云計算SaaS模式在安全監(jiān)測平臺建設(shè)中的應(yīng)用探索

邊 超 賀 虎 易廣軍

(1.南水北調(diào)中線信息科技有限公司，北京 100038；2.北京中水科工程總公司，北京 100048；3.中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司工程實驗監(jiān)測院，陜西 西安 710065)

隨著云計算生態(tài)圈的逐步完善，云計算產(chǎn)業(yè)鏈不斷壯大推動了SaaS服務(wù)的快速發(fā)展。企業(yè)應(yīng)用軟件的服務(wù)商為了吸引更多的客戶，在不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量、拓展產(chǎn)品功能的同時，紛紛開啟了企業(yè)應(yīng)用的SaaS服務(wù)模式。在國外，Salesforce.com的產(chǎn)品和服務(wù)為全球企業(yè)用戶提供云端軟件應(yīng)用及開放平臺，最終使得企業(yè)與消費者、企業(yè)員工之間的信息交流、分享和軟件開發(fā)變得更加社會化、移動化和開放化，僅2015年第一季度收入就達到10億美元；2008年成立的Zendesk，提供基于互聯(lián)網(wǎng)的SaaS客戶服務(wù)/支持管理軟件，2013年客戶數(shù)即達4萬，次年即在紐約交易所上市。在國內(nèi)，用友軟件從“全面人力資源管理”角度出發(fā)，應(yīng)用SaaS技術(shù)為HR管理搭建個性化、規(guī)范化、網(wǎng)絡(luò)化、動態(tài)化的工作平臺，為客戶提供人力資源全產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品和服務(wù)；“管家婆”抓住SaaS平臺發(fā)展契機，推出了特有的電子商務(wù)平臺軟件，實現(xiàn)了電商與傳統(tǒng)型ERP的完美結(jié)合。

工程安全監(jiān)測領(lǐng)域，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用模式仍占主要地位。近年來，云計算和大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)逐漸成為發(fā)展趨勢，各單位積極開展了相關(guān)研究和實踐活動，但與其他行業(yè)基于SaaS模式的應(yīng)用還有一定差距，如中國科技大學(xué)謝謨文教授提出了工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)托管服務(wù)；Oficina公司進行了庫群管理研究；大壩安全監(jiān)察中心計劃開發(fā)新一代基于云服務(wù)的可視化、專業(yè)化、智能化的全國水電站大壩安全遠程在線監(jiān)控和應(yīng)急管理信息平臺等。

綜上所述，基于SaaS的軟件應(yīng)用模式已經(jīng)成功應(yīng)用于客戶管理、人力資源管理、電商平臺，而在工程安全監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用研究還比較滯后。在傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)不能有效實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的信息化管理、信息共享、風(fēng)險管控和應(yīng)急處理的現(xiàn)狀下，SaaS模式在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究將為工程安全監(jiān)測的可視化、專業(yè)化和智能化提供有價值的參考。

1 SaaS模式簡介

SaaS[1]全稱為Software-as-a-service，意思是“軟件即服務(wù)”。在業(yè)內(nèi)，SaaS被稱為軟件運營或簡稱軟營。它與“on-demand software”(按需軟件)、the application service provider(ASP，應(yīng)用服務(wù)提供商)、hosted software(托管軟件)具有相似的含義。

SaaS是一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式，廠商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，客戶可以根據(jù)自己實際需求，通過互聯(lián)網(wǎng)向廠商定購所需的應(yīng)用軟件服務(wù)，按定購的服務(wù)多少和時間長短向廠商支付費用，并通過互聯(lián)網(wǎng)獲得廠商提供的服務(wù)。用戶無須再購買軟件，而改用向提供商租用基于Web的軟件，來管理企業(yè)經(jīng)營活動，且無須對軟件進行維護，服務(wù)提供商會全權(quán)管理和維護軟件。有些軟件廠商在向客戶提供互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的同時，也提供軟件的離線操作和本地數(shù)據(jù)存儲，讓用戶隨時隨地都可以使用其定購的軟件和服務(wù)。對于許多小型企業(yè)來說，SaaS是采用先進技術(shù)的最好途徑，它免去了企業(yè)購買、構(gòu)建和維護基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序的需要。SaaS作為21世紀開始興起的一種完全創(chuàng)新的軟件應(yīng)用模式，為不同規(guī)模、不同類型的企業(yè)帶來了很多好處。

a.快速實現(xiàn)。隨時隨地，只要連通互聯(lián)網(wǎng)，企業(yè)從任何計算機或移動設(shè)備上都可以獲得SaaS應(yīng)用程序。由于人們對互聯(lián)網(wǎng)的使用越來越熟練，借助互聯(lián)網(wǎng)搜尋自己所需的軟件服務(wù)也是人們所擅長的事情，因此，在SaaS平臺上選擇適用的應(yīng)用程序比起傳統(tǒng)的安裝、設(shè)置、運行軟件具有更加高效的優(yōu)勢[2]。而由于使用共享基礎(chǔ)設(shè)備，企業(yè)也無須額外花費時間對這些設(shè)備進行維護。

b.使用成本低。SaaS應(yīng)用程序基于訂閱收費、無須購買軟件意味著初始成本比較低。而由SaaS提供商負責(zé)管理IT基礎(chǔ)架構(gòu)，則意味著在硬件、軟件和相關(guān)管理方面，企業(yè)無須付出額外的維護成本。

c.無痛升級。因為SaaS供應(yīng)商負責(zé)管理所有的更新和升級，企業(yè)無須自行下載或安裝補丁。同時，SaaS供應(yīng)商還負責(zé)應(yīng)用程序的可用性管理，所以企業(yè)無須添加硬件和軟件，也不必隨著用戶的增長而提高帶寬。

d.無縫整合。SaaS廠商擁有真正的多租戶架構(gòu)，并且可以無限地擴展，以滿足客戶的需求。大多數(shù)SaaS供應(yīng)商也提供定制功能，用以滿足用戶的特定需求。此外，許多供應(yīng)商還提供應(yīng)用程序接口，讓您輕松整合現(xiàn)有的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)或其他企業(yè)的生產(chǎn)力系統(tǒng)。

2 模式對比分析

新興的SaaS模式軟件在用戶使用角度來看，與一般基于B/S架構(gòu)模式?jīng)]什么不同，但從企業(yè)使用和技術(shù)角度來看，是不同于B/S的全新服務(wù)模式，是在線為企業(yè)提供服務(wù)，并使用戶能按需獲取的軟件模式，使軟件授權(quán)和分發(fā)更加靈活。所以，在深入研究SaaS模式前，有必要對傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同進行對比分析。

傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有C/S、B/S，其中C/S即客戶機和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。服務(wù)器通常采用高性能的PC、工作站或小型機，并采用大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Oracle、MySQL或SQL Server。客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。該結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通信開銷。B/S即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)?？蛻魴C上安裝一個瀏覽器(Browser)，服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)庫和專用軟件。它是隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S結(jié)構(gòu)的一種改進。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過瀏覽器實現(xiàn)。按分層設(shè)計思想開發(fā)的系統(tǒng)一般將業(yè)務(wù)邏輯放在服務(wù)器端實現(xiàn)，也有一些不是太復(fù)雜的系統(tǒng)會將一部分事務(wù)邏輯在前端實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)。瀏覽器通過Web Server同數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。以目前的技術(shù)看，局域網(wǎng)建立B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過Internet/Intranet模式下的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，相對易于把握，成本也是較低的。它是一次性到位的開發(fā)，能實現(xiàn)不同的人員，從不同的地點，以不同的接入方式訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫；它能有效地保護數(shù)據(jù)平臺和管理訪問權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫也很安全。在眾多的工程安全監(jiān)測系統(tǒng)中,C/S與B/S的系統(tǒng)應(yīng)用主要有5點不同。

a.部署環(huán)境不同。C/S一般部署在專用的網(wǎng)絡(luò)上或局域網(wǎng)里,通過專門服務(wù)器提供數(shù)據(jù)存取服務(wù)。B/S部署在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,可以是局域網(wǎng)也可以是廣域網(wǎng),比C/S的部署靈活,客戶端通過瀏覽器可以直接訪問。

b.系統(tǒng)架構(gòu)不同。C/S系統(tǒng)可以更加注重流程，可以對權(quán)限多層次校驗，對系統(tǒng)運行速度可以較少考慮。B/S對安全以及訪問速度有多重的考慮，建立在更加優(yōu)化的基礎(chǔ)之上,比C/S有更高的要求。

c.系統(tǒng)維護不同。由于C/S系統(tǒng)部署環(huán)境,其升級較難,一般用戶不易操作,不如B/S簡單易行,B/S可以非常便捷地實現(xiàn)在線的無縫升級。

d.開發(fā)周期不同。C/S多是建立在Windows平臺上，界面展現(xiàn)方式有限，開源控件的選擇有限,而B/S建立在瀏覽器上，有更加豐富和生動的表現(xiàn)方式與開發(fā)社區(qū),減低了難度和開發(fā)成本。

e.接口開放程度不同。C/S系統(tǒng)一般是打包的程序模塊，動態(tài)庫的引用、接口的使用受系統(tǒng)環(huán)境的影響較大,而B/S模塊化開發(fā),有豐富的接口設(shè)計形式,可以非常方便地與其他系統(tǒng)進行對接。在工程安全監(jiān)測領(lǐng)域，儀器廠商一般提供C/S的軟件供用戶使用，如北京基康的BGK-Logger[3](Access數(shù)據(jù)庫)和BGK-Logger.NET(SQLServer數(shù)據(jù)庫)、南瑞的DMIS[4]、南京水利水文自動化研究所的DG-2010[5](Access數(shù)據(jù)庫)、美國Campbell的LoggerNet(Access數(shù)據(jù)庫)等；有些企業(yè)也提供B/S系統(tǒng)，通過VPN確保系統(tǒng)的安全性，一定程度上能滿足日常工作的需要，但在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)利用方面的工作不足，致使企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)長期閑置，不能發(fā)揮必要的安全保障作用。

從以上介紹可以看出,C/S與B/S系統(tǒng)有著明顯的不同,B/S系統(tǒng)是發(fā)展的趨勢。有鑒于此，SaaS模式軟件在充分汲取B/S結(jié)構(gòu)優(yōu)越特性的同時，創(chuàng)造性地發(fā)展出符合商業(yè)運營的軟件解決方案(見圖1)，在企業(yè)軟硬件購置、專業(yè)人員培訓(xùn)、運營維護等方面表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢。

圖1 云計算SaaS模式的軟件解決方案

3 應(yīng)用前景及面臨的問題

在工程安全監(jiān)測領(lǐng)域，為了解決傳統(tǒng)軟件在集中管理、數(shù)據(jù)共享、減少企業(yè)運行成本等方面的不足,各相關(guān)科研院和儀器廠商做了很多嘗試,但總體來說,僅簡單地將數(shù)據(jù)庫及相關(guān)軟件系統(tǒng)部署到一臺服務(wù)器供有限的人員使用,并未做出實質(zhì)性的改進。隨著互聯(lián)網(wǎng)速度的提升，高速網(wǎng)絡(luò)連接得以普及，基于Web的應(yīng)用將SaaS應(yīng)用推上了歷史的舞臺。圍繞業(yè)務(wù)需要，將資料錄入人員、專業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)管理者和特聘專家均納入平臺，賦予相應(yīng)的權(quán)限，實現(xiàn)流程化管理才能使系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用，使運行管理處于高效、可控狀態(tài)。SaaS的多租戶、按需取用、個性化定制讓長期受資金不足、專業(yè)技術(shù)人員短缺、管理水平難以提高等眾多問題困擾的工程安全監(jiān)測管理邁上新的臺階。

未來，基于SaaS 模式開發(fā)的工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)管理及分析云服務(wù)系統(tǒng)(見圖2)，將充分考慮水電、風(fēng)電、火電、軌道交通等工程安全監(jiān)測需要，設(shè)計開發(fā)可配置、可伸縮的架構(gòu)，用戶無須再購買軟件以及部署軟件所需的軟硬件資源，只需使用瀏覽器或移動終端即可隨時隨地使用軟件上的所有功能，能夠讓用戶以低成本、低門檻和低風(fēng)險的方式使用軟件服務(wù)[6]。

圖2 工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)管理及分析云服務(wù)系統(tǒng)

在廣闊的應(yīng)用前景下，SaaS模式在工程安全監(jiān)測領(lǐng)域不可避免地面臨很多難題需要解決，切實做好以下針對性的研究工作將有利于該模式系統(tǒng)的成功應(yīng)用。

a.設(shè)計通用性風(fēng)險及數(shù)據(jù)集成風(fēng)險的管控。在需求上既要滿足初始用戶的需求，又要考慮其他通用性需求。對3個以上的項目進行應(yīng)用場景的檢查，確保通用性。提供專家知識預(yù)置、用戶自定、偏好動態(tài)跟蹤等，注重專業(yè)性的同時提高個性化、智能化程度。系統(tǒng)應(yīng)對業(yè)已建成的自動化采集系統(tǒng)、技術(shù)體制和數(shù)據(jù)庫進行深入、細致的分析，采用多技術(shù)多手段盡可能降低數(shù)據(jù)集成的難度。

b.統(tǒng)一數(shù)據(jù)。SaaS模式下的系統(tǒng)面臨的數(shù)據(jù)源將比傳統(tǒng)單一的應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)雜很多，數(shù)據(jù)來源多種多樣，包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫、WebService、文件、數(shù)據(jù)立方體等，甚至還有一些通過程序運算得到的外部數(shù)據(jù)。這便要求SaaS系統(tǒng)有很強的數(shù)據(jù)訪問和處理能力，并且從統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的角度，將這些異構(gòu)數(shù)據(jù)源轉(zhuǎn)換成一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。

c.多租戶多角色的權(quán)限管理。多租戶是SaaS模式的基本特征，租戶間數(shù)據(jù)有2種隔離方式，一種是每個租戶使用獨立的數(shù)據(jù)庫，另一種是租戶共享數(shù)據(jù)庫，用租戶身份標識區(qū)分。多角色權(quán)限管理的解決方案也很多，但在實現(xiàn)中應(yīng)該為除系統(tǒng)管理員、專業(yè)技術(shù)人員以外的企業(yè)特聘專家、主管領(lǐng)導(dǎo)和公眾角色賦予相應(yīng)的權(quán)限，使各個角色能夠在統(tǒng)一的平臺上根據(jù)需要獲取足夠多的數(shù)據(jù)信息，并可通過上傳、下載、訂閱、推送的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的利用和流通。

d.遠程監(jiān)控。設(shè)計通用的命令收發(fā)模塊，對不同廠商數(shù)據(jù)采集模塊的通信協(xié)議進行深入研究，在系統(tǒng)中提供實時的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)查詢，減少對不同采集系統(tǒng)進行維護的復(fù)雜性，確保系統(tǒng)高度集成。

e.發(fā)布API。系統(tǒng)應(yīng)充分考慮對外提供數(shù)據(jù)的便利性，在授權(quán)的狀態(tài)下，為第三方應(yīng)用的集成提供所需的接口，實現(xiàn)應(yīng)用的擴展和數(shù)據(jù)的實時共享。

f.門戶網(wǎng)站。進行工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)整編分析時有很多圖形報表需要制作，SaaS系統(tǒng)有必要對圖表模板的共享進行深入研究，讓所有租戶都可以便捷地獲取有用的模板、上傳自己制作的模板，“不重復(fù)造輪子”可以大幅提高用戶的工作效率。同時，必要時可提供專家問答、規(guī)范資料、經(jīng)驗總結(jié)等板塊，加快用戶專業(yè)知識的積累。

g.智慧服務(wù)。結(jié)合GIS、BIM、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)，將數(shù)據(jù)信息在二維、三維實景中疊加展示，對異常報警信息進行動態(tài)定位與導(dǎo)航，引導(dǎo)工作人員完成管理工作。

h.預(yù)警預(yù)報及應(yīng)急管理。在現(xiàn)階段的單一閾值報警的基礎(chǔ)上，研究多物理量多尺度的分析模型，實現(xiàn)預(yù)警發(fā)布與應(yīng)急管理協(xié)同進行，提高安全處理能力。

4 結(jié) 語

SaaS模式經(jīng)過諸多行業(yè)的實踐，已經(jīng)成為成熟的軟件應(yīng)用模式，工程安全監(jiān)測系統(tǒng)不能繼續(xù)停留在傳統(tǒng)的C/S或B/S結(jié)構(gòu)下，僅實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)管理、圖形報表輸出、離線分析和閾值預(yù)警，而應(yīng)淘汰落后的數(shù)據(jù)獲取和處理方式，融合虛擬現(xiàn)實、GIS、實時監(jiān)控、應(yīng)急管理、流程管理等技術(shù)方法，將人、物、數(shù)據(jù)信息資產(chǎn)全部納入系統(tǒng)，對SaaS模式充分研究，切實解決其在工程安全監(jiān)測中應(yīng)用的問題，助力工程安全監(jiān)測平臺建設(shè)和實現(xiàn)規(guī)范化管理、智慧化決策的目標。