（计算机科学与技术专业论文）基于Web服务流语言的医用集成引擎设计与实现.pdf

国防科学技术大学研究生院学位论文 摘要 蓬羯信惑豢统笈蕊产垡三了专冬多郝门级嚣蘸绞，恣产生了缀多“穗爨疆蕊”，系缝之 阕数壤绒藏为蓬瑗信愚燕绞麴一个热点话题。嚣霉翅蓉绫集残方法毖较复杂嚣且功憨有 限。本文结台目前计算枧前沿系统鬃成技术，w e bs e r v f c e s 技术和w e b 月匪努流语言w s f l 稻医蠲信息系统豹凰际标准r l 7 ，镘埔瑟滴对蒙筋设诗慧想鞠谣内对象翰设诗穰式设诗并 臣实琉7 一个可褫纯医爝系统集成互其，弗置褥餐了一个菇疗转诊成群实铡。本文主簧 1 撵帮翻赣磐下： 箍掇7 蠖捌w e b 鼹务渡零寒集波医溺嫠息系统憋薅决穷案，钛褥麓决誊嗣乎台， 不网缓程谗言，不网厂疑之闻系统鼷成闯题。 设诗实现了鏊予国涨上通蕉h l 7 标准隧用漓惑引擎，解决了系统之嗣鬣残瓤准 毫 的问题。 瘟矮 蠢i 海对黎熬没诗模式嚣慧嫒计窦鬣了夔予w e b 鼹务滚语富( w s l ) 瓣王终渡 程集成弓l 擎帮可裰纯工作滚滚程器纛。 荚键词：激用纂成s l 擎，w e b 滕务，w s f l ，i l l 7 ，鬣障游象设计，文俸流，设计模式 h m _ n _ p m * _ n _ _ _ w m * m w 一 i 园陵摹每学技术太学研究裳辘学髓论文 l 谨s 下ra t c t al o to f d e p a r t m e n t - l e v e lc o m p u t e rs y s t e m sh a v e b e e na r i s e nw i t ht h ed e v e l o p m e n to f m e d i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m t h ei n t e g r a t i o nb e t w e e nt h e s es y s t e m sb e c o m e sah o tt o p i c ， b u tt h eo r d i n a r yi n t e g r a t e dw a y sa r ec o m p l i c a t e da n df u n c t i o nl i m i t e d i nt h i sp a p e r , w e d e s i g na v i s u a l i z e dm e d i c a li n f o r m a t i o ns y s t e mi n t e g r a t e dt o o l k i ta n di m p l e m e n ti tb yw e b s e r v i c e s t e c h r m l o g y ，w s f l 测曲s e r v i c e sw o r k t l o wl a n g u a g e ) s t a n d a r d a n dh l 7 s t a n d a r d 瞧m e d i c a li n f o n 1 a a t i o ne x c h a n g es t a n d a r d ) a n dw ea l s og i v ea na p p l i c a t i o n e x a m p l e + o u r p r i m a r yr e s e a r c hr e s u l t sa n d c o n t r i b u t i o n sa r e ： 1 w eu s ew e bs e r v i c e st e c h n o l o g yt os o l v et h ei n t e g r a t i o np r o b l e mo fd i f f e r e n t p l a t f o r m s ，d i f f e r e n tp r o g r a ml a n g u a g e s a n dd i f f e r e n tp l a t f o r m p r o v i d e r s i nm e d i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m s 。 2 w ed e s i g na n di m p l e m e n tah l 7m e s s a g ee n g i n et oc o p ew i t ht h es t a n d a r d p r o b l e m s i nm e d i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m s t 3 w ed e s i g nt h ew o l k f l o we n g i n ew i t ht h ea i do fm a n yo o d p r i n c i p l e sa n dd e s i g n p a t t e r n s t om a k ei tm o r es c a l a b l ea n da d a p t i v e 。 k e y w o r d s ：m e d i c a li n t e g r a t e de n g i n e 。w e bs e “i c e s ，w s f l , 糊盼，o b j e c t o r i e n t a l d e s i g n ，w o r k f l o w , d e s i g np a t t e r n l l 独创性声明 本人声臻所呈交黪学位论文是我本人在导洚稽导下遗嚣酶锈究_ t - 修及褒彳葶 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文申不包含 其他人已经发袋和撰写过的研究成果，也不包含为获得园防科学技术大学或其它 教育机构的学位或证书而使用遗的材料。与我一简工作的同志对本研究所傲酶任 何贡漱均巴在论文中馋了臻确瓣 兑臻莠表示澎意。 学位论文题目：基士坠! 题签煎透直盥医周篡瘗l 鳌选i 土生塞理 学位论文作者签名： e 岛日期：z 一。尹年5 - 月 日 f 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授衩 国跨辩学技术犬学可以绦錾芳癣国家嘉关枣心鼗撬兹送交论文辫复帮传孝电子 文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内客编入有关数据 库进行检索，可以呆闱影印，缩印或扫描等复制手段像存、汇编学位论文。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题强：莲量里热l 篷叠凌逶童墼逛塑塞盛! 鍪遮盐圭塞翌 学位论文作者签名 作者指导教师签名 日期：2 却尹年5 月日 日期：年月 蹄 国防科学技术大学研究生院学位论文 图銎录 黼表l 医疗卫生体系肉信惠集成需求。1 图表2 医院内部信息系统集成需求2 强表3 瑟蠢羧务豹髂系续稳。，。7 图表4w e b 服务协议栈8 强表5w f m c 豹工作漉管理系绞体系结搀组成1 0 图表6 医用集成引擎的体系结构1 l 圈表7h l 7 基本应用模型，。1 4 闰表8h l 7 消怠组成示意图。1 4 阁表9l t l 7 消息模型的概念模型1 6 澄表1 0h l 7 游想模型靛裁筑模型。i 7 图表1 lh l 7 消息模型的实现模型1 8 翅表t 2c o m p o s i t e 设计模式类图。+ 1 9 图表1 3h l 7 消息编码和解码的类图2 0 图表1 4h l 7 消息编辑器。，2 2 图表1 5g r a p h 的m v c 示袁图。2 3 图表1 6 g r o u ps t r u c t u r e 示意图2 4 瀚表1 7 穗表示分瑟黪结掏示慧銎。+ 2 5 图表1 8图1 5 的树形表示其层次结构2 5 圈表1 9g r a p h c e l l 毂类图，。，。+ 2 6 图表2 0g r a p h v i e w 和g r a p h c e l l 的映射2 7 图表2 1 视图的类图，2 8 图表2 2g r a p h m o d e l e v e n t 事件益瞬稽关类的类图。2 9 图表2 3 流程图模型，3 0 鹜表2 工作流模登黉图。3 l 图表2 5 工作流图形界面编辑器3 2 强表2 8 工捧浚过程定义元摸型。，。3 6 图表2 7 工作流状态转换图3 7 图表2 8 工作流引擎的包图。3 9 图表2 9s p e c i f i c a t i o n 包中的w s f l 豢圈。 0 图表3 01 0 包中的类圈4 0 餮表3 l 工俸漉抽象模鳖豹实俸类霾。4 l 图表3 2 工作流引擎的体系结构和工作原理示意图4 2 蜀表3 3 链接管理器类圈。，。4 3 图表3 4 工作流的四种基本执行结构4 4 望耋堑! 竺! 鉴至堡些堕垫型耋里。z = = = = = = ：! ! i i i 国防科学技术大学研究生院学位论文 图表3 6 图表3 7 图表3 8 图表3 9 图表4 0 图表4 l 图表4 2 图表4 3 图表4 4 图表4 5 图表4 6 f l o w 和f l o w r e c e i p t 之间的o b s e r v e r 设计模式 f l o w r e c e i p t 和w o r k f o w e a c t o r 之间的o b s e r v e r 设计模式 f a c a d e 设计模式示意图 工作流引擎设计中的f a c a d e 模式的应用 医院转出流程图 医院转入流程图 转入转出流程图 转诊系统的体系结构示意图 转诊流程在工作流编辑器上的编辑结果 甲医院的转诊请求界面 乙医院的转诊接收界面 表格l点对点的解决方案和集中式的解决方案的比较 表格2h l 7 消息定界符的意义 表格3 工作流编辑器中图标的含义 i g 3 1 5 3 1 诣册砣船驰盯鹃的的 第一章概述 1 礤究背豢与磷究意义 近年来，随着医用信息系统的发展，医院内部出现了h i s ，p a c s ，l i s ，r i s ，o a 等系 统。医疗卫生缣健行业的产监镶中瀣瓒了医保系统，区域至生篱理系统，公共翌生疾瘸控 制系统，转诊、转检系统等。这些系统解决了部门内部的信息问题，然而很难与其他系统 之闽交流信息。系绫爨然箨蟹在“售惑疆岛”承乎，系绞之闽懿乎港鸯根集成成为研究重 点。关于医疗行业产业链中信息集成的需求现状，如下图所示a 图表l 医疗卫生体系内信息集成需求 医院内部信息系统的集成需求现状，如下图所示 一一一 筻1 黄 图表2 医院内部信息系统集成需求 这些系统之问都有自己的数据格式，甚至有自己的通信协议，并且有不同的平台，不 同的软件开发，一商，不同的编程语言，而且还有很多老式的遗留系统需要我们去集成。 本文的研究将解决医用信息系统之间的集成问题，从而提供种可视化的解决方案， 解决系统集成的复杂性和标准化的问题。 1 2 研究现状 信息系统的e a i ( 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 e ) 和b 2 b 集成，包括数据级，功 能级，表示层的集成三个层次。 表示集成：为用户提供多种应用软件的单一视窗。 数据集成：提供统一集中的数据访问。 功能集成：为用户提供应用软件间地互操作。 功能级集成是集成中最理想的方式，以功能集成为目标许多医用集成引擎集成方式主 要有以下几种： 一 点对点的消息中间件方案。 二 基于分布式对象体系结构的集中式方案。 三 基于w e b 服务的面向服务的体系结构。 下面，先比较一下前两者的异同。 第2 页 表捺i 点瓣点释抉穷案鄹浆，串式解浃方案泌竣 穷黧 蠡对纛瀚鳋浃离寮 絮中战爨簿决方察 黧鹱i 粼濑瀚 黧粼ll|鲢黟鼍淤懋鬻 、“诲舞一 ”1 一d “ l寰妥凌溅 蓬窘灏奢懿添缝 蒋潦意爨中管理，搂渡不鬻慕漂酶瀵慧 著髂国到戮麓缝，激瘸p l u ga n d p l a y 瓣方式交集藏蕊缝，瀛多复絷发， 势热怼癸懋涎貘莓攥纯警趱鼗蕊挫。 l逡援蕊爨蔻孳系蕊瓣檄整合枫髓，逡爝滔耀予大鍪靛嚣疗髂怠孛蠢，毽惠交漫 予藏慧交流爨稳嚣攀髓靛系绞 鬃藤瓣羹黎鼹系跷 黎护畿零垂j 较释工疆鄹挺谣较静缑护潮聚浚蓉满接索鄹辩蕊姣，维护静谚 戮暴统。 攀三耱棒窳瓣掏裁鼹搴文褥爨灞滤靛耩予灌疗霄鼗簇鼗瓣一耱群潦骞囊。蕊簿凌篇 二拳嘉漤壤戆谥臻。 蕊镲关予菠瓣蕊惑聚凌察藏攀 擎熟臻美磷懿繁下； 豢 微软m s h u g 蕊矗黼，提供了h l 7 漓息熬镶鹚巍辩鹳，淤惑鹣弱步灏典涉瞧输。感 辫点篷溪感然藏，焱乏镶忿斡鬻鼯赛舔，瀑要鬻窿爨擞辏多熬巢戚蠹袭至露。蕊 令黼疯潲慧翁巾搁 串。 豢 美餐c h a m e l e o n 袋霉熬产漫芝8 m e l e o n ，鬟燮了i 毛 l l 氇蹲蘸g ，敞；e d i t o r ，嚣疆 ! i s t o n e r ，i l l 7t r 渊8 蛰o r t 辫凑薅，纛黠惑懿瓣臻蠢寨，商溪褪稼m a p p i n g 勰麓，熊 骞较好熬瓣蠲搜“。 豢 羹嚣n e o t o g l 釜霹熬产蕊辩翌麓萄蠖， n e o g n a b l ef o r 眦7 ( l 。7 港惠豹瓣秘秽瓣璃) n e o c o n n e c tt c p 蕊翳建鹣t c - f i p 淫甓莲竣 n e o q u e u e 嚣参辩漕惫滔德j ；e o s e n d 孙r 谶溪怒黪发送) n e o r e c e iv 蟹f o rh l 7t 溃崽耱接蛟帮礁试 蕤3 燹 国防科学技术大学研究生院学位论文 点对点的模块化解决方案，有较高的灵活性，缺乏可视化界面。 q d xi n t e g r a t o r 功能说明”1 q d x i n t e g r a t o r 产品为医疗信息处理工具。主要功能为，将所有h l 7 的消息集中管 理，也包含了不同格式的数据转换( 如不同版本的h l 7m e s s a g e ) ，透过对消息进行集中 式管理，可减低成本及复杂度。 1 m e s s a g er e f o r m a t t i n g 设定传进来的r e c o r d s 如何编译成传出的r e c o r d s 。只要用点选的方式就能连接传进及 传出的数据域位。 2 m e s s a g er o u t i n g 透过图形化接口设定及修改通讯网络。 3 s y s t e mm o n i t o r 提供p r o c e s s 在通讯协议上运行时的控制及监控。包括启动或停止e n g i n e 运作，显示 p r o c e s s e s ，暂停或重新始动o u t b o u n d 消息及显示图形格式。 m ic r o s o f t 的集成服务器b i z t a l k 。1 b i z t a l k 是微软的系统集成服务器，主要用于b 2 b 和a 2 a 的系统集成。提供了一整 套可从根本上提高业务流程丌发与应用程序集成速度的软件工具和服务功能。提供了 b i z t a l ke d i t o r ，b i z t a l km a p p e r ，b i z t a l ko r c h e s t r a t i o n 等工具，它提供如下功能： 业务流程编排特性 借助b iz t a l k 编排设计器设计并创建动态分布式业务流程。这项可视化工具能够在 通用设计环境下促成业务分析人员、i t 专业人员和应用开发人员之间的协作。 x m l 架构生成特性 、 在使用b i z t a l k 编辑器的情况下，x m l 文档的生成与编辑操作大大简化。 x m i 文档转换特性 借助b i z t a l k 映射程序将某一架构迅速转化为另一种形式，以便为执行文档转换操 作而生成符合w o r l d w i d ew e bc o n s o r t i u m ( w 3 c ) 标准的扩展样式表语言转换( x s l t ) 文件。 交易关系创建特性 b i z t a k 消息管理器可用来实现贸易文档与协议创建流程的自动化，以便通过 i n t e r n e t 与应用程序和贸易合作伙伴开展业务文档交流。这种基于图形用户界面 ( g u i ) 的管理技术不仅无需依赖编程，而且简便易用。 分析以上系统，医用的系统集成领域当前存在如下问题和不足： 1 系统之间的集成需要一些专用的协议，无法在异构平台下的”即插即用”集成。 2 需要程序员做较多的工作，用于降低难度和提高集成开发效率的可视化工具不 多。 3 大部分系统的集成局限在企业内部，缺乏一种大粒度、松耦合的基于i n t e r n e t 的集成。 1 3 本文的主要工作成果 本文结合医用信息系统的应用实际，力求针对医用信息系统的集成的现状和不足，提 第4 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 供一种基于当前软件技术的解决方案。做了如下工作： 提出了使用w e b 服务的概念来集成医用信息系统的解决方案，从而解决不同平台 不同编程语言，不同厂商之间系统的集成问题。 设计实现了基于国际上通用h l 7 标准的医用消息引擎，解决了系统之间集成的 标准化问题。 应用面向对象的设计模式思想设计了基于w e b 服务流语言( w s f l ) 的工作流集成 引擎和可视化的工作流流程界面。 1 4 论文的组织 论文各章节的内容如下 第一章概述了医用信息系统的现状和系统集成的现实需求，并且综述了医用信息系 统标准化集成工具的现状。 第二章描述了w e b 服务的概念。工作流的概念，以及医用集成引擎体系结构和各模 块组成。 第三章简单地介绍了h l 7 标准，h l 7 消息模型设计和消息编码和解码的设计与实 现。并详细地描述了消息模型设计过程中面向对象设计模式的应用。 第四章描述了可视化流程生成界面基于m v c 设计模式的设计思想。 第五章较详细地介绍了w e b 服务流语言( w s f l ) 以及工作流的形式化描述，介绍 了基于工作流引擎的框架设计与工作流引擎的执行过程，以及工作流引擎设计思想和设 计过程中面向对象的设计思想和设计模式的应用。 第六章医院转诊系统中应用医用集成引擎实现了的两个医院系统转诊的集成应用。 第5 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 第二章系统的体系结构 2 1w e b 服务简介 随着分布式计算技术的迅速发展，企业、政府、医院等的活动将越来越多地依靠 i n t e r n e t 。传统的分布式对象模型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 e t u r e ， 公共对象请求代理体系结构) 、d c o m ( d i s t r i b u t e dc o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，分布式组 件对象模型) 、r m i ( r e m o t em e t h o di n v o e a t i o n ，远程方法调用) 不适用于极端异构的 i n t e r n e t 环境。因为：( 1 ) 它们各自有一套独立的体系结构和私有协议，不同模型的应用 系统之间通信十分不便。( 2 ) 客户端与服务端必须紧密耦合，一旦服务端的接口或执行 方式发生变化，客户端将无法执行。( 3 ) 客户与服务器之间有较大的网络通信量与交互 信息。 甘前，被业界称为计算机i t 第三次革命( 继p c 和i n t e r n e t ) 的w e bs e r v i c e s 技术已 经逐步显露出巨大的商业机会，软件业因此正在酝酿一场大的变化。w e bs e r v i c e s 是近两 年提出的一种新的面向服务的体系结构，其中定义了一组标准协议，用于接口定义、方法 调用、基于i n t e r n e t 的构件注册以及各种应用实现。w e b 服务是可编程的应用逻辑，可使 用标准的i n t e r n e t 协议对其进行访问，w e b 服务将基于构件的开发长处和w e b 相结合，类 似于构件，w e b 服务代表了黑匣子的功能，可以被重复使用而不必关心服务是如何实现的。 与当今的构件技术不同，w e b 服务不是通过专用的对象访问协议访问，如，分布式构件对 象模型( d c o m ) ，远程方法调用( r m i ) 或互连网对象请求代理间协议( i i o p ) 和可扩展 的标记语言( x m l ) 来访问，而且，w e b 服务语言接口严格规定了w e b 服务可以接收和产生 的消息。w e b 服务的消费者可以存在于任何平台，也可以用任何编程语言来实现，只要他 们能够创建和消费w e b 服务接口所定义的消息。 同传统的分布式模型相比，w e bs e r v i c e s 体系的主要优势在于：( 1 ) 协议的通用性。 w e bs e r v i c e s 利用标准的i n t e r n e t 协议( 如h t t p 、s m t p 等) ，解决的是面向w e b 的分布 式计算；而c o r b a 、d c o m 、r m i 使用私有的协议，只能解决企业内部的对等实体间的分布 式计算。( 2 ) 完全的平台、语言独立性。w e bs e r v i c e s 进行了更高程度的抽象，只要遵守 w e bs e r v i c e s 的接口即可进行服务的请求与调用。而c o r b a 、d c o m 、r m i 等模型要求在对 等体系结构间进行通信。如c o r b a 需要每个连接点都使用o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ， 对象请求代理) ，d c o m 需要每个连接点都使用w i n d o w s 平台，p z i i 需要每个连接点都使用 j a v a ，否则双方是难以通信。 在系统集成中，要求所有的参与者都采用同一个基于某种语言和平台的模型是不现实 的。而w e bs e r v i c e s 结合了面向组件方法和w e b 技术的优势，利用标准网络协议和) ( m l 数据格式进行通信，具有良好的普适性和灵活性，在i n t e r n e t 这个巨大的虚拟计算环境 中，任何支持这些标准的系统都可以被动态定位以及与网络上的其它w e bs e r v i c e s 交互， 任何客户都可以调用任何服务而无论它们处在何处，突破了传统的分布式计算模型在通 信、应用范围等方面的限制，允许企业和个人快速、廉价地建立和部署全球性应用。“ 第6 页 2 2 面向服务的体系结构”。 w e b s e r v i c e s 技术的出现，使软件体系结构出现了一种面向服务的体系结构，任何一 种软构件在这种体系中成为一种服务，通过中介的服务注册机构来松耦台地互相调用其它 服务，这样的体系结构更加类似于现在的企业间的真实的分布式计算。图示如下： 图表3 面向服务的体系结构 任何一个面向服务的体系结构包括三个角色：服务请求者，服务提供者，服务注册处。 任何程序或网络节点都可以承担某一种角色的作用。在某些情况下，单的程序可以 充当多个角色，例如，某个程序既可以是向下游消费者提供w e b 服务的服务提供者，也可 以是服务消费者，消费由其他提供者提供的w e b 服务。 面向服务的体系结构包括三个服务：发布( p u b l i s h ) 、查找( f i r i d ) 和绑定( b i n d ) 。面向 服务的体系的关键是服务描述，由服务提供者发布到服务注册处的是服务描述。被服务请 求者检索的，作为查找操作结果的也是服务描述。告诉服务请求者他所需要知道的一切， 以便绑定或调用服务提供者的w e b 服务的还是服务描述。 下面是w e b 服务栈的概念图。 第7 页 镳 国防科学技术大学研究生院学位论文 w s f l s t a t i cu d d i i ) i r e c ttd d i w s d l s o a p h t r p ，f t p ，s 7 r p 图表4w e b 服务协议栈 x m l 和h t t p 。这是w e bs e r v i c e s 最基本的平台。h t t p 是一个在i n t e r n e t 上广泛 使用的协议，为w e bs e r v i c e s 部件通过i n t e r n e t 交互奠定了协议基础，并具有穿透防火 墙的良好特性。x m l 是一种元语言，可以用来定义和描述结构化数据，它是w e b s e r v i c e s 得以实现的语言基础。w e bs e r v i c e s 的其它协议规范都是以x m l 形式来描述和表达的。 s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c 0 1 ) 。s o a p 协议最先由m i c r o s o f t 公司提交给 w 3 c 组织，并于2 0 0 0 年4 月通过1 0 版本。它是s o a 架构实现的线缆级协议，定义t n 务 请求者和服务提供者之间的消息传输规范。s o a p 用x m l 来格式化消息，用h t t p 来承载消 息。s o a p 包括三部分：定义了描述消息和如何处理消息框架的封包( s o a p 封包) 、表达应 用程序所定义的数据类型实例的编码规则( s o a p 编码规则) 以及描述远程过程调用和应答 的协定( s o a p r p c 表示) 。 w s d l f w e bs e r v i c e sd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 。w s d l 由m i c r o s o f t ， i b m ，a r i b a i 家公司在2 0 0 0 年9 月推出。它是m i c r o s o f t 公司的s d l ( s e r v i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 、i b m 公司的n a s s l ( n e t w o r k a c c e s s i b l e s e r v i c e ss p e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ) 合并后被w3c 接纳所形成的标准。 w s d l 为服务提供者提供以x m l 格式描述w e bs e r v i c e s 请求的标准格式，将网络服务 描述为能够进行消息交换的通信端点集合，以表达一个w e bs e r v i c e s 能做什么，它的位置 在哪里，如何调用它等。 u d d i ( u n i v e r s a ld i s c o v e r y ，d 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 规范由 m i c r o s o f t ，i b m ，a r i b a 三家公司在2 0 0 0 年7 月提出。它是在原有m i c r o s o f t 的 d i s c o f d is c o v e r yo fw e bs e r v i c e s ) 和i b m 的a d s ( a d v e r t i s e m e n t a n dd i s c o v e r yo f s e r v i c e s ) 的基础上发展而来的。 第8 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 u d d i 是w e bs e r v i c e s 的信息注册规范，以便被需要该服务的用户发现和使用它。u d d i 规范描述了w e bs e r v i c e s 的概念，同时也定义了一种编程接口。通过u d d i 提供的标准接 ，企业可以发布自己的w e bs e r v i c e s 供其它企业查询、调用：也可以查询特定服务的描 述信息，并动态绑定到该服务上。通过u d d i ，w e bs e r v i c e s 可以真正实现信息的“次注 册，到处访问”。 w s f l ( w e bs e r v i c e sf l o wl a n g u a g e ) 。w e b 服务目前作为一种集成不同应用和系统 的技术正同益发展，如何在系统之间实现流程的集成需要有一个成熟的业界标准。w s f l 由 i b m 提出，使用w s d l 和w s e l ( w e bs e r v i c e se n d p o i n tl a n g u a g e ) 来描述服务接口和它们的 防议绑定。w s e l 是用来描述非操作性的服务特征( 如服务质量等) 的一种语言。 2 3 工作流的思想简介。1 工作流技术在实现企业过程重组、事务流水线式处理以及信息流、文档流的管理等面 向过程的应用以及在满足系统集成化应用需求方面显示了强大的功能和极大的应用前景。 基于工作流的应用工f 成为现代企业软件系统的核心组成部分，工作流管理联盟( w o r k f l o w m a n a g e m e n tc o a l i t i o n ，简称w f m c ) 给工作流下的定义是：工作流是商业过程部分或全部计 算机化或自动化。换言之，工作流是为了达到一定的商业目的而根据一组定义的规则将文 本、信息和任务在工作过程参与者之间传送的过程自动化。工作流管理系统的定义是：工 作流管理系统是支持企业经营，过程高效执行并且监控其执行过程的计算机软件系统。 虽然不同的工作流管理系统具有不同的应用范围和不同的实施方式但他们也有许多 共同的特点，从比较高的层次来抽象地考察工作流管理系统，可以发现所有工作流管理系 统都提供三种功能： l _ 建立阶段功能：主要考虑工作流过程和相关活动的定义和建模功能。 2 运行阶段功能：在一定的运行环境下，执行工作流过程，并完成每个过程中活动的 排序和调度功能。 3 运行阶段的人机交互功能：实现各种活动执行过程中用户与i t 应用工具之间的交 互。 下图给出工作流管理系统的三个主要功能。 第9 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 图表5w p m c 的工作流管理系统体系结构组成 2 4 基于w e b 服务的医用集成引擎的体系结构 241 使用w o bs e r v i c e s 进行集成的必要性 很多企业的信息系统都由多种异构系统所组成，这些系统各自独立。为了共享资源， 人们提出了e m ( 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 ) 集成方案，e a i 指的是集成不同 应用和数据，使得应用程序不需要作太大的变化就可以共享数据和集成应用程序之间的商 务活动的过程。主要有两种类型的e a i 。1 ：公司内部的应用集成一内部e a i ；b 2 b 集成一外 部e a i 。 理想的集成方案必须满足以下条件： 1 基于工业标准，尽量减少在异构环境之间对私有适配器和连接器的需要。 2 松散的耦合，即请求不必针对特定应用的a p i 。 3 异步执行方式。使得在等待第一个应用的响应时可以执行第二个应用。 4 可靠性。保证消息被投递一次且仅仅一次。 传统的e a i 解决方案是私有的和复杂的，因而不能实现必要的灵活性和适应性。而w e b s e r v i c e s 技术由于使用标准的w e b 协议( h t t p 、s m t p 等) 和一系列标准协议( x m l 、s o a p 、 w s d l 、u d d i 等) 满足了上述所有条件，为e a i 提供了一种崭新的方法。当把w e b s e r v i c e s 应用到e a i 中时，整个企业的所有系统都成了一个松散结构中的组件，系统接口、应用通 信、数据转换和目录信息都是建立在开放的、被广为接受的标准之上，用户能迅速访问到 他们所需要的信息。 2 4 2 基于w e bs e r v i c e s 的医用集成框架 第1 0 页 1 w e b s e r v i c e s 技术标准、规范和相应的w e b 和s o a p 服务器。这是最底层的基础。 2 w e b s e r v i c e s 应用集成服务引擎。主要包括h l 7 消息引擎、w e b 服务工作流引擎。 3 工作流的控制和监控，h e 7 消息编辑器，图形可视化的工作流程编辑器。 建立阶 运行阶 # 。它 图表6 医用集成引擎的体系结构 该集成框架基于w e bs e r v i c e s 技术，集成引擎通过各类接口将应用封装成w e b s e r v i c e s 部件后发布到u d d i 注册中心，并通过接口调用相应的应用。它是连接各类应用 的桥梁，采用的是松散的耦合方式，即任何应用都可以调用对应的接口连接到系统中来， 方式灵活，简单快速，真正实现了“即插即用”。 当某应用系统需要集成时，它首先调用集成平台的接口，将其能够提供的服务用w s d l 描述后，用s o a p 消息发布到u d d i 注册中心。如果注册中心是私有的，则集成的是企业内 部的应用系统。如果注册到公有注册中心，则可通过i n t e r n e t 集成不同企业之间的不同 系统。 在该集成框架中，应用系统既可以是已有的旧应用，也可以是新开发的w e bs e r v i c e s 应用。如果是已有的应用系统，需要首先将此封装成w e bs e r v i c e s 组件，方法是：生成描 述该系统功能和调用方法的w s d l 文件；然后生成服务器端基于s o a p 的服务框架( s e r v i c e s k e l e t o n ) ；最后将服务描述文件通过u d d ia p i 发布到u d d i 注册服务器中。 整个体系结构的设计，参考了w f m c ( 世界： 作流联盟) 的工作流模型，设计体现了将工 作流生成和工作流执行分开、工作流执行和工作流管理分开的设计原则，实现了总体体系 结构的灵活性和可修改性。 第1 1 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 2 4 3 主要模块功能描述 h l 7 消息引擎 任务是将传入的消息标准化，并且通过格式转化后将消息传入工作流引擎的w s d l 文件。 w e b 服务工作流引擎 负责根据工作流的过程定义来执行工作流，并且调用相应的w e b 服务，协调各w e b 服务的过程，提交、取消工作流，监控工作流的执行的状态。 h l 7 消息编辑器。 负责h l 7 消息可视化的编辑生成。 图形可视化的w e b 服务流程建模工具 负责对现实流程的可视化生成，并且表示为w s f l 规范的x m l 文件。 以上各模块的设计和实现，将在下面各章节分别描述。 第1 2 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 第三章h l 7 消息引擎的设计与实现 医疗保健行业的信息化迫切需要医院各科室之间，医疗部门之间充分交流信息，包括 疾病的诊断和治疗的临床信息、财务信息和医疗保险的信息等，而不同的系统，不同的厂 家开发的医院信息系统之间数据格式的不同又给医院系统之间或医院各科室之间的信息 交流，传递集成带来很大的困难，因此迫切需要共同遵循的交换标准。h l 7 的消息引擎负 责将需要集成系统中的传递信息标准化为标准的格式传入工作流引擎。下面我们简单介绍 i l l 7 标准，并使用面向对象设计思想设计了h l 7 的消息模型和h l 7 消息的编码和解码。 3 1h l 7 消息引擎的组成模块 根据h l 7 消息引擎的功能，设计了如下模块： 一消息的模型模块：将h l 7 标准化的消息定义格式转换为面向对象模型。 二消息的编码和解码模块：编码就是把消息字符串转化为消息对象。解码就是把消 息对象转化为消息字符串。 三h l 7 消息编辑器：负责消息的可视化编辑。 四消息的传输：提供基于w e bs e r v i c e ss o a p 通信协议的消息传输，把消息传输到工 作流引擎。下面分别叙述如下。 3 2h l 7 标准简介“o 1 9 8 7 年，顺应当时美国国内医学信息化的需求，h e m t hl e v e ls e v e n 组织成立。h l 7 ( h e a l t hi 8 、，e l7 ) 是目前国际上被广泛采用的医疗电子信息交换标准，由美国在1 9 8 7 年提出，目前这一标准已经发展到2 5 版。美国卫生信息传输标准是由非赢利性机构 一h e a l t hl e v e ls e v e ni n c 。研究开发的标准，得到美国国家标准局的批准。h l 7 的目标 是为医疗信息系统提供统一的信息接口标准。 该标准可以使社会保险中心与定点医院之间的信息交换及时，方便医院之间交流病人 资料，使国际医院间的患者会诊变得可行。同时，也适用于医院内部不同医疗信息系统之 间交换病历资料、临床财务信息等。h l 7 采用消息传送机制实现不同系统间的数据传输和 功能调用，是建立在丌放系统互连标准( o s i ) 应用层( 第七层) 的应用标准，h l 7 通讯协 议汇集了不同厂商设计应用软件间接口的标准格式，使得各个医疗机构不同的应用系统 间，能够进行一些重要资料的沟通。通讯协议的设计同时保留相当的弹性，维持一定的兼 容性。h l 7 组织参考国际标准组织( i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d so r g a n i z a t i 0 1 1 s ，j s o ) ，采 用丌放式系统架构( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e e t i o n ，o s i ) 通讯模式，将h l 7 纳为最高的一 层，也就是应用层。 h l 7 标准在美国已有很多厂商及医院的支持与使用，其它国家还包括：澳大利亚、加 拿大、德因、以色列、日本、新西兰、荷兰和英国等。1 9 9 4 年h l 7 被纳入美国a n s i 国家 标准，这推动了h l 。7 的发展。我国也于2 0 0 0 年加入该组织，目前有大量的医用信息系统 第1 3 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 一商在开发医用信息系统中遵循此标准。 h l 7 基本应用模型见图7 ： 图表7h l 7 基本应用模型 这是一个典型的生产消费型应用模型。利用消息沟通医疗行业信息系统之间的信息， 主要应用于住院处理( a d m i s s i o n ，d i s c h a r g e ，t r a n s f e r ) 、医嘱( o r d e r e n t r y ) 、财务 ( f i n a n c e ) 、检验报告( o b s e r v a t i o n r e p o r t i n g ) 、电子病历管理( m e d i c a l r e c o r d i n g i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ) 、病患照顾( p a t i e n tc a r e ) 、预约( s c h e d u l i n g ) 和 转诊( r e f e r r a l ) 等。 3 3h l 7 消息简介“” h l 7 标准是基于i s 0 协议的第七层制定的，是属于应用层的协议。h l 7 可以应用于多 种操作系 图表8h l 7 消息组成示意图 一 第1 4 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 消息( m e s s a g e ) 是系统问数据传输的最小单位，由一组有规定次序的段组成。每个 消息都用一个消息类型来表示其用途。例如a d t 消息类型主要用来传送病患管理数据。在 每个消息中包含的前三个字符代码标识该消息的类型。 段( s e g m e n t ) 数据字段的一个逻辑组合，在一个消息中，段可能是必需的，也可能 是可选的，它可能只出现一次或者多次重复，每一个段都有一个名字。例如，a d t 消息可 能包括如下的段：消息头( m s h ) ，事件类型( e v n ) ，病患标识( p i d ) 以及病患就诊( p v l ) 。 每个段都用一个唯一的三字符代码所标识，这个代码叫段标识。 字段( f i e l d ) 是一个字符串，每个字段有位置( s e q ) ，最大长度( l e n ) ，数据类型 ( d t ) ，可选性( o