【毕业学位论文】（Word原稿）基于SOA的机场航班指挥管理系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 机场 航班指挥管理 系统的 设计与实现 姓 名： 郭晨 学 号： 1121170094 所在院系：软件学院 职业类型：工程硕士 专业领域：软件工程 指导教师： 王敏 副指导教师： 郭林海 二 一 四 年 三 月 A in of 2014 基于设计与实现 郭晨 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动 。 学位论文作者签名： 郭晨 2014 年 3 月 16 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，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，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 郭晨 2014 年 3 月 16 日 同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘 要 当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，信息技术在民航机场的应用极大地推动了民航机场的发展和服务水平的提高。 随着民航现代化进程的日益加快，民航 机场航班指挥管理系统 的建设 对于构建现代化民航机场信息集成平台 、 提高机场信息化建设水平具有十分重要的意义 。 本文 以 机场指挥调度部门为中心， 设计了基于 机场航班指挥管理系统 ， 这是因为 传统的机场运营系统采用点到点的集成方式，僵化而缺乏柔性。基于 系统集成具有松耦合、粗粒度、灵活性高等特点，适合机场运营系统集成的需求。给出基于 机场运营系统集成的总体架构设计， 并采用三级指挥调度的模式对系统进行了实现，使得系统 从航管获取航班信息，生成航班计划，并实时得到航班动态，供运输调度、机坪调度、机务调度、食品调度、油料调度、货站调度等二级调度部门进行旅客、航班运行服务，同时值机管理、运输配载管理、运输服务管理、 行李管理、 理等运输三级部门和机坪车辆管理、搬运管理、客舱清洁管理、机务车辆管理、货运配载管理等三级部门将报告服务完成时间，并进行候机厅、登机口、值机柜台、行李转盘、贵宾厅等资源的动态调整。 本论文中还描述了管理系统的标准化开发方式，涉及了三层架构、 架、软件质量保证等相关内容。在整个系统设计和开发中，使用了先进的开源技术和标准化规范，大大提高了所开发系统的扩展性和可维护性，对其它应用系统也具有一定参考意义。 关键词： 机场信息 集成 调度 I n s in as of of in of to up of a of to of of to of on is is on OA of to a of of of of a a In of of of II a OA 济 大学 硕士学位论文 目录 录 第一章 绪论 . 1 究现状 . 1 究背景 . 2 究目标及内容 . 3 文组织结构 . 4 第二章 相关技术 . 5 体技术框架 . 5 发技术的选择 . 6 件结构的选择 . 8 发工具的选择 . 9 息集成服务技术研究 . 错误 !未定义书签。 息集成服务的业务组织研究 . 错误 !未定义书签。 息集成服务系统或平台研究 . 错误 !未定义书签。 息资源的集成整合研究 . 错误 !未定义书签。 息集成服务模式研究 . 错误 !未定义书签。 息集成与服务的方法技术研究 . 错误 !未定义书签。 于 业务流程的应用 . 10 于 业务流介绍 . 10 于 优点 . 10 于 架的选择 . 11 第三章 系统需求分析 . 14 统总体需求 . 14 能需求 . 15 体功能框架 . 15 础信息模块 . 17 功能性需求分析 . 18 第四章 系统设计 . 20 体设计方案 . 20 同济大学 硕士学位论文 目录 V 要设计 . 20 细设计 . 22 据库设计 . 23 级子模块设计 . 26 挥中心模块 . 26 输调度模块 . 27 息服务模块 . 32 第五章 基于 民航机场航班指挥管理系统的实现与测试 . 35 图层的实现 . 35 统测试 . 48 第六章 总结与展望 . 53 结 . 53 望 . 53 参考文献 . 55 致 谢 . 57 同济大学 硕士学位论文 目录 1 第一章 绪论 究 背景 当今世界，以信息技术为主要标志的科技进步日新月异，高科技成果向现实生产力的转化越来越快，信息技术在民航机场的应用极大地推动了民航机场的发展和服务水平的提高。随着我国民航事业的发展和组织结构的进一步调整，国内 各大民航机场的管理水平不断提高，各项工作规程逐渐与国际接轨。民航信息集成的要求也越来越急迫。 国外发达国家对 机场航班指挥管理系统 研究稍早，如： 20 世纪九十年代，德国摹尼黑机场实现了简单的集成，但是集成度有限，目前美国拟和欧洲各大机场都拟投巨资改造 机场航班指挥管理系统 ，拥有一个规划合理、设计先进、管理科学的现代化机场信息系统是每个机场追求的目标，它将使整个机场的运营管理发生质的飞跃。欧美发达国家机场建设的思路大多是“一次规划，分步实施”。 目前，我国航空业正处于飞速发展阶段，我国民航业总体上以两倍于 速度高速增长，运输总周转量、客货运输量均已跻身世界先进行列，成为了世界航空大国， 2005 年全国航空运输总周转量达到 205 亿吨公里，年均增长 10%，旅客运输量 1 亿人次，年均增长 8%，货邮运输量 280 万吨，年均增长 13%，机场旅客吞吐量 2 亿人次、货邮吞吐量 560 万吨。我国航空业如此快速的发展，但是我国机场在信息集成系统方面明显滞后于欧美机场，目前大部分机场都是有多年历史的老机场，受当时客观条件和技术水平的限制，在建设时期几乎都没有对信息集成作全面和统一的考虑。尽管许多机场有着自己 的计算机网络和信息处理系统，但这些都是为了满足某些业务和部门的迫切需要而设计的，只能适应部分部门的业务需要。经常可以发现这样一些情况，机场有多个计算机硬件平台，自行开发的计算机应用软件也不止一个，但是不同的应用或计算机相互独立、互不关联，结果是信息不能自由共享，仍然不能避免信息处理过程中的手工劳动，还会带来许多重复的工作量，降低了工作效率。进入 21 世纪后， 术快速发展，信息集成技术也逐步得到重视，比如：北京首都机场、上海浦东机场信息集成项目分别由 际知名公司 承建，但是这势必将大大增加建设维护成本。针对机场集成系统网络安全的研究比较少，但是网络安全对于 机场航班指挥管理系统 非常重要，假如系统中断就会影响机场的安全飞行、服务质量等。近期已有多次 机场航班指挥管理系统 问题引起的航班延误，同济 大学 硕士学位论文 目录 2 因此网络安全越来越引起业内人士关注。 机场的管理信息化起步相对比较晚，目前各个机场水平差别也比较大，比如信息化水平较好的首都机场，企业已经实施电子政务及办公自动化通用信息平台的企业信息门户 子公务平台）、采用了先进的 的财务系统，实现了核心业务的电算化。而大部分中小机 场目前只在各二级单位建设了独立的财务系统，财务数据还未实现整合。 通过对机场信息系统运用现状的分析，国内大部分机场信息化系统还普遍缺乏统一、科学、合理的规划与建设。 特别是国内中小型机场，一方面随着客流量快速增长，机场候机楼的结构和设备对信息化要求越来越高， 传统的信息系统方式已不能满足机场综合管理的需要；另一方面由于资金和人员素质的限制，又不能搬照枢纽机场的模式。信息化建设特别是信息系统集成的建设已成为机场建设部门的难题。 机场各信息子系统间的业务数据传递采用的是消息发布和订阅、请求和回复的方式， 消息中 间件通过提供消息传递和消息排队模型，完成应用集成所必须的数据的递送、收集、翻译、过滤、映射和路由等功能。机场信息系统的应用程序是通过将消息放入消息队列或从消息队列中取出消息来进行通信，与此关联的全部活动，比如维护消息队列、维护程序和队列之间的关系、处理网络的重新启动和在网络中移动消息等是中间件的任务，消息代理中间件提供一个单独的通信与消息传递协议层，实现组织内部或组织间的实际的网络通信，有一个专门的消息格式库保存所有的消息定义，并提供建造和维护组织内部和组织间消息类型的工具，路由程序最终通过这一层实现消息的 接收与分发。 究 现状 随着民航现代化进程的日益加快，民航机场航班指挥管理系统已经成为整个机场的核心和枢纽系统。构建现代化民航机场信息集成平台对于提高机场信息化建设水平具有十分重要的意义 。 目前国内机场信息化建设中包括众多信息子系统，但普遍缺乏统一、科学、合理的规划与建设。国外机场信息化建设主要是围绕资源分配管理功能展开，缺少中国机场所需的生产营运指挥调度功能。 纵观国内整个民航业的各个主要环节，机场的信息化程度相对较差，而从未来机场运营发展来看，又迫切需要借助信息化手段提高机场的整体运行效率。民航总局 在最近计划中提出了重点实施的信息化八大工程，其中就有加强机场信息系统建设。因此，机场的信息化有很大的发展空间。 机场要实现信息现代化，必须充分利用先进的信息技术构建机场的信息系统集成平台，进一步将机场分散的如生产营运管理、旅客离港、航班信息显示、第二章 相关技术 3 自动广播和安检信息管理等系统进行信息资源和信息技术的整合，达到资源共享和联动控制的目的。 建成的信息集成系统将能够提供一个信息共享的运营环境，使各信息各子系统均在信息集成系统下自动运作。支持机场各生产运营部门在指挥中心的协调指挥下进行统一的调度管理， 以实现最优化的生 产运营和设备运行，为航站楼安全高效的生产管理提供信息化、自动化手段；并能为旅客、航空公司以及机场自身的业务管理提供及时、准确、系统和完整的航班信息服务。 究目标及内容 该课题是 场管理有限公司承接的一个建设工程项目，其目的旨在通过该指挥管理系统的建设缩短旅客等待时间 ，实现机场管理的信息化 ， 同时 为旅客提供一站式的服务。课题研究的目的是以机场指挥调度部门为中心，从航管获取航班信息，生成航班计划，并实时得到航班动态，供运输调度、机坪调度、机务调度、食品调度、油料调度、货站调度等二级调度部门进行旅客、航 班运行服务，同时值机管理、运输配载管理、运输服务管理、行李管理、 理等运输三级部门和机坪车辆管理、搬运管理、客舱清洁管理、机务车辆管理、货运配载管理等三级部门将报告服务完成时间，并进行候机厅、登机口、值机柜台、行李转盘、贵宾厅等资源的动态调整。系统还提供通用查询模块查询机场航班、气象、公众设施等信息。除此以外，系统建立了同离港、航显、广播、楼宇自控、 钟等系统信息交换接口，使之成为一个整体，共同为机场的生产营运提供信息保障。系统设计为三级指挥调度结构：一级为现场指挥中心，二级为运输调度、机坪调度 、食品调度、油料调度、机务调度、货站调度各调度部门，三级为值机管理、运输服务、行李管理、 理、运输配载、机坪车辆、搬运管理、客舱清洁、机务车辆、货运配载等各个业务执行部门。指挥中心根据航班计划及动态信息，生成机场生产运营计划及生产调度动态，及时发布传递给指挥调度及生产一线部门，管理指挥各项工作，统一协调进行，下级部门在收到上一级的重要消息命令后必须确认应答，在各项地面服务工作完成以后，向指挥调度报告各项工作完成情况，并生成打印各种生产报表。 论文主要描述了基于 机场信息集成服务系统的需求分析、架 构设计、详细设计、编码设计及测试等软件工程周期的各个主要环节。论文中本人所做的主要工作是根据需求分析进行系统建模、系统详细设计和编码实现。首先根据需求分析 ,对系统的整体架构 和各级子模块 进行了设计 ,继而从开发环境搭建、业务层和数据层的整合，工作流的实现三个方面进行了系统实现，并对系统进行了测试，测试结果表明了系统的实用性和可用性。 同济 大学 硕士学位论文 目录 4 文组织结构 本论文后续各章结构如下： 第一章是绪论，主要介绍了项目的研究背景及选题的意义，系统研究现 状及发展趋势，同时对论文的结构和论文中本人所做的主要工作进行了简单的 说明； 第二章是系统关键技术，主要对系统用到的关键技术进行了介绍，为后面的系统设计开发做好铺垫； 第三章是需求分析，主要描述了系统的需求，明确了系统要 /做什么； 第四章是系统总体分析与设计，主要包括系统架构设计，详细设计，编码设计等； 第五章是系统完成后的运行效果，展现了系统完成后的部分主要运行界面图； 第六章是系统测试，简单的描述了系统的测试过程。 第七章是总结与展望， 对整篇论文进行相应的总结和技术展望 。 第二章 相关技术 5 第二章 相关技术 本 章将对系统设计和实现中所使用的开发技术和开发工具进行整体的介绍，这些 技术和工 具的选择 ， 遵循 了 成熟性、灵活性、通用性、安全性的原则 ， 下面就对拟使用的信息技术一一进行介绍。 体技术框架 本系统采用了 E 做为核心技术框架，使用 志组件、消息组件等进行二次开发，为企业核心业务提供服务。 并 结合数据库技术和组件， 可 实现远程报表、数据挖掘中间库等企业特殊应用。 在用户接口方面，提供文档管理和决策分析模块，并通过 数据导出功能实现数据的综合利用。 机场航班指挥管理系统因为涉及的信息量大， 同时很多组件模块需要二次开发，所以 选择 且该技术成熟。 故本次开发选用该框架。 同济 大学 硕士学位论文 目录 6 图 体技术架构图 发技术的选择 1、 开发语言 言是一种纯的面向对象的语言，语法 简洁，具有平台无关性、可分布式、安全性、容易实现的多线程等特点， 支持跨操作系统、多数据库环境 运行，系统扩展性高。 机场 企业出于对安全性和性能的要求，服务器往往采用小型机、 此，本系统 采用 2、 运行 环境 平台采用 用服务器来作为运行 环境， 一个轻量级应用 服务器 ，它运行时占用的 系统资源 小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等 应用系统常用的功能。在应用服务器性能方面， 并发连接数默认为 150 个，支持最大连接数为 2000，能够满足一般中小 机场 的业务要 求 。 第二章 相关技术 7 3、 数据库 数据库服务器 使用 据库， 库是世界上性能最优异的数据库系统之一，在数据库市场处于领先地位，其较新的版本为 0g， 1g。 二进制图形、声音、动画以及多维数据结构等。在 中对单表数据记录没有限制，单位存放的数据是根据数据库物理空间来决定的。 另外， 容易实现数据的不同物理位置存储， 表空间提供用户的权限管理，很容易实现系统数据权限的控制。 4、 其它组件 在平台开发中，所有核 心功能采用组件式的开发，无缝集成到平台中来，包括工作流组件、消息组件、权限管理组件、报表组件等。 工作流组件使用了在 符合工作流管理联盟的技术标准，能完整、灵活、清晰地实现各类业务，同时对其它 很好地集成到企业系统中，并能根据需求进行封装和定制。 消息组件使用 息服务，提供了点对点模式和发布 现了消息接收者和发送者之间关系的灵活配置，可以将消息发送给任意指定的接收者或工作组。 权限管理组件在设计上分为功能权 限和数据权限。在功能权限上，使用 业安全解决方案 认证和验证操作上，可以实现会话管理、投票机制、统一认证、单点登录等多项高级功能。 5、 报表组件 图形化报表采用 件， 台上的一个开放的图表绘制类库。它完全使用 言编写， 为 及 柱状图（ 散点图（ 时序图（ 甘特图 （ 等多种图表，并且可以产生输出，还可以与 联。 表格形报表采用 件， 用 写的开源 的跨平台的 数据导入导出 供 式档案 的读写功能， 能对 出 据 文件 或将 据导入系统 ，是多系统间数据交换的常 见方式 。 同济 大学 硕士学位论文 目录 8 件结构 的选择 1、 B/，信息管理系统的发展经历了 4个阶段：主机终端阶段、文件服务器阶段、 客户机服务器阶段（ C/S）、 浏览器服务器阶段（ B/S）。 C/在局域网或远程网域中布署 多个 服务器，有着许多的客户端 进行连接 ，客户软件主要安装在 客户机上，负责了大部分的业务逻辑处理和计算 任务，服务器端仅 对重要的共享数据进行存储 。 C/件产品可操作性强，但具有较大的弱点， 需要在各个客户机上安装、运行和维护；服务器直接暴露在网络上，具有安全隐患。 B/无须在客户机安装软件，只要 通过通用的浏览器工具，就可以使用系统。 由于各个操作系统下的浏览器都遵循共同的规范，因此， B/且浏览器使用的是 允许 对服务器和客户端本地 资源 进行操作，具有相当的安全性。 2、 模型视图 控制体系结构 模型视图控制结构简称 目前最常见的 有效地区分 了功能模块并降低它们之间的耦合 度， 实际应用中可细分 为 多层商业应用 结构 ，每个层面 负责不同 的功能作用。 模型层负责表达和访问商业数据，执行商业逻辑和操作；视图层负责显示模型层的内容；控制层负责定义应用程序的行为，它可以分派用户的请求并选择恰当的视图以用于显示。 使应用程序维护起来更简单。 3、 成，实际上分别承担了 此，它实际上是一种 使用 设计理念，内建了多个拦截器和拦截器栈，将用户的 求进行拦截处理，从而提供了更加丰富的功能，如国际化、文件上传等。 第二章 相关技术 9 一个开源框架，它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的 一个轻量级的解决方案，该方案包括基于依赖注入的核心机制，基于 声明式事务管理与多种持久层技术的整合、优秀的 1。 目前最流行的开源 架，它提供 使得开发人员从数据库交互中解放出来，专注于解决业务问题 2。 3、 一种建设 础设施架构的逻辑方法，它以服务作为应用开发的基本元素，支持快速、廉价、可组合的分布式应用的开发。 有粗粒度、松耦合、跨平台、服务封装性和服务接口标准化等优点，使 础设施更具有柔性、重用性和互操作能力 3。为其高度灵活性而在 域取得了较大的应用。基于 机 场运营信息系统集成方案通过引入柔性的系统集成方法能够获得较大的业务灵活性。基于 集成设计的 关键问题是总体架构设计和服务的设计，因此本文首先根据集成设计的需求给出基于 集成架构方案，其次基于设计结构模型 方法给出了业务服务和服务接口的设计方案，这种方法设计的业务服务具有耦合性低和业务导向等特点。 由于机场航班指挥管理系统是一个面向服务的系统， 系统不仅重用了已有的模块和服务，且现在开发的模块可以提供接口给其他应用和服务。 故本文论文采用 式的尤为合适。 发工具的选择 1、 集成开发环境，而 且是免费的，其中集成了大量的插件，并可以不断扩展。 用于管理多种开发任务，包括测试、性能调整及程序调试等，而且可以集成第三方应用程序开发工具 。此外， 利用它我们可以在数据库和 布，以及应用程序服务器的整合方面极大的提高工作效率。它 具有 功能丰富的 整支持 。 2、 济 大学 硕士学位论文 目录 10 司在 2000 年 创立， 旨在构建世界级的 一个全功能的开放源码 以帮助开发人员编写、编译、调试和部署 它包含 许多需要的工具，包括建立桌面应用、企业级应用、 +，甚至 以非常方便的安装于多种操作系统平台，包括S 和 操作系统 。其最主要的特点还是由官方添加了很多组件， 从而免除了繁琐的 插件 配置和安装过程 。 提供基于 可视化桌面开发环境，提高了 5。 在本论文项目中，对 机场 客户访问 的外网 系统，采用 。对于机场 内部操作 的 机场航班指挥管理系统 ，采用 提供更加强大的功能和更好的操作性，提升办公效率。 于 业务流程 的应用 于 业务流 介绍 基于 业务 流 就是 “ 业务过程的部分或整体在 计算机 应用环境下 的自动化 ” ，它主要解决的是 “ 使在多个参与者之间按照某种预定义的规则传递文档、信息或任务的过程自动进行，从而实现某个预期的业务目标，或者促使此目标的实现 ” 26。 基于 就是一系列相互衔接、自动进行的业务活动或任务。一个工作流包括一组任务（或活动）及它们的相互顺序关系，还包括流程及任务（或活动）的启动和终止条件，以及对每个任务（或活动）的描述。 我们可以使用工作流技术来控制和管理文档在各个计算机之间自动传递，而非手工传递。事实上，工作流技术在现实生活中能够完成更多更复杂的任务。如企业（或机构）内部的各种数据或信息的自动处理，多种业务流程的整合 。 于 业务 流 的优点 实施 基于 ，可以给企业 带来 如下 的好处： （ 1） 应对变化 对于企业来说，经常需要对业务流程进行优化调整以适应市场的需要 。对于软件开发企业，由于客户的 软件开发意识 较低、 开发标准和流程的不规范，导致客户 的需求在 开发过第二章 相关技术 11 程中经常性变化 。 工作流技术，在 上，将用户的 业务流程独立出来，作来一个可随时变动的组件 集成到整个系统当中。 （ 2） 自动化处理 使用了工作流技术的系统，可以根据任务的状态自动将 要处理的事项 分配给指定的操作者，而工作流技术所具有的消息和事件机制，更可 以自动化地发送通知或监控用户的所有操作，将一部分管理者的工作交给系统自动处理。 （ 3） 流程标准化 每当企业制定一套新的流程，员工要适应该流程都需要一定的阶段和培训，使用工作流后，流程集成到了系统， 员工只需将精力集中在处理自己关心的数据上，平滑实现流程变更 。 （ 4） 数据存储标准化 在企业以往的业务管理过程中，手工处理或通过 行业务处理，很多业务的中间信息没有得到及时有效的记录，而业务流程未进行梳理，信息的存储也缺乏标准化，不能为后期的业务数据分析提供便利。 于 业务 流 框架的选择 1993 年 8 月 ,第一个工作流技术标准化的工业组织 工作流管理联盟（ 称 同）成立。 1994年，工作流管理联盟发布了用于 工作流管理系统 之间互操作的工作流参考模型，并相继制定了一系列工业标准。 在本论文中因为有些模块早已存在，如航空信息模块、航班信息模块只需要转移到该系统中应用即可，而现在需要开发的指挥调度模块又可以提供接