信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

呂　磊，吳　紅，張　慶，徐　智，朱　敏

國網(wǎng)眉山供電公司，四川眉山 620010

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

呂磊，吳紅，張慶，徐智，朱敏

國網(wǎng)眉山供電公司，四川眉山 620010

國網(wǎng)眉山供電公司現(xiàn)有的信息通信機房設(shè)備眾多，涉及的設(shè)備類型、設(shè)備廠商已覆蓋現(xiàn)有市場的眾多知名廠商，隨著電力信息化建設(shè)不斷進行，信息機房中的設(shè)備類型、數(shù)量在不斷的增加。為了有效的對這些設(shè)備工況信息進行管理，本文設(shè)計并實現(xiàn)了針對大型機房的信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了信息通信設(shè)備及動環(huán)設(shè)備的工況數(shù)據(jù)采集、集中數(shù)據(jù)管理，通過對采集的設(shè)備工況信息的融合處理，統(tǒng)一分發(fā)給各監(jiān)控系統(tǒng)，降低重復(fù)性工作，提高工作效率，更好的保障眾多監(jiān)控系統(tǒng)及各信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

設(shè)備工況；信息設(shè)備；動環(huán)數(shù)據(jù)；集中監(jiān)控

1 研究背景和意義

1.1研究背景

國網(wǎng)眉山供電公司現(xiàn)信息通信機房現(xiàn)有的信息機房設(shè)備眾多，涉及的設(shè)備類型、設(shè)備廠商已覆蓋現(xiàn)有市場的眾多知名廠商。隨著電力信息化建設(shè)不斷進行，信息機房中的設(shè)備類型、數(shù)量在不斷的增加。同時為了有效的對這些設(shè)備進行管理，各種信息設(shè)備管理、動環(huán)設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)也在投入業(yè)務(wù)運行，包含眾多的監(jiān)控系統(tǒng)需要從這些信息設(shè)備采集實時運行數(shù)據(jù)。

現(xiàn)有的信息設(shè)備工況數(shù)據(jù)采集由各個系統(tǒng)獨立采集，暫未有統(tǒng)一的信息設(shè)備工況采集系統(tǒng)為各監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。同時隨著電力信息化建設(shè)的不斷進行，電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的擴展，信息設(shè)備類型不斷增加，各監(jiān)控業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要獲取的設(shè)備指標(biāo)也在不停的變化，一旦有采集設(shè)備、指標(biāo)的變更，都需要信息設(shè)備運行維護人員手工進行配置，工作量大，響應(yīng)時間長。同時對各監(jiān)控系統(tǒng)都需要對相同的設(shè)備、指標(biāo)各自進行調(diào)整、開發(fā)，工作效率低，重復(fù)度高。

為改變這一現(xiàn)狀，降低重復(fù)性工作，提高工作效率，更好的保障各信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.2研究意義

眉山市電力公司承擔(dān)著眉山市所有電力設(shè)備的建設(shè)、維修和維護工作，而電力作為國民經(jīng)濟中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對企業(yè)和人民的生產(chǎn)生活都有著極為重要的意義。眉山市電力公司的眾多日常業(yè)務(wù)都離不開信息網(wǎng)絡(luò)的支持，只有信息通信網(wǎng)絡(luò)的核心機房的正常運行，才能保證其信息網(wǎng)絡(luò)的正常運行，就是保證電力公司的日常業(yè)務(wù)的正常進行。

因此建立電力機房的信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)，對機房信息設(shè)備加強監(jiān)控和管理，實施機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，提高機房設(shè)備運行的安全性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)機房設(shè)備集中管理；實現(xiàn)信息采集和處理的及時化，實現(xiàn)信息設(shè)備工況統(tǒng)一處理，降低重復(fù)性工作，提高工作效率，更好的保障各信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2 研究方法和內(nèi)容

2.1研究內(nèi)容

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)對眉山供電公司大型運營機房涉及到的動環(huán)數(shù)據(jù)、信息設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器和存儲設(shè)備）運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，建立工況共享數(shù)據(jù)庫，并通過接口完成工況數(shù)據(jù)的訂閱和分發(fā)，為其他應(yīng)用系統(tǒng)提供工況數(shù)據(jù)。

1）數(shù)據(jù)采集。

采集程序從信息設(shè)備、動力環(huán)境設(shè)備采集狀態(tài)數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括動環(huán)數(shù)據(jù)、服務(wù)器設(shè)備數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)等工況狀態(tài)信息。

（1）動環(huán)數(shù)據(jù)：包括空調(diào)詳細信息、UPS詳細信息、機房溫濕度信息。

（2）服務(wù)器設(shè)備數(shù)據(jù)：服務(wù)器名稱、服務(wù)器描述、操作系統(tǒng)類型、CPU利用率、內(nèi)存利用率、網(wǎng)卡名稱、網(wǎng)絡(luò)接口IP地址、網(wǎng)絡(luò)接口寬帶、端口流入速度、端口流出速度。

（3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)：包括設(shè)備名稱、設(shè)備描述、IP地址、操作系統(tǒng)類型、操作系統(tǒng)描述、生產(chǎn)廠家、CPU利用率、內(nèi)存利用率、端口流入速度、端口流出速度、接口描述、接口管理狀態(tài)、接口操作狀態(tài)、接口寬帶、接口物理地址、接口IP地址、接口掩碼等。

（4）安全數(shù)據(jù)：違規(guī)外聯(lián)告警數(shù)、系統(tǒng)弱口令信息計數(shù)、補丁安裝率、桌面終端注冊率、終端防毒軟件安裝率、敏感信息檢查執(zhí)行率。

2）數(shù)據(jù)存儲。

構(gòu)建工況數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，建設(shè)工況數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。

3）工況數(shù)據(jù)訂閱與分發(fā)。

系統(tǒng)實現(xiàn)對工況數(shù)據(jù)的訂閱和分發(fā)，要求具有工況數(shù)據(jù)消息接收發(fā)送、消息訂閱、信息構(gòu)造、消息生成、消息查詢、消息過濾、監(jiān)控等功能。

4）數(shù)據(jù)接收展現(xiàn)。

應(yīng)用平臺通過狀態(tài)接收系統(tǒng)與分發(fā)系統(tǒng)連接，接收由狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)推送狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)接收系統(tǒng)連接上狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)后會收到狀態(tài)推送系統(tǒng)主動推送的信息。狀態(tài)接收系統(tǒng)接收到消息后將信息通過可視化平臺進行展示。

2.2系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)框架采用了JMS、XML、CORBA、JDBC、RMI、ORM Mapping等成熟可靠的JAVA技術(shù)為基礎(chǔ)，按照系統(tǒng)的功能劃分模塊和層次，既符合信息設(shè)備工況采集接口業(yè)務(wù)的要求，同時保證在軟件功能方面是易實現(xiàn)、易維護、易擴充的。 信息設(shè)備工況采集接口架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)采用基于J2EE的三（多）層體系結(jié)構(gòu)來構(gòu)建目標(biāo)系統(tǒng)，并針對業(yè)務(wù)的不同特點，采用B/S三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Struts2+Spring3+Mybatis完成系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)；所有JMS消息機制采用ActiveMQ 5.9技術(shù)；所有第三方接口采用Restful風(fēng)格的Web Service技術(shù)（WINK），為客戶端廠家提供豐富且便捷的調(diào)用API，為客戶端廠家實時準(zhǔn)確的提供生產(chǎn)環(huán)境中各設(shè)備的詳細數(shù)據(jù)，保障所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)從業(yè)務(wù)以及功能角度分為下面幾個下級子系統(tǒng)。

1）狀態(tài)獲取子系統(tǒng)和狀態(tài)融合子系統(tǒng)。狀態(tài)采集系統(tǒng)分別向主機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、動環(huán)系統(tǒng)、第三方應(yīng)用發(fā)起數(shù)據(jù)采集指令并收集采集值，存入狀態(tài)采集數(shù)據(jù)庫。狀態(tài)融合系統(tǒng)通過將采集的數(shù)據(jù)進行抽取、整理、量算統(tǒng)計等方式，對數(shù)據(jù)進行融合，并分表存入狀態(tài)融合數(shù)據(jù)庫。

2）狀態(tài)訂閱及分發(fā)子系統(tǒng)。訂閱分發(fā)服務(wù)管理工具是一個客戶端，用以配置同一局域網(wǎng)下的發(fā)布服務(wù)器和訂閱服務(wù)器。在B/S模式下，客戶端和服務(wù)器端通信采用HTTP協(xié)議，以Web頁面的方式對服務(wù)器進行配置。通過訂閱分發(fā)服務(wù)器管理工具，用戶可以使用訂閱消息的創(chuàng)建和管理、同步過程監(jiān)控，將發(fā)布者訂閱的消息推送給訂閱者。

3）數(shù)據(jù)接收展現(xiàn)子系統(tǒng)。應(yīng)用平臺通過狀態(tài)接收系統(tǒng)與分發(fā)系統(tǒng)連接，接收由狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)推送狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)接收系統(tǒng)連接上狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)后會收到狀態(tài)推送系統(tǒng)主動推送的信息。狀態(tài)接收系統(tǒng)接收到消息后將信息通過可視化平臺進行展示。

2.3系統(tǒng)工作流程

1）狀態(tài)獲取子系統(tǒng)負責(zé)獲取并且歸檔狀態(tài)信息。

2）狀態(tài)信息NoSQL數(shù)據(jù)庫用來歸檔狀態(tài)信息，同時保存監(jiān)測設(shè)備以及監(jiān)測指標(biāo)信息。

3）Redis Key/Value數(shù)據(jù)庫用來保存指標(biāo)的最近一次的狀態(tài)信息，以便在狀態(tài)分發(fā)時可以快速查詢。因為需要判斷最新狀態(tài)，所以狀態(tài)信息里面需要包含采集時間。

4）作業(yè)調(diào)度關(guān)系型數(shù)據(jù)庫保存第三方廠商的狀態(tài)訂閱信息以及相關(guān)的定時作業(yè)，還需要保存第三方廠商的設(shè)備或者指標(biāo)的訂閱信息。

5）狀態(tài)采集子系統(tǒng)API對外提供接口服務(wù)，是指通過RESTful方式來進行如下管理功能。

（1）監(jiān)測設(shè)備管理。

（2）監(jiān)測指標(biāo)管理。

（3）插件管理。

（4）查詢歷史狀態(tài)信息。

（5）查詢訂閱狀況。

6）消息驅(qū)動方式：由狀態(tài)采集來驅(qū)動狀態(tài)訂閱，也就是說，設(shè)備以及指標(biāo)的定義由狀態(tài)采集方?jīng)Q定，采集方只能被動訂閱。

7）如果第三方機器系統(tǒng)癱瘓，采用Active Message Store機制確保Message不會丟失。

8）抓取確定以設(shè)備為粒度，分發(fā)也以設(shè)備為粒度。

2.4系統(tǒng)功能簡介

2.4.1狀態(tài)獲取子系統(tǒng)和狀態(tài)融合子系統(tǒng)

機房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集通過自定義SOCKET協(xié)議采集數(shù)據(jù)，使用兩個進程間相互作用的主要客戶/服務(wù)器（Client/Server）模式，即客戶向服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求，服務(wù)器接收到請求后，提供相應(yīng)的服務(wù)獲取數(shù)據(jù)。

通過SNMP、WMI、SYSLOG、IPMI、各種應(yīng)用層協(xié)議（ICMP、HTTP、FTP、TELNET、SMTP、POP3等）及私有協(xié)議，對網(wǎng)絡(luò)專線（DDN、VPN）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、主機設(shè)備、存儲設(shè)備詳細運行數(shù)據(jù)的采集。

狀態(tài)融合子系統(tǒng)通過將采集的數(shù)據(jù)進行抽取、整理、量算統(tǒng)計等方式，對數(shù)據(jù)進行融合，并分表存入狀態(tài)融合數(shù)據(jù)庫。

采集系統(tǒng)負責(zé)獲取并且歸檔狀態(tài)信息，處理后采用ORACLE數(shù)據(jù)庫用來歸檔狀態(tài)信息，同時保存監(jiān)測設(shè)備以及監(jiān)測指標(biāo)信息。

采用緩存效率非常高的Redis Key/Value數(shù)據(jù)庫用來保存指標(biāo)的最近一次的狀態(tài)信息，以便在狀態(tài)分發(fā)時可以快速查詢。

消息驅(qū)動方式：由狀態(tài)采集來驅(qū)動狀態(tài)訂閱，也就是說，設(shè)備以及指標(biāo)的定義由狀態(tài)采集方?jīng)Q定，采集方只能被動訂閱。如果第三方機器系統(tǒng)癱瘓，采用消息隊列持久化框架確保Message不會丟失。數(shù)據(jù)存儲是以設(shè)備為粒度，分發(fā)也以設(shè)備為粒度。

2.4.2狀態(tài)訂閱及分發(fā)子系統(tǒng)

發(fā)布訂閱系統(tǒng)所針對的用戶群是第三方（簡稱客戶端），由于每個客戶端可能訂閱不同種類的消息，所以該模塊提供客戶端的管理功能，提供訂閱方列表、訂閱方新增、訂閱方修改、訂閱方刪除、訂閱設(shè)備指標(biāo)查詢列表、訂閱設(shè)備指標(biāo)、修改訂閱設(shè)備指標(biāo)、查詢訂閱設(shè)備指標(biāo)歷史狀態(tài)情況等功能。實現(xiàn)對客戶端的新增、刪除、修改；并對客戶端的接入做相關(guān)的安全認證，防止非法的第三方接入。

消息發(fā)送模塊可以根據(jù)實際情況對消息進行條件過濾。由于發(fā)布訂閱系統(tǒng)所獲取的數(shù)據(jù)來源各不相同，因此需要根據(jù)需求確定消息發(fā)送的優(yōu)先級別，對時效高的消息優(yōu)先發(fā)送。

數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)技術(shù)提供數(shù)據(jù)的交換和集成，數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)服務(wù)是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在不同資源之間實現(xiàn)信息動態(tài)交換的一種信息共享機制，包括發(fā)送和接受訂閱請求、自動獲取變化的數(shù)據(jù)、分發(fā)用戶訂閱的內(nèi)容、對本系統(tǒng)內(nèi)的環(huán)境和數(shù)據(jù)進行自動維護并為整個網(wǎng)絡(luò)提供分布式數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)服務(wù)。

通過數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)技術(shù)，用戶可以將一份數(shù)據(jù)從一個數(shù)據(jù)源發(fā)布到多臺目的服務(wù)器上，從而使不同的服務(wù)器用戶都可以在權(quán)限許可的范圍內(nèi)共享這份數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)技術(shù)可以確保分布在不同地點的數(shù)據(jù)庫自動同步更新，從而保證數(shù)據(jù)的一致性。

2.4.3數(shù)據(jù)接收展示子系統(tǒng)

狀態(tài)數(shù)據(jù)采用的是狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)主動推送方式，由狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)主動向訂閱方平臺發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采用JSON格式進行傳輸。狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)，再通過專網(wǎng)推送到應(yīng)用平臺。

應(yīng)用平臺接收由狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)推送狀態(tài)數(shù)據(jù)。狀態(tài)接收系統(tǒng)連接上狀態(tài)分發(fā)系統(tǒng)后會收到狀態(tài)推送系統(tǒng)主動推送的信息，應(yīng)用平臺對數(shù)據(jù)進行處理后分類存入數(shù)據(jù)庫。

應(yīng)用平臺按數(shù)據(jù)按類別不同，將數(shù)據(jù)通過可視化平臺進行展示。

2.5系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1）工況數(shù)據(jù)高度集成。采集信息設(shè)備的實時工況數(shù)據(jù)，快速獲取，快速集中，自動化的質(zhì)量控制措施，確保數(shù)據(jù)的正確性和有效性，按照一定的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)化處理實時工況數(shù)據(jù)。

2）工況數(shù)據(jù)統(tǒng)一分發(fā)接口。通過研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)接口，為需要信息設(shè)備工況數(shù)據(jù)的第三方系統(tǒng)提供信息設(shè)備實時運行數(shù)據(jù)采集、設(shè)備指標(biāo)訂閱、分發(fā)等功能，為系統(tǒng)監(jiān)控提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集分發(fā)接口服務(wù)。

3）工況數(shù)據(jù)定制方便、分發(fā)安全。用戶或其他應(yīng)用可通過客戶端定制自己需要的工況數(shù)據(jù)的種類、發(fā)布時間和接收消息格式?；谙⒅虚g件的工況數(shù)據(jù)分發(fā)穩(wěn)定可靠。

4）面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）。面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service-Oriented Architecture，SOA）作為一種架構(gòu)和組織IT基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及業(yè)務(wù)功能的方法，是為解決業(yè)務(wù)應(yīng)用和IT資源相結(jié)合而產(chǎn)生的一種架構(gòu)設(shè)計規(guī)則。它以組件設(shè)計為基礎(chǔ)，以面向服務(wù)為核心思想，支持將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為一組相互鏈接的服務(wù)或可重復(fù)業(yè)務(wù)任務(wù)，可在需要時通過網(wǎng)絡(luò)訪問這些服務(wù)和任務(wù)。

本系統(tǒng)將SOA架構(gòu)應(yīng)用于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)合工作流技術(shù)，提出了一種基于 SOA 架構(gòu)的工作流監(jiān)控模型。這種模型結(jié)合了面向服務(wù)架構(gòu)和工作流技術(shù)的雙重優(yōu)點，既實現(xiàn)了流程集成的功能需求，又能充分利用現(xiàn)有資源、實現(xiàn)軟件復(fù)用、統(tǒng)一接口規(guī)范、提高可維護性和可擴展性。

3 研究結(jié)論和取得的主要成效

3.1研究結(jié)論

國網(wǎng)眉山供電公司建立的信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)采用了基于JAVA和MQ的開放體系結(jié)構(gòu)，建立了信息設(shè)備工況數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了工況采集的實時數(shù)據(jù)庫，建立了工況數(shù)據(jù)共享基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)了信息設(shè)備工況采集接口系統(tǒng)軟件。以訂閱方按需訂閱，系統(tǒng)主動推送的方式，減輕設(shè)備管理員的工作量，減少安全隱患，減輕被監(jiān)控設(shè)備的負擔(dān)。

3.2主要成效

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)框架采用了J2EE、XML、HTTP、JDBC、O-M Mapping、O-R Mapping 等成熟可靠的JAVA與WEB技術(shù)為基礎(chǔ)，按照設(shè)備工況采集接口系統(tǒng)的特點劃分模塊和層次，既符合消息訂閱分發(fā)業(yè)務(wù)的要求，同時保證在軟件功能方面是易實現(xiàn)、易維護、易擴充的。

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)通過對信息設(shè)備工況信息統(tǒng)一的狀態(tài)采集、處理、訂閱、廣播和推送系統(tǒng)，使其他第三方廠商的應(yīng)用系統(tǒng)可以從本系統(tǒng)獲取被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)而不必直接從被監(jiān)控設(shè)備獲取狀態(tài)，實現(xiàn)狀態(tài)信息重用，減輕設(shè)備管理員的工作量，減少安全隱患，減輕被監(jiān)控設(shè)備的負擔(dān)。

信息通信集中監(jiān)控系統(tǒng)在國網(wǎng)眉山供電公司信息通信中心的投入使用，實現(xiàn)了信息設(shè)備及動環(huán)設(shè)備狀態(tài)信息的采集、存儲、訂閱及分發(fā)，提高了眉山供電公司信息通信部門的設(shè)備運維水平，更加充分地保障電力核心業(yè)務(wù)的運行。

［1］GB/T 21028—2007信息安全技術(shù)服務(wù)器安全技術(shù)要求［S］.

［2］HJ 2507-2011 環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器［S］.

［3］IEC 60950-23-2005 IEC 60950-23， Ed. 1.0： 信息技術(shù)設(shè)備.安全.第23部分：大型數(shù)據(jù)存儲設(shè)備［S］.

［4］國家電網(wǎng)公司信息系統(tǒng)運維體系規(guī)范［S］.

［5］國家電網(wǎng)公司信息系統(tǒng)運行維護工作規(guī)范［S］.

TM3

A

1674-6708（2015）147-0152-03