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一种面向复杂信息系统的综合集成工程实践方法

范文

韩永生

摘要：综合集成作为解决复杂信息系统中信息融合共享的手段，越来越受到各方面的广泛重视。介绍了系统综合集成的相关内容，包括通信及网络集成、数据集成和应用集成，阐述了系统集成的内涵和主要解决的问题，分析了系统综合集成的关键技术，包括统一数据模型及中间件等技术，结合工程实践，提出了一套系统综合集成的方法和步骤。

关键词：信息系统；综合集成；通信及网络集成；数据集成；应用集成

中图分类号：TN948.61文献标志码：A文章编号：1008-1739（2020）17-53-4

0引言

信息系统是一种由人、计算机、通信设备和管理规则组成的，用于对信息进行采集、传输、处理、存储和管理，有效供用户使用的系统[1]。随着企业信息化系统建设的不断发展，企业在不同时期使用不同的技术路线，由不同的厂家研制多个信息化系统，这些系统之间往往不能互联互通和信息共享，形成一个个“信息孤岛”，严重制约了企业整体效益的提升。

信息系统综合集成就是根据应用的需求，通过各种技术将计算机软、硬件设备和相关信息等集成到相互关联的、统一的、协调运行的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。

1综合集成

系统综合集成从不同的视角来看，会有不同的集成内容，大致可分为通信及网络集成、数据集成和应用集成[1-3]。

（1）通信及网络集成

信息系统的底层骨架肩负着联通各业务系统的重要任务，通信及网络集成的主要任务是设计整个信息系统的网络架构、统一技术体制及规划系统路由等，为整个信息系统的互联互通奠定基础。

（2）数据集成

复杂信息系统中存在大量的异构数据信息，数据集成的目的就是实现不同应用系统间数据交流与共享[4]。

要完成各类数据格式和语义的统一，提供统一的存储和管理，以透明的方式对数据源进行无缝整合，屏蔽各种数据源之间的物理和逻辑方面的差异，使得整个系统在统一的语境下完成“交流”，维护数据整体上的一致性和完整性，提高信息共享利用的效率，为整个信息系统的业务应用提供数据支撑[5-6]。

（3）应用集成

聚焦信息系统解决的业务问题，梳理、整合、优化业务流程，设计不同模块之间的信息交互接口。应用集成最终体现在软件集成的设计和实现，包括底层基础服务设计和上层人机交互设计等方面。

2综合集成的技术难点

系统综合集成是一项复杂的大型工程，涉及技术、管理及人力等多个方面，从技术角度来讲，复杂信息系统综合集成的主要技术难点包括以下几个方面：

（1）异构网络融合

系统综合集成首先要面临的就是搭建信息“高速公路”，复杂信息系统往往面临着多个异构的网络，需要从总体上设计“一体化”的网络，使整个信息系统形成一张网，实现多种传输手段、多种路由并存的通信网络，在网络架构设计与实现方面面临巨大的技术挑战。

（2）异构数据集成

复杂信息系统中往往存在分布、异构、多态和自治的数据源[6-7]，对这些数据的统一整合及对用户提供简便透明的访问方式，使信息系统整体上保持数据的一致性和完整性，提高信息共享利用的效率是系统综合集成的一个技术难点。

（3）柔性易扩展的业务整合

信息系统是为业务服务的，判断综合集成效果的标准就是对用户具体业务的支撑和整合能力。通过信息技术的设计和应用，使信息系统可以适应用户业务的不断变化和扩展，避免信息系统因技术的飞速发展而带来的过时和不能适应用户业务变化的问题，突破已有信息系统的限制，使信息系統具有柔性，便于扩展和升级。

3信息系统综合集成的实现方法

3.1顶层架构设计

系统综合集成首先要立足全系统，自上向下规划全系统的技术架构，在此基础上，进行具体的技术设计及实施。通过对该系统的深入分析，系统综合集成的技术架构如图1所示。

信息采集层是整个信息系统的数据来源，用于采集各类原始数据，按照统一的标准规范，将采集的数据进行传输。

网络传输层完成整个信息系统的通信及网络集成，设计全系统统一的网络架构和多手段并存的传输体制，设计网络接入、路由交换及网络服务等，兼容已建网络，为全系统提供高效的信息通路。

数据服务层完成整个信息系统的数据集成，规范全局数据字典，依托云计算架构，为整个信息系统构建数据存储、处理、交换的平台。

业务应用层完成整个信息系统的应用集成，面向具体业务，梳理业务模式、优化流程、统一操控界面，为用户提供简便、高效的应用系统。

3.2通信及网络集成

通过对该系统通信及网络的详细分析，结合具体业务应用，在通信及网络集成方面，提出了“一网多域、多体制协同”的技术路线，构建满足该信息系统业务需求的通信网络。信息系统的网络总体架构如图2所示。

在基础传输层，包括有线、无线等多种接入手段；在传输方面，由接入网络、支线网络、干线网络、核心网络构成多条路由的不同的传输系统，满足不同的业务需求。在通信及网络集成时，考虑到系统已经存在的既有网络，必须构建多种不同接入手段、多种不同传输手段、多条传输路由的栅格化的网络。

在业务域層，划分不同的业务“域”区分不同的业务应用，各域之间既相互关联，又可通过VLAN虚拟网络的划分相互隔离，形成一个物理上相互连接、逻辑上又相互隔离的一体化网络系统。

通信服务层提供全局统一的属性查询、信令路由及跨平台调度等多种服务。

在通信及网络集成时，设计了全局的运维管理系统，负责实时监督网络运行和负载均衡情况等，为整个网络运行提供保障。

3.3数据集成

3.3.1技术架构

针对该系统的各类业务数据，在数据集成时，主要从以下2个方面进行设计：一是规划全局数据字典，统一数据结构；二是统一全局计算和存储资源，实现资源融合，统一管控、按需分配、灵活扩展[7-8]。系统数据集成的技术架构如图3所示。

3.3.2基于XML的统一数据模型

通过该系统的所有数据类型进行分析后，发现系统中存在大量异构数据信息，包括结构化数据、半结构化数据（如XML文档）及非结构化数据（音视频文件）等，这些异构数据在分析、处理及存储上要求不同，给全系统集成造成了很大的困难。

对于最终用户而言，希望能够同时访问和处理来自不同数据源的数据，并且能够屏蔽不同数据访问方式的差异，采取透明的、统一的访问方式，简便快捷地得到需要的数据信息。

基于以上需求和分析，采用XML作为全局数据模型，利用XML的扩充性、可定义性及对不同类型数据的兼容性，将各类数据源的异构数据通过预处理、结构化和标准化处理后，转换成为全局统一的数据格式，规范数据表示的方式，为用户提供统一的数据接口和统一的展示方式，用于支撑业务系统的工作[9]。

3.3.3数据访问中间件

中间件是一种独立的系统软件或服务程序，位于操作系统之上，管理计算资源和网络通信[10]。

中间件的作用简单来说就是试图通过屏蔽各种复杂的技术细节，使得技术问题简单化[11]。通过中间件技术可以将不同时期、不同操作系统上开发的应用软件集成起来，形成一个协调运行的统一整体。

通过设计数据访问中间件，提供虚拟视图的方式来整合异构数据源，实现用户对数据源的透明化访问，即无需知道数据源的位置、模式和存取方式的情况下，无差别访问数据源。

数据访问中间件如图4所示。

在数据库端，基于ODBC/JDBC进行封装，屏蔽对不同数据源的访问细节，对上提供统一的接口。在用户端，通过XML配置文件，定义连接属性以适应不同的访问需求。

3.3.4协议适配中间件

在进行系统综合集成时，发现已经存在了一定数量的既有系统，由于种种原因，这些既有系统无法进行适应性改造，或者适应性改造代价太大。用户的业务开展还离不开这些既有系统，这就要求综合集成必须完成对这类特殊系统的集成。

通过对既有系统的分析，提出基于协议适配中间件技术完成集成。基于有限状态机的协议适配中间件，为不遵守统一信息交互协议的系统之间搭建一座沟通的“桥梁”。通过协议适配中间件，在原有系统不进行升级改造的情况下，完成实时协议转换。协议适配中间件如图5所示。

协议适配中间件类似于现实世界中的“翻译”角色，能够识别不同系统的信息，经过转换后，以各自系统能够识别的信息传送给相应系统，从而完成信息交互。

3.4应用集成

3.4.1技术架构

信息系统最终要为具体业务工作服务，针对用户的具体业务立足业务逻辑，通过梳理业务模式、优化流程、统一操控界面，为用户提供简便、高效的信息系统。系统的应用集成的技术架构如图6所示。

根据用户的业务情况，分类、整理其不同的模式，根据应用模式的不同，对应设计信息系统的信息流转关系，确定信息系统各组成部分直接的信息交互关系及信息流转通路等。在此基础上，设计并优化业务流程，使信息系统能够更好地为用户服务。

3.4.2应用集成框架

在系统应用集成时，设计了一套“平台+构件”的应用集成框架，通过业务逻辑与交互界面松耦合设计，便于系统升级扩展。应用集成框架如图7所示。

应用集成框架最终的实现形式是一套软件集成平台，是各类业务软件开发的基础。基础服务和共性服务以构件形式封装在平台内，对外提供开发和应用接口，供各应用系统调用。

上层应用系统专注于业务实现，在开发各应用系统时，可以总结和提炼不同系统之间的相同或近似需求，将其开发为共性服务构件集成到软件集成平台之中，从而实现软件集成平台的不断升级和完善，以适应用户不断发展的需求。

软件集成平臺内封装有大量的基础共性服务构件，其中订阅分发构件是各业务系统信息交互的纽带，具有重要的意义。3.4.3订阅分发中间件

系统信息交互的复杂度很高，传统的基于点对点的信息交互方式很难满足需求。为了适应大数据、高实时和方便扩展的需求，设计了订阅分发中间件。以数据为中心的订阅分发中间件，实现了数据的发布者和订阅者在时间、空间和数据传输上的解耦，发布者和订阅者节点均可随意地加入和退出，满足复杂信息系统的信息交互关系、业务需求多变的特点。订阅分发中间件的体系架构如图8所示。

发布者节点将主题发布到数据总线上，各订阅者节点均可看到，并可以提出订阅请求，得到批准后，后续该主题的数据便可发送到订阅者节点。订阅者节点可以随时退订任一主题信息。同理，信息发布节点也可以随时取消信息发布。

订阅分发中间件在该系统综合集成应用中，可同时处理上千路数据的订阅分发，数据最大并发量达到100 Mbit/s，满足了用户的实际业务需求，并很好地适应和解决了用户业务发展变化的需求。

4结束语

综合集成立足解决全系统信息互联互通和信息融合，使整个信息系统形成一个有机整体，发挥整体优势。

综合集成是一项涉及众多领域和学科的综合性技术，目前并没有统一的规范和定义，其相关技术也在不断发展和进步，综合集成应该坚持统筹规划、一体设计、制定标准、强化落实、逐级集成和分布实施的原则，只有这样，才能保证综合集成的整体效益。

参考文献

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[9]鱼滨.基于XML的集成中间件技术研究[D].西安：西北大学，2003.

[10]乐嘉锦，郭瑞强，朱三元.中间件的由来、现状及我们的机遇[J].计算机应用与软件，2001（11）：1-4，34.

[11]周园春，李淼，张建，等.中间件技术综述[J].计算机工程与应用，2002，38（15）：80-82.

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