利信息化提出了更高的要求，迫切要求信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用。本文對水利業(yè)務(wù)協(xié)同應(yīng)用方面進(jìn)行了探討和初步實(shí)踐，提出了分布式協(xié)同應(yīng)用體系，但限于水利信息化問題的復(fù)雜性，還有待于在今后的工作和實(shí)際中進(jìn)一步的深入研究。

[1] 水利信息化頂層設(shè)計(jì)編制組.水利信息化頂層設(shè)計(jì)[R].北京：水利部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2009

[2] 饒?jiān)T博琴，李尊朝.基于 Web Services 的服務(wù)合成技術(shù)研究綜述[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2005,27（8）:1481-1489.

[3] Schahram Dustdar,wolfgang Schreiner.A survey on web services composition[J].International Journal of Web and Grid Services,2005（1）: 1-30.