物防技防一体化智能管理平台中的多异构系统集成

王庆风　瞿洁　费树岷

摘要： 由于企业各个信息化系统开发时间不同，开发厂商不同，使用部门不同，导致企业内异构系统越来越多，而多异构系统的集成就变为主要问题，但传统的解决方案工作量大，耗费人力物力而且效率低，针对这些问题，本文结合近些年兴起的ESB总线结构技术和Web Services技术，采用SOAP跨平台的能力，提出一种基于企业服务总线的集成平台架构，用于实现异构系统间的数据交互，提高企业的效能，这种方案开发周期短，开放性好且易于维护。

Abstract： Because of the different development times， different development companies， different use departments， the various informatization systems in the companies generate more heterogeneous system in the company， so as the integration of the multi-heterogeneous systems becomes the main problem. But the workload of traditional solutions is large， the manpower and material resources are consumed and the efficiency is low. In order to deal with these problems， this paper combines ESB bus architecture technology with Web Services technology， adopts the cross-platform ability of SOAP to propose the integration platform architecture based on Enterprise Service Bus to implement data exchange among heterogeneous systems and improve the effectiveness of the enterprise. This scheme can shorten the development cycle， improve openness and simplify the maintaince.

关键词： 企业服务总线；Web Services；SOAP；异构系统

Key words： ESB；Web Services；SOAP；Heterogeneous system

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0085-03

0 引言

企业随着技术发展会根据需求开发很多信息化系统，但这些系统是根据各个部门不同的需求建立的，由于开发厂商不同，操作系统不同，软件架构不同，数据库不同，编程语言不同，而且传统的信息系统开发很少考虑应用的可集成性，可重用性，可定制性和可移植性，导致不同系统间的信息交互难以实现，形成“信息孤岛”[1]，企业效率不高。以某公司为例，该公司有多个信息化子系统：工业电视子系统，电子围栏子系统，安防监控子系统，门禁子系统，电子巡更子系统等信息化系统，各个子系统由于功能不同，都是独立的，彼此没有数据交互，如今公司需要将这些子系统集成到一个物防技防一体化智能管理平台上，实现系统集成，信息交互，从而提高公司效率。

为了解决系统间信息交互的问题，之前提出过多种传统解决方案，如DCOM构建模型[2]、RMI技术[3]和CORBA技术[4]，但是这些方案都存在缺点。对于DOCM构建模型技术，它需要企业内部系统运行在微软的平台上，如果系统采用了其他操作平台，采用DOCM技术就不合适；而RMI技术采用的是Java语言，它要求所有集成系统必须由Java实现；CORBA的缺点与DCOM类似，要求每台计算机都运行相同的ORB产品。所以由此看出，如果使用这三种技术实现信息交互，必须要求子系统同构。现在要开发异构系统集成，虽然使用这三种技术也可以实现相互访问，但是存在一些问题，工作量加大，开发周期长，而且开发难度大。

最近兴起的ESB总线结构技术[5]，提供了网络中最基本的连接中枢，是构筑企业神经系统的必要元素。ESB的出现改变了传统的软件架构，可以提供比传统中间件产品更为廉价的解决方案，同时它还可以消除不同应用之间的技术差异，让不同的应用服务器协调运作，实现了不同服务之间的通信与整合。

本文采用ESB的思想并且结合Web Services架构，为解决企业间异构系统的集成提出了一种新的解决方案，该解决方案可以在不改变现有结构的情况下实现异构系统集成，数据交互，这种方案不仅开发周期短，工作量小，效率高，而且开放性好易于以后开发和维护。

1 多异构系统集成框架

以福建仙游抽水蓄能电站为例，公司内已经存在五个安防子系统，分别为工业电视子系统、安防视频子系统、入侵防范防护子系统、出入口控制子系统、电子巡查子系统。但由于开发时间不同，开发平台不同，开发技术不同，而且各个子系统分布在不同的物理网络中，每个子系统都是独立的，不能实现系统间的数据共享，导致公司安防工作效率不高。

1.1 智能管理平台框架设计

针对该公司的情况，采用ESB总线结构技术建立一个物防技防一体化智能管理平台，从而实现多种异构系统集成，信息交互。ESB提供了一个灵活的连接基础架构，用来集成企业子系统和服务，当服务的请求者连接到ESB的时候，ESB负责传输它的请求，将消息发给服务提供者来提取需求的功能和服务。ESB方便了请求者-提供者的互操作，并且解决了不相兼容的协议，互操作模型和服务的能力。设计智能管理平台框架如图1所示。

其中网络为企业目前的以太网，用户A到用户N相当于公司的客户端，Web服务器相当于物防技防一体化智能管理平台，子系统1到子系统5相当于5个子系统的服务器或工作站。需要说明，图1给出的是网络逻辑结构（不是物体结构）。ESB总线可以使子系统间以一个统一的接口互相连接，这样不仅子系统间连接便捷，还实现了子系统即插即用，每个子系统单独开发，单独调试，从而大大提高了开发效率，缩短了开发周期。

基于以上框架的信息传递过程：服务请求者（用户）发出服务请求消息不是直接发送给服务提供者（子系统），而是先将消息发给ESB服务总线，由ESB作为代理将请求消息转发给服务提供者，当得到服务提供者的返回消息后，再将返回的消息传递给服务请求者。这样各个子系统尽管异构，但是不需要重新开发接口进行集成，只需要通过ESB服务总线，将各个子系统连接到ESB服务总线上，进行信息转换，协议转换，将结果返回给服务请求者。

1.2 ESB引擎的设计

由图1可以看出，物防技防一体化智能管理平台的一种功能相当于ESB引擎，可部署在用户配置的Web服务器上。任何用户要访问某个信息化子系统都要受服务器的控制，智能平台软件可以控制消息和数据的转换、发送和接收。物防技防一体化智能管理平台作为ESB引擎，可实现各个子系统信息共享，有效集成，流程整合和数据整合，并实现系统的信息安全管理和运维保障等服务。

ESB包括服务的提供者，服务的请求者和注册中心，一般由消息处理层，服务层、数据访问层、数据存储层等构成。本文介绍的ESB引擎设计结构图如图2所示。

由图2可知，ESB引擎设计结构图由三层构成：

①服务端请求：客户通过客户端发送请求消息到ESB总线，该请求消息是基于XML的SOAP消息。并接收从ESB传递回来的结果信息。

②ESB总线：首先ESB接收到请求消息后，进行处理，并解析消息，然后到UDDI注册中心查找相应的数据处理。其中注册中心充当信息库，存放着ESB当中可用的Web服务信息。当在注册中心找到相关服务之后，Web服务间可以调用，然后将结果信息返回给客户端。

③数据存储层：将子系统数据均存储在数据库中，当调用的服务需要数据时，到数据库查找相关数据。

2 智能管理平台关键技术

ESB企业结构总线技术是物防技防一体化智能管理平台的核心，它完成了服务请求端和数据存储层的连接。在处理客户端信息的接入和请求时，是通过SOAP和XML完成。其中SOAP为在不同系统之间信息交换定义了一套基本的规则和跨平台的消息机制，SOAP是Web服务体系中服务交互的基础架构，UDDI则是将Web服务和用户联系起来起中介作用。综上所述，智能管理平台需要解决两个主要问题：①在UDDI中注册服务；②SOAP信息的处理。

2.1 UDDI注册中心设计

UDDI是分布式Web服务的信息注册规范。Web Services可以根据其进行注册，从而被其他调用该服务的用户使用。UDDI规范描述了Web服务的概念，定义了一种编程接口，这个接口提供了描述各种Web服务的简单框架。UDDI真正实现了Web Services信息访问的“一次访问，到处发布”，UDDI注册中心的设计直接关系到服务能否被正确调用，UDDI注册如图3所示。

根据图3所示，UDDI注册主要步骤如下：

①标准化组织，服务提供者等发布服务定义；

②服务提供者根据服务的定义构建服务并向UDDI注册中心发送该服务的信息；

③针对不同的服务，服务客户端在UDDI注册中心查询所需服务；

④找到所需服务后，客户端解析服务定义的细节；

⑤解析完成后，客户端根据规则标准调用该服务。

2.2 SOAP信息的处理

根据上面章节介绍，本文系统采用的是SOAP技术和WSDL文档来自动生成代理客户端从而和服务器端的对象进行信息交互。与此同时利用了SOAP技术实现了消息应用层的加密和解密扩展。其通信过程如下图4所示：

SOAP具体的消息处理步骤如下：

①客户通过客户端发出请求，生成相应的代理客户端；

②生成本地的消息，将其序列化为SOAP消息格式（所有平台都使用的统一的消息格式）；

③将SOAP消息进行加密；

④绑定SOAP信息和HTTP协议；

⑤发送给服务器端，服务器接收信息以后，将加密后的SOAP信息解密，在反序列化生成本地格式的请求，服务器进行处理，处理结果再进行序列化成为SOAP信息，加密以后送回客户端；

⑥客户端接收到信息后，解密然后反序列化，生成本地信息。

通过以上分析，由此可以看出本系统的优点是：可扩展性和灵活性强，易于维护，不仅可以把多种异构系统集成到一个平台上，还可以进行加密和解密，提高了通信的安全性。

2.3 系统流程

根据前面章节的设计，系统工作流程图如图5所示。

由图5可知，因为每个子系统都是独立的，它们首先在ESB中被适配器封装为服务然后添加到注册表中，当用户发来服务请求时，协议适配器从请求中提取SOAP消息，然后通过统一身份登录，登录成功后将该消息传递给ESB总线，ESB根据获得的SOAP消息，在服务注册表中查找，找到与之相符的WSDL消息，返回服务调用信息，最后服务请求者根据返回的消息调用相关的服务。

2.4 本集成平台的特点

与传统的解决方案比较，本集成平台有很多优势，主要表现如下：

①方便操作：SOAP具有普遍性、跨平台性和异构性，通过本平台的Web发布，用户不仅操作方便而且可以实时发布用户信息；

②易于维护升级：传统的解决方案是解析原有子系统的通讯协议或使用DCOM等中间件技术，这种方案软件开发工作量太大，且系统的鲁棒性不太好，系统维护升级也较困难。SOAP作为一种新的与平台无关的通信协议， 将其运用于企业的分布式环境中实现异构系统信息的交换程序开发工作量较小，系统的鲁棒性较好，系统维护升级也较容易。ESB总线结构可较容易实现各个异构系统的权限统一管理；

③扩展性强：SOAP本身是可以扩展的，而且本集成平台采用的是面向服务的方法设计和实现的，所以易于扩展；

④安全性：本文使用了加密SOAP消息的方式，提高数据交换的安全性；

⑤开放性：使用SOAP技术为以后与其他平台进行通信提供了一个开放式的框架，便于以后企业进行维护升级和开发。

3 结束语

基于ESB总线结构技术和SOAP通讯的多异构系统紧密集成，与传统方案相比，开发容易，周期短且工作量小，易于公司以后增加系统后对平台进行维护升级，不仅提高了企业内部数据处理的效率，而且增强了业务网的服务功能，本文使用这种技术实现了福建仙游抽水蓄能电站的物防技防一体化智能管理平台的多异构信息化子系统的集成，有效解决该电站目前各个系统独立运营，缺乏相互联系及相互联动，各自为政的“信息孤岛”问题，有机地将电站的各个物防、技防子系统有机的融合在一个管理平台上，实现所有子系统的统一管理、统一展示、统一报警、统一调度以及相互联动。有效地降低了工作人员的数量和工作强度，同时可以大大提高电站物防和技防系统的保障能力，因人为的失误、疏忽或过失所造成的损失为零。

参考文献：

[1]雷琦，宋豫川，李先旺.语义网关支持下的异构系统集成框架及其关键技术[J].重庆大学学报，2010，33（11）：27-32.

[2]徐丽群，李斌.基于DCOM的动态运输调度多智能体系统研究[J].计算机应用研究，2009，26（3）：949-952.

[3]杨铁军，黄琳.MINA网络框架和RMI的对比研究[J].计算机应用与软件，2010，27（9）：222-239.

[4]莫易敏，余国景，周廷美，刘萍.采用CORBA结构的机车整备过程模块设计[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2015，37（1）：51-54.

[5]邸剑，肖军，王春新，杨友朋.基于ESB的物联网综合业务平台设计[J].计算机应用，2013，33（S2）：6-9.