（系统工程专业论文）铁路信息共享平台数据交换模式及相关技术研究.pdf

北京交通大学硕士学位论文 摘要 经过2 0 多年的发展建设 中国铁路各部门在铁路信息化方面 取得了巨大的成绩 但是由于之前缺乏统一的信息化建设规划 导致了各个业务系统的互通性和互操作性很不好 大量的信息难 以为其他系统所使用 造成了信息资源的浪费 因此实现铁路信 息资源的共享和综合利用对于中国铁路的跨越式发展来说有重要 的意义 同时铁路管理信息系统众多 如果针对每个系统都专门 开发的信息共享系统的话 则成本巨大并且会有很大的浪费 因 此有必要建立铁路信息共享平台 由其专门负责铁路信息的共享 信息的共享的基础是数据交换 只有保证信息共享平台与各个 业务系统之间数据交换准确 高效 及时才能保证信息的最大共 享 本文首先深入研究了铁路信息化的现状和铁路信息平台的体 系结构 然后系统地研究了各种数据交换模式及其技术 比较了 其优点与不足 在此基础上提出了一个符合铁路信息共享特点的 数据交换模式 并对其中涉及到的相关技术进行了研究 最后 介绍了该模式的一个范例一一铁道部项目 铁路信息共享实验系 统 中数据交换部分的具体实现 关键词 铁路信息共享 铁路信息共享平台 数据交换 x m l j 2 e e 北京交通大学硕士学位论丈 a b s t r a c t t h r o u g hm o r et h a n2 0y e a r s d e v e l o p m e n t c h i n e s er a i l w a yh a s g o th u g e a c h i e v e m e n ti nt h er a i l w a yi n f o r m a t i z a t i o np r o g r e s s b u td u e t ot h el u c ko fau n i f o r mp r o g r a m m i n gf o rr a i l w a yi n f o r m a t i z a t i o n t h e c o c o m m u n i c a t i o na n dc o o p e r a t i o na m o n gb u s i n e s ss y s t e m sa r ep o o r w h i c hl e a dt oi n f o r m a t i o ni no n es y s t e mi st m r dt ob eu s e db yo t h e r s y s t e m s a tt h es a m et i m er a i l w a y h a v en u m e r o u sm i s m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m s oi fw ed e v e l o pt h es p e c i mi n f o r m a t i o ns h a r i n g s y s t e mb e t w e e ne v e r yt w om i s i tw i l l c a u s er e p e a t i n gc o n s t r u c t i o n a n dt h ec o s tw i l l b e h l l g e i t i s s i g n i f i c a n t l yn e c e s s a r yt o b 垃强da r a i l w a y i n f o r m a t i o ns h a r i n gp l a t f o r mt od ow i t ht h es h a r i n go f r a i l w a y i n f o r m a t i o ne s p e c i a l l y t h ef o u n d a t i o no fi n f o r m a t i o ns h a r i n gi sd a t ae x c h a n g e o n l yi f d a t a e x c h a n g e b e t w e e ni n f o r m a t i o n s h a r i n gp l a t f o r m a n de a c h b u s i n e s sm i si s a c c u r a t e e f f i c i e n t a n d0 1 1 t i m e c a n t h eb e s t i n f o r m a t i o ns h a r i n gb es u r eo f sp a p e rf i r s ts t u d i e st h es i t u a t i o no f r a i l w a yi n f o r m a t i z a t i o na n dt h e a r c h i t e c t u r eo fr a i l w a y r d o r m a f o n s h a r i n gp l a t f o r m t h e ni n v e s t i g a t e sv a r i o u sp a t t e r n sa n dt e c h n o l o g i e s d a t ae x c h a n g e s y s 把m a t i e a l l yc o m p a r e s t h e i r a d v a n t a g e a n d d i s a d v a n t a g e s o nt 1 1 eb a s i co f t h ep r e v i o u ss t u d i e s t h i sp a p e rc o m e s u pw i t had a t ae x c h a n g ep a t t e r nf i t t e d i nw e l lw i t hc h i n e s er a i l w a y h n a l l yw eg i v eo u tai m p l e m e n t a t i o nm o d e li nt h ep r o j e c tb u i l d i n g e x p e r i m e n t a ls y s t e m r f o rr a i l w a y 锄咖a t i o n s h a r i n g k e yw o r d r a i l w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n g r a i t w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n g p l a t f o r m d a t ae x c h a n g e x m l j 2 e e j 北京交通大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1 信息共享对于铁路信息化建设的重要性 人类社会正从工业社会迈向信息社会 信息技术是当代最具潜 力的新的生产力 信息资源是国民经济和社会发展的战略资源 信息化水平已成为国家现代化水平和综合国力的重要标志 中国 已加入w t o 也将面临着铁路运输市场的全面开放 为增强企业 竞争力 必须提离现有的信息化水平 而信息化的目标之一是实 现信息共享 经过2 0 多年的发展建设 铁路各部门在许多信息系统的建设 方面取得了巨大的成绩 如t m i s d m i s 及客票发售和预定系统 等 这些系统尽管在各自的职能领域发挥了很大的作用 但如何 将这些业务部门的信息有机地结合起来 组成一个综合的数据库 系统 向铁道部 各铁路局及铁路分局提供所需的业务信息以达 到信息共享 是目前急需解决的关键问题 同时 为尽快向社会 开放 更好地提高社会竞争力 有必要向广大用户提供诸如火车 时刻表 客票余额实时查询 货票及行李票的实时追踪等信息 从信息角度来看 铁路车 机 工 电 辆方方面面的信息是 能创造经济价值的运输业资源 这些信息资源己成为影响生产力 竞争力和整个社会经济的重要因素 铁路运输生产能力 安全和 效率在很大程度上取决于信息资源的获取 及时处理 利用 而 北京交通大学硕士学位论文 我国铁路运输系统又具有广域性 分散性 连续性 管理集中性 和实时性等特点 只有依靠信息的正确 完整 及时 也就是说 只有实现铁路信息共享 才能保证整个铁路运输系统的协调 高 效和安全 才能保证铁路运输经济的稳健 高速发展 才能实现 信息的增值 才能有充分的能力与民航 公路运输进行竞争 由于没能制定一个信息共享总体方案 铁路各个业务信息系统 基本上都是单独开发建设 自成体系的 各系统之间的连通性和 互操作性不好 大量的基础数据需各系统各自维护 大量的管理 信息难以为其他系统及其管理人员及时利用 造成信息资源的浪 费 某些系统虽然在设计时考虑到了与其它信息系统的接口问题 如运输管理信息系统与运输调度指挥系统之间 财务管理信息系 统与客货运 统计系统之间 但这些没计多是从各自系统角度 从局部出发考虑接口问题 缺乏从全路信息化建设的高度考虑通 用性 扩充性等问题 1 1 2 铁路信息共享中数据交换的重要性 根据信息理论的广义定义 信息是指主体 人 生物和机器 与外部客体 环境 其它人 生物和机器 之间相互联系的一种形式 是主体和客体之间一切有用的消息和知识 是表征事物特征的一 种普遍形式 或者简单点说 信息是向人们或机器提供关于现实 世界各种事实的知识 是数据 消息中所包含的意义 从信息的定义中我们可以看到数据是信息的主要载体 信息 共享的基础是携带信息的数据的共享 根据对数据的利用程度的 不同 信息共享可以分为两个层次 第一个层次是数据的可视 在这个层次上数据的接收端可以 北京交通大学硕士学位论文 动态地通过终端设备如w e b 浏览器看到所需要的数据 因此实际 上数据的最终用户是人 数据是信息的载体 但是数据本身并不 一定意味着信息 要想真正获取其中含有的信息 达到信息共享 的目的 需要用户运用自己的分析判断能力或者相应的计算机软 件对数据中隐藏的信息进行分析提取 但是在这个层次上 数据 处理的任务是由入来完成的 而个人的能力是有限的 在海量 复杂的数据面前 就会显得力不从心 第二个层次是要实现数据的交换 在这个层次上 数据的接 收嫡的最终用户不是人 而是可以7 2 4 小时高效运行的计算机 程序 这些程序通过数据交换获取其他应用程序的数据 并利用 其强大的计算能力对其进行处理 获取其中的信息 达到信息共 享的目的 为了使得客户端接收程序能够 读值 数据 数据交 换双方必须严格制订和遵守交换的数据标准 铁路交通运输业是一个大联动机 连接着社会经济的各个方面 和各行各业 不同专业部门 多项业务工种联合协作来完成企业 的各项业务目标 各级指挥人员既要进行频繁的计划 组织与协 调工作 又要及时 准确地发布指挥命令 既要进行浩繁的信息 处理工作 又要考虑动态变化的环境影响和各种随机因索的干扰 因此 系统的复杂性已经超出了人工能够掌握的限度 过去 由 于设备 技术落后 运营管理沿袭传统的方式 大动脉 长期处 于超负荷状态 运营管理主要靠手工来完成 对浩繁的信息处理 瞬间的动态变化和各种随机因素的调整 全靠人脑掌握控制 致 使各级管理人员和工作人员过分地消耗脑力和体力 造成交通运 输工作经常处于被动状态 严重地影响了交通运输的发展 因此 实现数据快捷交换对于铁路信息化具有重要的意义 北京交通大学硕士学位论文 1 1 3 数据交换和相关技术的发展情况简介 数据交换的定义是 利用协定的标准组织信息结构 将信息在 计算机与计算机之间进行电子转移 在数据交换领域中 没有数 据标准的数据交换的代价是高昂的 相同的数据分析处理模块在 很多应用中被重复地撰写 可能只是为了将某一数据源的数据转 换到各个不同的目标数据源中去 由于没有中间标准 各个系统 的实现人员也几乎没有可能将代码重用 昂贵的数据交换代价使 得数据源只能散乱孤立地存在 早在2 0 世纪6 0 年代就出现了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 电子数据交换 e d i 是在不同种类的系统之间进行商业交易的电 子数据交换标准 它通常定义为 内部组织之间 计算机和计算 机之间结构化的事务数据交换 商家采用e d i 的方法能快速而 安全的发送定单 提货单 发票 进出口许可证等商业信息 e d i 广泛应用于金融 保脸 关贸 海关 税务和仓储等 但是e d i 依靠的是不同商业之间的强大计算机系统来实现压 缩的数据传输 每一条信息在传输中必须编码 它要求所有的合作 伙伴都必须有唯一的解决方案和基于严格事务处理的标准集 这种 信息标准格式使得e d i 缺乏灵活性和简便性 同时由开发和维护 转换软件 以及标准升级和通讯所带来的高成本阻碍了e d i 的广 泛应用 x m l 的诞生为数据交换提供了新的思路 x m l 本身只是一 种数据定义规范 而与具体应用无关 常见的网络架构 通信协 议 加密协议都可以与x m l 相结合 x m l 充分利用了现有的网 络资源 通过定制d t d s c h e m a 可以方便灵活地体现新的商业 4 北京交通大学硕士学位论文 机制和规则 使之成为标准的数据交换格式 x m l 能够在数据交 换中作为e d i 的x 1 2 和e d i f a c t 的替代格式 就目前的电子 商务发展情况来说 由于不同的企业所使用的操作平台和数据库 各不相同 而不同的数据库所支持的数据格式又千差万别 这就 使得各企业在进行网络数据交换及电子商务活动时所使用的数据 格式很不统一 从而造成了许多企业之间进行电子交易的难度 如果能够实现数据在x m l 格式和不同的数据库之间进行自 由转换 那么企业之间以及网络阃的数据交换就都可以统 n x m l 格式上来 这样不仅解决了企业间电子商务中所出现的数据 交换格式不统一的问题 而且为实现跨平台 跨网络的数据交换 提供了 个强大的工具 1 2 本论文的主要研究内容 在铁路信息共享平台上建立起铁路数据交换系统 其目的是 要更好地实现信息共享 解决信息孤岛造成的重复录入 资源浪 费 数据不一致性等问题 同时依托铁路信息共享平台 各个业 务系统可以通过这个数据交换系统交换数据 充分利用现有资源 避免重复开发 集成历史数据 保护原有系统的投资 使得铁路 信息共享平台既是综合信息查询平台又是新应用的基础数据平 台 本论文将在研究铁路信息化现状和铁路信息共享平台体系结 构的同时 深入研究现有的各种数据交换模式和技术 力求为铁 路信息共享平台提出一个符合铁路信息化特点的数据交换模式 并对其安全性做了研究 最后本文介绍了该数据交换模式一个示 例系统 北京交通大学硕士学位论文 第二章铁路信息共享平台概述 2 1 铁路信息化建设中的信息共享问题 铁路运输在我国始终是最主要的交通运输行业 一直是以最庞 大的组织 最强的运输能力为我国现代化经济建设作出了巨大的 贡献 近二十年来信息技术 材料技术的综合建设等高新技术为 铁路注入了新的活力 随着社会经济的发展 社会对铁路运输业 提出了更高 更快 更多的要求 近年来 作为i t s 的基础 铁 路信息现代化的建设迅速发展 t m i s 自9 2 年设计施工以来取得了 巨大的成绩 并且在9 8 年部分投入了使用 d m i s 建设经过近三年 的努力取得了阶段性成果 客票发售和预定系统于9 8 年底投入了 广泛的应用 这些成绩均为铁路i t s 奠定了坚实的基础 随着列 车速度日益提高 运行环境日趋复杂 社会对铁路运营功能要求 将更加严格 现代化程度的要求更高 在充分肯定铁路各种信息系统建设所取得成绩的同时 又要 清醒地认识到目前建设过程中存在的问题 由于各业务信息系统 基本上都是单独开发建设 自成体系的 各系统之间的连通性和 互操作性很差 大量的基础数据需各系统各自维护 大量的管理 信息难以为其他系统及其管理人员及时利用 造成信息资源的浪 费 为使这些系统发挥最大的效益 应便各信息系统实现应用层 的互连 以达到数据集成 信息共享的目的 现在开发的各系统 尽管也为决策层提供了信息查询功能 但各系统分设查询终端 造成使用不便 随着铁路运营信息系统中各系统的不断开发 如 何为决策层提供跨系统的可持续发展的信息查询 决策支持 是 6 北京交通大学硕士学位论文 信息共享急待解决的问题 2 2 铁路信息共享需要解决的问题 根据铁路信息化系统的技术构成 未来铁路信息化体系可看 作是由六大系统综合而成的 这六大系统是 1 业务管理信息系统 2 过程控制与安全保障系统 3 办公信息系统 4 社会化信息服务系统 5 决策支持与综合应用系统 6 通信网络系统 业务管理信息系统是面向各业务管理部门如客运 货运 车务 机务 工务 电务 财务 人事 劳资 计划 统计等各级管理 人员的信息处理系统 以帮助各业务部门管理人员快速 准确地 获取 处理 传递和应用信息 并具有某些初步的辅助设计及决 策功能 过程控制与安全保障系统是面向生产进程中数据的采集 设备 的控制 生产过程自动化 并为铁路行车提供安全保障的系统 它一方面将大量的有关设备及被控物件的状态数据送往业务管理 信息系统 一方面又接受业务管理信息系统传来的指令 使被控 物件产生新的动作或达到新的状态 这类系统如调度指挥系统 红外轴温探测系统 编组站调车系统等 办公信息系统是面向行政及业务管理人员的 为提高办公效率 和加速信息传递及共享的高效 智能化的办公系统 它通过机关 局域网和各种现代化办公设备 使系统具备数据 文字 声音和 7 北京交通大学硕士学位论文 图像的综合处理能力 办公信息系统与业务管理信息系统的互连 使行政及业务管理人员获取与共享更加广泛的信息 全面提高办 公质量与效率 此外 该系统还应提供访问因特网的功能 社会化信息服务系统是通过设置铁路信息网站 发挥综合信 息优势 面向旅客和货主提供各种级别的信息咨询服务 扩大铁 路影响 进而发展为网上订 售票 网上申请货物运输等电子商 务 以及开展科技信息服务 广告业务等社会化信息增值服务 提高铁路运输服务质量 争取更大的运输市场份额 决策支持与综合应用系统是以业务管理信息系统为依托 面 向各级管理决策层提供专题的或综合的辅助计划与决策服务 主 要包括业务综合分析 宏观与微观发展预测 政策及生产管理仿 真 计算机辅助计划编制 决策支持系统及专家系统等 通信网络系统是上述各级系统进行系统传输与共享的基础系 统 它以铁路长途传输网 电话交换网和数据通信网为基础 并 在其上构建各种专业通信服务网络而组成 在上述六大系统中 业务管理信息系统中的各管理信息系统 之间存在大量的共享信息 业务管理信息系统与其他系统相互间 也有大量的共享信息 信息共享必须解决将共享信息送到需要的 系统中及需要的人手中 或使其能方便地获取所需的共享信息 铁路信息中有十大重要的基础数据源 它们是 货运需求信 息 货票信息 货物列车确报信息 客票信息 行包信息 机务 信息 工务信息 车辆信息 财务信息 基础公用信息 各系统 各部门对采集到的基础数据必须坚持共享的原则 提供给需要使 用的其它系统与部门 综上所述 铁路内部存在众多的信息系统 从纵向看 各信 北京交通大学硕士学位论文 息系统基本上自成体系 均能较好地满足铁路生产经营的需要 从横向看 各信息系统间存在着大量的信息交换及共享需求 如 运输管理信息系统与调度指挥系统间的数据交换 财务信息系统 与运输管理 统计系统间的数据交换 各业务信息系统与铁路办 公信息系统间的数据交换 以及工务 电务 调度等地理信息系 统之间的空间数据共享等等 要真正实现铁路信息资源的全面共享 迫切需要在新的铁路 信息化体系结构基础上 在铁路基础通信网络发展的基础上 进 行面向未来的 能够充分发挥铁路现有汁算机软硬件潜力的 能 够彻底实现铁路各信息系统之间数据无缝交换的 能够极大提高 铁路企业生产管理安全和效率的铁路信息共享应用总体规划 该 总体规划应达到如下目标 在铁路信息化体系结构的基础上 在对铁路共享信息资源特 点的分析基础上 充分考虑计算机和信息系统技术的最新发展 充分考虑铁路远程网络通信的现状和发展 综合考虑投资实现的 可行性和系统运行速度需求及效果 进行铁路信息资源共享总体 应用模式的设计 进行铁路各级管理及生产单位的信息提供及信 息共享模式的设计 进行铁路信息资源和共享用户的统一编码设 计 进行友好的信息共享人机交互机制的设计 从而实现 数出 f 资源共享 实现全路范围内的信息资源无缝共享 实现路 内外信息资源的充分交换 以便在大量准确信息资源累积的基础 上 在数据仓库 g i s 等先进技术平台上 进行电子商务 客货运 营销 企业管理与决策等方面的数据挖掘 从而为铁路企业提供 微观 宏观经营战略等方面的决策支持服务 9 北京交通大学硕士学位论文 2 3 铁路共享信息需求分析 2 3 1 铁路共享信息分类 2 3 1 1 铁路信息资源的四层模型 随着知识经济的发展 信息资源之所以越来越被人们所重视 是基于它本身所蕴含的内容和实质有利于消除人们生产活动中的 不确定性 有助于人们进行决策 减少生产活动中其他物质资源 能源的消耗 降低成本 节省开支 提高效益 从某种意义上说 信息资源是人类社会活动中经过加工处理 有序化并大量积累后 的有用信息的集合 铁路信息资源分为四层 自下而上分别是铁路空间信息层 铁路运输基础信息层 业务应用系统信息层和决策支持信息层 见图2 一l 1 铁路空间信息层 铁路空间信息是指各种空载 星载 车载和地面测地遥感技 术所获取的我国铁路系统各物质要素存在的空间分布和时序变化 及其相互作用的地理信息的总体 具体包括我国铁路运输系统内 的各组织部门 包括部 局 分局 站段 固定设备 包括线路 桥梁 隧道 车站 信号 和移动设备 包括机车 车辆 等的 时一空分布及相互联系的地理信息 2 铁路运输基础信息层 铁路运输基础信息是指铁路运输生产过程中基础公用信息的 集合 铁路运输基础信息是整个铁路运输生产正常运转的基础 3 业务应用系统信息层 1 0 北京交通大学硕士学位论文 业务应用系统信息是指由各业务管理部门的信息处理系统产 生的各种铁路业务信息 铁路运输业是一个由车 机 工 辆 电等部门构成的有机整体 业务管理信息系统涉及到了铁路运输 的各个方面 铁路的各类业务数据经过各个业务信息处理系统加 工后形成了业务应用系统信息 4 决策支持信息层 决策支持信息是指通过对铁路空间信息 铁路运输基础信息 和铁路业务应用系统信息进行综合加工后所得到的 能够辅助铁 道部 路局 分局等各业务管理部门的领导进行决策的信息 它 是信息增值的具体表现 图2 1 铁路信息资源层次模型 2 3 1 2 铁路共享信息资源的特点 i 铁路信息资源共享的内涵 铁路信息共享主要包括四个方面 以运输生产管理为例 1 铁路企业局部范围内的信息共享 主要指铁道部 铁路各 级运输企业机关局域网中各m i s 的信息共享 以及基层站段局域 网中各m i s 的信息共享 这一范围内的信息共享主要是在局域网 范围内的信息共享 是各信息系统信息资源的集中地实现局部范 北京交通大学硕士学位论文 围内的信息共享是铁路信息化建设成功的基础 2 铁路纵向广域信息共享 铁路各行业多采用纵向垂直行政 业务 领导 因此 从铁道部 路局 分局都需要及时详细地 了解所属范围内的信息 而下属各单位也需要及时得到上级主管 单位的指示等各种控制信息以及反馈回来的生产和管理信息 这 一范围内的信息共享属于广域网范围内的信息共享 以铁路干线 数字通信网络为基础实现 共享信息的交换量和频率较大 是铁 路信息化建设需要解决的重点问题 3 铁路横向广域信息共享 各铁路局特别是相邻铁路局之间 往往需要交换诸如机务 工务 客流 货流 列车到发时刻 货 物丢失赔偿及调度等实时信息 特别是通过分界口的各种客货流 信息 这一方面的信息共享涉及各铁路局信息系统之问的接口 信息的一致性需要得到充分保证 较难规范 属于更复杂的广域 网范围内的信息共享 4 铁路和外界的信息共享 包括铁道部和国家计委 经贸委 财政部 统计局等国家机关之间的信息交换 包括铁路局 分局 站段和地方政府 和厂矿 企业 公路 水路 海关等之间的运 输和统计信息交换 包括和社会广大乘客之间的客 货运信息交 换等 这一方面信息共享的关键在于铁路信息网和外界的接1 3 设 计 是国家信息化建设的重要组成部分 是铁路客货营销现代化 的重要标志 是铁路信息化建设的重要目标 2 铁路共享信息的变化频率分析 铁路共享信息按其发生变化的频率划分为以下三类 1 动态实时共享信息 如客票预发售动态信息 列车运行调度 信息等 这类信息每天2 4 小时都可能在变化 需按实际情况动态 1 2 北京交通大学硕士学位论文 刷新 2 公用基础信息 系统间需要经常直接交换的各类基础信息 如车站代码等各种编码信息 列车时刻表及其变动信息等 这类 信息可能根据实际情况发生变化 是多种信息系统正常运行所依 赖的基础 3 静态信息 各生产和管理领域每日 旬 月 季 年的生 产管理计划 实际完成情况等各种业务的统计汇总信息 这类信 息是不可更改的 2 3 2 基础公用信息分类 公并3 基础信息的变更由铁路运输行业权威机构发布 频度不 大 但是一旦变更应通过远程网络及时将变更情况通知各m i s 须 制定全路统一的所有m i s 中该类基础信息的修改变更时问 并包 含在发布信息中 主要包括 1 铁路客货运站名及编码通过运输管理信息系统中的基础信 息管理系统发布 涉及运输管理信息系统中的其他系统以及机务 车辆 供电给水 电务 工务 财务会计 统计等几乎所有m i s 2 列车编码及列车运行时刻表通过运输管理信息系统中的运 输调度管理系统发布 涉及运输管理信息系统中的其他系统 以 及机务 车辆 供电给水 工务 财务会计 统计等m i s 3 会计科目编码由财务会计管理信息系统中的通用会计核算 及管理系统发布 涉及财务会计管理信息系统中的其他系统 以 及运输管理信息系统中的客货运营销m i s 统计 劳资等m i s 为保证信息的一致性 除会计科目编码外 其他信息均应由 t m i s 系统统一发布 在基础公用信息发生变化时 由负责发布的 北京交通大学硕士学位论文 信息系统将变更的部分压缩后发送至相关的信息系统 由这些信 息系统再利用其数据库复制功能将变更后的基础公用信息发送至 其系统的各部分 2 3 3 动态信息共享设计 为了使信息共享服务于对运输业务陌生的路外消费者 必须 以铁路货物运输 旅客运输 行包运输系统为依托 借助现代信 息技术所提供的多种媒介手段及技术工具 通过开展电子商务 信息咨询 商务代理等扩大铁路影响 方便旅客与货主 进而获 得更大的市场空间 其主要内容包括 1 面向普通消费者 提供铁路客 货运输信息 例如客票发 售与预定系统中的客流信息 客票发售和预定信恳 列车到发时 刻 动态票额揭示 客运行包系统中代办点的到货通知信息 行 包信息及实时追踪 货运系统中的货票信息等延伸服务信息 其 特征是在传统运输生产系统之上 通过现代i t 技术延伸服务渠道 方便铁路客户 2 面向专业客户 除上述信息外 还提供铁路运输日常生产 动态信息 包括铁路日常生产中客 货运输的实绩及动态预报 其特征是各生产及管理系统的信息通过各种不同的信息发布手 段 采用铁路主动发布及被动接收客户查询的方式服务于旅客和 货主 例如运输管理信息系统中的列车运行实绩发布及运行变更 情况 货运信息中的要车计划 确报信息 车站信息 货车车辆 实时追踪信息 机车实时追踪信息 集装箱实时追踪信息 货运 营销信息等 3 面向海关及银行 提供数据接口 为满足现代社会旅客 北京交通大学硕士学位论文 货主高效率 快节奏的要求 吸引更多的有效客流货流 为铁路 赢得更大的市场空间 必须开展电子商务 共享平台可为之提供 诸如数据查询等的服务 2 4 铁路信息共享体系结构 铁路信息共享中的核心问题之一就是如何构筑信息共享中的 体系结构 它直接关系到共享系统的成败与效率 在这里必须回 答三个问题 即如何实现共享系统与正在运行生产的信息系统的 无缝连接 通过什么渠道将共享信息送到广大路内外用户手中 采用什么软件技术手段实现信息的共享 2 4 1 存储体系结构 在信息共享中首先面对的问题是如何从业务管理信息系统中 的众多数据库中获取所需要的共享数据 由于很多业务信息系统 是正在运行关键业务的实时生产系统 作为其系统的核心一数据 库 它的正常 高效地运行对整个系统来说是至关重要的 由共 享系统发出的大量的并发访问 必将对这些关键业务数据库的反 应时间产生严重的影响 这对这些系统来说是不可接受的 所以 必须启用新的存储体系 才能解决共享系统与生产系统数据库的 连接问题 目前有两种存储系统可供选择 一种是n a s 网络附加存储系 统 一种是s a n 存储域网络系统 其中s a i j 存储系统适合于系 统吞吐量大 对未来存储设备扩展能力要求高 数据访问频繁 对响应时间要求严格的系统 特别是实时交易系统 而n a s 存储 北京交通大学硕士学位论文 系统更适合于要求操作维护简便 对数据访问时系统的响应时间 要求不是很高的系统 鉴于铁路信息化建设中各信息系统很多都 是与生产 经营相关的关键业务系统 所以其存储系统的选择应 以s a n 存储系统为主 情况允许时也可选择n a s 存储系统 通过存储系统中的快照技术在不影响系统响应时间的情况下 将生产数据库中的数据拷贝到系统快照中 用于动态数据的大量 查询与静态数据的数据仓库的加载 这样就使铁路信息共享系统 数据库在逻辑上与生产系统既能保持相对独立 又能保持实时动 态同步 从而解决了生产系统与共享系统在响应时间与数据同步 上存在的矛盾 2 4 2 网络结构 网络结构就是解决通过何种渠道将共享信息送到路内用户与 路外客户手中 铁路内部用户从纵向看有铁道部 铁路局 铁路 分局 铁路站段四个层次 从横向看 这些用户分布在各层次的 各业务处室中 而路外客户则通过站段 分局与铁路联系 分布 在全国各地 4 2 1 信息共享网络逻辑结构 由于铁路信息系统有很多 以常规的系统之间的信息交换方式 实现信息共享将使共享系统的网络结构变得非常复杂 为了简化 系统之间的网络连接 必须建立信息共享平台 信息共享平台的 作用是将铁路信息化中有信息共享需求的各系统通过存储系统将 共享数据接入共享平台 而后通过信息共享平台再将共享数据分 发到其他系统的用户手中 为了控制投资规模 在铁道部 铁路 局 铁路分局建立信息共享平台 而在站段通过信息综合利用实 6 北京交通大学硕士学位论文 现信息共享 由于铁路办公信息系统是连通铁道部 铁路局 铁 路分局及铁路站段各处室的系统 将信息共享平台中的共享信息 送往铁路办公信息系统 就可实现路内用户间信息的共享 ti 落 一铁道部用户 器 一铁路局用户拳 五 i 一铁路分局用户 一 f 赴 洲 潜 4 铁路站段用户l 革 啦 高 一鳖查l iii 矗 栅 鞠 抽 i 精埘j 皇指挥秉娩 畸i 站谰车最缱l 列车追成控制耳 讯 辩 图2 2 铁路信息共享网络逻辑结构 当然 如果某个系统从信息共享平台中获取所需的基础公用信 息后并将其复制到自身系统中 这也可起到基础公用信息的共享 作用 将信息共享平台与社会化信息服务系统连通 将使路外用 户通过因特网获得铁路运营有关信息 该方案的优点是最大限度 地利用了已有网络 简化了结构 节约了投资 方案的逻辑结构 见图2 2 北京交通大学硕士学位论文 一一 一一一一 一一 一一一 一一一一一一一 一一一一 一一 一 运输管理系统时务会计系统 铁道部级信息荚享平台i 车站综合应用系统 图2 3 铁路信息共享平台网络结构 2 2 铁路信息共享网络结构 由器 根据上述设计方案 在信息共享平台采用b t s s 结构的情况下 北京交通大学硕士学位论文 再考虑到路内外用户进入系统时的安全隔离 铁路信息共享平台 具体实现时的网络结构如图2 3 所示 2 4 3 软件技术结构 为了更好实现信息共享 共享系统的软件技术应基于浏览器 服务器结构 b s 的w e b 技术 铁路信息共享平台的软件技术主要涉及的标准及协议有 j 2 e e 相关标准及技术 w e b 服务相关标准及技术 数据仓库技术及相关 网络协议等 各部分的主要内容及相互关系如图2 4 所示 w e b 服务 u d d i w s d l s o a p x m l 图2 4 软件技术结构示意图 9 北京交通大学硕士学位论文 第三章数据交换的概念模型及其 发展研究 3 1 数据交换的重要性 信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识 是 数据 消息中所包含的意义 同时我们都知道数据是信息的载体 但是数据本身并不一定意味着信息 要想真正获取其中含有的信 息 达到信息共享的目的 需要人类运用自己的分析判断能力或 者相应的计算机软件对数据中隐臧的信息进行分析提取 因此信 息共享的基础是携带信息的数据的共享 数据交换对于信息共享 有着重要的意义 通过数据交换 入类可以最大限度地重 甬数据 减少重复的数据采集和处理 提高劳动效率 3 2 数据交换框架的概念模型 如图3 l 数据交换框架的概念模型可分为以下三层 1 应用层 应用层的应用程序是指存储业务数据和执行业务 逻辑的系统 它们是消息文档的产生者和最终的接收者 应用程序将需要传输的数据交给数据交换服务器 通过数 据交换服务器和其他应用程序进行数据交换 2 数据交换层 按照数据交换框架所定义的标准格式 负责 应用层产生的数据的标准化 并交给传输层进行处理 在 数据交换层需要为数据制订标准的格式 3 传输层 利用各种传输协议 将消息从数据交换服务器传 北京交通大学硕士学位论文 输到目的数据交换服务器或者其他消息的消费者 应用层 彳f 之上7 数据i j 汪换层 彳f 二7 传输层 图3 1 数据交换框架的概念模型 下面的各个数据交换模式都是在以上概念模型的基础上扩展实 现 3 3 数据交换的发展 3 3 1 传统的e d i 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 中文译为电子数据交换 国际 标准化组织 i s o 将e d i 描述为 将商业或行政事务处理 按照一 个共认的标准 形成结构化的事务处理或报文数据格式 从计算 机到计算机的电子传输方法 从通信角度看 e d i 是在计算机应 用进程之间实现标准格式文件的通信和交换 这些文件可以是商 业文件 如订单 发票等 也可以是行政事务文件f 如商业检验单 报关单等 e d i 较早地被应用于贸易 海关 银行等部门 由于 e d i 遵循一定的语法规则和国际标准 自动进行数据投递 传输 处理 计算机应用程序对它自动响应 从而减少了入工介入和贸 北京交通大学硕士学位论文 易过程中的纸面文件 因此 e d i 又被称为 无纸贸易 由此概念可以看出 通信网络支撑环境是e d i 应用的基础 计算机应用是e d i 的条件 标准化是e d i 的特征 图3 2 是e d i 的工作流程 r 计 c k 钿正 c k 洲l a o r h 啊p 0 p o c i l i o t o t t j 口t t t k 肭d g m l m l 图3 2e d i 工作流程图 3 3 1 1e d i 系统模型 e d i 系统主要包括e d i 端系统和e d i 交换中心两部分 e d i 端系统由应用系统 翻译模块和通信模块组成 分别提供业务处理 格式转换和单证传输的功能 e d i 交换中心则包括通信模块 安全 管理 邮箱管理 格式管理 伙伴管理等模块 分别支持e d i 单 证传输 存储 安全性 多种标准格式转换和贸易伙伴审核等 见 图3 3 e d i 墙彝魄 i店 苇缱船i 摹填软e d li t l 值安块 l 单证锆式苹征 l 单证幡式萃逆 图3 3 e d i 系统模型 e d 框架包括三个主要部分 e o i 心乐炷 北京交通大学硕士学位论文 f j e d i 标准一是实现e d i 的关键 为了使计算机能够处理进行交换的数据 必须有标准的信息格 式 企业 公司和他们的商业伙伴通过这一标准格式来交换数据 e d i 报文必须按照国际标准进行格式化 目前得到最广泛应用的 e d i 国际标准是u n e d i f a c t 标准 除业务格式外还要符合计 算机网络传输标准 2 计算机硬件 专用软件组成的应用系统 是实现e d 的 前提条件 e d i 用户单位要建立计算机应用系统 而数据处理系统的硬件 由p c 机 调制解调器 软件由转换软件 翻译软件和通信软件 组成 转换软件将计算机系统的文件转换成翻译软件能理解的中 间文件 或将翻译软件接受的中间文件转换成计算机系统的文件 翻译软件将中间文件翻译成e d i 标准格式 或将后者翻译成前 者 通信软件将要发送的e d i 标准格式文件外层加上通信信封 送到e d i 交换中心信箱 或从信箱将接收的文件取回 计算机应 用系统能将e d l 传递的单证等经济信息进行自动处理 3 通信网络一是e d i 实现的基础 e d i 信息主要通过三种方式交换数据 直接连接 v a n 增 僮网 和i n t e m e t i n t e m e t e d i 豹形式使中小企业只需通过浏览 器和i n t e m e t 连接即可执行e d i 交换 3 3 1 2e d i 单证的处理过程 根据e d i 业务自身的特点 e d i 网络的通信机制是建立在信 箱系统基础上的存储转发系统 其典型的实现方式是建立增值网 络 即在现有通信网络的基础上 加挂大容量计算机作为网络中 心 信箱系统 负责e d i 单证的自动投递和转接 并将文电归档作 北京交通大学硕士学位论文 为法律依据 用户通过通信网络进人网络中心 进行e d i 单证的 投递 e d i 单证处理流程包括 1 生成e d i 平面文件 e d i 平面文件 f l a tf i l e 是通过应用将系统将用户的应用文件 如单证 票据 或数据库中的数据映射成一种标准的中间文件 这 一过程称为m a p p i n g 平面文件是一种普通的文本文件 用于生成 e d i 电子单证 2 翻译生成e d i 标准格式文件 翻译器按照e d i 标准将平面文件翻译成e d i 标准格式文件 即e d i 电子单证 它是e d i 用户之间进行贸易和业务往来的依据 具有法律效力 它是按照e d i 标准的要求 将平面文件中的舀录 项加上特定的分隔符 控制符和其它信息 生成的一种包括控制 符 代码和单证信息在内的只有计算机才能阅读的a s c i i 码文件 3 通信 用户通过计算机通信软件由通信网络接入e d i 信箱系统 将 e d i 电子单证投递到对方的信箱中 信箱系统自动完成投递和转 接 并按照通信协议的要求 为电子单证加上信封 信头 信尾 投送地址 安全要求及其它辅助信息 4 e d i 文件的接收和处理 接收和处理过程是发送过程的逆过程 用户首先通过通信网络 接人e d i 信箱系统 打开自己的信箱 将来函接收到自己的计算 机中 经过格式校验 翻译 映射 还原成应用文件 最后对应 用文件进行编辑 处理和恢复 3 3 i 3e d i 的关键技术 1 通信技术 e d t 可采用各种数据通信网 如分组交换网 2 4 北京交通大学硕士学位论文 数字数据网 综合业务网 卫星数据网 数字移动通信网 以及 各种网络的广域网 局域网和增值网 在2 0 世纪9 0 年代得到迅 速发展的因特网也可以用来实施e d i 2 标准化技术 e d i 标准有国际标准与国家标准 行业标 准 国际标准是欧洲的e d i f a c t 标准 国家标准e d i 标准体系 包括e d i 基础标准 单证标准 报文标准 e d u f a c t 标准 e d i 通信标准 e d i 安全保密标准 e d i 网络管理标准 e d i 应用相 关代码标准 3 安全保密技术 密码加密技术 密钥管理技术 数字签 名技术 4 计算机数据处理技术 管理信息系统技术 e d i 翻译软 件 e d i 与其他应用系统集成技术 3 3 1 4e d i 的优点 1 节约大量成本费和纸张费 2 贸易伙伴之间使用e d i 可克服文化语言及非关税壁垒带来的 阻碍 使产品和服务贸易更加便利 3 e d i 加速业务进程 节约时间和人力 提高效率 有利于开展产 品竞争 4 减少差错 提高准确性 避免手工编制单证带来差错而在贸易 中引起索赔或拒付事件 3 3 1 5e d i 的不足 e d i 的这种观念或思想很不错 但它在实际实现中却步履艰 难 其中主要的问题是目前e d i 的实现一般都要求所有的合作伙 伴都必须有唯一的解决方案 这使得e d i 实现成本过高 传统e d i 的另一个问题是它基于严格的事务处理的标准集 北京交通大学硕士学位论文 其中包含了商业规则 这些标准集由标准化组织指定 事务处理的 标准集定义不同的域 域的次序和规模 同时还有许多的商业规则 固定的事务处理标准束缚了企业的手脚 他们难以通过更新服务和 产品 改变商业流程进行发展 制定标准的组织不能适应不同商业 环境的变化步伐 即使可能但也很难开发通用的解决方案 另外 实现传统的e d i 需要对e d i 有深入的了解 同商业 合作伙伴达成一致 然后改造现有的系统 购买 或开发 相应的 转换软件 购买v a n v a l u e a d d e d n e t w o r k 增值网络 服务 这 些费用对于中小企业来说很难承受 这使e d i 虽然存在了2 0 多 年 但至今仍未广泛普及 最后 所有e d i 数据都不能通过w e b 来进行数据搜索和定位 也无法在w e b 上显示 而这正是那些现代i n t e r n e t 小型企业与 些 不固定商业伙伴进行小型交易的最基本要求 3 3 2 方兴未艾的基于x m l 的数据交换 x m l fe x l e n s i b l em a r kl a n g u a g e 可扩展标识语言 自从出现 以来 以其可扩展性 自描述性等优点 被誉为信息标准化过程的 有力工具 基于x m l 的标准将成为以后信息标准的主流 由于 x m l 提供了一个通用的方法来传送自描述的资料 因此它是将文 件和结构化资料一起移动和沟通的最佳机制 3 3 2 1 i u l 简介 x m l 全称e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 意为可扩展的标记语 言 是s q m l s t a n d a r dg e n e r a l i z e dm a r k u pl a n g u a g e 的一个优 化子集 s g m l 是i s o 国