基于SNMP的智能視頻監(jiān)控卡口短信報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

張建河，楊 靖，劉曉剛，梁克勤

（1.中國石油新疆油田公司準東采油廠，新疆 阜康 831511；

2.中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引 言

近年來，國內(nèi)外對視頻監(jiān)控的需求與應用不斷擴大。首先國外方面，2001年美國“9．11”事件，以及后來的后來西班牙馬德里列車連環(huán)爆炸和倫敦地鐵大爆炸等恐怖襲擊等；其次國內(nèi)方面，2009年新疆“7．5”事件，還有今年三月發(fā)生的昆明火車站暴恐案等等，使全世界范圍內(nèi)對視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求空前高漲，各國部署的攝像頭越來越密集，系統(tǒng)也日益龐大。面對復雜交錯的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)，管理和維護難度越來越大，主要面臨如下問題：

（1）管理成本高。城市卡口分布廣，設備種類多樣，系統(tǒng)結構越來越復雜，規(guī)模越來越大，而網(wǎng)絡管理人員較為缺乏。進而直接導致發(fā)現(xiàn)和排除網(wǎng)絡故障的難度呈幾何級增長。

（2）設備可用性要求非常高?；疽笤O備全天24小時不間斷工作。一旦某個節(jié)點出現(xiàn)故障，如不能及時發(fā)現(xiàn)和解決，不僅無法得到用戶需要的卡口信息，還可能造成重大的安全隱患。

（3）設備故障發(fā)現(xiàn)和處理嚴重滯后。當成百上千的節(jié)點中某個出現(xiàn)故障時，管理監(jiān)控人員往往不能第一時間發(fā)現(xiàn)。因此，如何及時發(fā)現(xiàn)問題，準確定位問題，并及時告知管理人員變得尤為重要。

針對以上問題，本文引入基于SNMP的網(wǎng)絡管理工具來構建智能卡口管理系統(tǒng)，對卡口的故障信息自動識別和記錄存檔，并可通過短信等方式通知網(wǎng)絡管理人員，從而幫助相關技術人員和值班人員及時有效的發(fā)現(xiàn)并解決卡口監(jiān)控設備在運行中出現(xiàn)的故障和告警等問題。

1 技術簡介

1．1 SNMP 網(wǎng)絡管理模型

SNMP網(wǎng)絡管理模型主要由四部分組成：網(wǎng)絡管理站、被管設備、管理信息庫（MIB）和管理協(xié)議（SNMP）（見圖 1）。

圖1 SNMP網(wǎng)絡管理模型

SNMP管理模型具備典型的客戶／服務器體系結構。網(wǎng)絡管理站啟動管理器進程，對網(wǎng)絡設備發(fā)送各種查詢報文，并接收來自被管設備的響應及陷阱（trap）報文，將結果顯示出來，而被管設備上運行著代理進程，負責接收、處理來自網(wǎng)絡管理站的請求報文，然后從設備上其他協(xié)議模塊中取得管理變量的數(shù)值，形成響應報文，反送給管理站。在一些緊急情況下，如接口狀態(tài)發(fā)生改變，呼叫成功等時候，主動通知管理站 （發(fā)送陷阱TRAP報文）。管理對象的信息存放在被管設備的MIB庫中。管理器進程將各種操作維護命令組裝成SNMP報文，發(fā)送到代理進程，代理進程通過操作MIB庫完成這些請求，并且把結果送回給管理器進程，從而完成管理功能。

MIB即每個受管理的SNMP設備都維護包含統(tǒng)計信息和其它數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡管理活動是通過訪問和操作MIB中的管理對象實例來實現(xiàn)的，針對智能卡口主要是視頻服務器設備（DVS）的配置管理。不同設備的功能、結構不一樣，所以監(jiān)視的參數(shù)內(nèi)容、數(shù)據(jù)也不一樣。

1．2 系統(tǒng)開發(fā)包及工具

1．2．1 網(wǎng)管開發(fā)包

SNMP＋＋是為網(wǎng)絡管理應用程序開發(fā)者提供的具有SNMP服務的一套C＋＋類的集合。它具有基于面向對象模型建立的SNMP應用程序接口，但SNMP＋＋并不是現(xiàn)有SNMP引擎的擴充和封裝，為了效率和方便移植，它只用到了現(xiàn)有SNMP庫里面的一部分。SNMP＋＋的目的就是提供強大靈活的功能，把面向對象的優(yōu)點帶到了網(wǎng)絡編程中。

1．2．2 開發(fā)工具

由于使用了WinNet網(wǎng)絡編程，基于Windows平臺，開發(fā)工具采用VC＋＋6．0，同時利用飛信API工具實現(xiàn)免費故障短信信息發(fā)送等功能。與傳統(tǒng)的短信報警平臺相比，傳統(tǒng)模式需要購置短信模塊，發(fā)送報警短信需要運營商收費，而采用飛信API工具無需增加硬件投資，發(fā)送短信免費，具有很好的經(jīng)濟實用性。

2 系統(tǒng)總體設計

2．1 系統(tǒng)角色建模

系統(tǒng)中存在以下3個角色。下面對各類角色的任務設計則可進行分別描述。

（1）普通用戶：用戶可以根據(jù)自己的賬號登陸到系統(tǒng)中。在線查看監(jiān)控卡口SNMP狀態(tài)信息?？梢詫€人信息進行修改和維護等操作。

（2）維修工程師：系統(tǒng)通過SNMP狀態(tài)檢查返回故障信息，并發(fā)送短信給現(xiàn)場維修工程師。同時該角色繼承普通用戶的功能可以查看和修改個人信息，查詢系統(tǒng)各個監(jiān)控卡口SNMP狀態(tài)故障信息。

（3）管理員：除了繼承普通用戶的功能外，管理員還可以對系統(tǒng)進行維護，進行用戶角色權限的分配工作。

系統(tǒng)角色建模如圖2所示。通過對系統(tǒng)角色功能用例分析，系統(tǒng)主要功能模塊包括6個，發(fā)送故障短信，個人信息管理，系統(tǒng)查詢，確認故障處理，角色權限維護和系統(tǒng)維護功能。針對不同的用戶角色，系統(tǒng)中存在不同的操作及權限。

圖2 系統(tǒng)角色建模圖

2．2 系統(tǒng)架構建模

本文研發(fā)系統(tǒng)的技術架構采用包和子系統(tǒng)分層。系統(tǒng)架構建模如圖3所示。系統(tǒng)架構的分層主要由用戶界面層、業(yè)務服務層、業(yè)務對象層、系統(tǒng)層、中間件、C＋＋和基本復用層組成。業(yè)務服務層包括發(fā)送故障短信、系統(tǒng)查詢、權限修改、故障確認、系統(tǒng)維護，業(yè)務對象層包括個人信息表，設備信息表，還包括普通用戶、管理員和工程師。系統(tǒng)層包括支持訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的類。中間件層支持對面向對象的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)訪問?；緩陀冒ㄖС帜Ｊ降念悺?/p>

圖3 技術架構圖

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

本系統(tǒng)三個主要角色是普通用戶、維修工程師和管理員，他們在各自職責范圍內(nèi)實現(xiàn)不同的功能。限于篇幅，本節(jié)主要介紹SNMP狀態(tài)查詢功能和故障短信發(fā)送2部分功能實現(xiàn)內(nèi)容。

3．1 SNMP＋＋開發(fā)狀態(tài)信息查詢系統(tǒng)功能實現(xiàn)

SNMP＋＋是以一套C＋＋類作為基石的。它包含了對象描述符（Oid）類、變量綁定（Vb）類、協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Pdu）類、Snmp 類。 在利用SNMP＋＋開發(fā)實際應用時，首先應開啟Snmp類的socket。然后，準備好SNMP通信基本參數(shù)，如設置SNMP協(xié)議版本、通信端口、共同體名等，如果沒有對這些基本參數(shù)進行設置，程序采用默認參數(shù)：SNMP協(xié)議版本為 1，端口為161，共同體名為public。接著，根據(jù)網(wǎng)絡管理目標，設置代理IP地址，要獲取或設置的網(wǎng)絡管理信息。創(chuàng)建一個SNMP會話。如果會話創(chuàng)建成功，開始snmp相關操作，如get操作、set操作、get＿next操作。如果操作成功，則從變量綁定中獲取相應的網(wǎng)絡管理信息。最后，關閉Snmp socket，釋放資源。

SNMP讀取設備狀態(tài)信息程序活動圖如圖4。

圖4 SNMP讀取設備狀態(tài)信息程序活動圖

3．2 故障短信報警開發(fā)實例

SNMP與郵件系統(tǒng)、GSM短信貓、飛信API等系統(tǒng)結合實現(xiàn)報警功能。報警系統(tǒng)基于SNMP獲取數(shù)據(jù)，首先配置監(jiān)控屬性如節(jié)點狀態(tài)、接口狀態(tài)、故障信息等；其次配置觸發(fā)的動作。通過以上配置，當設備節(jié)點出現(xiàn)異常時，可第一時間短信通知網(wǎng)管人員。對于上述配置，首先要將報警信息保存為Log，然后通過郵件或短信方式發(fā)送報警信息。下面利用C＋＋編寫基于WinInet網(wǎng)絡訪問飛信開發(fā)HTTP協(xié)議API接口，此接口支持HTTPS，可避免在網(wǎng)絡傳輸中泄露數(shù)據(jù)。飛信API類圖如圖5所示。

圖5 飛信API類圖

可以看出通過調(diào)用 CFeiXin：：FX＿SendMessage（＂飛信登錄用戶名＂，＂飛信登錄密碼＂，＂手機號＂，＂短信內(nèi)容＂）方法，可以很方便地發(fā)送短信信息到維護工程師用戶的手機上。

圖6是FX＿SendMessage方法的程序活動圖。

圖6 飛信API發(fā)送短消息程序活動圖

3．3 與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結合

由SNMP與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結合，將收集的數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫，再根據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的相關功能，如備份數(shù)據(jù)，恢復數(shù)據(jù)、定制視圖、SQL語句定制查詢等功能，比如車輛信息查詢、卡口交通信息，車流信息，故障報警處理等。

4 結 語

隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，SNMP成為管理網(wǎng)絡設備的簡單而有效的方法。本系統(tǒng)采用面向對象設計方法，深入淺出。系統(tǒng)充分利用了SNMP實時檢查設備故障信息，及時發(fā)送短消息給維護工程師，保證故障得及時有效的解決，同時由于采用飛信API的方式發(fā)送故障短信，發(fā)送消息免費，相比傳統(tǒng)SMS模塊方式具有較好的經(jīng)濟使用價值。

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