电子政务数据交换平台架构研究

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摘要：由于传统的电子政务系统存在很多的问题，对政府部门之间在进行数据信息的共享与传输时带来了诸多的不便，因此需要一种统一标准基础上的数据交换平台来解决这一问题。本文主要根据现阶段电子政务建设中，数据交换平台架构存在的一些问题进行分析，研究解决这些问题的方法，并建立一个通用架构，以期能对电子政务建设提出一些建设性意见。

关键词：电子政务；数据交换；架构

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 17-0000-03

1 引言

信息技术的飞速发展引发了生产和生活方式的深刻变革，极大地推动着经济和社会的发展。作为信息高速公路五个应用领域中的首要应用，电子政务是未来国家核心竞争力的重点要素之一，在全球范围内受到广泛重视。推行电子政务是国家信息化工作的重点，是深化行政管理体制改革的重要措施。

近几年来，我国的电子政务系统随着电子邮件、电子公文传输、政务信息报送、突发紧急情况报送、信息查询等一系列应用的日益蓬勃发展，不断向深度和广度扩展，逐步形成了三个重要组成部分：用于党政机关内部办公的政务内网、政府部门对外服务的政务外网以及党政机关处理办公业务的专网，如图1所示。电子政务系统日益成为全国党政系统办公业务重要的支撑平台。

然而，国内电子政务经过十几年的发展，目前存在着各个业务部门系统之间条块分割、信息孤岛等问题。政府各个职能部门应用系统之间无法互联互通，难以实现信息共享和业务协作。只有通过数据交换平台将各类电子政务系统整合起来，实现部门间的互联互通以及信息数据的交换共享，从而提高政府工作效率。

2 当前电子政务系统存在的问题

文献[1]对于我国的电子政务进行了深入分析，指出我国的电子政务仍基本处于初级起步阶段。面临的主要问题是大多数部门的业务系统都是根据各自业务实际情况自主开发的，缺乏统一的标准和统一的规划，而且由于部门垄断和行政体制条块分割现象的存在，各部门的数据资源无法共享，业务系统无法互联互通，形成一个个“信息孤岛”，造成了数据资源的浪费和重复建设等后果，成为制约我国电子政务建设纵深发展的“瓶颈”问题，也引起了国家的高度重视。电子政务系统的整体性得不到有效发挥，主要表现在以下几个方面[2]：

2.1 数据库间的交换问题

在不同的应用系统中，由于所采用的数据库系统、操作系统以及应用系统不同，使现有的电子政务数据交换没有统一的公共原则，而点对点的交换方式，效率低下，缺乏良好的秩序，维护起来较为困难。

2.2 数据转换格式问题

异构数据进行转换时，由于系统平台兼容性问题，主要是各类数据库环境支持的数据类型不匹配以及各类数据库结构不匹配，导致转换的数据格式出现错误。

2.3 数据传输协议问题

在不同的系统之间实现数据传送、转换、管理及应用的过程中，需要面对不同类型、不同需求的数据报文，这些报文都具有自身的特点，在格式与标准方面也存在一定的差异；同时，不同的计算环境、体系、结构以及不同的网络协议都存在差异。那么就要求数据在进行交换、处理、传输时有一个共同的基于TCP/IP协议的数据传输基础标准，如：FTP、MQ service、SMTP/POP3等，以实现多种协议下不同格式及标准的数据传输。

2.4 工作流管理问题

WfMC给工作流下的定义为：“工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则、文档、信息或任务能够在不同的执行者之间进行传递与执行。假设部门的系统发生变化，就需要重新开发数据交换系统以适应系统的改变，为了节约开发成本，需要一个具备分布性、异构性的适合多个部门的数据交换工作流。

3 数据交换平台的相关技术

随着全球信息化的浪潮，信息化产业不断发展，近年来，面向服务的体系结构（Service Oriented Architecture，SOA）和Web Services技术相关的规范、标准逐渐成熟，基于SOA和Web Services技术来构建应用系统已成为当今企业解决异构系统间数据交换的重要手段。

3.1 SOA技术

SOA是一种在计算环境中设计、开发、部署和管理离散逻辑单元（服务）模型的方法[3]。它将应用程序的不同服务之间定义良好的接口和协议联系起来，这使得构建在各类系统中的服务可以使用一种统一、通用的方式进行交互，从而集成现有的各种应用程序。

3.2 Web Service

Web Service是一种基于网络的、分布式的模块化组件，是构建应用程序的普遍模型，能与其他兼容的组件进行互操作，可以在任何支持网络通信的操作系统中运行。它为其他应用程序提供逻辑性数据与服务。各类应用程序通过协议和一些标准数据格式（Http，XML，Soap）来访问Web Service。

基于SOA和Web Service的应用集成[4]是业务集成技术上的一次重要的变化，被认为是新一代的应用集成技术。SOA可以采用多种技术来实现，例如Web Service、CORBA和Java远程调用技术等。同样也可以采用XML接口技术，建立基于Web Service的SOA信息共享模型[5]。用于实现SOA构架的Web Service技术建立在标准性与开放性的基础之上，与以前封闭式的实现方法不同，Web Service技术已成为异构系统集成技术的关注重点。通过Web Service技术，使用不同语言开发、运行在不同平台上的客户可以无缝的获取所需应用，达到资源效率的最大化。构筑Web Service技术的主要成员有XML Schema、SOAP、WSDL和UDDI，它们都是基于XML实现的[6]。

4 数据交换平台的总体架构和功能

电子政务应用系统需要将信息采编、信息报送、会议通知、公文传输等不同信息系统的数据进行整合以达到数据共享的目的。考虑到这些信息系统是不同部门不同时期建立起来的，所采取的技术标准，技术平台，乃至技术路线都不尽相同。并且由于系统在设计时不可能预见将来的技术发展，所以只有通过数据交换管理平台的建设，突破系统之间纵横限制，解决电子政务应用系统中大量存在的“信息孤岛”问题。

4.1 平台的总体结构

数据交换平台处于核心位置[7]，通过配置在其中的数据交换服务器提供的标准化的适配器接口与每个数据交换节点（需要进行数据交换的政务部门）相连，该结构是一个松散耦合的星形网络，有利于层次化的结构扩展，构建出多级的数据交换中心结构。每个数据交换节点不需要相互直接连接访问，只需通过XML与数据交换中心进行交互，就可获得所需数据。

数据交换中心将系统的协作、安全管理平台所提供的信任与授权服务、应用层与数据存储层的隔离进行有机结合，实现了大量的异构数据的共享和相互访问，进而实现电子政务建设浑然一体。如图2所示：

4.2 数据交换中心

数据交换中心包括了数据交换器及其与数据交换管理的交互，以及提供交换接口的数据交换适配器和负责整个数据交换系统的监控、管理及维护的监控中心。

（1）数据交换器

数据交换器是数据交换平台的核心，它是基于Web service技术和SOAP协议来构建数据交换的接口标准与服务标准，具备强大的分布式信息流引擎和XML数据的处理能力。

数据交换器的核心是数据流引擎，它负责业务流程的任务调度。构建信息流引擎的主要目的是为了全面实现电子政务内网上各个应用的协同工作。其核心功能如图4所示。

数据转换模块：数据交换器提供了强大的XML数据处理能力，针对异构子系统间不同数据进行配置，建立映射关系模型，定义数据交换标准，从而实现各子系统间的数据格式转换。

数据路由模块：对XML数据进行描述校验，选择正确的地址连接子系统与交换平台，读取子系统数据。同时通过图形化流程设计器，让管理者及时定义数据交换过程，用最快的速度设计或修改业务流程，以适应不同数据流转程序的需要。

数据传送模块：集成了现阶段多种通信协议（SOAP、HTTP、SMTP等）与接口，对使用不同通信协议的数据分别处理，通过路由传送出去，最终解决由于通信协议不统一而产生的数据传输不畅，实现了多渠道信息的自由沟通。

（2）数据交换管理

数据交换器以数据流引擎为核心，来实现数据流设计、运行、和管理过程。主要内容包括数据交换标准定义管理、数据交换流程定义管理[8]。

数据交换标准定义管理：根据对辅助决策、各部门政务合作、公共服务等综合性应用内容的需求分析，定义出一系列的数据交换标准，从而反映各个应用所需数据的结构。同时在标准中定义的还有数据来源位置等信息。

数据交换流程定义管理：数据交换基于数据交换流程来实现，不同的数据需要设定和管理不同的数据流程。该模块的作用是提供图形化界面，供给数据交换平台的管理人员实现数据交换流程的定义。

交换标准与内部数据结构的映射关系管理：业务系统内具体数据的相关信息并不为数据交换标准所知，因此需要为交换标准与其在系统数据结构内的对应项定义映射关系，从而确定数据项之间的对应和组合对应、位置描述及类型转换匹配关系等。

（3）数据交换适配器

数据交换适配器的主要功能是为数据库及跨平台应用系统提供桥梁，实现多种异构系统之间的互联互通及协同工作，主要包括数据库接口、应用系统接口及文件接口。数据库接口实现了现在很多主流数据库之间的连接；应用系统接口改变了传统的点对点模式，通过配置具有数据交换能力的Web service或直接构建数据SOAP服务器，为各类应用系统提供统一的数据交换信息；而文件接口主要是可以提供不同的数据文件格式，例如PDF格式、HTML格式。

（4）数据监管中心

监控中心作为数据交换平台一个重要的组成部分，对完善数据交换起着重要的监控作用，监控中心主要由数据监控、安全支撑、错误处理、日志管理四个部分组成[9]。

数据监控：负责对数据交换工作流、数据交换状态的控制，对控制数据的维护、对数据交换任务的执行监督。

安全支撑：负责保障数据交换与数据传输安全，并且在基于统一身份认证的前提下，控制用户的数据请求与访问权限。其管理权限及身份验证严格按照安全管理协议进行，从而有效的保证了系统的安全运行。

错误处理：负责保证数据在交换、传输过程中的准确性和完整性，事务化交换流程，使交换平台在复杂的网络环境下也能保证数据安全，传输可靠、高效。

日志管理：负责数据交换备份、系统、网络异常信息记录。

5 结束语

电子政务数据交换平台使数据共享及交换以集成化的形式出现，解决了跨平台共享数据时的数据格式差异问题，使得电子政务系统的实用性大大增强。在电子政务系统的应用中，由于政府各部门之间经常要对某些数据进行共享和交换，那么利用数据交换平台，可以实现政府部门随时对自己权限范围内需要的数据进行获取，再也不需要将信息先存入本部门系统内，再进行数据转换，然后才能查询的麻烦，数据交换平台最大限度的保证了数据的实效性、安全性及准确性，对电子政务一站式服务是很好的支持。通过对数据交换平台工作流的配置，有效的对部门内部的运作流程进行了改变，使得电子政务系统系统的灵活性极大的提高，在后续系统的加入方面也非常方便。综合分析电子政务数据交换平台技术后，可以发现，该系统拥有较强的可扩展性，对未来电子商务的扩展也可以支持，是我国电子政务发展的有力推动因素。

参考文献：

[1]王长胜.中国电子政务发展报告No.3[M].北京：社会科学文献出版社，2006

[2]张繁，蔡家楣.电子政务系统中的数据交换和共享服务平台设计[J].计算机工程与应用，2003，39（7）：226-229.

[3]王洪伟.SOA介绍.blog.省略，2007，4.

[4]杨昌锋，王冠，司建辉.基于SOA构建新一代的企业应用集成[J].计算机应用与软件

[5]Erickson，J.，Siau，K.，Web services，service-oriented computing，and service-oriented architecture：Separating hype from reality，Journal of Database Management，2008，19（3）：42-54.

[6]Lin，C. S.，Liang，C. H.，XML-based web services technology to implement aprototype command and control system，Defence Science Journal，2006，56（4）：591-597.

[7]高云君，张学杰，章方铭.XML技术在电子政务信息交换中的应用研究[J].计算机应用，2003，23.

[8]赵亮.面向整合的基础架构软件平台的开发与应用[D].上海：复旦大学，2005：27-28.

[9]江湧，于建武，刘镇，李征.电子政务系统中数据交换平台设计[J].计算机技术与发展，2008，7.