基于SOA的智能交通綜合信息平臺集成研究

摘要：分析了當前各ITS子系統的狀況，以及建設智能交通綜合信息平臺的重要性和必要性；介紹了SOA和WebServices計算技術；提出了基于SOA的智能交通綜合信息平臺的集成架構、優勢、集成的重點和難點；并對該平臺的實現作了分析。

關鍵詞：面向服務架構；智能交通；綜合信息平臺；數據共享與交互

中圖分類號：TP319

文獻標志碼：A

文章編號：1006-8228(2011)12-63-03

0 引言

交通作為國家的經濟大動脈，在國民生活和國民經濟中發揮著重要作用。隨著二十世紀九十年代電子信息技術的發展，智能運輸系統即ITS也得到了迅速發展。然而，就ITS的整體布局和持續推進來看，ITS系統的孤立和分割建設是一個突出的問題。一方面，城市不同實體間建立的ITS子系統彼此獨立，相互異構，形成縱向分割；在更大的層面上看，城市之間又各自建立各自的ITS系統，使得ITS系統之間也存在縱向的分割，被分割的系統之間不能整合，缺乏協作能力。另一方面，ITS系統所采集和使用的城市交通信息被橫向分割在各個ITS子系統之間，這些系統的信息彼此不能交換、共享，不能面向一些綜合性、協作性要求較高的應用，不能對各類交通數據進行綜合統計分析、不能發揮輔助決策作用，造成現有資源難以利用或不能充分利用的尷尬局面。

國外的成功經驗表明，當ITS發展到一定階段，就應該擴展高層次的交通信息服務，分散的、孤立的ITS系統不可能有大作為。ITS發展的當務之急是必須在技術上解決好系統整合、信息交換、深加工和共享的問題。建立交通綜合信息平臺是解決該問題的主要途徑，它可實現多個交通部門之間、多個ITS應用系統間的有機整合，實現對來自各個不同ITS數據源的數據進行采集、存儲、共享和交互。智能交通綜合信息平臺是智能交通系統ITS的信息樞紐，是各組成部分之間信息互通的橋梁，是對整個地區交通信息系統共用數據組織結構和傳輸形式的一種規范化定義，以及一個對共用數據進行組織、存儲、查詢、通信等管理服務的數據倉庫。

1 SOA和Web Services

1．1 面向服務的體系架構SOA

SOA面向服務的體系架構是一種在計算環境中設計、開發、部署和管理服務的組件模型，是粗粒度、松散耦合的服務架構，它將應用程序的不同功能單元通過這些單元之間定義良好的接口和契約聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。基于這種模型的應用程序的不同功能單元可以以一種統一和通用的方式進行交互，不必考慮其后臺具體的實現技術，運行平臺等，從而最大限度地重用了應用程序中的服務，提高了IT適應性和效率。SOA體系結構中共有三種角色，分別是服務提供者、服務代理者、服務請求者，對應有服務發布、服務查找、服務綁定和調用等3種操作。隨著物聯網技術的發展，各種原本封閉的資源將以服務的形式開放出來，加上互聯網上的原有資源以及新出現的資源，SOA的價值將更加巨大。

SOA為解決異構資源的統一訪問提供了很好的架構，是傳統的面向對象模型的替代模型。它與Web服務和一系列的公認的面向服務的原則一起，發展成為嶄新的架構平臺。SOA被譽為是下一代WEB服務的基礎架構，目前已成為計算機信息領域的一個新的發展方向。構建并實現系統中的服務以一種通用的方式進行交互。

1．2 Web Services是構建SOA的理想平臺

實現SOA的技術有很多，包括Web Services、SessionBean、JINI等，但Web Services已經成為實現SOA的主要技術。Web Services是一個嶄新的分布式計算模型，是WEB數據和信息集成的有效機制。它基于XML、SOAP、WSDL、UDDI等協議，可動態地描述、開發、發布、發現和調用跨平臺、跨系統的各種分布式應用。Web服務技術是分布式計算技術通向計算時代的一個非常重要的里程碑，被稱為Intemet上的第3次革命。Web Services，包括SOAP、WSDL、UDDI以及補充的Web Services等規范，是一套開放的標準，它將促進SOA被廣泛采納，并成為新一代面向服務開發的基礎，能進一步實現運算能力上的分享。它可以結構化地呈現信息，從而使各種網絡軟硬件設備通過XML文檔實現無縫的鏈接。透過WebServices，任何應用程序可在網絡上順利地整合在一起。WebServices利用標準的網絡協議來傳送XML信息，是一種便利的溝通機制，因此任何程序語言、中間層組件或平臺可以很容易地整合進來。借助于Web Service可以快速、低成本地集成各部門、各應用系統。Web服務的各種協議結構如圖1所示。

Web Services之前的分布式架構技術主要包括CORBA、DCOM、COM+、RMI等，運作也非常順利。但這些系統的一個共同的缺陷是要求服務客戶端與系統提供的服務必須是緊耦合，這將會導致一端的執行機制發生變化另一端便會崩潰。而Web Services，采用的是XML技術，彼此是松散耦合的，可用標準的Internet協議來訪問，它具有以組件為基礎的開發模式和Web的出色性能，通過網絡協議和數據格式可以在不關心功能如何實現的情況下重復使用，并且Web服務的用戶可以使用任何語言在任何平臺上完成相應的功能。

隨著安全性、可靠性、事務性、元數據管理及編制等相應的新的Web服務標準的提出，Web服務應用必將擴展到更廣范的領域。它可以始終如一地提供健壯的、可重用的服務，以促成信息技術與業務需求的配合與協調，并可以降低成本，更容易地集成信息系統，以及實現業務流程的自動化，是實

SOA的理想平臺。

2 基于SOA的智能交通綜合信息平臺集成

2．1 SOA下構建智能交通信息平臺的優勢

2．1．1 構建原則

Web Services提供的是業務功能而非技術功能，是一個能滿足公共需求的功能；并可在不同的應用程序中重用，即SOA中的服務是無縫地提供給服務者使用的。通過組件對象的分布和運行重用，在使用者連接到一個SOA實例后，服務使用者可以無縫地使用服務。將智能交通的各個子系統的業務服務作為SOA的構建模型，可以實現工作流程和業務眼務面向服務的轉化。

2．1．2 技術和平臺的無關性

各個ITS子系統的平臺構建技術中包含有：NET、J2EE，分布式技術EJB、CORBA、COM+等，傳輸機制包括：同步傳輸和異步傳輸，以及分布式體系架構中的WEB服務實現技術等等，使用SOA可以自然地抽象和隱藏掉以上特殊平臺和技術的專有屬性，實現技術環境的一致和標準化。

2．1．3 支持異構系統

使用當前的Web服務架構，采用消息轉發的模式進行系統問的通信，各個應用系統問可以采用不同的系統開發技術。服務器端可以采用J2EE或IIS服務器、自身的軟件服務器，也可以是公開的服務器格式協議。通過服務參數，調用模式之間的轉換，可以實現異構系統的部署。

2．2 智能交通系統現狀及智能交通綜合信息平臺集成的重點

每個城市的ITS，涉及到公安交通管理、交通、規劃、公交、出租車、貨運、市政管理等多個部門的職能，每一個部門既是ITS的數據源，又是ITS信息的需求者，只有各相關部門協調配合、協同行動起來，在一定的機制和技術手段上充分實現部門間的信息共享，城市ITS才可能順利建設和發展，ITS才能真正在提高城市交通管理與服務水平，提高城市交通系統運行效率，緩解交通擁堵，站在城市大交通的高度來提供科學的決策支持等方面發揮應有的作用。

各交通部門間業務聯系緊密，但由于我國管理的條塊分割，分屬不同部門的千差萬別的ITS應用系統所實現的平臺不同、業務流程不同、數據格式各異、實現技術也不同。為提高各相關部門的業務協同處理能力和工作效率，需要對各部門的信息系統進行集成，形成智能交通綜合信息平臺，以便統一、透明地操作不同交通部門ITS系統問的數據，使用戶可以透明地訪問各個應用程序，實現數據共享，同時也讓系統為交通部門數據的綜合利用和業務決策提供基礎和依據。

如何通過智能交通綜合信息平臺實現各交通部門間交通信息系統的有效集成，使來自不同部門、不同系統、不同設備、不同時段的性質內容各異、格式千差萬別的海量數據通過智能交通綜合信息平臺實現信息交換和共享，這是智能交通綜合信息平臺集成的重點和難點。

2．3 智能交通綜合信息平臺集成架構

針對智能交通綜合信息平臺集成的需求，我們提出了，基于SOA的智能交通綜合信息平臺集成架構如圖2所示，它由分布異構數據源層、業務邏輯層、應用層等3層組成，可解決各部門ITS子系統間信息通信和數據共享的問題。

多個交通數據源系統如公安、運輸、建委、交通等的ITS子系統都采用了不同的開發技術、不同的開發平臺和不同的數據庫平臺，本集成可以解決不同系統不兼容的技術問題，協調不同系統的數據差別和數據交互模式。

2．4 智能交通信息集成平臺的SOA總線架構技術

在SOA的體系結構中，所有的功能都是用服務的形式注冊使用和發布的。面向服務的體系結構中共有服務提供者、服務調用者和服務注冊者。其中服務提供者負責服務功能的具體實現，并通過服務操作將所提供的服務發布到服務注冊者上，當接收到服務調用者的調用請求時，執行所請求的服務。服務調用者是服務的發起者，它首先在服務注冊處查找符合條件的服務，以獲得需要的功能。服務注冊者負責為服務提供者注冊服務，提供對服務的分類和查找功能，以便眼務調用者發現服務。

3 基于SOA的智能交通信息平臺集成實現

3．1 系統架構的實現形式

在集成框架中，各智能交通子系統的交通數據源對應著集成體系結構中的異構數據源層。各子系統為使自己能夠加入到信息集成平臺中，使一些共享的信息能夠讓欲集成的業務模塊了解和利用，就要首先從資源系統中提取共享數據，生成相應的XML文檔，并放在服務器上。Web服務對XML文檔進行監聽，將監聽到的XML數據外置到互聯網；并且通過監聽的方法監聽數據的變化，及時反映到其他系統，以保證數據的一致性。這種將共享系統與共享數據分離，又使他們有機聯系的方法，減少了資源系統暴露在互聯網下的風險。業務邏輯層則對所有信息實現總的控制，提供Web Service服務，并負責不同系統的共享的服務資源的注冊、存儲、管理、查詢以及發布，將相應的數據存儲在綜合數據庫或數據倉庫中，以實現全局的信息共享和數據交換。使得統一合作的子系統成為一個整體，不讓非合作組織的成員共享。集成平臺同時提供Web服務，將所有共享的信息通過Web服務的形式對外發布，實現了應用層的功能，也保證了各系統的安全。

3．2 智能交通信息綜合平臺集成實現的關鍵點．

智能交通信息綜合平臺集成實現的關鍵點體現在用WebServices實現信息集成和交互以及Web服務器的架構兩點上。面向服務的集成提供了一個抽象的接口，系統通過該接口與其他系統交互，而不是使用底層的協議和自定義的接口來規定系統與其他系統的交互。系統只需要以服務的形式出現，選擇與其交互的系統，能夠簡單地發現那些服務，在運行時與其綁定。Web系統間通過互聯網互訪時，數據都是基于XML形式的，當獲得XML文檔后，只需要通過強類型轉化即可將XML文檔映射成數據庫中數據表一樣的結構，以供Web應用程序以及其他子系統使用。在Web Service中添加一個Web方法即可處置XML文檔。在Web服務器架構方面，采用Web服務來實現。Web服務體系使用WSDL描述服務，使用UDDI發布和查找服務，我們采用SOAP協議執行服務調用，模塊之間完全是低耦合的，只有在請求者需要服務時才動態地綁定服務提供者。另外，Web服務是可組合和可重用的，并且采用SOAP執行服務調用及XML作為消息格式，具有跨平臺特性。本文采用IIS服務器構建SOA平臺，實現采用．net平臺Web Services。

對于圖2所示的集成架構，無論原有的數據源系統是基于何種平臺采用何種技術實現的，在對外接口上都用統一的對象模型Web Services進行封裝。新的功能可以直接設計為一個Web Services，已有的功能可以進行接口轉換和封裝。在未來的業務需求變更后，不必對整個系統進行修改，只需要變更相應的模塊，并將其封裝成服務后發布。這樣減少了系統維護的工作量，更便于與其他系統的集成。通過定義Web Services的接口描述WSDL文檔，并把WDSL文檔描述的內容映射到UDDI數據結構中去注冊。當服務請求者請求獲取數據服務時，首先需要到UDDI注冊庫訪問該服務的注冊信息，然后訪問該服務的WSDL文檔，并生成本地對象。各業務就通過此對象與Web Services進行交互。如果Web Services的內部結構和實現發生了改變，只要WSDL描述保持不變，整個系統就不需要做任何變化。

4 結束語

本文提出并實現的智能交通綜合信息平臺可以有效解決各智能交通系統的數據共享和交換問題，可擴展和集成現有的和未來的各交通管理系統的功能，提高交通系統的智能化水平，實現各系統的數據和信息共享，解決“信息孤島”問題；并且能將經過綜合數據分析所獲得的有用信息發布出去，有助于緩解交通壓力，提高出行效率；還可以通過數據融合、數據挖掘、專家系統等技術的應用，獲得有用知識，為交通管理提供輔助決策支持，減少環境污染，解決資源短缺問題，提高辦公效率，減少事故發生，體現以人為本的理念，提高我國的信息化水平。本系統不僅適用于同一個城市的同一個交通部門間子系統間的整合，同時適合于不同的各交通部門間各子ITS系統的整合集成，還可應用于不同城市間的ITS系統整合集成乃至全國的ITS系統整合，為地鐵、輪渡、機場、鐵路等相關部門的信息服務整合奠定了基礎。