智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件設(shè)計(jì)

紀(jì) 菁，靳祥林

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南瑞集團(tuán)公司，江蘇省南京市 210000）

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件設(shè)計(jì)

紀(jì) 菁，靳祥林

（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院/南瑞集團(tuán)公司，江蘇省南京市 210000）

智能一體化管控平臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備眾多、軟件功能復(fù)雜，如何了解眾多的計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件功能的工作情況，快速對(duì)故障情況分析定位是一個(gè)重要而薄弱的環(huán)節(jié)。針對(duì)此問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件。該軟件通過(guò)Browser/Server的方式實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)運(yùn)行情況，并能在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警和定位。實(shí)際使用表明，該軟件可大幅減少維護(hù)人員的工作量，提高設(shè)備可用率。

智能一體化管控平臺(tái)；監(jiān)視管理軟件；Browser/Server；FLEX

0 引言

隨著近年來(lái)智能水電廠建設(shè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的水電廠和梯級(jí)流域采用了智能一體化管控平臺(tái)，并且采用無(wú)人值班（少人值守）的工作方式以提高水電廠的運(yùn)營(yíng)水平、降低運(yùn)營(yíng)成本[1，2]。智能一體化管控平臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備眾多、軟件功能復(fù)雜，如何了解眾多的計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件功能的工作情況，快速對(duì)故障情況分析定位是一個(gè)重要而薄弱的環(huán)節(jié)。這就需要有工具能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、發(fā)出報(bào)警，以便維護(hù)人員快速響應(yīng)，及早地解決問(wèn)題。因此，需要研制智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件。

1 體系結(jié)構(gòu)

1.1 體系結(jié)構(gòu)[3，4]

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件對(duì)管理域內(nèi)的計(jì)算機(jī)的資源及其安裝的各種應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、管理和控制，以Browser/Server[5，6，7]的方式展現(xiàn)于后臺(tái)管理。

監(jiān)視管理軟件總體體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)中每臺(tái)需要監(jiān)管的計(jì)算機(jī)中都需要部署應(yīng)用軟件控制模塊，應(yīng)用軟件控制模塊駐留于計(jì)算機(jī)上，采用共享內(nèi)存的方式與各應(yīng)用軟件進(jìn)行信息交互。它可以采集各應(yīng)用軟件的狀態(tài)信息，配置應(yīng)用軟件參數(shù)，控制應(yīng)用軟件執(zhí)行不同命令并把結(jié)果返回控制服務(wù)模塊，自動(dòng)恢復(fù)故障的應(yīng)用軟件等。

控制服務(wù)模塊是管理中心執(zhí)行具體管理和控制的邏輯單元。主要功能如下：

（1）接受應(yīng)用軟件控制模塊注冊(cè)，管理應(yīng)用軟件控制模塊活動(dòng)列表，維護(hù)自身與應(yīng)用軟件控制模塊之間的網(wǎng)絡(luò)連接。

（2）匯總各應(yīng)用軟件控制模塊上報(bào)的信息，進(jìn)行分析和處理，并啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警和主備切換。

（3）解釋執(zhí)行Web界面的命令并發(fā)送到對(duì)應(yīng)的應(yīng)用軟件控制模塊，接收返回的執(zhí)行結(jié)果。將Web界面的配置修改轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)用軟件控制模塊。匯總的信息可通過(guò)共享內(nèi)存，由Web界面展示。

圖1 監(jiān)視管理軟件總體體系結(jié)構(gòu)

報(bào)警服務(wù)模塊主要功能是接收?qǐng)?bào)警事件、綜合處理生成報(bào)警信息、存取報(bào)警信息。

1.2 各模塊之間的數(shù)據(jù)交互

各模塊之間的數(shù)據(jù)交互如圖2所示。

圖2 模塊間數(shù)據(jù)交互

2 軟件功能

2.1 系統(tǒng)監(jiān)視

根據(jù)系統(tǒng)配置情況自動(dòng)生成智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖并在主頁(yè)實(shí)時(shí)展示，設(shè)備圖標(biāo)上會(huì)實(shí)時(shí)標(biāo)示出有故障的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)，并用彈出面板顯示每個(gè)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的當(dāng)前重要信息，方便系統(tǒng)維護(hù)人員統(tǒng)觀整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行情況。

監(jiān)視系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的各種詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)可以通過(guò)圖文報(bào)表方式進(jìn)行展示，主要信息包括主機(jī)的操作系統(tǒng)、CPU使用率、內(nèi)存使用率、文件系統(tǒng)、主機(jī)啟動(dòng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、進(jìn)程狀態(tài)、報(bào)警信息，交換機(jī)和路由器各端口的狀態(tài)、總帶寬、上行帶寬、下行帶寬、丟報(bào)率、錯(cuò)報(bào)率，實(shí)時(shí)監(jiān)視數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行信息，包括數(shù)據(jù)庫(kù)IP地址、數(shù)據(jù)庫(kù)類型、實(shí)例名、運(yùn)行狀態(tài)、表空間使用上限、SQL狀態(tài)等。

程序監(jiān)視用來(lái)查看一段時(shí)間內(nèi)各主機(jī)中關(guān)鍵進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)、啟動(dòng)時(shí)間，通過(guò)查看這些信息可以了解某些進(jìn)程在指定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 系統(tǒng)控制

系統(tǒng)控制功能分為兩個(gè)方面。一是自動(dòng)控制，包括服務(wù)器和工作站中的關(guān)鍵進(jìn)程意外終止情況下會(huì)自動(dòng)重啟；對(duì)于主備配置的關(guān)鍵進(jìn)程檢測(cè)主進(jìn)程異常后自動(dòng)進(jìn)行熱主備切換。二是人工遠(yuǎn)程控制，即具備遠(yuǎn)控權(quán)限的人員可以遠(yuǎn)程對(duì)進(jìn)程進(jìn)行啟停操作，可以遠(yuǎn)程發(fā)送各種命令對(duì)進(jìn)程進(jìn)行控制交互，執(zhí)行一系列遠(yuǎn)程任務(wù)。

2.3 系統(tǒng)報(bào)警

系統(tǒng)報(bào)警對(duì)系統(tǒng)中的進(jìn)程故障、網(wǎng)絡(luò)故障、主機(jī)資源、數(shù)據(jù)庫(kù)資源越限等進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，并及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警。報(bào)警方式不僅支持通過(guò)友好圖文報(bào)表展示，還可以通過(guò)短信服務(wù)器發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備。對(duì)于歷史報(bào)警信息可以按照時(shí)間和類別查詢。

2.4 系統(tǒng)文件管理

可以遠(yuǎn)程查看文件目錄，并選擇相關(guān)文件下載到本地，用戶只需在Web客戶端就可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中的文件進(jìn)行查看和修改，修改完成后還可以上傳到原來(lái)的計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)上。

3 開(kāi)發(fā)環(huán)境

軟件開(kāi)發(fā)基于Browser/Server體系結(jié)構(gòu)和J2EE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?？刂品?wù)模塊采用IBM公司的Eclipse3.6作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，以Hibernate作為后臺(tái)訪問(wèn)框架，具有跨操作系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫(kù)等優(yōu)點(diǎn)；軟件支持Windows、Linux、HP-Unix、sun Solaris、AIX等操作系統(tǒng)和Oracle、Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)。Web 后臺(tái)模塊采用Tomcat 6.0開(kāi)發(fā)。

4 技術(shù)路線

4.1 Web前端開(kāi)發(fā)

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件采用Adobe公司推出的Flex[8，9，10，11]技術(shù)開(kāi)發(fā)Web前端?？梢赃\(yùn)行于安裝Adobe Flash Player 軟件的瀏覽器中，實(shí)現(xiàn)跨瀏覽器、桌面和操作系統(tǒng)的一致性部署。其核心以ActionScript語(yǔ)言為基礎(chǔ)，運(yùn)用XML來(lái)描述界面。

Flex的界面表現(xiàn)力可以和傳統(tǒng)的Clients/Server相媲美，可以滿足用戶對(duì)于Browser/Server界面更豐富、更友善、易用性更強(qiáng)的要求。

架構(gòu)方面，F(xiàn)lex用XML來(lái)描述GUI的外觀，能夠?qū)UI和邏輯相分離，實(shí)現(xiàn)真正意義上的MVC。

Flex在第一次運(yùn)行時(shí)將應(yīng)用一次性下載到本地，然后采用本地運(yùn)行的方式，只產(chǎn)生少量的數(shù)據(jù)更新請(qǐng)求，而不需要服務(wù)器端實(shí)時(shí)地產(chǎn)生刷新的頁(yè)面，減少了網(wǎng)絡(luò)流量，提高了性能。

Flex前端與后臺(tái)服務(wù)的通信交互采用BlazeDS[12，13]的遠(yuǎn)程對(duì)象。BlazeDS是由Adobe公司開(kāi)發(fā)并提供的一套開(kāi)源的中間層技術(shù)解決方案，是一種基于服務(wù)器的 Java 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用和 Web 消息傳遞技術(shù)，能夠使后端的 Java 應(yīng)用程序和前臺(tái)Flex相互通信。

在服務(wù)器端，BlazeDS以servlet的方式存在于Java應(yīng)用服務(wù)器上。它默認(rèn)提供三種服務(wù)：遠(yuǎn)程調(diào)用、訪問(wèn)代理、消息服務(wù)，同時(shí)允許添加自定義的服務(wù)。

在客戶端，BlazeDS提供了RemoteObject、HttpServcie、WebService、Product和Comsumer等組件來(lái)提供訪問(wèn)服務(wù)器端數(shù)據(jù)的能力，其中RemoteObject、Product和Comsumer是以amf協(xié)議來(lái)交換數(shù)據(jù)的，而HttpServcie和WebService則采用的是比較通用的訪問(wèn)協(xié)議，可以用來(lái)訪問(wèn)非BlazeDS服務(wù)器（即普通的Web服務(wù)器）。

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件利用BlazeDS將后臺(tái)的業(yè)務(wù)邏輯封裝在其中，與前端Flex的應(yīng)用相分離，采用RemoteObject進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，這樣使得應(yīng)用開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)更為清晰。

4.2 模塊間交互

模塊間交互采用共享內(nèi)存的方式。共享內(nèi)存是進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)的一種非常有效的方式。在Java中共享內(nèi)存的方法是創(chuàng)建映像文件共享內(nèi)存。

jdk1.6提供了新的輸入/輸出庫(kù)（NIO），NIO彌補(bǔ)了原來(lái)I/O的不足，提供了高速、面向塊的I/O，NIO支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問(wèn)接口。Buffer和Channel 是NIO中的兩個(gè)核心的對(duì)象。Buffer是一個(gè)磁盤文件的內(nèi)存映像，Channel是一個(gè)文件通道，是數(shù)據(jù)的源頭或者數(shù)據(jù)的目的地，用于向Buffer提供數(shù)據(jù)或者讀取Buffer數(shù)據(jù)。緩沖區(qū)與磁盤文件二者的變化始終保持同步，即內(nèi)存數(shù)據(jù)發(fā)生變化會(huì)立刻反映到磁盤文件中，這樣會(huì)有效地保證共享內(nèi)存的實(shí)現(xiàn)。為了避免多個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)映射文件進(jìn)行操作，可以采用FileLock實(shí)現(xiàn)文件鎖功能。

在智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件中多處采用共享內(nèi)存，每個(gè)應(yīng)用軟件擁有自己獨(dú)立的共享內(nèi)存；應(yīng)用軟件控制模塊擁有全局共享內(nèi)存保存各個(gè)應(yīng)用程序的狀態(tài)信息。

控制服務(wù)模塊擁有中心共享內(nèi)存，匯集每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用軟件控制模塊采集的信息。

應(yīng)用軟件共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)分為控制命令及返回、監(jiān)視信息、日志信息和報(bào)警信息區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域?yàn)楣潭ㄩL(zhǎng)度，如圖3所示。

圖3 共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)

5 結(jié)束語(yǔ)

智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)視管理軟件已在多個(gè)智能水電廠、梯級(jí)調(diào)度系統(tǒng)中得到了實(shí)際應(yīng)用。該軟件通過(guò)統(tǒng)一的信息化監(jiān)視管理方式、友好的圖文報(bào)表展示，實(shí)時(shí)將智能一體化管控平臺(tái)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備和軟件功能的工作情況反應(yīng)給操作人員和維護(hù)人員，能及時(shí)、快速分析定位故障，并發(fā)出報(bào)警，大大減少了維護(hù)人員查找故障的工作量，提高了設(shè)備可用率，節(jié)約了企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。

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Design of Monitoring and Management Software for Intelligent Integration Platform

JI Jing，JIN Xianglin
（State Grid Electric Power Research Institute，Nanjing 210000，China）

There are many computers which have many complex software functions in the intelligent integration platform. It is an important and weak point that how to know the working situation of computers and software and analyze the fault condition. So we design the monitoring and management software to solve the problem. The software could report the working situation of system in real-time by the Browser/Server mode，and take the alarm and locate the fault condition when it occurred. The practical application shows that the software can greatly reduce the workload of maintenance staff，and improve the availability rate of system.

intelligent integration platform；monitoring and management software；Browser/Server；FLEX