單位網絡設備環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

　　摘要：描述了單位網絡設備環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)目標，系統(tǒng)構成，系統(tǒng)功能，及為了實現(xiàn)系統(tǒng)智能監(jiān)控目標而采用的雙進程守護，串口聯(lián)網服務器及系統(tǒng)web-service技術架構。該系統(tǒng)的實現(xiàn)，有助于提升單位網絡值勤維護管理正規(guī)化，信息化水平。
　　關鍵詞：智能監(jiān)控　網絡設備　遠程管理
　　中圖分類號：TP2　文獻標識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0039-03
　　隨著單位信息化建設進程的不斷發(fā)展，網絡信息系統(tǒng)的設備和規(guī)模也不斷擴大，試驗任務、日常辦公等應用系統(tǒng)對網絡的依賴也越來越大，從而對網絡系統(tǒng)正常運行的可靠性也提出了更高要求。目前的網絡值勤主要采用對單位本級網絡信息中心進行人工看守的方式，但存在以下兩方面的主要問題：一是除本級網絡中心外的單位二級網絡中心及各大樓弱電間的設備、環(huán)境沒有全面管理；二是對于網絡運行中出現(xiàn)的問題靠人工很難做到實時發(fā)現(xiàn)和快速響應，對值勤數(shù)據(jù)缺乏有效的利用?？梢哉f，傳統(tǒng)的人工網絡值勤維護管理模式已經無法滿足單位信息化發(fā)展的需求，研究新的智能化網絡設備環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對單位網絡系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行顯得重要而迫切。
　　單位網絡設備環(huán)境智能監(jiān)控即是利用現(xiàn)代傳感技術、數(shù)字信息處理技術、數(shù)字通信技術、計算機技術、多媒體技術和網絡技術，實現(xiàn)單位網絡設備、環(huán)境信息的采集、處理、傳輸、顯示和高度集成共享，實現(xiàn)網絡設備環(huán)境自動化、智能化監(jiān)控，為網絡運行的安全、高效打下基礎。
　　1　系統(tǒng)目標
　　網絡環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)是單位網絡信息正常運行的基礎性項目，對其他信息系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行起到保駕護航的作用?；谠撓到y(tǒng)，可以對網絡設備環(huán)境實施有效的管理，及時發(fā)現(xiàn)存在的漏洞，并提供高效的數(shù)據(jù)匯總手段，提升監(jiān)控管理的有效性和科學性，增強預防性，提高網絡運行的可靠性和快速反應能力。
　　總的說來，網絡環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)設計的目標是：充分利用現(xiàn)有的計算機網絡，形成所見即所得的網絡設備環(huán)境智能監(jiān)控平臺，通過系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)網絡運行正常化、檔案管理數(shù)字化、故障評估便捷化、網絡預警動態(tài)化、業(yè)務處理標準化，使得單位網絡管理水平得到較大程度提升。
　　2　系統(tǒng)設計
　　2.1　系統(tǒng)總體架構
　　系統(tǒng)基于單位網絡，采用級聯(lián)分布式架構，每個網絡中心為一個節(jié)點，經過授權可以對下級節(jié)點進行遠程監(jiān)控、管理。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基于單位網絡進行傳輸，是基于TCP／IP協(xié)議的數(shù)字化、網絡化機房智能監(jiān)控系統(tǒng)工程。系統(tǒng)主要模塊包括監(jiān)控模塊、轉換模塊、數(shù)據(jù)中心模塊及監(jiān)控管理模塊，其結構如圖1所示。
　　
　　監(jiān)控模塊負責采集被監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)處理或者是控制操作，再將結果傳給數(shù)據(jù)中心；轉換模塊負責將監(jiān)控模塊的各類接口協(xié)議(如RS485、RS232等)轉換為TCP／IP協(xié)議，方便前置機通過網絡獲取或傳送數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中心包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)布操作的前置服務器，存儲設備信息、監(jiān)控數(shù)據(jù)、故障專家?guī)旒肮收咸幚碛涗浀臄?shù)據(jù)庫服務器，提供web訪問等服務的應用服務器，以及進行各種報警的外部接口；監(jiān)控管理包括監(jiān)控終端和遠程管理，提供設備配置、安全管理、命令發(fā)布及報表查看等功能。
　　2.2　系統(tǒng)功能設計
　　系統(tǒng)功能包括基礎信息維護、報警控制、安全預案管理、安全事件處理、數(shù)據(jù)管理，如圖2所示。
　　
　　基礎信息維護包括：人員管理，權限分配，數(shù)據(jù)字典維護，監(jiān)控模塊接入配置，設備信息維護包括設備基本信息、設備故障定義及報警響應建議。
　　報警控制主要定義各種報警方式的接口，如撥打內部電話報警、將報警信息轉換為語音、發(fā)送E-mail報警、內網IM彈出窗口及聲光報警的物理接口，還有同級聯(lián)動及上下級聯(lián)動的報警策略定義。
　　安全預案管理包括預案分類、預案版本管理、預案應用記錄。安全預案融合了機房的管理措施，對發(fā)生的各種事件都結合機房的具體情況給出處理信息，輔助值班人員進行操作。
　　安全事件處理包括安全事件定義、報警記錄、安全事件的響應及處理、安全事件報表管理。智能化報警方式，實時的記錄，減輕機房維護人員負擔，有效提高網絡運行的可靠性，實現(xiàn)網絡系統(tǒng)的科學管理。
　　數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)庫的整理備份、日志管理、各類運行報表管理及案例庫充實。
　　2.3　核心模塊設計
　　從監(jiān)控功能上分，監(jiān)控模塊可以分為動力系統(tǒng)、環(huán)境系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、網絡系統(tǒng)、報警系統(tǒng)?？傮w功能如圖3所示。
　　系統(tǒng)前置服務器通過單位網絡采集數(shù)據(jù)或者發(fā)送控制命令，寫入數(shù)據(jù)庫中供控制終端和網絡用戶進行查看，當通信中斷或數(shù)據(jù)超閥值時通過報警通知相關人員處理。
　　2.3.1　動力系統(tǒng)
　　(1)機房供配電。
　　實時監(jiān)視各相的電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、正向有功電度、反向有功電度、正向無功電度、反向無功電度等供配電參數(shù)。發(fā)生斷電或異常時報警。
　　(2)UPS系統(tǒng)。
　　通過由UPS廠家提供的通訊協(xié)議及智能通訊接口，對UPS進行全面監(jiān)控，對UPS內部整流器、逆變器、電池、旁路、負載等各部件的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視，并且實時監(jiān)視uPS的各種電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)。當UPS出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(輸出電壓異常、電池低壓、旁路供電、輸出超載、UPS故障、機內過溫)，在市電中斷或恢復供電時，其他(電池浮充電壓、電池放電過程、環(huán)境溫度過高、自檢開始、自檢結束，與UPS通訊中斷、維護管理提示)，系統(tǒng)提示報警。
　　(3)防雷監(jiān)測。采用開關量采集模塊采集檢測防雷器輸出接點信號。一旦發(fā)現(xiàn)故障，系統(tǒng)立即會報警，通知相關人員進行設備維護。(如圖4)
　　
　　2.3.2　環(huán)境系統(tǒng)
　　(I)空調系統(tǒng)。
　　利用空調智能通信接口對空調進行全面監(jiān)控，包括壓縮機、風機等的工作狀況等。系統(tǒng)通過網絡，可實時觀察系統(tǒng)各項運行參數(shù)，并可強制啟動或停止空調機組等，實時精確地監(jiān)測機房現(xiàn)場溫濕度參數(shù)。
　　(2)溫濕度傳感器。
　　給中心機房和各弱電間安裝溫濕度傳感器，在遠端電腦上可以實時監(jiān)測局部區(qū)域內的平均溫度、濕度。通過系統(tǒng)實現(xiàn)溫濕度上下限報警及故障報警，并可通過曲線報表反映機房在特定條件下實際溫濕度狀況以調整空調送風溫度。(如圖5)
　　(3)漏水監(jiān)測。
　　對可能會產生漏水處(空調下，窗戶附近等)，均采用漏水檢測系統(tǒng)可將滲漏情況感應出來，系統(tǒng)將通知工作人員立即采取措施。
　　2.3.3　消防系統(tǒng)
　　消防系統(tǒng)主要采用火災溫感、煙感探測報警器等監(jiān)測。一旦出現(xiàn)火警除立即通知管理員外，向供配電、空調等系統(tǒng)發(fā)出進入消防模式的連動命令，并通過門禁打開機房門，以保障安全。
　　2.3.4保安系統(tǒng)
　　(1)門禁系統(tǒng)。
　　利用門禁系統(tǒng)來進行授權管理，并提供監(jiān)控和報表。
　　(2)視頻監(jiān)控。
　　采用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)對整個視頻進行管理、圖像偵測、識別、控制、存儲以及檢索。主要針對機房內部重要區(qū)域及出入口等位置。
　　(3)防盜報警。
　　通過紅外雙鑒探測器，對非安全時端內機房內重要區(qū)域的安全情況進行監(jiān)測。
　　2.3.5　網絡系統(tǒng)
　　(1)服務器狀態(tài)。
　　除服務器本身的運行參數(shù)(CPU負載、內存和磁盤使用量，網絡接口流量、接口錯誤包等)，還針對服務器上的應用服務如：WWW、Mail、FTP等進行相應的監(jiān)控。
　　(2)路由器、交換機狀態(tài)。
　　通過SNMP協(xié)議，監(jiān)控單位網絡內的每臺路由器、交換機的工作狀態(tài)，如網絡輸入速度、網絡輸出速度、發(fā)送包數(shù)、接收包數(shù)等，甚至還可以實現(xiàn)對設備溫度的監(jiān)控。
　　2.3.6　報警系統(tǒng)
　　當監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)報警時，系統(tǒng)會自動記錄每一條報警的詳細信息，包括事件內容、時間、報警值、報警級別、設備位置等，同時將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，任何人都不能對其進行修改。同時，分析報警事件產生的原因，對因線路、設備或系統(tǒng)故障等原因引起的誤報和不需要進行報警的事件會加以屏蔽，確保報警事件的正確率和高效率。對于需要報警的事件根據(jù)報警方式進行報警，可根據(jù)不同監(jiān)控對象報警事件而劃分不同的報警方式，包括劃分報警等級、時間優(yōu)先、次數(shù)頻率等。報警方式包括以下幾種：聲光報警、內線電話報警及在監(jiān)控終端彈出窗口報警等。
　　3　系統(tǒng)實現(xiàn)關鍵技術
　　作為基于智能監(jiān)控模塊的分布式實時監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)實際運行的要求是結構模塊化、布置分散、實時處理、可靠性高、組態(tài)靈活、擴展方便且兼容性強，需要兼容目前市場上各種接口的傳感器，可以在現(xiàn)有計算機網絡內或上級監(jiān)控網絡聯(lián)網運行。所以系統(tǒng)實現(xiàn)過程中涉及的關鍵技術包括：雙進程守護技術、串口聯(lián)網服務器、Web-Service技術架構。
　　3.1　雙進程守護技術
　　守護進程是運行在系統(tǒng)后臺的一種特殊進程，它獨立于控制終端并且周期性地執(zhí)行某種任務或等待處理某些發(fā)生的事件。因為數(shù)據(jù)采集程序需在前置服務器上長時間運行，為了防止進程結束，采用一些編程手段將進程保護起來，定時自動檢測守護的進程運行狀態(tài)(運行、未激活、無響應)，當守護的進程退出或無響應時，對守護的進程做結束處理，再重啟守護的進程。在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送部分采用雙進程守護技術，以保證數(shù)據(jù)采集程序長時間穩(wěn)定運行。
　　3.2　串口聯(lián)網服務器
　　因為機房環(huán)境設備是通過RS-485、RS-232或DI／0接口的傳感器或智能控制模塊來監(jiān)測或控制的，如果前置機直接連接到監(jiān)控設備，一是需再次布線，二是傳輸距離有限。所以需通過協(xié)議轉換，轉換為以太網接口，將RS-485(MODBUs)等轉換為TCP／IP協(xié)議，給每個監(jiān)控設備設置一個IP地址和設備ID，利用現(xiàn)有網絡就近接入單位網絡，方便前置機獲取數(shù)據(jù)及遠程控制，從而更容易實現(xiàn)模塊化，擴展性也很好，在系統(tǒng)編程時通過配置設備接口信息即可，實現(xiàn)監(jiān)控或操作。
　　3.3　Web-Service技術架構
　　系統(tǒng)以Web-Service技術基礎為架構的，如圖6所示。
　　
　　Web-service架構，具有完好的封裝性，方便用戶調用；具有松散耦合，是適合Internet環(huán)境的消息交換協(xié)議；具有高度可集成性，屏蔽了不同平臺的差異。通過Web-service，只要是接入單位網絡的終端通過授權都可以查看各級機房的設備運行情況，上級機關可以實時查看單位網絡系統(tǒng)值勤維護管理的情況。
　　系統(tǒng)采用分布式計算機控制系統(tǒng)結構，支持多級監(jiān)控中心自下而上匯接，每個級別的監(jiān)控中心連接成一對多的監(jiān)控系統(tǒng)網絡。系統(tǒng)結構可分為前置服務器、傳輸網絡及監(jiān)控端。監(jiān)控端由監(jiān)控單元、傳感器／變送器、攝像機等組成，主要負責采集相關監(jiān)控數(shù)據(jù)，由前置服務器進行采集，同時接收并執(zhí)行前置服務器發(fā)送的指令；前置機可以實現(xiàn)各節(jié)點間的對等通信、上下位機間的雙向通信，使每個監(jiān)控設備都能有序地傳送監(jiān)控數(shù)據(jù)；傳輸網絡上包括數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、網絡接入設備、監(jiān)控終端等，主要功能為存儲前置服務器提交的監(jiān)控數(shù)據(jù)，并各類數(shù)據(jù)進行智能分析處理，并對被監(jiān)控設備和監(jiān)控單元進行控制。
　　4　結語
　　機房監(jiān)控的發(fā)展應該是向著統(tǒng)一化、網絡化發(fā)展，網絡化是指機房監(jiān)控的數(shù)據(jù)最終都通過TCP／IP網絡傳輸，這樣有利于機房監(jiān)控的整合，統(tǒng)一化是指機房監(jiān)控不再是單獨的一個模塊，系統(tǒng)與網絡監(jiān)控、服務器監(jiān)控、應用監(jiān)控、業(yè)務監(jiān)控整合起來，構成一本完整的鏈條。同時，這種模式通過統(tǒng)一平臺(如GIS)，可以整合單位各個機房監(jiān)控，如通信機房、測控機房等，實現(xiàn)對機房遠程管理，將為機房的高效和安全運營提供有力保