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)務增長的需求不相適應，信息資源共享困難，信息系統(tǒng)擴展性差，應用模式單一，互聯(lián)互通和業(yè)務協(xié)同非常欠缺等問題突出，信息化能力建設還不足以支撐水利管理各方面工作。為推進和規(guī)范水利信息化進程，實現(xiàn)“統(tǒng)一技術架構、強化資源整合、促進信息共享、保障良性運行”水利信息化建設的目標，需要對水利業(yè)務進行綜合分析與抽象，構造水利信息資源共享與業(yè)務協(xié)同的規(guī)范框架，形成指導與協(xié)調水利信息資源、業(yè)務系統(tǒng)、運行支撐、安全系統(tǒng)等建設的技術架構。本文就水利信息資源共享與業(yè)務協(xié)同的實現(xiàn)進行初步的探討和研究。

1 協(xié)同應用模式

水利業(yè)務協(xié)同應用主要有數(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或跨域進行共享，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)務間不僅需要共享數(shù)據(jù)，而且需要共享或組合業(yè)務操作流程的協(xié)同模式。各業(yè)務進程間環(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)務協(xié)同模式”。“流程協(xié)同”又表現(xiàn)為域內或跨域業(yè)務協(xié)同。

2 水利業(yè)務應用

水利業(yè)務應用分為“日常業(yè)務”與“協(xié)同與綜合分析”2個基本層次[1]：1）各個部門或機構（域內）以業(yè)務需求為驅動，設計開發(fā)相對獨立的域內業(yè)務系統(tǒng)屬于日常業(yè)務范圍。日常業(yè)務系統(tǒng)為協(xié)同與綜合分析層次的建設與應用提供資源基礎。2）協(xié)同與綜合分析型水利業(yè)務系統(tǒng)是滿足水利領域內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平臺上，以綜合的、主題化的信息集合和流程協(xié)同為基礎，具有很強的智能化人機交互界面，并發(fā)展為綜合集成決策支持系統(tǒng)。以業(yè)務協(xié)同為支撐，以綜合分析為目標，具有全局特征。把業(yè)務協(xié)同應用的范圍擴大到廣域網(wǎng)，形成“資源物理分散、業(yè)務邏輯集中”的跨域分布式協(xié)同應用體系，在信息資源交換與共享服務平臺下實現(xiàn)域內和跨域分布式協(xié)同應用，跨域分布式協(xié)同應用如圖1所示。

3 分布式協(xié)同應用體系

圖1 跨域分布式協(xié)同應用

在水利數(shù)據(jù)中心的基礎上，把信息資源共享交換、業(yè)務流程處理方法和計算模型組件化并按照標準接口封裝為 Web 服務。依托信息資源交換與共享服務平臺，基于局域網(wǎng)或水利信息網(wǎng)絡實現(xiàn)域內、域外組件服務的注冊與發(fā)布；通過對軟硬件資源的統(tǒng)一管理，構造高性能平行計算環(huán)境；運用服務組合與流程管理，按主題提供信息、按需要提供計算、按個性化提供決策等服務，并基于統(tǒng)一門戶發(fā)布應用。分布式協(xié)同應用體系架構如圖2所示。

3.1 水利業(yè)務組件

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

圖2 分布式協(xié)同應用體系架構

水利業(yè)務組件化的目的是使信息服務集成化、業(yè)務應用標準化、系統(tǒng)構建靈活化、應用系統(tǒng)個性化，分為2類組件：1）表現(xiàn)層組件，用于展現(xiàn)信息內容（表格、統(tǒng)計圖形、報表、GIS …），基于標準的框架結構，方便與門戶或平臺集成；2）業(yè)務層組件，基于 WebService 標準，符合平臺接口規(guī)范的業(yè)務實現(xiàn)，可以根據(jù)業(yè)務需要擴展。

3.2 面向服務的水利數(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、交換和服務的中心。依托現(xiàn)有水利信息化基礎設施，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，以支持業(yè)務協(xié)同處理為重點，以綜合集成應用為支撐，整合重構各類水利信息資源，開展業(yè)務應用組建庫（水利業(yè)務模型組件化）、主題庫（由事件驅動，形成應用主題）、流程庫（解決問題的過程或方法、信息融合等圖形化）的建設，把水利數(shù)據(jù)中心建設成為面向服務的主題數(shù)據(jù)中心。水利數(shù)據(jù)中心結構如圖3所示。

3.3 組件服務注冊與發(fā)現(xiàn)

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

圖3 水利數(shù)據(jù)中心結構

圖4 Web 組件服務體系結構

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

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

3.4 組件服務組合

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

組件服務組合是將相對簡單的服務合成為1個更為復雜的服務的技術[2]。通過服務組合可將已有服務組合為1個新服務，以增加服務的功能和性能。

組件服務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設計期間對給定的服務進行針對于特定軟件環(huán)境的組合設計，過程包括篩選，連接，編譯和部署，即手動組合目標、相關服務和交互方式。2）動態(tài)組合是指 Web 服務組合是通過動態(tài)發(fā)現(xiàn)、集成，并按特定的順序執(zhí)行已存在的服務來創(chuàng)建新的客戶服務，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、語義描述和約束，以及可用資源和服務，在運行時創(chuàng)建組合方案。

從組件之間的執(zhí)行條件、耦合度和關聯(lián)性出發(fā)，組件服務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組件是下一個組件執(zhí)行的先決條件；平行組合中組件間相互不關聯(lián)，可以平行執(zhí)行；混合組合是上述2種形式的混合，也是服務組合中靈活性最好，最復雜的一種。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)務協(xié)同應用的特點，業(yè)務組件服務組合又可以分為域內、跨域組合2種形式。域內組合即在1個機構內部通過調用域內的組件組合成新的服務；跨域組合是通過調用域內和域外的組件按照特定的方式組合成新的服務。

3.5 信息資源交換與共享服務平臺

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

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現(xiàn)對服務器、存儲、數(shù)據(jù)庫等基礎資源的統(tǒng)一調度管理，構造高性能平行計算環(huán)境；服務注冊與發(fā)布平臺提供資源共享和業(yè)務組件的注冊與發(fā)布，以及服務的訪問接口，實現(xiàn)組件服務的發(fā)布管理；可視化綜合集成決策服務平臺是業(yè)務組件的調度管理平臺，描述應用主題，通過服務組合和流程管理，關聯(lián)數(shù)據(jù)、信息和決策，提供信息、計算和決策等服務，實現(xiàn)信息資源交換與共享，業(yè)務協(xié)同應用。

4 結語

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)務協(xié)同應用。本文對水利業(yè)務協(xié)同應用方面進行了探討和初步實踐，提出了分布式協(xié)同應用體系，但限于水利信息化問題的復雜性，還有待于在今后的工作和實際中進一步的深入研究。

[1] 水利信息化頂層設計編制組.水利信息化頂層設計[R].北京：水利部信息化工作領導小組辦公室，2009

[2] 饒元，馮博琴，李尊朝.基于 Web Services 的服務合成技術研究綜述[J].系統(tǒng)工程與電子技術，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.