Agent技术在防汛信息处理中的应用研究
发布时间：2015-07-13 09:47
摘 要 防汛信息是防汛指挥调度决策的依据。防汛信息的处理涉及到信息的接收处理、整理入库和应用查询与分析等，是实现防汛工作现代化、自动化的基础。本文按照国家防汛抗旱指挥系统的三层架构，基于中间件和Agent技术构建太湖流域防汛信息系统，并将业务逻辑从防汛应用系统中抽取出来，为开发防汛应用系统提供可复用、可扩展的中间件服务。
关键词 中间件；Agent；多层结构；信息系统
1 引言
中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通讯[1]。其作用是建立分布式软件模块之间互操作的机制，屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性，为处于自己上层的应用软件提供运行与开发环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。在具体实现上，中间件是一个用应用程序接口定义的分布式软件管理框架，具有良好的通信能力和可扩展性。
对代理（Agent）的研究是近年来的研究热点，一些文献称代理技术是软件领域里一个意义深远的突破。目前Agent在许多方面得到了广泛的应用，如用户界面、个人助理、通信网络的业务/网络管理、移动计算、网上信息检索和过滤、电子市场和网格计算等。由于Agent的特性，基于Agent的系统应是一个集灵活性、智能性、可扩展性、健壮性和组织性等诸多优点于一身的高级系统。单个Agent的功能是有限的，我们通过把Agent组织起来形成多Agent的群组，从而弥补单个Agent的不足，使得整个系统的能力超过单个的Agent。
2 防汛信息处理业务组成
根据国家防汛抗旱指挥系统的三层架构的基本原则，防汛信息处理在业务上将包括数据采集与接收、数据管理、业务处理三个组成部分，各组成部分之间保持相对独立性以便实现数据的集中管理与互访。
2.1 数据采集
包括监控数据采集、水情信息采集、水质信息采集、灾情数据采集、气象数据采集、电话传真资料、地理信息采集、工程数据采集以及统计、查询、决策支持系统的接入等。
2.2 数据管理
基础数据：包括文函资料、调度资料、水情数据、水质数据、工情数据、灾情数据、气象数据、空间地理数据、统计分析数据、决策支持数据等。
数据服务：防汛信息数据服务通过对基础数据的操作访问与处理提供原始服务功能，这些服务功能包括对数据的查询、修改、删除、增加等。
2.3 业务处理
业务处理汇集了基础数据的各种业务应用，这些应用包括：文函处理、防汛信息汇总、防汛信息查询、防汛值班管理、水情预报调度、防汛会商、日常事务处理、综合查询、远程办公以及模拟评估等。
3 防汛信息处理系统框架
建设防汛信息处理系统的目的是在现有工作的基础上建立一套科学合理的集成化中间件，具有快速完成各类防汛信息收集处理、数据分析计算和监视功能，为水文管理各项工作提供便捷的综合信息服务和分析计算手段，通过对流域内的河流、闸坝、水库、重要控制性工程等以及气象、水质信息的综合分析与处理，实现各类防汛信息的综合处理、存储、查询、分析与应用。
3.1 基础数据平台
防汛基础信息包括水文历史库、实时水情数据库、实时遥测水情库、工程资料库以及防汛值班数据库等。
3.2 系统体系结构
防汛信息处理的构建是一个典型的多层结构，如图1所示。
核心层是数据存储层，包括关系数据库、多维数据分析数据库和文档数据库和文件数据库。
中间层是应用服务器层，主要包括数据服务器（收集中间数据用于统计与分析）、业务分析、办公应用和Web服务。其主要功能是根据不同的用户请求，提供从安全认证、办公处理、信息查询、数据分析、GIS服务到WWW服务等服务请求。
处于中间层的服务器组包括数据库应用服务器、GIS服务器和Web服务器等，特别是数据库服务器，可能在分析方法发生改变或需要添加、删除的时候，这时就体现出三层结构的优点。而用户实际上不需要关心其服务器配置情况，只需要采用统一的界面（如工作站或浏览器）来使用本系统。
外层是用户层。考虑到工作平台的通用性和统一性，系统基于统一的接口访问标准通过中间层对数据层进行访问，数据层对用户来说是透明的。
图1 防汛信息处理多层体系结构
3.3 中间件建设
处于中间层的应用服务器是一个在软件总线结构下的分布式对象体系，其核心是建设中间件，图2说明了本文建设的防汛信息处理基础架构，包括面向基础数据库的数据库接口访问体系以及基于数据库接口的数据信息Agent、应用中间件等。在数据信息Agent的基础上，根据流域防汛信息处理的业务需要，建立包括数据查询、数据维护、数据分析以及GIS处理等的应用中间件体系，实现面向流域防汛调度与管理的全面、准确、便捷的信息服务；实现流域机构内部、流域下属机构、流域片各省市之间的协同作业，提高效率、简化流程、增加工作的透明度。
3.4 Agent建设
根据不同的防汛信息内容及信息组织方式（结构化数据、非结构化数据等）以及所使用的数据库系统（Sybase、SQLServer、Oracle等），建立面向中间层应用服务的数据信息Agent，具体包括：
1) 建立Sybase、SQLServer、Oracle等的访问接口，提供面向Sybase、SQLServer、Oracle等的数据库访问中间件；
2) 针对不同的数据库建立相应的数据信息Agent，包括：报讯实时数据库Agent、防汛值班数据库Agent、文档数据库Agent、工程数据库Agent、气象数据库Agent、遥测数据库Agent、实时数据库Agent、历史数据库Agent等；
3) 提供面向应用中间件的防汛信息基础数据服务访问接口体系，使数据库对应用中间件是透明的，基本解决了不同数据库系统之间的异构性问题。
图2 防汛信息处理体系
3.5 应用中间件建设
在基础数据服务访问接口体系的总体支撑下，通过应用软件技术和GIS技术开发建设面向水文、工程、专题、气象等基础信息查询与服务的中间件服务，构建包括数据访问与维护、数据交换与共享、信息查询与分析、GIS服务等为一体的中间件服务。
数据交换与共享中间件：是为了实现应用系统之间、流域内各省市之间交互过程中的数据映射，从而满足数据共享的需求。建设防汛信息处理的关键是要把这些应用系统、流域内各省市的相关数据整合在一起。
数据访问与维护中间件：包括数据管理和内容提供，它是防汛信息处理的基本构建模块。数据访问与维护中间件提供了一种可以在不同种类信息源之间表示、访问、维护、管理、分析以及集成数据和内容的方法。
信息查询分析中间件：完成流域内包括实时报汛、遥测报汛、历史水文、气象信息等在内的防汛信息的查询与分析处理；
GIS处理中间件：针对流域水文信息（水情、雨情、工情、水质、气象等）查询与分析提供基于GIS的位置的数据分析服务，基于图形界面实现对象区域的背景地图与实时信息的复合叠加。
文件访问中间件：完成对防汛工作中的电话录音、传真文件、文档等进行查询和维护管理。
4 应用实例
在建设防汛信息处理中间件的基础上，可以快捷的开发各种专题服务应用系统。本文在防汛信息处理总体框架下，通过统一的接口访问标准体系，开发建设了包括防汛值班、汛情监视以及防汛办公等应用系统，检验并实践了中间件的可复用性，同时也为后一阶段中间件的建设与完善积累经验。
1) 防汛值班系统应用：根据防汛值班工作的需要，该系统通过访问数据访问与维护中间件、信息查询与分析中间件、文件访问中间件进行开发，分别实现了实时报汛、遥测报汛、历史报汛等信息的查询、检索、分析功能，电子传真、电话录音等信息的查询、检索，通过生动、直观的方式为用户提供各种水文监测、信息查询、图形显示、报表输出等信息服务。如图3所示。
图3 防汛值班系统应用实例
2) 汛情信息监视系统应用实例：进入汛期，工作人员需要对汛情信息进行监视，该应用采用了数据访问与维护中间件、信息查询分析中间件，建设实时预警发布信息内容，对当日的实时水情、实时雨情、实时工情、灾害性气象信息等进行滚动监视，当出现警示信息时能由值班人员及时向相关单位或个人发出警示信息。
3) 防汛办公应用实例：该应用采用了信息查询分析中间件、文件访问中间件，建立符合信息化要求的防汛管理文档信息系统体系结构，在保障信息安全的前提下开发面向防汛调度与管理的办公管理系统，实现信息的采集、交换、分类、加工、处理和发布。
5 结束语
防汛管理工作涉及到各省市的水利部门的多个不同体系、不同地域的协同作业。许多计算机专家认为，将整个互联网的各种资源全部整合在一起，为用户提供统一的服务，是相当困难甚至难以实现的。当然，对于具体的应用领域，具体的网络区域，用中间件技术将其中的各种资源整合在一起还是相当有前景的。目前方兴未艾的网格(GRID)技术实质上即是一个基于互联网的中间件系统，可同时运用网络中所有的CPU、存储器、操作系统、应用软件等资源，用户通过PC、手机或PDA，可从互联网上获取来自全球的资源，互联网将变成一个虚拟的、强大的计算平台。
防汛工作中的各种决策支持模型包括洪水调度与预报模型、灾情评估模型等，在未来的发展中可以根据防汛信息业务处理的统一架构进行中间件处理，通过建立统一的输入输出接口，实现与整个流域应用系统的整合。
参考文献
[1] 魏勇，张权. 中间件技术研究[J].电子技术应用. 2004 Vol.30 No.11
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