综合集成平台下的多源信息融合及应用整合实例

严栋飞，陈月妹，张永进，罗军刚，王明皓

（1. 西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048；2. 宽城满族自治县水务局，河北 宽城 067600）



综合集成平台下的多源信息融合及应用整合实例

严栋飞1，陈月妹2，张永进1，罗军刚1，王明皓1

（1. 西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048；2. 宽城满族自治县水务局，河北 宽城 067600）

摘 要：针对当前水利信息化中存在的数据集成难，多源信息难以融合及应用，实时性不足及利用率低等问题，提出通过以综合集成平台为支撑，运用组件化技术将数据信息融合、信息应用功能组件化，在各组件之间通过数据流连接，灵活、快速地使用数据集成功能，将多源信息进行融合，为整合信息应用提供服务。实践表明，依靠综合集成平台的支撑，能够良好完成应用整合工作，为水利事业活动提供服务。

关键词：综合集成平台；多源信息融合；应用整合

0　引言

就水利信息化而言，信息系统建设通常具有阶段性和分布性的特点，会导致“信息孤岛”现象的存在。“信息孤岛”造成系统中存在大量冗余和垃圾数据，无法保证数据的一致性，从而降低信息的利用效率和利用率。同时信息资源是业务应用的基础，“信息孤岛”也会进一步导致“应用孤岛”。为解决这一问题，人们开始关注数据集成[1]和应用整合研究。数据集成的核心任务是将互相关联的分布式异构数据源集成到一起，使用户能够以透明的方式访问这些数据源。应用整合则是建立一个统一的综合应用，将完全不同的，基于各种不同平台，用不同方案建立的应用和系统整合到一个系统中，使它们像一个整体一样进行业务处理和信息共享。

针对信息融合和应用整合在水利中的应用，诸多学者已经开展了相关的研究。姜仁贵[2]针对水利防汛中雨水情应用存在的多源数据难以集成、应用单一及表现力不足等特点，采用组件式软件开发、框架及三维仿真等技术设计和开发了面向水利防汛的组件式雨水情应用集成平台，在多源数据集成的基础上实现雨水情应用集成。娄渊清[3]提出了一个基于 Web 服务的水利领域应用集成框架，解决了不同平台开发 Web 服务应用的互操作，以及各种遗产系统转化为 Web 服务的问题，使得各种应用系统的整合更加方便、易用及更具动态可扩展性。吴苏琴[4]针对水利行业特点，建立了由数据集成中间件、应用开发框架平台、水利组件开发平台、水利信息门户等组成的管理决策支持中间件服务平台，促进了中间件技术在水利信息化应用领域的创新和跨越式发展。

尽管已有相关研究，但仍有一些问题尚未解决。在多源数据集成方面，仍然使用数据集成中间件，并未考虑到将数据集成功能当成组件进行开发，在集成平台中重用。而在应用整合中，并未提出面向主题服务的应用模式，难以基于现存服务快速形成新的服务。

为解决这些难题，提出使用知识可视化综合集成支撑平台解决多源信息融合及应用整合中的一些难题，通过组件及知识图可视化等技术使应用系统开发面对一个简单而统一的开发环境，减少系统的复杂性，将注意力集中在业务逻辑上，不必为在不同系统软件上的移植而重复工作，从而减少技术上的负担。

1　组件化的多源信息融合

多源信息融合指把不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑或物理上有机地集中，从而提供全面的数据共享。信息融合是信息系统集成的基础和关键，优秀的信息融合系统需要保证用户在高效率使用多源异构数据的同时，又尽量减少用户消费。目前，多源数据集成主要使用联邦数据库系统、中间件和数据仓库模式 3 种典型的集成方法构建数据集成的系统。针对多种、多源信息融合方法的优缺点，提出在综合集成平台支撑下，将多源信息融合功能组件化，通过组件的方式实现多源信息融合。

组件技术是各种软件重用方法中最重要的一种方法，也是分布式计算和 Web 服务的基础。组件技术因具有可重用度高，互操作性好，实现细节透明，接口可靠性高，稳定性强，扩充性良好，即插即用等特点，所以易于实现系统组件的替换与集成，提高了系统的可维护性，缩短了系统的开发周期，提高了系统的开发效率[5]。

将数据集成功能组件化，开发数据源设置、导出源和导入源 3 种组件，数据源设置组件负责给用户提供一个输入界面，需要用户输入数据库连接地址、用户名、密码、数据库类型等基础信息，并将这些信息以 XML 格式向下级组件传输；导出源组件负责接收上级数据源设置组件流过来的信息，并通过读取这些信息对数据库进行访问并读取数据，同样将读取到的数据以 XML 格式向下级组件传输；导入源组件与导出源组件类似，不同的是导入源组件需要先接收与其对应的数据源设置组件流过来的信息，其次还要接收上级导出源流过来的信息，通过数据源设置组件的信息访问数据库，将导出源的信息插入至该数据库。

在综合集成平台下通过知识图表示组件化数据集成的逻辑表示，包括数据源设置、导出和导入的数据视图，数据源设置中包括数据源连接地址和类型，以及用户名和密码等连接该数据源的信息。点击导出和导出数据视图则展现已经连接上的数据源中的数据。通过每个数据源的数据源设置、导入数据视图和导出数据视图一一对应，最终由导入源通过数据流流向导出源，即可完成逻辑上对多源信息融合及应用的表达，如图 1 所示。

2　水利业务应用的整合

图1　多源信息融合

应用集成就是建立一个统一的综合应用[6]，目前解决应用集成的最佳方式是 SOA。

目前在水利业务应用中仍然存在着一些问题，导致水利业务应用模式过于单一，不能够满足复杂水利业务应用的需求[7]。主要问题有如下几点：

1）水利业务应用在发展过程中积累了庞大的基础数据，但这些数据分散于各个数据源，并且存在着数据源异构的问题，会导致数据量虽然大，但是数据集成度低，难以对数据进行深度挖掘，大量的数据没有发挥价值。

2）水利业务应用系统开发过于混乱，各个系统之间没有关联，导致开发新系统时难以继承或重用，效率低下，整体应用受到限制。

3）传统的水利业务信息系统较为简单，功能上以统计查询为主，通过图形或表格的方式给用户展现信息，虽然发挥了一些作用，但已逐渐不能满足现在越来越复杂的水利业务应用需求，例如当人为参与应用过程时，在应用中存在着一些不确定因素，会导致整体变得异常复杂，现有的应用系统则难以应对。

提出的面向主题的水利业务应用整合，在综合集成平台的支撑下，水利业务根据业务的主题进行服务，组件和知识图类似于向数据库存储数据一样被存入服务器中，需要使用时直接提取出来使用。由知识图形成的业务流程图是各种各样的业务应用，而知识图同时也是用户的运行界面，用户通过点击知识图对系统进行操作和运行。在这种模式下，大家在平台的支撑下共同工作，旧的业务应用可以快速被使用，而通过继承旧业务应用，通过简单修改便能快速形成新的业务应用。

在面向主题模式下，通过拟定业务主题、组件开发和知识图绘制及定制形成一个共同做事的环境，能快速丰富服务内容，实现服务共享，并且能够基于现有的服务快速形成新的服务。拟定业务主题指需要将业务条理化，将业务分类为通用、特殊等主题集合，同时还要对该主题进行详细描述，业务流程的知识图则对应着该业务主题；组件开发指每个组件采用 XML 标准描述，并通过 Web Service进行实现，业务组件的输入、输出信息流通过 XML •Schema 文档标准描述，能够被服务执行功能所解析；知识图绘制及定制指将主题概念结构通过知识图的绘制进行体现，通过将已有知识图的节点与Web 服务进行关联，搭建成为业务化应用。

3　水利业务应用整合的实例

近年来，新疆生产建设兵团第十三师水利局在防汛抗旱、水资源开发利用、滴水灌溉、水环境保护和治理等方面取得了显著成效，积累了丰富的业务数据，开发了防汛抗旱等多个应用系统，在支撑防汛抗旱、水资源管理方面发挥了重要作用。但是纵观全市水利行业，数字化和信息化建设工作的力度、深度、广度不够，并未建立起完整覆盖水利局各个行业相应数据和信息的分析、传输和共享平台，同时由于缺乏覆盖全局的统一顶层设计，各个业务处室在数字化、信息化建设方面大多是各自为政，分散开发，不可避免地造成了一些项目的重复投资和一些项目功能的重复建设，给信息资源共享带来一定的困难。

为了解决存在的问题，在综合集成平台的支撑下，使用多源信息融合组件对各个业务底层数据进行集成，将 ST_STBPRP_B（测站基本属性表）、ST_PPTN_R（降水量表）、ST_RIVER_R（河道水情表）、ST_RSVR_R（水库水情表）的数据从 SQL Server 2012 数据库中集成至十三师水利局的 SQL Server 2008 数据库中，通过分别设置这 4 个表在SQL Server 2012 中的属性和在 SQL Server 2008 中的目标源属性，对应连接相应的数据视图即可，业务逻辑流程如图 2 所示。通过多源信息融合组件的使用，将水利应用业务的底层数据进行了集成，将分散在各个数据源的数据集成到了第十三师水利局的中心数据源中，解决了数据使用不便的问题。

图2　数据集成实例

对水资源考核管理、水资源业务管理、水资源监控管理、灌区用水监控管理、洪水演进及错峰调度、山洪灾害应急管理等 6 个水利应用业务模块进行组件化开发，建立第十三师水利业务组件库，通过绘制知识图对业务逻辑进行展现，从组件库取出所需的组件对各个知识图进行组件定制，实现各个业务功能。给第十三师已有的系统提供访问接口，通过点击对应的知识图即可进入该系统的主界面，整合后的主界面如图 3 所示。在进行应用整合之后，综合集成平台就是各个应用的运行环境，也是用户的工作环境，通过平台想使用什么系统即可点击该系统进行使用，平台给用户提供了一个共同做事的环境。同时在需要创建新的应用时，可以对已有的类似应用进行稍微修改，对知识图进行所需的修改，并从组件库中找到所需的组件进行组件定制，即可快速形成新的应用。

4　结语

在综合集成平台支撑下，采用组件技术实现多源信息融合，采用知识图对多源信息融合的逻辑流程进行可视化描述。通过组件技术将水利业务各个应用进行组件化，最终形成水利业务应用组件库和知识图库，在经过一段时期的积累后，最终可以覆盖整个水利业务应用，通过综合集成平台对水利应用进行整合，为用户提供了一个可靠、方便、通用的使用环境。通过实际应用，证实了使用综合集成平台可有效解决水利业务应用整合困难的问题，为水利业务应用奠定良好基础。

图3　水利信息综合服务平台

参考文献：

[1] 陈跃国，王京春. 数据集成综述[J]. 计算机科学，2004 (5): 48-51.

[2] 姜仁贵，解建仓，李建勋，等. 组件式雨水情应用集成平台设计与开发[J]. 水力发电学报，2012 (6): 89-95.

[3] 娄渊清，王志坚. 应用集成技术在水利领域应用服务平台的应用[J]. 人民长江，2008 (2): 94-96.

[4] 吴苏琴，解建仓，马斌. 基于中间件技术的水利工程管理信息化系统研究[J]. 河南理工大学学报：自然科学版，2009 (4): 481-485，501.

[5] 张晓，罗军刚，解建仓. 基于综合集成平台的动态纳污能力计算模式研究[J]. 沈阳农业大学学报，2015 (4): 449-455.

[6] 俞晓锋. 基于 SOA 的企业信息系统集成架构研究[D]. 长春：吉林大学，2014.

[7] 罗军刚. 水利业务信息化及综合集成应用模式研究[D].西安：西安理工大学，2009.

Multi-source Information Fusion and Application Integration based on Integrated Platform

YAN Dongfei1, CHEN Yuemei2, ZHANG Yongjin1, LUO Jungang1, WANG Minghao1
(1. Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China; 2. Kuancheng Manchu Autonomous County Water Authority, Kuancheng 067600, China)

Abstract:In view of the existing problems in the information integration of water resources, difficulty to integrate and apply including multi-source information, real-time problems and low utilization rate. The article puts forward a comprehensive integrated platform for support, uses component technology to do information integration, information application functional components. It uses data integration function flexibly and fast through the data flow between the components, integrates multi-source information, and provides services for integrated information applications. The practice shows that the support of the integrated platform can be used to finish integration and application work and provide services for water conservancy projects.

Key words:integrated platform; multi-sources information fusion; application integration

作者简介：严栋飞（1990- ），男，陕西渭南人，硕士研究生，主要研究方向为水利信息化。

基金项目：国家自然科学基金项目（51479160）；陕西省科技攻关项目（2012-16）

收稿日期：2015-11-15

中图分类号：TV39

文献标识码：A

文章编号：1674-9405(2016)01-0065-04