（计算机应用技术专业论文）web+services技术在行车安全综合监控系统整合中应用的研究.pdf

铁道科学研究院硕士学位论文 y 1 0 l 心弱 摘要 随着企业实施的i t 支持系统不断增多、范围逐渐扩大，出现了大量的异构系 统，“信息孤岛”问题日益突出，企业应用集成e a i ( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n i n t e g r a t i o n ) 便成为企业必须面对和加以解决的问题。已有越来越多的企业作 了e a i 方案的尝试，它们的目标就是使各应用系统能够实现信息共享、协同工作。 我国铁路信息化发展迅速，建成了若干综合性的、分布式的业务信息系统， 它们同样面临上述问题。其中，保障铁路运输安全的行车安全综合监控系统，由 于涉及领域广、业务部门多，存在大量异构子系统，需要采用先进的e a i 技术对 其进行整合，以建立一个集监测、管理和决策为一体的综合性系统。 传统e a i 解决方案基于接口调用或c o r b a 、d c o m 等中间件技术实现，它们在一 定程度上解决了现实中的一些问题。但是它们存在一定局限性：基于接口集成的 系统可重用性差、缺乏灵活性，c o r b a 、d c o m 集成系统紧密耦合、集成复杂，这 些局限性限制了它们的广泛应用。新兴的w e bs e r v i c e s 使用标准协议规范，具有 良好的封装性、服务之间松散耦合、高度可集成能力等特征，它的出现使企业建 立一个支持互操作的基于开放标准的e a i 方案成为可能。 论文主要研究t w e bs e r v i c e s 技术在行车安全综合监控系统整合中的应用。 论文的目标是提出基于服务的系统集成方案，以灵活、动态支持各种整合的需求； 并在该集成方案的基础上，展开深层应用，结合实例研究具体实现技术，以期达 到系统整合和综合分析的目的。 论文主要工作及创造性研究如下： ( 1 ) 探讨了相关理论。在分析传统e a i 集成方案局限性的基础上，引入面向服 务的体系结构( s o a ) ，并对s o a 的实现技术w e bs e r v i c e s 进行了综述。 ( 2 ) 研究了统一描述发现集成模型。分析了u d d i 数据模型和信息描述、u d d i 实施体系架构。分析了公共u d d i 存在的问题，并说明构建私有u d d i 的必要性以及 如何在u d d i 注册中心建立第三方分类法。 ( 3 ) 研究了w e b 服务组合技术。对w e b 服务组合技术进行了综述，介绍了常用 的w e b f l 畏务组合语言以及w e b 服务组合的几种方法，并着重研究了模型驱动的w e b 服务组合方法。 铁道科学研究院硕士学位论文 ( 4 ) 结合行车安全综合监控系统现有集成方案，提出一种面向服务的系统集 成框架。以系统现有数据集中存储豹集成方案为基础，依据系统开放式集成、快 速高效实施、应用逐步深入的新趋势，提出一种基于总线的面向服务集成方案。 该方案屏蔽了各予系统的差异，实现更广泛的信息共享。 ( 5 ) 在面向服务集成方案的基础上，展开深层应用。结合地对车安全监控信 息系统( 5 t 系统) 整合的应用实例具体分析并实现了w e b 服务封装和调用技术；其 次，给出了私有u d d i 注册中心的构建方案；最后，利用模型驱动的w e b 服务组合 方法建立了整合流程模型，并依据映射机制实现模型到实现代码的自动转换。 关键词：企业应用集成，面向服务体系结构，w e bs e r v i c e s 、模型驱动 铁道科学研究院硕士学位论文 a b s t r a c t t h ei n c r e a s i n go fi ts y s t e m sa n de x t e n s i o no fa p p i c a t i o nf i e l d sl e a d s t ot h ee m e r g e n c eo fh e t e r o g e n e o u ss y s t e m s ，w h i c hh i g h l i g h t st h ec r i t i c a l i m p o r t a n c eo fe n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ( e a i ) n o w ，m o r ea n d m o r ee n t e r p r i s e sm a k et h ei m p l e m e n to fe a ii no r d e rt om a k ei n f o r m a t i o n s h a r ea n di n t e r o p e r a t i o na n l o n gh e t e r o g e n e o u ss y s t e m sp o s s i b l e t h es y s t e m si nr a i l w a yf i e l da r ea l s on e e dt ob ei n t e g r a t e df o rt h e e x i s t e n c eo fal a r g ea m o u n to fc o m p r e h e n s i v ea n dd i s t r i b u t e ds y s t e m s ( c m s t o s ) o n es u c hs y s t e mi sc o m p r e h e n s i v em o n i t o r i n gs y s t e mo ft r a i n o p e r a t i n gs a f e t y i t c o n t a i n i n gl o t so fh e t e r o g e n e o u ss u b s y s t e m sa n d d e a l i n gw i t hv a r i o u sb u s i n e s s e s ，t h u sw en e e dt oa d o p te a it e c h n o l o g yt o i n t e g r a t et h e s es u b s y s t e m st og e tac o m p r e h e n s i v es y s t e mc o n t a i n i n gt h e f u n c t i o no fd a t am o n i z o r i n g ，d a t aa n a l y z i n ga n dd e c i s i o nm a k i n g t r a d i t i o n a le a is o l u t i o n so f t e nb a s eo ni n t e r f a c e i n v o k i n go re a i m i d d l e w a r es u c ha sc o r b a 、d c o ma n dt h e ya r ee f f e c t i v ei ns o m ec o n d i t i o n b u ti n t e r f a c e i n v o k i n gs y s t e ml a c kf l e x i b i l i t ya n de a im i d d l e w a r e b a s e d s y s t e m sa r et i g h t c o u p l i n ga n dc o m p l e x ，1 i m i t i n gt h e i ru s ei ni n t e g r a t i o n f o rl a r g es y s t e m w e bs e r v i c e st e c h n o l o g yb a s e so ns t a n d a r dp r o t o c o l sa n d i t sc h a r a c t e r i s t i co fw e l l e n c a p s u l a t e d ，l o o s e c o u p l i n ga n dd y n a m i c a l i n t e g r a t i o n ，m a k et h ei m p l e m e n to fi n t e r o p e r a t i o ns u p p o r t e da n d s t a n d a r d b a s e de a is o l u t i o nb e c o m ep o s s i b l e i nt h ep a p e r ，w em a i n l ys t u d yt h ei m p l e m e n to fw e bs e r v i c e st e c h n o l o g y i nt h ei n t e g r a t i o no fc m s t o s t h ea i mo ft h i sp a p e ri st oi n t r o d u c ea s e r v i c e o r i e n ti n t e g r a t es o l u t i o nt om e e tt h en e e do ff l e x i b l ya n d d y n a m i c a l l yi n t e g r a t e a n db a s eo nt h es o l u t i o n ，w em a k ed e e pi m p l e m e n t f o rc o m p r e h e n s i v ea n a l y z ea n dm a k ed e c i s i o n t h em a i nc o n t e n to fp a p e ri sa sf o ll o w s ： ( 1 ) i n t r o d u c er e l a t i v et h e o r y w ec o m p a r et r a d i t i o n a le a is o l u t i o n s a n da n a l y z et h e i rd i s a d v a n t a g e s b a s eo nt h e s ed i s a d v a n t a g e sw ei n t r o d u c e i i i 铁道科学研究院硕士学位论文 an e ws o l u t i o n - - s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ( s o a ) t h e nw ea n a l y z eh o w w e bs e r v i c e ss u p p o r tt h ei m p l e m e n to fs o a ( 2 ) a n a l y z i n gt h em e c h a n i s mo fu n i v e r s a ld i s c o v e r ya n dd e s c r i p t i o n i n t e g r a t i o n ( u d d i ) w ed e s c r i b et h eu d d id a t am o d e l ，t h em e c h a n i s mo f i n f o r m a t i o nd e s c r i p t i o na n dt h ei m p l e m e n to fu d d ia r c h i t e c t u r e t h e nw e a n a l y z et h ep r o b l e mo fp u b l i cu d d i ，e x p l a i nt h en e c e s s i t yo fb u i l da p r i v a t eu d d ia n dp u tf o r w a r dam e t h o dt oc r e a t et h i r dp a r t y c o m p a r t m e n t a l i z a t i o n ( 3 ) s t u d yo nt h ew e bc o m p o s i t i o nt e c h n o l o g y w es u m m a r i z et h ew e b c o m p o s i t i o nt e c h n o l o g y ，s u c ha sw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nl a n g u a g ea n ds o m e c o m p o s i t i o nm e t h o d t h e nw ei n t r o d u c eam o d e l d r i v ew e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o nm e t h o d ( 4 ) b a s eo nc u r r e n ts o l u t i o n ，w ei n t r o d u c eas e r v i c e o r i e n t e d s o l u t i o n c o n s i d e r i n gt h et r e n do fo p e ni n t e g r a t er a p i di m p l e m e n ta n dd e e p a p p l y ，w ei n t r o d u c eas e r v i c e o r ie n t e ds o l u t i o n ，b a s e do ne n t e r p r i s e s e r v i c eb u s ( 5 ) b a s eo nt h en e ws o l u t i o n ，w em a k ed e e pi m p l e m e n t f i r s t ，w e i n t r o d u c eh o wt oe n c a p s u l a t et h ea p p l i c a t i o ni n t ow e bs e r v i c e sa n di n v o k e t h e s ew e bs e r v i c e s t h e n ，w ep u tf o r w a r dap r i v a t eu d d is c e n a r i o ，d e p l o y t h eu d d is e r v e ra n dd e v e l o pt h ec l i e n ta p p l i c a t i o n f i n a l l y ，w ec r e a t e ac o m p r e h e n s i v ef l o wo fc m s t o sa n dc r e a t eb p e l 4 w sc o d ea u t o m a t i c a l l y ， u s i n gm d a b a s e dw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nm e t h o d k e yw o r d s ： e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ， s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，w e bs e r v i c e s ，m o d e l b a s e da r c h i t e c t u r e i v 铁道科学研究院硕士论文原创声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 铁道科学研究院硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 互联网技术的迅速普及与快速发展深刻地改变了社会的运行模式，应用系统 的发展也从传统的c s 到b s ，到目前具有多层结构的应用服务器模式，从而使 企业的应用系统的建设具有更大的灵活性与可扩展性。然而，正是由于计算机、 网络技术的不断发展以及企业信息化进程的逐步引入，造成企业内部各种各样计 算机应用系统的存在，它们往往基于不同的平台、操作系统、开发语言、数据格 式、网络，这些异构性造成系统封闭、独立，各种应用问信息传输、资源利用困 难，形成了一个个“信息孤岛”。 “信息孤岛”的存在阻碍了系统的优化和高效运转，造成企业信息化的程度 难以满足当今日益激烈的市场竞争。特别是随着新的管理理念的应用，企业资源 计划( e n t e r p r i s er e s o u r c e sp l a n n i n g ，简称e r p ) 、供应链管理( s u p p l yc h a i n m a n a g e m e n t ，简称s c m ) 、客户关系管理( c l i e n tr e l a t i o n s h i pm a n a g e m e n t ，简 称c r m ) 等新系统的不断引入，只有很少或者根本没有方法来访问它内部的数据 和商务流程【1 1 ，“信息孤岛”问题也越显突出。 现在，虽然这些应用大多都提供了更好地访问它们的内部数据和商业逻辑的 方法，可是把这些系统和企业里其他系统集成起来，连接这些“信息孤岛”，实 现系统之间无缝地集成，广泛地数据共享以及系统的综合应用仍是一个巨大的挑 战。 f 习 s c m s 嘲 图1 1 繁复的企业应用集群 可以说，企业应用集成( e n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o n ，e a i ) 已 铁道科学研究院硕士学位论文 经成为应用程序和信息系统开发的驱动力。已有越来越多的企业作了e a i 方案的 尝试，许多系统集成商也开始组织开发e a i ，集成领域涉及金融、电信、政府、 电力、制造、航空、石油等行业，它们的目的就是要各应用程序能够实现信息共 享、协同工作。铁路运输在我国始终是最主要的交通运输行业，铁路领域的企业 应用集成也是十分必要性。 近年来，我国铁路信息化发展迅速，建成了若干综合性的、分布式的业务信 息系统。例如，铁路客票发售和预订系统t r s 、财务管理信息系统f a m i s 、车号 自动识别系统a t i s 已全面投入运用，面向运营管理的t m i s 系统基本建成，保障 运输安全的行车安全监控系统已投入运用，其它如车辆管理信息系统c m i s 、工 务管理信息系统( p w m i s ) 和全国铁路信息服务系统等将近4 0 个信息系统也酝酿 开发或正在开发并部分投入了使用。这些系统在运输组织、客货营销和经营管理 领域发挥了重要作用。 然而在信息化建设初期，由于缺乏统一规划，这些系统由不同业务部门独自 开发，纵向上自成体系；而且系统大多基于传统的设计模式，系统之间通信困难、 不能进行数据共享，造成系统横向上彼此孤立，形成了一个个“信息孤岛”。其 存在的主要问题可归纳为以下几方面【g 】： ( 1 ) 信息系统缺乏统一的信息化规划指导，整体性考虑不足，造成编码、接 口等方面缺少统一标准，难以形成统一的数据共享和交换机制。 ( 2 ) 软、硬件平台、操作系统存在严重的异构性，既有大型机操作系统 0 s 3 9 0 ，又有u n i x 、w i n d o w s 等数种操作系统；数据库管理系统各不相同，存在 d b 2 ，o r a c l e 、s y b a s e 、s q ls e r v e r 等多种数据库；软件开发工具种类繁多，诸 如c ，c + + ，v b ，v c ，j a v a ，p o w e rb u i l d e r ，d e l p h i 等。而且通信协议也存在不 同，造成系统之间的连通性和互操作性较差。 ( 3 ) 各业务信息系统独立建设、运行、更新和维护，不仅造成信息孤岛问题 十分突出，信息难以综合利用，而且重复开发和建设带来大量浪费，同时给系统 扩展和管理带来很大的困难。 ( 4 ) 铁路作为一个业务种类繁多的大联动机，要求应用系统间经常交换数 据，以便协同工作，但各业务子系统相互独立的现状导致无法及时地进行数据传 递或交换，难以实现真正意义上的协同工作。 2 铁道科学研究院硕士学位论文 随着经济的发展，社会对铁路运输的要求也日益加强，铁路内部各部门之间 的相互联系、相互配合、相互协作的步伐也要相应加快，上述这些问题导致系统 之间的综合利用难以开展，整体效益难以发挥，这种现状严重制约了铁路信息化 的发展。因此迫切需要寻求先进、成熟、经济、适用、可靠的信息集成、共享和 综合利用的解决方案。通过高效的集成方案对各种业务系统进行整合，屏蔽操作 系统、数据库、开发环境的差异，实现异构系统的无缝集成。使得它们彼此能够 通信、共享数据信息，从而加强铁路内部各业务部门间的协作，提高运营效率， 提高综合效益。 1 2 企业应用集成发展 1 2 1 企业应用集成的定义 最初大家谈到的企业应用集成的概念仅指企业内部不同应用系统之间的互 连，以期通过应用整合实现数据在多个系统之间的同步和共享。随若e a i 技术的 不断发展，它所被赋予的内涵变得越来越丰富，也形成了各种不同的定义： ( 1 ) 企业应用集成通过硬件、软件、标准和业务过程的结合，有效消除企业 的信息孤岛，使各种企业信息系统间能进行有效通信口1 。 ( 2 ) 企业应用集成是一个技术集合，能够让信息在不同或者相同的组织机构 的不同的应用和不同的业务流程之间交换和流动【7 】。 ( 3 ) 企业应用集成是指结合技术与流程的策略性整合方案，能将客制化、套 装软体与w e b 的功能作有效结合，以商业间所熟悉的文件及档案方式进行商业资 讯的交换【5 】。 ( 4 ) 通过硬件、软件、标准、业务过程的结合，实现两个或更多个企业系统 之间的无缝集成，使它们能够统一工作。 无论哪种形式的定义，企业应用集成都包括复杂的内容，涉及到结构、硬件、 软件以及流程等企业系统的各个层面【6 1 ： ( 1 ) 集成的标准。研究e a i 的标准，通过标准加速系统集成的发展进度，它 是企业应用集成的核心，目| j 仃国际上通用的标准包括c o m + d c o m ，c o r b a ，e d i ， j a v ar m i 和x m l 等。 ( 2 ) 业务过程集成。基于企业生产运作的业务过程，实现应用系统的集成。 3 铁道科学研究院硕士学位论文 在这种集成模式下，系统会在适当的时刻为适当的应用系统准备适当的数据，同 时用这些数据激活相关的应用系统。 ( 3 ) 应用集成。把两个或两个以上的应用系统按照一定的方式集成在一起， 这些集成方式包括界面的集成、菜单集成等，两个集成在一起的系统可以方便的 切换。 ( 4 ) 数据集成。为了完成应用集成和业务过程集成，必须首先解决系统间的 数据和数据库的集成问题，即两个系统可以方便的交换各类数据信息。 ( 5 ) 平台集成。要实现系统的集成，底层的结构、软件的特殊需求都必须得 到集成。平台集成处理一些过程和工具，进行快速安全的通信。硬件以及异构网 络以保证这些系统进。 1 2 2 企业应用集成的发展演变 e a i 技术的演变经历了十多年的时间，产生了几代从不成熟到逐渐成熟的e a i 技术，图i 2 描述了e a i 的各个发展阶段【3j 。 f 薰辫拽：s 0 蔫喏组 啬o 捺、+ 鼻盎蜓| 一 摹兰代；燃啦凰鞭j 。务鬻。律蔫螭拇优先1 f 。；。：。：。：。j 陌j 霸丽蕊甄目 i 基蔡鞠。艨两瓣蘸1 綦，撒b 一趸雨丽畦一 图1 2e a i 发展演变 ( 1 ) 8 0 年代到9 0 年代初是e a i 发展的第一阶段。这一阶段的e a i 产品主要 是通过提供a p i 或接口调用实现系统互连，采用技术包括r p c ( r e m o t ep r o c e d u r e c a l l s ) 、c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 、m o m ( 消息 中间件) 等。这一阶段e a i 方案主要使用点对点的集成方式，该方式要求应用系 统之间都应清楚对方的结构，开发者需要在参与集成的系统各端进行接口开发， 如图1 3 所示。该阶段e a i 方案实现了基于开放操作系统( 如w i n d o w s 、u n i x ) 的遗留应用( l e g a c ya p p l i c a t i o n ) 的集成，并且通过c o r b a 能够实现大规模的 4 ， *帷拦衅皿伸，j*雕憾忆忡 铁道科学研究院硕士学位论文 系统集成。这一阶段e a i 方案存在的问题是编码工作量大，点对点的集成方式导 致集成系统可重用性差、缺乏灵活性。 f i i 了卜一面 ：工工 即。 li 1 即。：。 l卜兰jl 刊、j 雨百 、( e a x m m p l e ：w 。e b p p l i，l ，一二卜、呲：。岫，a “m ”，l “m 、一， i 夕7 圈量f 剖衄f ? ) ，2 、。竺! 竺一i ，一人 一 铁道科学研究院硕士学位论文 础的方向发展。基于j 2 e e ( j a v a2p l a t f o r m ，e n t e r p r i s ee d i t i o n ) 的j c a ( j a v a 2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o nc o n n e c t o ra r c h i t e c t u r e ) 成为了e a i 范畴的 第一个正式的规范，用于解决应用与应用的互相访问，结束了e a i 领域没有开放 标准的历史。在这一时期还出现了w e bs e r v i c e s 技术，它的出现改变了b 2 b 只 能通过e d i ( e l e c t r o n i cd a t ai n t e r c h a n g e ) 实现的状况，为b 2 b 集成提供了 新的选择，促进企业问集成的发展。但是由于w e bs e r v i c e s 技术的不成熟，它 主要用于简单的点对点的集成。因此这一时期e a i 方案主要采用成熟的应用服务 器技术，它为企业应用集成提供以下好处：可靠性、可扩展性、可管理性、数据 一致性、应用安全性。 ( 4 ) 9 0 年代末期至今是e a i 发展的第四阶段。w e bs e r v i c e s 技术发展迅速， 并出现了面向服务的架构( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s 0 a ) ，它被誉为 下一代w e b 服务的基础架构。面向服务并不是新的概念，在原有集成中间件系统 ( 如c o r b a 、d c o m 、e j b ) 中就已经提到面向服务的集成。但是由于原有技术存 在标准定制专有性等问题，并没有实现面向服务的集成。而w e bs e r v i c e s 使用 标准协议规范，具有良好的封装性、服务之间松散耦合、高度可集成能力等特征， 它使得面向服务的集成方案成为可能。 s o a 解决方案帮助企业信息系统迁移到”l e a v e a n d l a y e r ”架构之上，这意味 着在不用对现有的企业系统做修改的前提下，s o b 可以通过w e b 服务封装将系统 和应用迅速转换为服务。s o a 不仅覆盖来自于打包应用、定制应用和遗留系统中 的信息，而且还覆盖来自于如安全、内容管理、搜索等i t 架构中的功能和数据。 因为基于s o a 的应用能很容易地从这些基础服务架构中添加功能，所以基于s o a 的应用能更快地应对变化，使企业业务部门设计开发出新的功能应用。 图1 5 给出了使用基于服务集成的企业应用的高级视图。与传统的企业应用 集成架构的主要区别在于该系统使用基于标准的服务，并包括过程数据服务、 编排和组合。基于标准的服务成了应用间的集成点。服务的编排和组合增加了服 务的灵活性、重用性和集成性。 6 铁道科学研究院硕士学位论文 统一门户客户端应用 ： 二 n 镥酬血h 轴盯惝，m 咖t 耐聃棚肼丽峙o n 图1 5s o a 应用高级试图 1 2 3w e bs e r v i c e s 研究现状 目前，s o a 成为企业应用集成的发展方向，而s o a 的兴起应该归功于w e b s e r v i c e s 技术的发展与逐步成熟。近年来，国内外对w e bs e r v i c e s 技术进行了 广泛的研究，对于如何将w e bs e r v i c e s 技术应用到e a i 中，实现基于w e b s e r v i c e s 的企业应用集成的研究更是研究热点；但是目前在国内，w e bs e r v i c e s 技术真正应用到实际集成项目的例子还不多，因此，探索w e bs e r v i c e s 技术以 及w e bs e r v i c e s 在e a i 中的应用具有十分重要的现实意义。 ( 1 ) w e bs e r v i c e s 标准及核心支撑技术的研究 工业界注重w e b 服务规范和协议的标准化问题研究。以m i c r o s o f t 、i b m ， o r a c l e ，h p ，b e a ，s a p 等为首的计算机界共同成立了w e b 服务互操作组织( w e b s e r v i c e si n t e r o p e r a b i l i t yo r g a n i z a t i o n ，简称w s i ) ，致力于w e b 服务标准 的研究。在2 0 0 3 年8 月，w s i 发布了w s i 基本概要，它包括该组织推荐的一 系列核心的w e b 服务规范。在参与了w e b 服务及其相关标准制定的同时，这些计 算机业巨头们在w e b 服务的开发和相应的平台和工具支持方面也走在世界的前 列。其它的大公司也提出了一些解决方案，但他们的研究大多正在进行中，且保 密性比较强，也没有比较详尽的研究报告。同时在工业界，尽管w s i 推出了一 系列核心的w e b 服务规范，各个厂商也有自己的支持w e b 服务的协议规范，如微 软的d i s c o 协议等。 与工业界不同，学术界主要研究w e b 服务核心支撑技术以及相关的应用【4 】。 w e b 搜索与发现、服务组合的描述及实现、基于语义的w e b 服务、w e b 服务的安 全等都是主要的研究方向。 7 了涵三翁手滴手涵 铁道科学研究院硕士学位论文 ( 2 ) w e bs e r v i c e s 技术在s o a 中的应用研究 s o a 的发展方向主要有两个方面，一个是架构方面的，一个是方法学方面的。 因此这两个方向也成为s o a 技术实现的研究重点。 现在许多研究机构结合自己的研究项目，推出了一系列的原型系统，这里介 绍一些具有代表性的基于w e b j 艮务的e a i 模型框架。 d i e t e rf e n s e l 等提出了一种基于w e b 服务的e a i 模型框架w s m 声j ：其主要思 想是提出一个中介服务的概念，以该中介服务的标准接口对其它服务进行松散耦 合，从而合成更为复杂的w e b j 艮务。w s m f 包括了四个不同的主要元素：本体( 有可 供其它元素使用的术语) 、目标库( 包含应f h w e b 服务解决的问题) 、w e b 服务描述 ( 定义了w e b 服务不同方面) 和中介器( 提供解决互操作问题的途径) 。该模型仅仅 提供了一种e a i 的实现方案，现在还没有完全实现。 i b m 公司推出的w e b s p h e r e 产品的红皮书介绍了一种基于w e b 服务的e a i 集 成方案【1 0 】：它采用了j 2 e e 结构和w e b 服务协议栈的分层概念，把每层对应的应 用服务器、消息代理、业务过程、监视环境等都作为w e b 服务路由器处理。 s o a 的另一个研究重点是把方法学的知识应用到s o a 的技术实现中。 r o y g r o n m o 等把模型驱动的开发方法应用到w e b 服务开发、w e b 服务组合中， 通过u m l 模型描述服务、组合服务，提高了开发的抽象程度，降低开发复杂度， 便于维护和移植【1 1 】【1 2 1 。 h o w a r df o s t e r 等介绍一种w e b 服务组合模型的验证工具l t s a ，该工具采用 m d a 驱动方法对w e b 服务组合进行建模，利用u m l 顺序图描述组合流程，并把顺 序图转换成状态图来验证w e b 服务组合流程的正确性【l 。 1 3 论文的研究内容 1 3 1 课题研究背景 铁路运输安全是铁路运输工作的永恒主题。没有稳定的安全，就没有铁路运 输大联动机的高效正常运转，就难以使运力资源得以充分发挥。特别是随着铁路 运输朝着高速度、高密度、重载，技术密集、技术系统构成复杂，业务系统联动 性高等方面的发展，铁路运输安全保障系统面临着非常严峻的挑战。 为加强铁路运输安全保障，我国铁路多年来在应用先进安全技术装备方面采 8 铁道科学研究院硕士学位论文 取了多种措施，取得了较好的效果。“九五”期间，我国铁路加大安全资金投入， 大力推进科技进步，应用了一批先进安全技术装备，安全可控程度得到提高，成 效显掣1 4 l 。 由于采用了机车“三大件”( 无线列调、机车信号和自动停车装置) 和l k j 一9 3 机车运行检测记录装置( 机车黑匣子) ，有效地防止了“两冒一超”事故。红外 线周围探测网的普遍推广，机车车辆轴承震动诊断仪、客车轴温报警技术的广泛 应用，使得列车断轴事故大幅下降。冒进、错办、切轴等严重威胁安全的惯性事 故得到了有效遏制。另外，货车超偏载检测装置、道口自动信号和轨道检测车等 一批先进装备，对减少行车事故，保障运输安全发挥了巨大的作用。 近年来，我国采用引进与自主开发相结合的方针，研制成功了以防货车脱轨 为目标，具有判别运行状态不良车辆、检测车辆总重和超偏载、识别车轮擦伤等 多功能全自动的车辆运行状态地面安全检测系统：能够对轮对保护、电空制动、 车门、供电系统、轴温报警等进行集中检测报警的旅客列车运行安全检测诊断系 统( 客车黑匣子) ；另外，还有车载轨道动态状态监测单元( 晃车仪) 系统、机 车故障监测系统、调车作业监控系统等一系列安全监测系统。这些检n 监控系 统不仅有效地保障了行车安全，而且提高了列车运行效率。 但是，这些地域分散、由各专业部门独立管理的各类安全检测监控系统也 存在一些不足：它们大部分仍然处在局部产品的单独应用中，并且分属不同部门， 由不同业务部门管理、使用，相互之间没有建立通畅的信息交换和综合利用通道， 信息相对封闭，信息资源不能共享，不能对多点或多项信息进行综合评判与利用， 无法全面掌握了解行车安全状况及灾害预报报警情况，无法对路网上运行的不良 设备状态进行监控与跟踪，更难以利用这些安全信息进行行车管理决策。 因此，需要在现有成果的基础上，利用信息整合技术，实现各种安全监控信 息的集中管理和广泛共享，开发出具有安全报警预警管理、行车事故管理、专业 安全信息查询服务、抢险救援支持、综合分析与决策支持等功能的应用系统，构 筑起集监测、管理和决策为一体的行车安全综合监控管理系统，使行车安全监控 系统向多功能化、系统集成化方向发展。 在对行车安全综合监控系统进行信息整合的过程中，需要解决以下问题： ( 1 ) 异构的分布式系统。系统数据来源复杂，包括车、机、工、电、辆等安 9 铁道科学研究院硕士学位论文 全监测数据以及t m i s 、h m i s 等外部系统数据。复杂的数据来源造成数据语义、数 据库系统的异构性；各子系统开发语言不同，部署平台各异，造成了平台的异构 性；各系统的通信协议也存在差异。因此在集成过程中需要屏蔽这些差异，实现 系统的无缝集成。 ( 2 ) 系统的业务流程复杂。各子系统业务流程难以清晰地分离，系统之间存 在重叠和不一致的地方。在集成过程中需要统一业务流程，实现业务流程规范化， 优化业务流程，提高协作效率；需要对业务过程实现更好的监察和控制；需要提 高业务流程的柔性。 ( 3 ) 系统复杂多变。安全技术装备的功能不断扩展、用户需求复杂多变使得 系统会不断变化，这就要求集成系统松散耦合、具有很好的伸缩性，以满足不断 变化的需求。 ( 4 ) 系统的安全性、可靠性、高可用性问题。作为保障铁路行车安全的系统， 系统应该具有很高的安全性。同时系统应该具有高可用性，对各类安全监测数据 的采集、传输、转发、数据的整合集成、处理判断以及各种报警应用等均应自动 完成。 目前，对行车安全综合安全监控系统的整合已经展开，并取得了阶段性成果。 其中最典型的就是沪宁线行车安全综合监控系统，它集成了地面车辆运行状态监 测系统、红外线轴温探测系统、货物列车装载状态监测系统( 安全门) 、晃车仪 等一系列监测系统，实现了对这些检测数据的自动收集、集中管理，形成了集监 测、控制、救援、管理决策为一体的综合安全监控系统。 另外，全路货车安全防范预警系到”1 ( 简称5 t 系统) 的整合也取得较好效果。 5 t 整合采用了集中一分布式相结合的方案实现了对红外轴温探测系统( t h d s ) 、 货车运行状态地面安全监测系统( t p d s ) 、货车滚动轴承早期故障轨边声学诊断 系统( t a d s ) 、货车运行故障动态图像检测系统( t f d s ) 、客车运行安全监控系 统( t c d s ) 的监测数据的自动收集、集中管理和广泛共享，并在信息共享的基础 上，实现了对监测数据的综合分析与利用。该方案通过数据整合实现了各子系统 的无缝集成，并且在共享数据库的基础上实现数据综合分析和利用。 随着各种安全监测技术的更新，系统还会不断变化、规模还会不断扩大，并 且系统还可能与运营、调度、维修、抢险等其他外部系统进行结合，这就要求我 1 0 铁道科学研究院硕士学位论文 们提供一种灵活、动态、高效的解决方案以适应系统的变化，实现更大范围和高 层次的集成。根据这些要求，本文将w e bs e r v i c e s 技术引入到行车安全综合监控 系统中。w e bs e r v i c e s 技术是一门新兴的技术，w e b j 臣务的口号是“一切皆服务”， w e bs e r v i c e s 具有松散耦合、动态性、高效性等特点，把w e bs e r v i c e s 和已有的 成熟信息技术进行结合是实现上述集成要求的有效手段，它的应用必将对系统的 发展产生巨大的推动作用。 1 3 2 本文的研究内容 论文主要研究了w e bs e r v i c e s 技术在行车安全综合监控系统整合中的应用。 完成的工作包括以下三个方面： ( 1 ) 根据行车安全综合监控系统整合的特点，提出一种面向服务的系统集成 方案，给出了系统集成框架和内部实现机制，并对集成框架的主要功能模块进行 了分析和说明。 ( 2 ) 对统一描述发现集成模型进行了研究，分析了u d d i 注册中心的实现机 制，说明了企业应用集成中构建私有注册中心的必要性，并给出行车安全综合监 控系统的私有u d d i 注册中心构建方案。 ( 3 ) 研究了w e b 服务组合技术，重点分析了模型驱动的w e b 服务组合方法，并 把模型驱动的w e b 服务组合方法应用到行车安全综合监控系统的流程整合中，建 立了5 t 系统报警评判和故障处理流程模型，实现了模型到可执行代码的自动转 换。 1 4 本文的组织结构 本文共分为七章： 第一章：绪论。介绍了本课题的背景和研究现状，说明了本文所做的主要工 作和进行的理论研究，最后列出了论文的组织结构。 第二章：企业应用集成和w e bs e r v i c e s 技术研究。比较了e a i 中常用的分布 式计算模型。提出面向服务的体系结构，介绍w e b n 务的概念、关键技术和w e b 服务技术的优势。 第三章：对统一描述发现集成模型进行研究。分析了u d d i 数据模型和信息描 述、u d d i 实施体系架构。分析了公有u d d i 注册中存在的问题以及构建私有注册 铁道科学研究院硕士学位论文 u d d i 的必要性，并说明如何在u d d i 注册中心建立第三方分类法。 第四章：w e bs e r v i c e s 组合技术在流程整合中的应用研究。介绍了w e b 服务组 合基本概念、常用的w e b h 务组合语言以及w e b 服务组合的方法，最后详细介绍了 模型驱动的w e b 服务组合方法。 第五章：分析了行车安全监控系统集成的必要性，描述了现有的集成方案， 并在现有集成方案的基础上，提出一种面向服务的解决方案。 第六章：w e bs e r v i c e s 技术的应用实例。通过具体实例说明w e bs e r v i c e s 技 术在行车安全综合监控系统的整合中的应用。 第七章：对本文研究内容进行总结，并对下一步的研究工作做出展望。 1 2 铁道科学研究院硕士学位论文 第二章企业应用集成和w e bs e r v i c e s 技术研究 2 1e a i 中常用的分布式计算模型 研究e a i 的标准，通过标准加速系统集成的发展进度，这是企业应用集成的 核心。目前国际上通用的标准包括c o m + d c o m ，c o r b a ，e d i ，j a v ar m i 等。在这 里只介绍c o r b a 和d c 训，它们是e a i 常用的技术解