CN104932895A - 一种基于soa的中间件及其信息发布方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于SOA的中间件及其信息发布方法，该基于SOA的中间件包括：连接数据源的包装器和中间执行引擎；数据集成的中间件通过调用部署在各数据源上的核心Web服务，获取数据源数据，并将获得的数据转换成XML数据，然后XML数据集成处理模块对XML数据进行合并、转换操作,最终以统一的数据格式传递给用户；中间执行引擎存储全局信息的元数据管理器、XML数据集成处理模块和核心Web服务。

Description

一种基于SOA的中间件及其信息发布方法

技术领域

本发明涉及一种基于SOA的中间件及其信息发布方法，属于通信技术领域。

背景技术

物联网作为一项新兴的技术，是连接“物理世界”与“信息世界”的桥梁，近年来逐渐成为国内外信息领域众多学者重点关注的研究热点。随着互联网、物联网以及云计算等高新技术的快速发展，智慧健康医疗服务应运而生。病人通过各种终端医疗设备进行测量，测量数据被上传至信息系统，医疗机构通过信息系统对病人信息进行记录与跟踪，医生分析病人的电子病历记录后，提出治疗方案并告知病人从而完成整个诊疗过程。与以往的纸质病历相比，电子化的信息查询调阅和更新更便捷，信息的共享成为可能，因而提高了医务人员的工作效率，提升了病人的治疗效果。同时也将有利于对病人突发状况的监控。这一应用无疑给人们带来了意想不到的收获但同时也产生了很多有待解决的技术问题。医疗过程纷繁复杂，需要对病人各项身体机能进行全面检查，因而会拥有大量的数据，在做数据统计和分析时有诸多不便，数据存在的形式不同及在数据共享的过程中，不同的数据可能存在于不同的平台，要通过不同的方式来访问，这些都造成了对数据共享的困难；此外，由于各种组织在建立自己的应用系统及存储数据时，缺乏统一的规划和管理，往往采用不同的实现技术和存储技术，这些问题造成了数据多源异构的问题，导致智慧健康医疗在数据采集和数据传输出现信息孤岛现象，难以实现数据的充分共享。这些问题的存在阻碍了我国健康医疗信息化的进一步发展。所以，研究信息发布中间件是我国智慧健康医疗发展的需要。

信息发布中间件的加入可以屏蔽智慧健康医疗底层釆集设备的数据结构，数据平台，操作系统等多源异构问题，使上层开发维护和应用更加方便简单，并且可以解决医疗异构数据不能相互传输，管理和查询应用的问题；同时提高了传输的效率，使健康医疗数据传输具备实时性，准确性和交互性；解决智慧健康数据采集和传输出现的信息孤岛问题。

中间件技术的引入源于开发分布式应用的需要，是一种独立的系统软件或服务程序，位于客户机/服务器的操作系统和应用层的中间，主要用于管理网络资源和网络通信，是连接两个不同应用程序或不同系统的软件系统。相互连接的不同的独立的系统也可以通过中间件进行互通信息。传统的中间件技术己经成功的应用在了分布式系统中，如：银行、工控行业、交通行业等。相应的如SUN等公司己经提出了较成熟的面向消息的通信中间件，远程过程调用中间件和数据访问中间件，并成功应用于各个领域。面向物联网的中间件系统研究还比较少，尤其是解决智慧健康物联网数据多源异构的中间件系统研究更为稀缺。智慧健康的提出是架构在物联网之上的国家的重点发展目标，是医疗发展大势所趋。在这一背景之下，若能够设计一种基于SOA中间件及其消息发布方法，将能够有效地解决医疗物联网中的瓶颈，为智慧健康在我国的发展打下坚实的基础。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决了上述现有技术问题，提供了一种基于SOA的中间件及其信息发布方法，该SOA(即：面向服务的体系结构)应用于构建散布式系统的方法，基于SOA的应用程序可以将功能作为服务交付给终端用户，也可以用于构建其他的服务。该SOA具有服务封装性、服务重用性、服务互操作性、服务自治性、服务松耦合度及服务位置透明性等特点。因而，利用SOA构建的IT系统通过将用户业务封装成一系列具有高重用性的服务资源，能够灵活适应动态变化的用户需求，提高软件开发效率，节省开发成本。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于SOA的中间件，该中间件包括：

连接数据源的包装器和中间执行引擎。

数据集成的中间件通过调用部署在各数据源上的核心Web服务，获取数据源数据，并将获得的数据转换成XML数据，然后XML数据集成处理模块对XML数据进行合并、转换等操作，最终以统一的数据格式传递给用户。中间执行引擎存储了全局信息的元数据管理器、XML数据集成处理模块和核心Web服务。

在数据集成中，主要是解决数据集成时遇到的数据异构问题。通过建立元数据管理器来解决数据集成系统中数据异构的问题，包括：

1)在元数据管理器中建立全局数据字典，即：构建一个基于XML的全局数据交换模型，便于数据交互。

2)针对相应的数据模型建立相应的XMLSchema，规范基于XML的全局数据模型。

3)在元数据管理器中建立数据类型对照表，对于一对多的情况，可对应一条或多条规则，以解决数据集成中数据类型异构问题。

4)建立异构数据库信息表，列出异构数据库的详细信息(即：数据库的类型和数据库所对应的核心Web服务的URL等)，解决不同平台下异构数据库的通讯问题。

5)建立异构数据库表与数据交换模型之间的映射关系表，以解决数据集成中数据的结构异构和语义异构问题。

本发明还提供了一种基于SOA的中间件的信息发布方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：Web服务提供者设计实现Web服务，并将调试正确后的Web服务通过Web服务中介者发布，并在UDDI注册中心注册；

步骤2：Web服务请求者向Web服务中介者请求特定的服务，中介者根据请求查询UDDI注册中心，为请求者寻找满足请求的服务；

步骤3：Web服务中介者向Web服务请求者返回满足条件的Web服务描述信息，该描述信息用WSDL写成，各种支持Web服务的机器都能阅读；

步骤4：利用从Web服务中介者返回的描述信息生成相应的SOAP消息，发送给Web服务提供者，以实现Web服务的调用；

步骤5：Web服务提供者按SOAP消息执行相应的Web服务，并将服务结果返回给Web服务请求者。

有益效果：

1、本发明屏蔽了底层设备，消除了异构数据的差异。

2、本发明提供开放调用接口，面向大众用户，提供的数据服务使得数据获取方便快捷。

3、本发明的应用层开发人员不必再关心底层设备，开发平台，数据格式，传输方式的差异，可以方便快捷地通过Web Service服务获取数据，进行后期开发。

4、本发明的SOA具有服务封装性、服务重用性、服务互操作性、服务自治性、服务松耦合度及服务位置透明性的特点。

附图说明

图1为本发明基于SOA物联网中间件通用架构模型示意图。

图2为本发明的中间件的结构示意图。

图3为本发明的信息发布中间件架构图。

图4为本发明的Web Service架构图。

图5为本发明的智慧健康家庭场景应用流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。

本发明从数据集成的实际需求出发，将Web Service与中间件技术相结合的数据集成发布方法。从而解决物联网数据多源异构，无法共享的问题。

如图1所示，本发明基于SOA中间件的物联网中间件模型，从应用模式的角度出发，将物联网感知层的各种业务功能包装成独立的标准服务，使各种服务之间能随意组合调用，同时为多个应用程序提供服务功能，大大增强硬件资源和软件利用率，减少开发和维护成本，对物联网更加实用，使网络上层开发人员能更方便快捷高效地使用该中间件系统进行应用程序开发。该通用架构模型主要分为四大层次：服务管理层、企业服务总线(即：ESB)层、控制接入管理层和感知管理层。在基于SOA的物联网中间件体系结构中，因特网上层应用可看作是SOA体系中的服务请求者，而底层感知网络可看作是服务提供者，而企业服务总线层则作为服务注册中心，通过发布/订阅通信机制实现服务的请求与绑定，利用Web Service技术实现面向服务的设计思想。

如图2所示，本发明的基于SOA中间件为用户提供一个全局模式，用户提交的查询是针对该全局模式的，因此，数据源的位置、模式及访问对用户来说是透明的。中介器将全局的查询进行解析，并分解为针对各局部数据源的查询命令；包装器执行查询并将结果返回给中介器，并将结果整合后以全局视图的形式展现给用户。中间件适合于局部数据源的数目较多，数据变化频繁的异构数据源集成。在这种方法中，局部数据源的加入操作实现方便灵活，且可保持充分的自治性。因此，本发明也是使用中间件解决多源异构问题。

如图3所示，本发明基于SOA中间件，利用Web Service与中间件，设计了一种基于三层体系架构的信息发布中间件系统，信息发布中间件模型处于数据层和应用层之间，该架构的核心思想是，应用层用户通过Web Service调用接口向中间件发送获取数据的请求，中间件系统根据查询信息对数据层的数据进行访问并最终以统一的数据格式传递给用户。同时，为了屏蔽多源数据的异构性，在模型的中间件层采用Web Service技术，充分利用其特性建立信息发布平台，将系统的数据展示和需求都看作一种服务，通过服务的请求和调用实现系统间的数据交换和共享。这些服务发布一个API提供给网络中的其他服务使用，并且封装了实现细节。

本发明的信息发布中间件介于数据层之上，应用层之下，通过访问配置过的异构数据源，中间件将获取的数据经过统一调用接口暴露给应用层用户。通过信息发布中间件，可以实现接收与筛选远端传输数据；储存及管理用户信息；历史数据查询及趋势图表绘制；短信通知、告警等交互；Http数据推送等功能。Web Service核心技术实现。

如图4所示，本发明基于SOA中间件的核心Web Service技术是实现信息发布中间件方法的关键。Web Service使用SOA(即：面向服务的架构，Service-Oriented Architecture)架构。该架构包括三个参与者和三个基本操作。三个参与者分别是服务提供者(即：Service Provider)、服务请求者(即：Service Requestor)和服务代理(即：Service Registry)，而三个基本操作分别为发布(即：Publish)、查找(即：Find)和绑定(即：Bind)。

服务提供者将它的服务发布到服务代理的一个目录上；当服务请求者需要调用该服务时，它首先到服务代理提供的目录上去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息；然后根据这些信息去调用服务提供者发布的服务。在Web Service体系中，使用WSDL来描述服务，UDDI来发布、查找服务，SOAP用来执行服务调用，WSFL则将分散的、功能单一的Web Services组织成一个复杂的有机整体。Web Service在面向服务的体系结构SOA中发挥着重要的作用。

底层的数据源各自有不同的数据结构，要有效地把不同数据结构的数据结合起来，就要为每个数据源设计相应的核心Web服务。核心Web服务接收查询处理器发送过来的SQL子查询的查询参数，对应到相应后台数据库执行查询操作，并将返回的源数据格式的结果集封装成XML文档格式；最后通过调用接口，以统一的数据格式返回给应用层。因此，核心Web Service主要完成的任务有访问后台数据库、封装结果集为XML文件和获得元数据。

Web Service具有开放、面向Internet标准化接口等特点，能够实现松散耦合的与平台无关的应用系统交互与协同。用Web Service封装异构数据源，并对外提供一系列标准接口，实现相应的功能，从而实现信息的发布与共享。中间件为上层提供的接口内容会根据系统需求的不同而有所区别。在智慧健康场景之下，底层是医疗设备，因而中间件需要为上层应用服务提供以下几个必要的开放应用接口以满足上层应用的要求：

1.获取操作权限的认证接口—IAuth

方法1：Auth(String entAccount，String password)；

方法说明：认证用户的操作权限，函数传入账号与访问口令，函数返回操作令牌(11位字符串)，为空表示操作失败。

方法2：GetPowers(String token)；

方法说明：获取当前权限可操作的模块，函数传入操作令牌，返回功能模块信息，为空表示操作失败。

2.获取及更新企业信息接口—IEntInfo

方法1：GetEntInfo(String token)；

方法说明：获取企业信息，函数传入操作令牌，返回企业信息。

方法2：UpdateEnt(String token，String entInfo)；

方法说明：更新企业信息，函数传入操作令牌及企业信息，返回“succeed”表示成功，否则为错误描述。

3.网关管理接口—IDev

方法1：AddDev(String token，String devSerial)；

方法说明：添加网关(仅企业管理员可用)，函数传入操作令牌及网关编号，返回“succeed”表示成功，否则为错误描述。

方法2：DelDev(String token，String devSerial)；

方法说明：删除指定网关(仅企业管理员可用)，函数传入操作令牌及网关编号，返回“succeed”表示成功，否则为错误描述。

方法3：GetDevs(String token)；

方法说明：获取网关列表(仅企业管理员可用)，函数传入操作令牌，结果返回网关列表，为空表示操作失败。

4.获取测量数据接口—IGetData

方法：GetData(String token,String appType,String onlyUnsync,String markSynced,String fromDate,String toDate,String pageIndex,String pageSize)；

方法说明：获取测量数据，传入参数依次为：操作令牌，应用数据类型，数据上传日期启始，数据上传日期截止，仅显示未同步数据，读取后是否标记为已同步，分页索引，分页大小；返回测量数据，为空表示操作失败。

本发明上述一系列开放接口，为用户提供了一个http网络数据服务，用户可通过这些开放接口随时随地获取测量数据，进而做后期开发。这一信息发布中间件的方法实现了数据的共享，消除了数据多源异构的问题及信息孤岛现象。用户调用数据服务说明

数据存储服务以HTTP参数形式将设备的数据推送到每个用户服务器上，参数名为datas，参数值经过URL编码，用户需经过URL解码得到多个json对象的数组，数据结构为：datas＝[{xxxx},{xxxx}…]。用户在享受http网络数据服务时，需利用http协议的GET方式向平台提供的特定url地址传入相关参数，平台会根据传入的参数返回相应数据给用户。

本发明获取数据步骤包括：

1)获取访问令牌。如需访问http网络数据服务，首先需经过该服务进行验证，得到一个令牌后方可访问其他服务。令牌获取成功后，有效期为12个小时，在超时以前进行访问，将自动续时。

2)用户传入访问令牌，获取当前可操作的功能模块。

3)用户传入访问令牌，获取当前用户信息。

4)用户传入访问令牌和新的用户信息来更新用户信息，更新时不可更改用户账号，若是密码为空，则更新密码，否则密码不变。

5)用户传入访问令牌以及数据查询参数获取测量数据。

本发明通过这种基于SOA中间件的信息发布方法，屏蔽了智慧健康医疗底层釆集设备的数据结构，数据平台，操作系统等多源异构问题，上层开发者不必再关心数据的结构问题，只需通过调用接口就能获取数据进行应用开发，使得维护和应用更加方便简单。

实施例二

本发明在智慧健康家庭场景之下的应用实例

如图5所示。在智慧健康场景之下，用户通过各种医疗终端测量身体指标，设备通过蓝牙或者USB等技术发给网关(即：计算机等)，网关将数据通过互联网等发送到服务器端健康管理平台，在管理平台中，本发明的消息发布中间件对数据进行相应处理，之后发布Web Service，将数据通过调用接口以统一的格式暴露给用户。用户通过调用数据服务可以随时查看测量数据，实现了远程实时监护。同时开发者可以根据需要进行开发，构建电子病历系统、电子档案管理系统等，完全不用关心平台的异构，数据的异构等问题。

本发明的方法除了应用在智慧健康家庭场景之下，还可以部署在物联网的各种应用之中，无论底层是什么种类的传感器，数据是什么格式，如何进行传输，都能通过信息发布中间件屏蔽这些异构性。

Claims (10)

1.一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述基于SOA的中间件包括：连接数据源的包装器和中间执行引擎；数据集成的中间件通过调用部署在各数据源上的核心Web服务，获取数据源数据，并将获得的数据转换成XML数据，然后XML数据集成处理模块对XML数据进行合并、转换操作,最终以统一的数据格式传递给用户；中间执行引擎存储全局信息的元数据管理器、XML数据集成处理模块和核心Web服务。

2.根据权利要求1所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述基于SOA中间件包括：在元数据管理器中建立全局数据字典，即：构建一个基于XML的全局数据交换模型，便于数据交互；数据模型建立相应的XMLSchema，规范基于XML的全局数据模型；在元数据管理器中建立数据类型对照表，对于一对多的情况，对应一条或多条规则；建立异构数据库信息表，列出异构数据库的详细信息，即：数据库的类型和数据库所对应的核心Web服务的URL；建立异构数据库表与数据交换模型之间的映射关系表。

3.根据权利要求1所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述基于SOA中间件包括：服务管理层、企业服务总线层、控制接入管理层和感知管理层；因特网上层应用是SOA体系中的服务请求者，底层感知网络是服务提供者，企业服务总线层则作为服务注册中心，通过发布/订阅通信机制实现服务的请求与绑定，利用Web Service实现面向服务。

4.根据权利要求1所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述基于SOA中间件包括：数据源的位置、模式及访问对用户来说是透明的；中介器将全局的查询进行解析，并分解为针对各局部数据源的查询命令；包装器执行查询并将结果返回给中介器，并将结果整合后以全局视图的形式展现给用户；所述中间件适合于局部数据源的数目较多，数据变化频繁的异构数据源集成。

5.根据权利要求1所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述基于SOA中间件包括：利用Web Service与中间件，设计了一种基于三层体系架构的信息发布中间件系统，信息发布中间件模型处于数据层和应用层之间；应用层用户通过Web Service调用接口向中间件发送获取数据的请求，中间件系统根据查询信息对数据层的数据进行访问，并最终以统一的数据格式传递给用户；同时，在模型的中间件层采用Web Service，利用其特性建立信息发布平台，将系统的数据展示和需求都看作一种服务，通过服务的请求和调用实现系统间的数据交换和共享；发布一个API提供给网络中的其他服务使用，并且封装了实现细节。

6.根据权利要求5所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述的信息发布中间件介于数据层之上，应用层之下，通过访问配置过的异构数据源，中间件将获取的数据经过统一调用接口暴露给应用层用户；通过信息发布中间件，接收与筛选远端传输数据；储存及管理用户信息；历史数据查询及趋势图表绘制；短信通知、告警交互；Http数据推送功能。

7.根据权利要求5所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述的WebService使用SOA，即：面向服务的架构，所述架构包括三个参与者和三个基本操作，三个参与者分别为服务提供者、服务请求者和服务代理，而三个基本操作包括：发布、查找和绑定。

8.根据权利要求3或7所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述的服务提供者将服务发布到服务代理的一个目录上；当服务请求者需要调用该服务时，首先到服务代理提供的目录上去搜索该服务，得到如何调用该服务的信息；然后根据这些信息去调用服务提供者发布的服务；在Web Service体系中，使用WSDL来描述服务，UDDI来发布、查找服务，SOAP用来执行服务调用，WSFL则将分散的、功能单一的Web Services组织成一个复杂的有机整体。

9.根据权利要求1或4或6所述的一种基于SOA的中间件，其特征在于，所述底层的数据源各自有不同的数据结构；核心Web服务接收查询处理器发送过来的SQL子查询的查询参数，对应到相应后台数据库执行查询操作，并将返回的源数据格式的结果集封装成XML文档格式；最后通过调用接口，以统一的数据格式返回给应用层；Web Service完成的任务有访问后台数据库、封装结果集为XML文件和获得元数据。

10.一种基于SOA的中间件的信息发布方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：Web服务提供者设计实现Web服务，并将调试正确后的Web服务通过Web服务中介者发布，并在UDDI注册中心注册；

步骤2：Web服务请求者向Web服务中介者请求特定的服务，中介者根据请求查询UDDI注册中心，为请求者寻找满足请求的服务；

步骤3：Web服务中介者向Web服务请求者返回满足条件的Web服务描述信息，该描述信息用WSDL写成，各种支持Web服务的机器都能阅读；

步骤4：利用从Web服务中介者返回的描述信息生成相应的SOAP消息，发送给Web服务提供者，以实现Web服务的调用；

步骤5：Web服务提供者按SOAP消息执行相应的Web服务，并将服务结果返回给Web服务请求者。