浦東機場企業服務總線的研究與實踐

摘? 要：為解決浦東機場四個數據交換平臺存在的問題，根據公司一條總線的規劃原則，全新設計開發企業服務總線，實現統一的數據服務提供、統一的數據服務治理、統一的數據安全管理，統籌解決浦東機場內部運行、服務、安全、商業、能源、貨運之間的信息傳輸和共享問題，并與航司、空管、民航局等外部單位建立標準化、規范化的數據共享通道，由此提升了數據服務質量。該企業服務總線為智慧機場建設打造出堅實的數據底座。

關鍵詞：智慧機場；數據交換；企業服務總線；數據服務；服務治理；數據底座

中圖分類號：TP39? 文獻標識碼：A? 文章編號：2096-4706（2023）12-0022-06

Research and Practice of Enterprise Service Bus in Pudong Airport

PAN Shuohua

（Pudong International Airport of Shanghai International Airport Co.， Ltd.， Shanghai? 201207， China）

Abstract： In order to solve the problems existing in the four data exchange platforms in Pudong Airport， according to the planning principle of the company's one bus， the enterprise service bus is newly designed and developed to achieve unified data service provision， unified data service governance and unified data security management. It coordinates and solves the problems of information transmission and sharing among internal operation， service， safety， commerce， energy and freight transport of Pudong Airport， and establishes standardized data sharing channels with external units such as airlines， air traffic control， and civil aviation administration， so as to improve the quality of data services. The enterprise service bus creates a solid data base for smart airport construction.

Keywords： smart airport; data exchange; enterprise service bus; data service; service governance; data base

0? 引? 言

隨著業務量的不斷增長，浦東機場持續推進信息化建設。圍繞航班生產相繼建成航班信息集成系統、機場信息平臺、浦東準點ACDM系統，各單位也陸續建設了管理輔助系統。由于各類系統是在業務發展階段相繼提出并投入建設的，導致技術標準不一致，特別是系統之間的數據交換共享建設標準缺少統一的規劃。

近年來，民航四型機場建設和數字化轉型加速推進，智慧機場作為四型機場的基礎支撐以及數字化轉型的實現手段，成為國內機場信息化建設的核心目標[1]。上海機場集團也在2021年初正式提出數字化轉型、智慧化發展規劃綱要，規劃核心內容明確提出加強數字底座建設，實現一條總線連通所有系統的目標[2]。通過對企業服務總線（Enterprise Service Bus， ESB）的研究和實踐，可使浦東機場實現統一的數據服務提供和服務管控，有利于降低服務風險，提升服務質量，并在機場內部、航司、民航局等單位建立標準化、規范化的數據共享通道，推進數據在實際業務場景中的應用，使數據價值最大化。

1? 業務現狀與目標

1.1? 數據交換平臺的現狀與問題

2008年建設航班信息集成系統（AODB），該系統由中央數據庫、航班信息處理系統、資源分配管理系統和集成交換總線系統組成。2019年衛星廳工程中擴建了輕量級總線，目前接入傲創總線的有34個子系統，接入傲創輕量級總線的有衛星廳的8個子系統。

2014的年建設機場協同決策系統（ACDM），具有航班監控、機坪監控、大屏展示和報表統計的功能，2017年將該系統調整為機場信息平臺，具有機場內外部各個系統的信息收集存儲、轉發和共享功能。截至2021年，該信息平臺總共接入24個內外部系統。

2017年新建浦東準點系統（FACDM），具有航班放行監控、CDM協同、地服保障監控等功能。截至2021年，該系統對接了航司系統和空管系統等11個系統。

由此浦東機場圍繞航班生產形成三套系統、四個交換平臺，如圖1所示。并逐步暴露出以下問題：

1）四個平臺并存，定位日趨模糊。隨著平臺的不斷擴展，彼此間的關系越來越復雜，造成雜亂的數據交互環境。平臺間無法統一管理，沒有統一的對外發布接口，數據一致性和權威性得不到保證。

2）接口規范不同，數據質量不高。由于四個平臺的建設時期不同，所采用的技術標準不同，導致在數據交換時需要格式轉換和數據匹配。各平臺采集的數據來源存在差異，造成各平臺的數據不一致，且影響平臺的總體數據質量。

3）數據局限航班生產，無法滿足企業經營決策。平臺數據主要圍繞航班生產，數據類型較為單一，缺少航班運行過程中的旅客、行李等業務數據，無法獲取機場安全、運行、服務、交通、商業、能源、物流等其他各個重要業務領域的核心數據，難以為經營決策提供充足有效的數據支撐，無法滿足上海機場從經驗決策向數字決策的轉變需求。

4）與集團規劃不匹配，無法滿足智慧機場建設要求。在集團層面難以梳理浦東的數據源關系和數據質量管理，在浦東機場層面則是各個系統平臺面臨集團的接入要求均要響應，難以統一管理。四個平臺的現狀無法滿足智慧機場建設中統一數據底座的建設需要，不利于智慧機場建設的推進。

1.2? 項目目標與內容

項目目標是通過設計和實現企業服務總線，解決機場內外部全數據域的信息傳輸和共享問題，打造智慧機場數據底座。

項目內容包括搭建浦東機場ESB，集成系統接入ESB，遷移集成輕量級總線所有子系統至ESB，遷移集成總線部分子系統至ESB，遷移機場信息平臺的所有子系統至ESB，遷移浦東準點系統的所有子系統至ESB，同時將浦東準點系統作為子系統接入ESB，按需接入公司直屬單位其他系統。

2? 子系統的業務梳理

2.1? 子系統數據生產與消費的需求

根據不同子系統的業務需求，子系統分別扮演數據生產者和數據消費者角色。例如，航班信息集成系統將作為數據生產者暨航班類數據的唯一源頭，從信息源采集航班計劃、航班動態信息，并向航顯、廣播、離港等子系統提供航班計劃動態和資源分配信息。航顯、廣播、地服等子系統作為消費者支撐具體的航班保障業務，需要從航班信息集成系統獲取航班計劃和動態信息來觸發業務運行。同時，浦東機場也面臨與外部管理單位和局方管理單位之間的數據上報任務，因此對于集團數據中心、民航共享數據中心、第三方合作單位等數據消費方，需要提供數據共享渠道。

2.2? 子系統數據傳輸的性能需求

根據子系統數據傳輸與子系統數據業務本身的特點，為確保數據共享服務的質量，不同類型子系統的數據傳輸性能存在差異性。

面向民航共享、集團數據中心等外部子系統的數據傳輸需求，通常以批量準時的數據傳輸為主，因此要確保大批量、定期數據傳輸的效率和準確性，通過數據文件、FTP、TCP接口的方式來實現。針對傳輸錯誤或數據缺漏，要具備斷點續傳或全部重傳的能力。針對支持日常生產運行的子系統（如ACDM、地服系統、航顯、廣播），數據傳輸以滿足實時性需求為主，需通過ESB的服務接口來完成數據傳輸，并且總線的數據服務要具備數據重傳、補傳的能力。因此數據傳輸性能要求如下：生產者/消費者每秒發送/接收的消息條數要達到200條/秒（Record/s）；生產者/消費者每秒發送/接收的消息量要達到20 MB/s；消息延時保持在2 s以內。

2.3? 子系統遷移的優化

在實施過程中對子系統遷移工作開展論證評估。對直連航班信息集成系統一級IB的系統接口暫時保留，本次項目不做遷移，后續浦東機場航班信息集成系統如需進行升級改造，則將其遷移至企業服務總線；停用CCTV視頻平臺、衛星廳安防系統、衛星廳多媒體信息顯示、衛星廳行李分揀信息發布系統、京滬廣三地機場協同等不再使用的數據接口；合并T1T2和衛星廳泊位引導系統，釋放平臺資源減輕運維壓力；浦東機場與集團之間的數據通過兩個ESB站點直接交互，集團旅客服務平臺、集團數據中心等隸屬集團的系統不再直接對接浦東機場內部系統，將統一通過集團總線來獲取浦東機場相關業務系統數據。

2.4? 子系統分批遷移方案

ESB是對機場現有數據集成關系的重構，所涉及的子系統范圍較廣，且很多子系統都處于運行狀態。在分析系統運行穩定性、業務復雜性及各廠商的開發進度等關鍵因素后，將子系統接口分三個批次遷移上線，以保障機場業務的安全性，如表1所示。

3? 企業服務總線的軟件設計

3.1? 企業服務總線的整體功能

ESB基于統一總線的理念創建機場的數據集成共享功能，實現機場內應用系統的數據交互管理，并具備向機場集團及虹橋機場的擴展接入能力。其中包括接入適配、總線服務、運行監控、總線管理和數據管理等功能模塊，實現了接入應用系統和服務的注冊管理、接入適配和運行監控管理操作[3]。

ESB的建設重心是落實服務治理[4]。企業服務總線通過制定標準化的接口服務和數據接入標準規范，為所有企業內的數據交互提供統一的交互方式，通過高度可配置化、易擴展的系統架構，在滿足現有業務發展以及數據交互的基礎上，又能夠滿足未來企業業務發展的需要。

ESB是服務調用者的大門，所有服務的調用都要通過服務總線來實現?？偩€可提供服務接入、服務路由、服務調用等功能，并提供一種服務松耦合機制。

3.2? 企業服務總線的服務規范

浦東ESB基于支持上海機場集團統一總線服務的要求，在整體規劃層面對集團范圍內的服務總線各站點進行規范化命名，按照主體的不同分為三個站點，分別為上海機場集團企業服務總線、浦東機場企業服務總線和虹橋機場企業服務總線，三個站點的編號分別為SAA（集團）、SHA（虹橋）、PVG（浦東）。

企業服務總線建設的關鍵在于服務治理過程，根據機場業務需求和通用的技術協議，結合服務特點對服務進行分類定義。創新性地提出四類服務協議定義，以匹配機場各類業務場景，業務分類具有簡單、靈活、統一的特點。業務服務具體分為依賴服務、代理服務、混合服務和Q服務4種：

1）依賴服務。該服務是ESB為實現自身的業務功能所定義的服務，依賴服務并不直接對外提供服務。給依賴服務下定義是為了更好地管理ESB所用到的隱性服務內容，方便日常管理工作。

2）代理服務。ESB對外提供代理服務在ESB上的統一訪問入口，代理服務可以是第三方提供的，也可以是ESB自身生成的服務。

3）混合服務。由ESB實現業務功能和規范并對外提供的同步轉異步或者異步轉同步的綜合服務類型。

4）Q服務。在服務命名上與混合服務保持一致，其主要應用是系統間（支持跨總線站點）的消息投遞，支持一對一或一對多的消息投遞方式。

3.3? 企業服務總線的數據規范

3.3.1? 數據范圍

ESB定位為管理機場內所有業務系統數據交互的核心系統，因此在與各個業務系統對接的過程中，本著應收盡收的原則，最大限度接入有實際業務意義的數據。

3.3.2? 數據分級

從數據治理的角度來看，數據分級是對企業數據安全性的一種保障手段。而針對總線交換數據的數據分級操作，則是從數據的共享交換層面來保障數據交換的合法性。各業務系統在與ESB進行數據對接時，充分理解所提供或消費數據的業務重要性、管理要求、涉密要求等，進行合理的數據分層分級設計，以滿足不同的管理要求。

ESB上數據分級按照如下方式進行定義：

I級——不敏感數據：ESB和接入系統方認可后，ESB可以直接授權接入系統消費和訪問該級別數據。

Ⅱ級——一般敏感數據：需要ESB站點的業主方、ESB和接入系統方三方認可后，ESB可以直接授權接入系統消費和訪問該級別數據。

Ⅲ級——高度敏感數據：需要該數據的生產方或擁有者、ESB站點的業主方、ESB和接入系統方四方認可后，ESB可以直接授權接入系統消費和訪問該級別數據。

3.3.3? 數據格式規范

數據格式規范決定了數據自身的合規性。對于數據治理而言，只要是明確數據格式規范就能確保各類數據的表達方式。對數據格式規范的定義如下：

1）字符集編碼約定。在沒有特殊說明的情況下，所有基于總線傳輸的數據均以UTF-8進行字符集編碼和解碼。

2）日期時間格式約定。對于時間格式，總線約定所有傳輸的時間均采用24小時制，各接入系統均需對接機場北京標準時間進行統一自動校時?？偩€約定的日期格式為：yyyy-MM-dd，且均采用北京時間。

3）命名約定。為保證總線傳輸消息的可讀性，在沒有特殊說明的情況下，所有字段命名采用大駝峰（帕斯卡命名法）命名規則，即所有單詞首字母均大寫。

4）字段約定。除刪除消息和系統消息外，如無特殊說明，所有消息發送時均發送約定的數據字段全集，保證業務系統的數據可靠性。

3.4? 應用架構

浦東機場企業服務總線管理平臺功能可分為管理、運行和監控三大類別。具體包括接入系統管理、資源管理、服務管理、統一總線管理、日志管理、系統管理，服務器監控、運行組件監控、服務狀態監控等，具體如圖2所示。

3.5? 數據架構

ESB本身起到了數據交換的作用，因此ESB的數據架構主要表現為輸入輸出的數據流和消息流中的數據結構模型。從浦東機場各系統的集成關系來看，數據流核心體現在生產運行方面，同時也包含部分與設備保障和服務保障相關的數據流。

3.5.1? 主要數據流

ESB主要實現了以下數據流：

1）航班信息服務數據流：PVGFIS、PVGAFDS。

2）航班信息更新服務：PVGFUIS。

3）天氣服務：PVGAWS。

4）航班地面保障信息服務：PVGFGS

3.5.2? 主要數據來源

對應數據流的輸入要求，數據來源主要集中在航班信息、安全信息、地面保障信息幾個方面：

1）航班信息數據：PVGULTRAADP。

2）航班信息更新服務：PVGACDM、PVGFACDM、PVGAGS、PVGSATAGS、PVGMAX、PVGAESS、PVGCCTV、PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ、PVGCA。

3）旅客安檢信息服務：PVGSIP。

4）航班配載信息服務：PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ。

5）航班地面保障信息服務：PVGACDM、PVGIGO、PVGFUEL、PVGHO、PVG9C、PVGMU、PVGCZ、PVGCA。

3.5.3? 數據模型

數據模型定義了總線上傳輸的主要信息內容。以規范性的描述來明確數據的名稱、類型、必要性和屬性。如表2所示為1種數據模型樣例。

3.6? 虛擬機集群架構

ESB運行在VMware虛擬化平臺上[5]，如圖3所示，使用Redhat企業版系統和領先的技術架構，構建Nginx、微服務、管控、ACE、Elasticsearch和Redis等集群，這些集群保證了ESB的高可用性和強穩定性。

4? 企業服務總線的實現

4.1? ESB數據服務分類

通過ESB可以實現服務的整合和流程實現。根據浦東機場的業務特點和實際情況，將浦東ESB的數據服務分為30種，因篇幅所限，簡要介紹以下3種：

1）浦東機場航空器定位服務。浦東機場航空器定位服務（PVGAFTLOC）是指總線接收和對外發布航空器定位信息的服務，數據生產方將航空器定位信息發送至總線，數據消費方可以通過接入實例化本服務分類，通過服務訂閱條件和信息控制，個性化獲取機場航空器定位信息。PVGAFTLOC主要包括航空器的航跡、航向、航速、高度、經緯度、應答機編號、機號、航班號等信息。

2）浦東機場空管流量信息服務。浦東機場空管流量信息服務（PVGATCTCDM）是指總線接收空管發布的流量和協調數據信息，空管的全國流量系統已經定義了接口規范，因此本規范接口業務部分內容按照空管全國流量系統接口要求進行定義，具體參照空管發布的V2.4版本。

3）浦東機場行李安檢信息服務。浦東機場行李安檢信息服務（PVGBAGSECS）是指總線接收和對外發布行李安檢信息的服務，主要包括機場行李安檢流程（包括旅檢和行檢）各主要環節的數據交換內容和檢查結果。數據生產方將相關節點信息發送至總線，數據消費方可以通過接入實例化本服務分類，及通過服務訂閱條件和信息控制，個性化獲取機場行李安檢信息。

4.2? ESB的應用

4.2.1? 運行管理

ESB首頁以圖形化形式展示系統整體性能、數據及狀態，可在該頁面查看系統總體情況、服務運行情況、服務調用排行信息、服務調用預警信息、數據流量統計情況。

4.2.2? ESB整體形態

ESB已完成28個子系統的接入，后續將持續規劃和完成其他系統的接入。ESB的建成標志著智慧機場數據底座取得了實質性的進展。浦東總線與集團總線互聯后的整體形態如圖4所示。

5? 結? 論

設計涵蓋全數據域的服務和字段，包括30種標準化數據服務及1 700多個字段；設計符合業務場景的服務模式，設計開發混合服務、代理服務、Queue服務、依賴服務；開發可視化監控平臺，實現總線平臺、服務消費方、服務提供方數據、服務、系統多維度可視化追蹤；開發全自動系統巡檢，總線的虛擬機達60臺，創單系統最大規模，自動化巡檢為后續更大規模的系統建設奠定技術和人才基礎；浦東總線和集團總線采用統一規范，統一對接，符合集團一條總線的戰略規劃。

ESB設計過程中，主動合并或取消了部分接口，節省子系統一側的開發費用200萬元以上；ESB簡化了系統間的關系，降低了對接難度和開發成本，單個接口與原有開發模式對比，可以節約2個人/月的開發量，服務接口復用越多，節省的開發成本越多；ESB采用高可用性集群環境，簡化運維復雜度，與之前4個數據交換平臺并存時相比，每年整體減少了30萬元的運維成本。

ESB覆蓋機場內外部涉及安全、服務、運行等全領域的數據，打通各運行保障分領域之間的壁壘，為浦東機場推進數字決策提供基礎；一條總線集中管控信息多源問題，定義權威數據源，明確主數據，在機場數據共享和發布環境中提高信息權威性；為數據消費者、數據管理者、數據提供者提供了工具平臺支撐，可有效滿足各類用戶理解數據、使用數據、管理數據和監控數據的工作需求。

目前圍繞航班動態、地面保障、航油車輛、航司動態、登機橋運作、樓宇自控等接口已就緒，但圍繞旅客信息、行李處理、視頻監控智能分析、商業數據依舊不足；需要公開數據服務目錄推廣ESB，加快其他系統的接入，夯實公司數據底座。

ESB建成后，應確立全公司范圍內信息系統接口運行管制策略，架設在原交換平臺上的接口需設定明確的下線時間表，降低接口維護成本和信息安全風險，實現降本增效的目標。

ESB一定程度上提升了數據交換質量，但從全局來看它并不能控制子系統發送數據的及時性、準確性、完整性，數據質量的主要責任依舊落在核心數據的生產方。后續應開啟數據治理專項工作，明確數據質量責任，進一步提升內外部系統數據質量。

參考文獻：

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[3] 孫赫勇，趙建軍，陳元龍.基于企業服務總線信息系統集成平臺設計 [J].工業控制計算機，2019，32（7）：109-110.

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[5] 郭濤.浦東機場IT基礎架構現代化新征程啟示錄 [J].網絡安全和信息化，2021，62（6）：8-10.

作者簡介：潘碩華（1980—），男，漢族，上海人，高級工程師，碩士，研究方向：智慧機場規劃與建設。