夏爱民,程 芳,张宏志

(1.后勤学院研究生管理大队,北京100036;2.61139部队,北京100091)

基于SOA的应急指挥信息服务系统设计与应用*

夏爱民1,程 芳2,张宏志2

(1.后勤学院研究生管理大队,北京100036;2.61139部队,北京100091)

突发事件应急指挥的复杂不确定性对信息服务提出了较高的要求,文中针对突发事件应急指挥活动的特点规律,分析了应急指挥信息服务系统的功能需求,设计了系统的总体结构,提出了基于SOA架构的应急指挥信息服务系统框架。重点对数据资源层、数据处理层、信息服务层、SOA架构层进行说明,以CDMA应急指挥灾害信息发布组件模型为例,对服务组件的实现方法进行简要说明。结合实际应用,该系统有效地提升了应急指挥效能。

应急指挥 信息服务 SOA

0 引 言

近年来,抗震救灾、森林防火、疫情防控、反恐维稳等突发事件日益频发,事件的不确定性、危害性、延伸性等特点更加显现,应急处置工作要求在有效时间内迅速控制事态发展,应急指挥面临决策时效性强、指挥关系复杂、协调领域繁多等难题,准确、实时的应急信息服务成为信息化条件下推动应急指挥工作科学高效开展的重要手段。应急指挥涉及信息领域广泛,要求各领域信息能够实时共享、信息服务能够按需提取、指挥流程能够规范畅通,这就要求应急指挥信息服务系统满足柔性重组,具备自适应性、分布性、可扩展性等特点。

采用面向服务架构(SOA,Service-oriented Architecture)对各部门分布、异构的业务子系统进行封装和集成,对各领域多源、多粒度数据资源进行组织和融合,根据不同事态不同场景中应急指挥流程、对象、组织方式的变化,对信息服务进行按需组合以满足不同应用条件和环境中的应急指挥活动要求。

本文针对应急指挥活动需求,明确了应急指挥信息服务的主要内容,采用SOA设计了应急指挥信息服务系统总体架构,实现了自然灾害、事故灾难、社会安全等海量多源数据资源的融合,气象信息、地震信息等各类业务系统的集成,形成了各层次、各部门纵向到底、横向到边的信息共享,在应急指挥工作中发挥了重要作用。

1 面向服务架构(SOA)

面向服务的SOA架构是模块化的组件,将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过服务之间的接口和契约联系起来[1-2]。每个组件具备独立的功能,不同组件结合提供不同的服务,组件之间遵循统一接口标准,并实现接口与服务的分离,服务的实现能够独立于硬件平台、操作系统和编程语言,实现低成本的重构和重组,有效地管理和重复使用信息系统的服务和数据[3]。SOA的体系结构如图1所示。

图1 SOA的体系结构Fig.1 Architecture of SOA

SOA中包括服务注册中心、服务提供者和服务使用者3种角色,操作包括发布、查找、绑定和调用, SOA使用WSDL(Web Service Description Language)来描述服务,使用UDDI(Universal Description,Discovery,Integration)来发布与查找服务,而SOAP (Simple Object Access Protocol)用来执行服务调用。服务注册中心提供了服务查询的功能,对发布的服务进行注册,包含一个可用服务的存储库,服务使用者通过查询存储库中服务的接口信息,定位符合其需求标准的服务,通过绑定和调用服务描述信息调用服务。服务提供者是创建服务的实体,向服务注册中心发布自己的服务、服务描述和接口信息,并对使用服务的请求进行响应。服务使用者是需要使用服务的应用程序、软件模块或其他服务,通过对注册中心的服务进行查询,根据服务描述和传输协议绑定或者调用服务提供者所提供的服务[4]。

SOA的特点是:①易于系统集成和整合。SOA可将现有的各部门业务子系统和应用功能封装成独立的服务,不必修改或重新建立整个信息系统架构。②易于系统扩展和管理。根据用户需求可动态扩展服务,基于标准化的架构,可将不同开发者、不同功能的组件灵活地部署到现有的基础架构中,降低系统扩展与管理的复杂性。③提升系统开发效率。SOA架构是松耦合方式,用户可以根据业务工作需求简便地使用和组合服务,增加了功能的重用性。另外,系统在设计、开发、测试和部署时可充分利用已有服务,从而缩短系统开发周期。

应急指挥信息服务系统采用SOA技术,以信息服务为核心理念,将现有各部门的业务子系统有序集成,将各领域相关的数据资源有效融合,依据指挥流程,将系统与数据有效整合形成信息服务,实现动态组合、按需服务的目的。

2 基于SOA的应急指挥信息服务系统设计

2.1 应急指挥信息服务系统功能需求

应急指挥信息服务系统是以军地各级应急指挥部门业务系统与数据资源为基础,针对处置突发事件应急指挥需要,以支持指挥决策为核心目标,实现应急情况掌握平台化,指挥作业流程化,基础信息数据化,远程交互可视化。系统主要功能需求如下:

1)应急态势融合分析。通过对来自各类。传感器、信息系统、电话、传真等的数据进行融合处理,提供应急突发事件地区的地理环境[5]、气象条件、社情动态等客观信息的动态展示。依据应急处置情况统报机制,为应急指挥机构提供上下级互通互连的信息统报功能,能够将突发事件态势信息、任务执行情况、应急装备、器材配备、物资消耗等情况实时上报。针对应急事件发展情况,对主客观信息进行融合处理,提供统一规范的应急态势分析内容。

2)应急数据集成挖掘。对不同事件、不同来源、不同格式的数据资源进行数据集成,重点对应急突发事件背景情况、应急指挥、应急力量机动、部署、后勤保障等内容进行组织集成,结合领域专家、案例、处置流程与方法等知识,提供应急事件数据挖掘分析功能,能够根据应急指挥任务需求,对应急预案进行评估,对指定时间区段内的数据进行分析,对事态发展进行预测。

3)应急指挥辅助决策。通过构建各类应急事

件方案预案库、应急会商模型库,基于地理信息查询定位模块,结合应急事件态势、力量部署和任务执行等情况,为快速组织会商、研讨、判断等提供信息支持,并辅助生成应急指挥行动方案、文电、要讯、计划等各类规范化文档。

4)系统权限安全控制。根据系统用户身份,划分数据录入、制表、审核和浏览等不同权限,并自动按照用户权限调整或订制功能菜单,并在用户拟制和审核报表时自动关联用户信息,使数据的读写操作安全可控。

2.2 应急指挥信息服务系统结构组成

应急指挥信息服务系统要立足应急指挥活动需求,满足跨领域、跨层次、跨部门应用需求,构建系统数据整合、纵横协调的信息服务系统。纵向从决策指挥层到下层部队各级单位和处置突发事件专业部队,横向从决策指挥层有关部门应急处置值班室和国务院应急办、国家地震局、水利部等地方各部委到省、城市级应急指挥机构。系统的物理组成包括信息获取、基础环境、信息资源、系统应用和应急指挥,如图2所示。

图2 应急指挥信息服务系统结构组成Fig.2 Structure chart of emergency-command information service system

1)信息获取。通过引接公安、地震、气象、急救、公共卫生等信息系统,集成转换为应急指挥信息服务系统所需的信息资源,为快速搜集和掌握各类应急突发事件情报信息提供支持。

2)基础环境。主要包括网络通信设备,存储、计算服务器,视音频集成设备,以及显示调度设备、计算机终端等,是整个系统的硬件环境。主要为系统运行提供分布式交互、海量存储和高性能计算处理服务。

3)信息资源。通过对多源、异构数据的转换与融合,构建格式规范、语义一致的信息资源,是应急指挥信息服务系统运行的核心资源。

4)系统应用。主要针对应急指挥辅助决策需求,为指挥机构提供数据、信息、知识、作业工具等相关支持,重点为指挥过程中的情况研判、应急会商、事件评估预测提供信息服务。

5)应急指挥。基于应急指挥信息服务系统在应急处置过程中的指挥活动,包括视频指挥、电话指挥、协调移动救援、卫星定位等活动,并提供指令执行情况、任务进展情况的监测。

2.3 应急指挥信息服务系统总体框架

依据系统功能需求与图2所示的物理组成,系统的逻辑设计要满足多级联动、资源整合、信息共享的目标,遵循从应急指挥从信息获取到信息服务业务流程,构建了SOA体系架构,主要包括5个层次,如图3所示。

1)数据资源层。包含多源异构数据资源,主要包括事件信息、地理信息、应急预案、应急知识、法律法规、应急案例资源等,集成为应急指挥数据资源库。

2)数据处理层。通过数据整理、数据交换、XML解析、数据格式转换、海量数据分析等处理方法,将从各类应急业务信息系统中抽取的数据转换为应急指挥数据标准格式。

3)信息服务层。包括资源和功能模型服务,将各类资源或模块对象以基于服务组件框架标准的组件方式封装成服务,利用WSDL进行描述,形成标准的可访问的服务,是资源共享的关键。信息服务的粒度

要适合外部调用,并能灵活的进行组合,主要包括分布式存储服务、文电服务、资源注册服务、资源目录服务、知识库服务、数据计算服务、地理信息服务、信息传输服务、态势引擎服务、访问控制服务等。

4)SOA架构层。提供注册、发布、查找和定位资源目录服务,为应用层提供基于SOAP/HTTP协议访问的接口,提供访问控制、管理权限、身份认证等方面的管理。

5)业务应用层。根据业务需求,发出服务使用请求,通过SOA架构层查找并定位相关的服务,并根据访问权限调用服务接口,获取服务。主要包括态势综合显示、方案优选、态势评估预测、图库关联查询、应急兵力计算、应急资料查询、应急报告生成、统计汇总等应用功能。

图3 应急指挥信息服务系统总体框架Fig.3 General frame of emergency-command information service system

基于SOA的应急指挥信息服务系统,能够实现各级节点按需提取服务,自下而上采集信息,自上而下指挥控制,整个系统按照不同应急响应等级,进行不同级别节点模式组合,为应急指挥决策提供灵活机动的信息支持。

3 应急指挥信息服务系统的应用

基于SOA架构的系统设计中,组件是构建信息服务系统的积木。为实现最终面向用户的信息服务,首先要将业务子系统功能模块包装成SOA中的服务组件,多个组件共同服务从而实现应急指挥信息服务功能。论文以CDMA应急指挥灾害信息发布组件模型为例,对服务组件的实现方法进行简要说明。该组件的功能主要是依托CDMA手机平台,通过人工干预向已配发用户区分级别适时发布应急灾害短信,物理组成如图4所示。

务实现服务模块,并将服务模块发布成Web Service供外部调用。组件模型如图5所示。

图4 CDMA应急指挥信息发布物理组成Fig.4 Constitution of CDMA emergency-command information releasemodule

图5 CDMA信息发布组件模型Fig.5 CDMA information releasemodule

在创建服务模块时,首先进行服务建模,通过分析CDMA信息发布的业务流程,从而发现服务,依据最大限度重用现有模块和应用程序的原则,确定业务目标模型。其次,定义服务契约,包括定义服务的数据、规则等内容。服务实现,可采用visual C++开发服务功能模块。最后是服务接口设计,这是组件模型的关键部分,Web Service通过WSDL协议通过WSDL协议定义接口,使用UDDI协议进行Web Service注册和查找。

应急指挥信息服务系统实现了应急事件态势综合、应急处置方案优选、评估预测等主要功能,基于SOA架构各应用功能由不同服务组件组合形成,在应用中可依据事件发展、指挥需求灵活扩展系统功能,基本实现了以下应用目标:

1)由业务系统转向信息服务。通过将系统功能转成可注册、可查询、可发现的服务,使得系统应用由单个系统转向信息资源服务。例如,用户根据各自需求,浏览、查询突发事件的动态信息,法律法规、处置突发事件预案及抢险救灾案例等信息资源,而不用关心信息资源来自哪个系统、由谁开发等。

2)由业务数据转向数据服务。用户能够对突发事件相关数据进行一致性访问。例如,针对某个特定突发事件,由不同部门业务系统发布的事件数据可能存在格式不统一、语义有歧义,数据的时间、地点维度不一致,通过数据集成服务,无需用户进行数据判别,系统呈现在用户面前的是规范一致的数据内容。

3)为指挥机构提供指挥流程服务。各信息节点之间的信息报送与下发规则遵循应急指挥协调机制,信息节点用户通过可视化模板编辑工具,动态展现突发事件相关信息,通过办公编辑模式拟制报告,通过论坛研讨模式,对应急突发事件和应急指挥行动预案进行讨论。

4)系统能够快速开发和灵活扩展。随着技术的不断发展,新的系统和服务会不断加入到原有系统中,采用SOA技术,业务逻辑层与服务层的分离可以灵活的实现系统扩展,使得系统的发展更加健壮。

4 结 语

应急指挥活动时效性强影响面大,涉及跨领域跨部门跨层级的指挥协调工作。采用SOA架构设计应急指挥信息服务系统,较好地集成了各层级、各部门已有的应用系统,业务流程上,遵循纵横协同的应急指挥机制,实现各级信息节点资源共享、协调统一;技术实现上,将应用系统封装成标准的服务组件,建成了服务协议独立、业务架构统一、服务集成重用的系统框架,使得信息服务系统能够根据指挥活动的需求变化,灵活调整、拓展系统功能。在实际应用中,该系统在事态信息共享、指挥行动协同、应急预案评估等方面发挥了重要作用,对于有效提高应急指挥的科学性、缩短应急响应时间具有重要意义。

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Design and App lication of Emergency Command Information
Service System based on SOA

XIA Ai-min1,CHENG Fang2,ZHANG Hong-zhi2
(1.Graduate Management Unit of the Logistics College,PLA,Beijing100036,China;
2.Unit61139 of PLA,Beijing 100091,China)

Emergency command,for its complexity and uncertainty,puts forward a higher requirementon information service.Aiming at the characteristic of emergency command,function requirement and overall structure of the information service system is analyzed,and the architecture of emergency commond information service system based on SOA also proposed.Then,this paper focuses on explainations of data resource layer,data processing layer,information service layer and SOA,and taking the componentmodelof CDMA emergency commond disaster-information-release as an example,briefly describes the service component implementationmethod.Practical application indicates that this system could effetively raise the efficiency of emergency command.

emergency command;information service;SOA

TP311

A

1002-0802(2014)12-1419-05

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.12.015

2014-09-16;

2014-11-18 Received date：2014-09-16;Revised date：2014-11-18