空管接口信息服務平臺的設計與實現

韓劍鋒，曹燁琇，陳曉建，姚 笛

0 引言

隨著我國航空運輸業的飛速發展,航路流量的不斷增大,空中交通安全問題已十分突出,實現空管系統的信息自動化是必然要求,因此,需要增加能夠同時兼容處理大量信息、性能先進、可靠性高的空管信息系統。但是，目前我國民航空管信息內容比較豐富，各地的信息系統所執行的信息標準、輸出協議也不盡相同，從而導致空管業務內部存在大量的“信息孤島”，彼此不能互相訪問，沒有一個統一的訪問接口；同時，各地區空管信息相對封閉，地區空管局之間信息交流的途徑不是很通順，很多信息交流仍采取傳統的電話、傳真等方式，地區之間的信息共享能力不足。

針對空管信息系統的現狀，本文提出了建立空管接口信息整合平臺的設計與實現方案，通過采用先進的網絡通信技術和計算機技術，建造接口模式、數據格式、服務界面“三統一”的空管信息接口平臺，整合空管系統各業務信息及管理信息，并能便捷地為外部系統提供信息服務。

1 建立接口信息服務平臺的必要性

1）建立統一的信息標準

目前，空管各地區都具備各自的信息系統,各個空管站內部也存在不同廠商開發的信息系統,雖然大部分系統是按照民航行業標準進行信息的處理和發布,但仍有部分信息由于沒有得到及時的標準化的更新而無法與其它來自外部的系統進行信息共享。各個軟件公司開發的空管信息系統，也因為當時沒有按照統一的信息標準建立而無法直接進行信息互聯。因此, 考慮在對現有系統影響最小的前提下，建立一個支持統一信息標準的接口平臺，所有的外部信息都通過這個平臺進行信息標準轉換，使不同信息標準的系統，可以通過該平臺進行信息共享。

2）整合多種通信協議

目前，民航空管存在著種類繁多的內外部信息，同時，也必然存在各種信息的通信協議，這為系統間互聯的開發與實現帶來了很大的不便。我們通常希望有一個通用性的協議標準，對于軟件的開發者意味著能夠更加快速簡捷地實現信息通行，對于應用維護者意味著減小了維護的復雜性，定位接口故障也更加快速準確。

3）便捷的對外獲取、提供信息服務

空管的信息系統在獲取和發布信息時，總會遇上不同信息標準、不同信息協議格式的問題。提供信息與發布信息的雙方，都必須先進行一定的溝通再對自己系統進行修改，才能夠實現系統的互聯。這種點對點的互聯方式十分繁瑣且不易推廣，我們希望建立一個標準化的平臺，大家按照已經制定的標準接收和發布信息，將以往的那些“信息孤島”有機地連接起來，這將能夠極大地推動空管信息化建設的發展。

4）便于數據融合、分析

以往的空管信息系統大部分數據是相對孤立的，如氣象、情報、動態計劃、雷達信息、機場信息、航空公司信息等，它們并沒有有機的結合起來。而管制員或管理者更希望能夠綜合這些空管信息，讓它們之間做到信息的互補、融合。在航班飛行管理的前期提供戰略的預測，在中期提供戰術的指導和實時掌握各種影響航班飛行的信息，在航班飛行管理之后作出統計總結，讓管制員和管理者吸取經驗，總結教訓，為以后更好地進行飛行管理奠定堅實的基礎。

2 本系統所實現的功能

建立通用的空管信息標準，實現華東地區各空管信息系統輸出數據的信息標準轉化功能。

實現華東地區各空管信息系統的通用通信協議輸出功能，即建立一個可以融合多種協議的接口平臺，并按照統一的協議格式進行輸出。

對不同種類的空管信息進行一定的整合，更加便捷地為內外部單位提供完整、可靠的空管信息。

實現信息系統的高可用性，建立一個穩定、安全、高效的信息接口平臺。

3 系統的設計

3.1 系統的總體設計

空管信息接口平臺的體系結構，如圖1所示：

圖1 體系結構圖

由圖1可見，本系統主要分為5大功能：通信協議轉換、空管規則庫解析、標準化協議轉換、數據融合、信息發布。

通信協議轉換:將空管信息各類通信協議方式轉換成統一的通信協議。

空管規則庫解析：存放著空管信息解析的標準，所有的空管外部信息，先通過該解析器按照已經設置好的解析規則進行數據解析，如民航4007、4008規定，情報、氣象數據格式規定等。

信息整合：將原來分散、無聯系的空管信息，按照一定的形式有機的組合，便于統計、分析，輔助管理人員做出正確的決策。

信息發布：可以通過靈活的配置，將接口數據轉發或是將經過規則庫解析和數據融合加工后的空管信息，發布至外部系統。

3.2 消息中間件

本系統采用WebSphere MQ7.0作為消息中間件,消息路由功能則由MessageBroker實現。

首先，從概念上說，消息中間件 MQ負責在兩個系統之間傳遞消息。這兩個系統，可以是異構的——處于不同硬件、不同操作系統、采用不同語言編寫，使用 MQ可以輕松實現其互相通訊而不必考慮其底層系統和網絡結構。

MQ可以提供高效且可靠的跨平臺傳輸服務，它能夠應付多種異常情況，例如網絡阻塞、臨時中斷等。

3.3 信息標準化與數據整合

建立空管信息接口平臺的前提是建立平臺內部的信息標準。種類豐富的空管信息具備各自的信息標準，而一旦進入平臺處理后，就應該具備統一的信息標準在系統內部進行流轉。

本系統采用基于XML的元數據作為數據標準的承載對象，而信息主體以航班計劃與機場信息兩部分為主。如圖2所示：

圖2 信息整合

空管外部信息進入系統進行數據解析后,原來的信息標準將會被重構,組成航班計劃與動態、機場動態兩類數據。

信息整合的基本出發點是直接整合數據，對現有應用幾乎沒有影響。通過對數據的整合，使各系統間數據可互連、互通,實現信息的交換和共享。其主要特點如下：

異構信息透明地共享和交換。

屏蔽應用層處理異構數據源的復雜性。

簡化數據整理和應用整合難度。

信息整合也不是完全替代應用整合，而是提供了一個更簡化和方便的平臺。基于統一的信息平臺基礎上，應用系統的整合可變得更為方便靈活。如無需考慮異構數據連接問題、無需考慮數據轉換的問題。

3.4 空管規則庫

由于空管行業的特殊性,空管信息系統應該具備升級的靈活性和維護的可操作性。因此，本系統在處理空管外部信息時，不是按照固定的已知業務規則進行數據加工，而是將各種空管業務規則轉換成系統可識別的業務引擎。該引擎不但具備各種數據的解析規則，也集成各自相關的空管業務流程。如果出現需要修改業務規則的情況，不需要對系統進行代碼修改，更無須停機升級，只需要在線修改規則庫里相關的規則即可，如圖3所示：

圖3 空管規則庫

由圖3所示，外部信息進入空管規則解析器，解析器會自動識別該信息屬于哪類空管信息并進行數據解析匹配。若解析成功，按照數據標準進行數據重組，形成系統可識別的業務數據。若解析失敗，則記錄失敗原因，并將修改意見向管理人員反饋。無論是空管規則本身需要修改（如 FPL電報分組定義修改）還是系統提出修正規則建議，管理人員只需對規則庫進行編輯即可。

空管規則庫的建立，將改變以往多數空管信息系統出現業務規則變更即需要停機升級的現狀，提高系統升級效率，提升系統的可用性。

3.5 高可用性

由于空管信息系統對安全性、可用性要求十分嚴格，本系統采用支持冗余數據源雙機熱備機制。

對于每個INPUT隊列（傳輸外部接口信息或內部業務信息），都有兩個不同的MB路由服務競爭的去接收轉發，每個MB路由服務的OUTPUT隊列都存在雙份，這樣即使MB在寫入OUTPUT隊列失敗的情況下，仍可以寫入另外的一個備用隊列，如圖4所示：

圖4 MB、MQ冗余方案

在此機制下，無論是某路信息源出現故障還是應用服務器出現故障，系統都能自動無縫的切換至備用系統。

3.6 數據發布

信息服務系統應該滿足面向用戶的實現業務實際需求和提高業務效率，本系統的信息服務機制，主要包括內容管理和信息發布兩個方面，以下從這兩個方面予以闡述。

1) 內容管理

內容管理模塊的功能主要是面向內部相關人員，拓寬空管信息化管理水平。本系統中內容管理包含知識管理、員工信息等內容。

2) 信息發布

信息發布的技術架構圖，如圖5所示：

圖5 信息發布技術架構示意圖

通過中心數據庫獲取的相關元數據信息（例如，情報信息、氣象信息、航班信息等等），經過處理后，才能對外部用戶提供服務——對外部信息需求者（或者說用戶）提供信息檢索服務。針對各類信息實體自身的特點和用戶對實時性的要求，本系統的信息發布采用了定時發布、實時發布以及請求應答3種方式。

1) 定時發布

定時發布針對對實時性要求不強的數據。通過配置系統數據發送的頻率，間歇性地把數據發送到相應的接口。

定時發布不是發送歷史數據，而是發送諸如通告之類的實時性不強的數據，因此，系統數據發送頻率不能夠配置的太大，否則，可能造成信息的過期而影響到業務的運營。

2) 實時發布

實時發布主要針對各類航班動態、氣象、管制、電報等實時數據。實時發布方式在信息發布平臺收到實時數據后經過解析就立即發送到相應的接口。

定時發布和實時發布的數據都會存儲在數據庫中，用于以后的檢索。

3) 請求應答

前面提到的定時發布和實時發布都是信息的主動發布，而請求應答方式采用的是被動發布方式。該方式主要針對長期有效的數據和歷史數據，前者如航班的中長期計劃，后者如已完成飛行任務的航班信息等。

通過以上3種方式協同人工的相關操作，基本可以保障信息發布的實際需求。

4 結束語

本文提出了一套建立空管信息接口統一平臺的設計方案,通過接口協議轉換、信息標準整合、信息重組融合、統一對外發布等流程，實現不同空管系統間的數據共享和信息交流。

本文所提出的系統采用IT業界成熟、先進的面向服務的企業總線平臺架構，兼顧了空管信息系統必備的穩定性、安全性、高可用性、靈活性、可擴展性等特點。

該系統的設計與實現為解決空管系統內部存在的“信息孤島”現象提供了新的解決思路，為實現智慧空管邁出堅實的一步。

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