1、面向服务(SOA)的高速公路监控软件研究摘 要：为更好地应对目前高速公路监控系统业务多变、接口众多的问题，提出基于面向服务的体系结构（SOA）进行监控软件的开发。SOA 能够使不同技术不同平台开发出来的系统组件快速地、自由地组合起来，以满足用户业务和接口多变、灵活配置的需求。该研究对于高速公路监控软件的架构设计和实施具有实用价值。 关键词：SOA；面向服务；监控软件；高速公路 中图分类号：U412.36+6 文献标识码： A 文章编号： 引 言 2010 年底，我国高速公路通车里程达到 7.4 万公里。 “十二五”期间，高速公路里程将接近 11 万公里。基础设施和运输装备规模的不断扩大、应急救
2、援和公众信息服务等需求对高速公路监控系统提出了更高的要求，而作为监控系统核心的监控软件也面临着很大挑战。传统的软件架构将许多应用程序功能混合在一起，这种结构已不能很好地适应业务和接口多变、灵活配置这一要求，如何更好地设计出松耦合、模块化的架构是监控软件面临的一个重要问题，面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）为解决这一问题提供了途径。 SOA 概述 关于 SOA 的定义目前尚未有统一的说法，各组织及公司都有自己的理解。SOA 倡导一种理念不同技术不同平台开发出来的系统组件能够快速地、自由地组合起来，以满足用户的需要，而这些组件彼此之间又是独立的
3、，每个组件能在不依赖于其他组件的条件下完成一定的功能。 SOA 系统具有以下特点： 松耦合各个组件间不存在相互依赖关系，彼此独立、共存； 模块化可重用，能够在原有系统的基础上按需添加或删除组件，构建出新的系统； 以业务流程为核心围绕用户的业务流程构建 IT 系统，帮助用户快速响应复杂多变的业务需求，这是 SOA 成功实施的关键； 跨平台各种技术及平台下开发出来的组件能被其他技术及平台识别和理解。 SOA 架构中有三种角色： 服务提供者：发布自己的服务，并且对服务请求进行响应。 服务注册中心：注册已经发布的服务，对其进行分类，并提供搜索服务。 服务请求者：利用服务中心查找所需要的服务，然后使用该
4、服务。 对 SOA 的需求 就软件的一般性规律而言，SOA 对比传统软件架构有其优势。 传统的架构：软件包是被编写为独立的（self-contained）软件，即在一个完整的软件包中将许多应用程序功能整合在一起，实现整合功能的代码通常与功能本身的代码混合在一起，即“单一应用程序”结构。更改一部分代码将对使用该代码的其他代码产生影响，造成系统的复杂性，并增加维护系统的成本。而且还使重新使用应用程序功能变得较困难，因为这些功能不是为了重新使用而打的包。因此，这种架构是一种紧耦合、难重用的架构。软件之间的通信如下图所示： SOA：旨在将单个应用程序功能彼此分开，以便这些功能可以单独用作单个的应用程序
5、功能或组件。它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过服务之间定义良好的接口和契约联系起来，这些服务可以用于在企业内部创建各种其他的应用程序，构建在各种这样的系统中的服务可以用统一和通用的方式进行交互。如有需要，可对外向合作伙伴公开，以便用于合作伙伴的应用程序。SOA 是一种松耦合、易重用的架构。服务之间的架构如下图所示： 基于 SOA 的高速公路监控软件设计 对高速公路监控软件而言，其核心任务是实现交通数据的利用，包括采集、处理、存储、挖掘、传输、共享、发布等，除了一般软件的特点，监控软件通常还具备下列特点： 业务流程多变：日常管理及应急指挥的流程非常复杂，无法在系统开通短期内达到比较完善的
6、地步，需要长时间持续改进。即便在业务流程比较稳定后，出于管理的需要也有可能改变业务流程，监控软件需要适应这种多变的业务流程。 外部接口众多：对内需要与各个路段分中心、隧道管理所进行数据、视频和控制指令的交互，对外需要与公安、消防、广播电台等众多接口协调，同时要发布交通信息给大众。并且时有新的接口接入系统，需要一套行之有效的技术进行统一调度和管理。 子系统及监控设备众多：需要与众多的子系统及监控设备通信，每个子系统都有自己独特的属性。对于某个子系统，不同设备厂商提供的接口属性虽然类似，但通信协议完全不同。监控软件应能实现与不同系统、不同厂商设备的通信，但对用户屏蔽这种差别。 多种运行模式并存：通
7、常情况下，监控系统存在着多种运行模式：现场手动、区域控制、远程遥控等，这意味着监控软件需要具备在不同模式下按需重新组合使用不同服务的能力。 对比监控软件的特点与 SOA 的特点可知，采用基于面向服务的 SOA架构设计、开发软件符合当前高速公路监控软件的发展需求。 针对高速公路监控软件的这些特点，对其进行如下概要设计。 3.1 应用软件架构 应用软件架构设计示例如下图所示： 3.2 展示层 展示层软件以地理信息系统（GIS）平台为基础，采用分层、分级的方式为用户提供统一风格的交互界面，以实现对路网的监控管理和应急救援。 展示层软件的实时监控数据来自服务层的服务总线，视频数据来自服务层的视频服务。
8、展示层软件把用户的控制指令、调度信息等发送到服务总线上，由服务总线对其进行统一管理，调用对应的服务把指令发送到指定的目的地。 展示层软件包含以下功能： 联网监控：实现对所辖路段（隧道）交通流信息的实时监视，宏观把握所辖路网的交通状况；实现对所辖路段（隧道）设备运行状态、故障、报警等信息的实时监视，强化对路段分中心监控工作的监控和管理；实现对所辖路段（隧道）关键设备的控制和信息的发布，满足对路网交通状况的统一调度管理。 视频监控：实现对所辖路段（隧道）所有视频图像的实时浏览、控制功能，对关键点视频图像的定点或轮循监视、监控，以及对历史视频的调阅。 应急救援：应急预案库中的应急预案、应急资源、应急
9、知识以及典型案例数据的建设和维护；预警及接处警管理；辅助决策；应急事件的会商及处置；预案的日常演练与事后评估。 综合管理：实现各所辖路段上传数据的分析和报表工作，宏观分析路段交通状况，为预案制定、组织架构制定及调整给出数据支持；管理系统人员、权限、参数等，为展示层软件提供统一的用户管理。 出行服务：以网站查询的方式为大众提供多方路网信息、交通流状态信息等动态信息，以及为其提供路线查询、图片下载等相关服务。 3.3 服务层 3.3.1 服务总线 服务总线是整个系统处理的核心。服务总线上汇集了所有服务采集并经过加工的数据，提供给展示层软件和共享软件进行应用；同时，服务总线接收展示层软件发送的控制指令、调度信息等，经解析后调用对应的服务把指令发送到指定的目的地。服务总线支持动态的数据订阅和服务注册功能。 3.3.2 工作流引擎 工作流引擎通过计算机将信息或者任务在多个参与者之间按某种预定规则进行自动传递，并检测各步骤的执行过程。 工作流引擎所执行的工作流程可进行自定义，既能进行服务的封装与调用，又能根据业务需要，将多个不同服务、组件等进行编排重组，形成满足用户集成需要的业务流程。流程的开发、使用较为简单、灵活，在流程开发中，有灵活的组织机构绑定、任务分配机制。通过流程引擎的管理控制台，能够对监控节点、服务、组件及业务流程进行状态查询和监控管理。
