采用SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的地質(zhì)公園設(shè)備管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何原榮，李佳楠，陸琳（.廈門理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，福建廈門3604；.貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程管理學(xué)院，貴州貴陽55005）

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采用SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的地質(zhì)公園設(shè)備管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何原榮1，李佳楠2，陸琳2
（1.廈門理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，福建廈門361024；
2.貴州財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程管理學(xué)院，貴州貴陽550025）

qq.com.

摘要：基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP），設(shè)計(jì)地質(zhì)公園智能設(shè)備的管控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)開啟或禁用擬定設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控智能設(shè)備端口、匯總設(shè)備數(shù)據(jù)、查看和更新設(shè)備工作事件信息、實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的功能.應(yīng)用結(jié)果表明：該系統(tǒng)可通過有線及無線網(wǎng)絡(luò)把地質(zhì)公園所有智能設(shè)備連接到同一管控平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、流量信息、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及故障數(shù)據(jù)等，并能通過手機(jī)短信及自動(dòng)電話撥打方式向管理員發(fā)出故障報(bào)警.關(guān)鍵詞：設(shè)備監(jiān)控；簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議；智慧景區(qū)；故障報(bào)警；地質(zhì)公園

隨著智慧型設(shè)備網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的持續(xù)延伸，網(wǎng)絡(luò)管理的繁復(fù)程度不斷加大.各種不同類型的子網(wǎng)構(gòu)成了多樣性異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，每種智能設(shè)備均具備其單獨(dú)的管理體系.操作系統(tǒng)（OS）平臺(tái)、計(jì)算機(jī)、APP軟件正在逐步顯露出難以管控的發(fā)展態(tài)勢.智能設(shè)備管理系統(tǒng)成為旅游信息化研究中的關(guān)鍵課題之一，是智慧旅游建設(shè)的決定性技術(shù).現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，如HP公司的Open View，IBM公司的System View，Sunsoft公司的SunNet Manager等，雖然解決方案不盡相同，但都不適用于智能公園設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的管理［1］.隨著智慧旅游的井噴式發(fā)展，地質(zhì)公園智能設(shè)備的數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增加，不同類別的設(shè)備配備獨(dú)立的管理系統(tǒng)，而各系統(tǒng)無法做到無縫連接，極大地增加了管理難度.本文基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP），設(shè)計(jì)地質(zhì)公園智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備管控系統(tǒng).

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)需要完成查看設(shè)備的狀態(tài)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，修改設(shè)備上指定的信息，遠(yuǎn)程啟動(dòng)或關(guān)閉設(shè)備通信端口，以及利用Trap實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備安全事件等系列功能.因此，初步開發(fā)一個(gè)基于Windows的，能進(jìn)行跨越局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理的軟件.首先，它要能從正在運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獲取指定信息，分析流量，并了解設(shè)備運(yùn)行情況；其次，要能接收來自設(shè)備發(fā)送的被動(dòng)異常情況和聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù)包，把控設(shè)備的運(yùn)行；最后，需要為設(shè)備錄入相應(yīng)數(shù)據(jù)，更正運(yùn)行性質(zhì)，并限定端口.

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分為三階段.第一階段，配置好一臺(tái)智能電腦和一臺(tái)交換機(jī)，使用HP公司開發(fā)的SNMP＋＋類庫，用Visual C＃編寫一個(gè)Windows下的針對地質(zhì)公園智能設(shè)備的管控系統(tǒng)，從指定的智能設(shè)備上實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息讀取、設(shè)備信息修訂、異常情況數(shù)據(jù)包接收的計(jì)算方法和步驟［2］.第二階段，在智能設(shè)備上實(shí)現(xiàn)端口流量分析、端口啟動(dòng)、關(guān)閉操作.第三階段，試圖編寫滿足大眾網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)備管理程序.網(wǎng)絡(luò)管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示.

圖1　網(wǎng)絡(luò)管理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1　Network management topology structure

1）配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的SNMP代理服務(wù).要使用基于SNMP協(xié)議的軟件對設(shè)備進(jìn)行管理，必須先啟動(dòng)設(shè)備端的SNMP代理服務(wù)器，以響應(yīng)SNMP管理程序的請求.

2）SNMP協(xié)議的對象管理結(jié)構(gòu)MIB變量.SNMP客戶端通過發(fā)送SNMP消息修改或獲得MIB值，MIB定義了SNMP服務(wù)器必須維護(hù)的所有變量.不同廠家有不同的MIB私有數(shù)據(jù).

3）SNMP＋＋類庫Window應(yīng)用程序的調(diào)用.分析SNMP＋＋的類庫結(jié)構(gòu)，成員變量和成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)適合于IP和IPX協(xié)議的程序.

4）Visual C＃的界面開發(fā).采用Visuanl C＃來實(shí)現(xiàn)＃用戶界面，Visuanl C是一個(gè)強(qiáng)大的widows程序開發(fā)工具，給開發(fā)人員提供了方便的類庫接口和窗口設(shè)計(jì)器［3］.構(gòu)建基于Windows平臺(tái)、安卓及IOS移動(dòng)操作系統(tǒng)的設(shè)備管控系統(tǒng).

1.2 開發(fā)環(huán)境

硬件環(huán)境：聯(lián)想Thinkpad x220筆記本電腦一臺(tái)、Cisco 5600路由器一臺(tái)、Cisco 3500交換機(jī)一臺(tái)、公園監(jiān)控?cái)z像頭3個(gè)、公園小型LED顯示屏一塊、紅外感應(yīng)器兩個(gè)、門禁系統(tǒng)一套，以及公園智能電瓶車一輛.軟件環(huán)境：Windows XP操作系統(tǒng)、Linux服務(wù)器操作系統(tǒng)、Microsoft C＃開發(fā)環(huán)境、HP公司SNMP＋＋SDK模塊，采用公園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及電信3G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境.

1.3 技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)

直接使用C＋＋底層代碼開發(fā)SNMP程序是一個(gè)復(fù)雜而繁重的過程，最新推出的DELPHI提供有IndyCLients控件IDSNMP，可以方便地進(jìn)行簡單的SNMP操作，網(wǎng)絡(luò)流行的PowerTCP控件也是一個(gè)方便的第三方控件［4］.通過比較，基于HP公司的C＃類庫SNMP＋＋有如下4個(gè)主要特點(diǎn)：1）SNMP的基礎(chǔ)開發(fā)受到SNMP＋＋的阻礙，簡化了開發(fā)APP的過程；2）操作靈活穩(wěn)定，保證很強(qiáng)的安全可信度；3）方便地從SNMP版本1移植到SNMP版本2；4）脫離操作平臺(tái)，可不更改代碼.

2　SNMP管控系統(tǒng)開發(fā)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖2　管控系統(tǒng)管理協(xié)議模型Fig.2　management protocol model of management and control system

管理系統(tǒng)調(diào)用管理客戶機(jī)（MC）軟件，通過Internet與智能設(shè)備上的管理服務(wù)器（MS）軟件聯(lián)系［5］，主機(jī)和智能設(shè)備在同一個(gè)服務(wù)器上運(yùn)行程序.針對技術(shù)層面，類似服務(wù)器也叫做管理代理.管理系統(tǒng)調(diào)用本地主機(jī)上的客戶軟件，然后標(biāo)注和它傳遞信息的代理.客戶機(jī)與服務(wù)器達(dá)成聯(lián)絡(luò)后，即發(fā)送命令更新智能設(shè)備中狀態(tài)或者提交申請以獲得路由器信息［6］.當(dāng)然，在一個(gè)大網(wǎng)絡(luò)中的所有智能設(shè)備并不都被同一個(gè)管理系統(tǒng)管理，大多數(shù)管理系統(tǒng)只控制其網(wǎng)點(diǎn)上的幾個(gè)智能設(shè)備.管控系統(tǒng)管理協(xié)議模型，如圖2所示.

2.2 網(wǎng)絡(luò)管理軟件結(jié)構(gòu)

SNMP并非直接參與網(wǎng)絡(luò)工作，而是為網(wǎng)絡(luò)管理搭建基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)支持網(wǎng)絡(luò)管理的開發(fā)和操作系統(tǒng).網(wǎng)絡(luò)管理軟件的組織結(jié)構(gòu)迥然有別，同相關(guān)聯(lián)的在線功能與網(wǎng)絡(luò)管理水平都是息息相關(guān)的［7］.SNMP智能設(shè)備管控系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)，如圖3所示.

設(shè)計(jì)智能設(shè)備管控軟件的硬性要求包括：將整個(gè)控制技術(shù)和通信信息投遞到客戶云端，使服務(wù)器終端最大程度便捷，從而達(dá)到降低受控管理設(shè)備承擔(dān)影響的作用［8］.換而言之，智能設(shè)備的穩(wěn)定性不隨受控設(shè)備開展網(wǎng)絡(luò)管理效應(yīng)的干擾而受到影響.

圖3　功能結(jié)構(gòu)圖Fig.3　Functional structure diagram

1）查看數(shù)據(jù)方式，特定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上特定信息的讀取.包括Get讀取指定MIB變量，Get－Nex讀取下一個(gè)MIB變量，讀取一個(gè)MIB組的變量.

2）修改設(shè)備上的數(shù)據(jù).修改特定設(shè)備的特定管理信息對象.

3）數(shù)字監(jiān)控視窗，整理設(shè)備端口上的傳輸數(shù)據(jù)單位.

4）識(shí)別、補(bǔ)充、更新設(shè)備地址.

2.3 程序各模塊算法實(shí)現(xiàn)

首先，對程序用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，讀取記錄在文件中的設(shè)備地址列表；然后進(jìn)行功能選擇，提供菜單和工具欄的方式為用戶提供操作的選擇.算法的核心部分就是數(shù)據(jù)的讀出與修改.

1）Get讀 取設(shè)備上指定信息

設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備的IP地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等信息記錄到CTarget對象中.

創(chuàng)建一個(gè)Vb對象，記錄設(shè)備指定對象的標(biāo)識(shí)符Oid.

創(chuàng)建一個(gè)PDU對象，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對象，封裝了ICTarget和Vb的信息.

創(chuàng)建一個(gè)SNMP對象引發(fā)一個(gè)Get（）函數(shù)，把數(shù)據(jù)從指定設(shè)備、對象上讀出到指定字符串變量中.

設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備的IP地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等信息記錄到CTarget對象中.

創(chuàng)建一個(gè)Vb對象，記錄設(shè)備指定對象的標(biāo)識(shí)符Oid.

創(chuàng)建一個(gè)PDU對象，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對象，封裝了ICTarget和Vb的信息.

創(chuàng)建一個(gè)SNMP對象引發(fā)一個(gè)get＿next（）函數(shù)，把數(shù)據(jù)從指定設(shè)備、對象上讀出到指定字符串變量中.

3）Get－Bulk操作函數(shù)定義

設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備的IP地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等信息記錄到CTarget對象中.

創(chuàng)建一個(gè)Vb對象，記錄設(shè)備指定對象的標(biāo)識(shí)符Oid.

創(chuàng)建一個(gè)PDU對象，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對象，封裝了ICTarget和Vb的信息.

創(chuàng)建一個(gè)SNMP對象引發(fā)一個(gè)get＿next（）函數(shù)，把數(shù)據(jù)寫入到指定設(shè)備，指定對象上.

4）Set操作函數(shù)定義

設(shè)置遠(yuǎn)程設(shè)備的IP地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等信息記錄到CTarget對象中.

創(chuàng)建一個(gè)Vb對象，記錄設(shè)備指定對象的標(biāo)識(shí)符Oid，把需要寫到設(shè)備的數(shù)值添加到lib.

創(chuàng)建一個(gè)PDU對象，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對象，封裝了ICTarget和Vb的信息.

創(chuàng)建一個(gè)SNMP對象引發(fā)一個(gè)sett（）函數(shù)，把數(shù)據(jù)寫入到指定設(shè)備，指定對象上.

定義一個(gè)SNMP對象，然后指定特定的設(shè)備通用標(biāo)識(shí)符，啟動(dòng)數(shù)據(jù)接收.

3　系統(tǒng)測試與實(shí)例應(yīng)用

3.1 監(jiān)視智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)

顯示名為Okinawa的智能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間2 132min，統(tǒng)計(jì)了各個(gè)端口流量信息.測試端口啟動(dòng)關(guān)閉，關(guān)閉端口1.操作開啟端口1，在右上角的單行文本框內(nèi)輸入端口1，單擊“開啟”.端口1，由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為開啟狀態(tài)，對話框提示“端口開啟成功”.

3.2 接收Trap數(shù)據(jù)包的測試

監(jiān)控設(shè)備端口的Trap事件.打開Trap窗口，偵聽UDP162端口.打開Trap監(jiān)控窗口，并拔掉交換機(jī)端口1連接線，接著又插上.此時(shí)返回了幾個(gè)智能發(fā)回來的事件，顯示了交換機(jī)端口的狀態(tài)變更，紅線的地方表示，端口1現(xiàn)在已經(jīng)處于連接狀態(tài).Trap設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警模塊，如圖4所示.

3.3 SET功能的測試

修改指定設(shè)備的信息，打開SET窗口，并指定智能的IP地址.在MIB數(shù)控件窗口選擇要修改的變量，在彈出的窗口中輸入數(shù)值，如圖5所示.

圖4　Trap設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警模塊Fig.4　Trap equipment failure alarm module

圖5　修改設(shè)備參數(shù)控制設(shè)備狀態(tài)Fig.5　Modify equipment parameter control equipment status

3.4 應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)以廣西資源國家地質(zhì)公園為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，通過公園內(nèi)部有線網(wǎng)絡(luò)、無線WiFi、3G網(wǎng)絡(luò)把所有智能設(shè)備連接起來，開發(fā)智能設(shè)備的MIB數(shù)據(jù)庫接口，把智能設(shè)備連接到同一管控平臺(tái).系統(tǒng)連接了公園的燈光管理、噴泉管理、音樂管理、船閘管理、船只GPS模塊、門禁售票系統(tǒng)等，極大地方便了公園的管理及監(jiān)控，對智能公園的發(fā)展有著積極的意義.

4　結(jié)論

不同的智能設(shè)備的管理界面及通信網(wǎng)絡(luò)互不相同，給管理造成了極大麻煩.如監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)需要專門的監(jiān)控系統(tǒng)，船只狀態(tài)需要船只系統(tǒng)，而在管理過程中，管理主要查詢設(shè)備的安全、位置、電壓、負(fù)載等關(guān)鍵數(shù)據(jù)［9］.通過SNMP系統(tǒng)平臺(tái)可以直接與各個(gè)異構(gòu)設(shè)備通信，讀取和修改相關(guān)參數(shù)，大大提高了數(shù)據(jù)查詢及設(shè)備監(jiān)控效率.

基于SNMP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的管理系統(tǒng)，可運(yùn)行于TCP/IP協(xié)議的任何網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行通信，避免了增加新設(shè)備帶來的成本及維護(hù)工作量.隨著智能設(shè)備數(shù)量增加，設(shè)備種類越來越多，管理系統(tǒng)各不相同，管理越來越復(fù)雜.SNMP系統(tǒng)按需要讀取關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，如故障、超負(fù)荷、超壓、高溫，并以短信或直接撥打電話方式通知管理員，極大地減輕了管理員的工作量，并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)24h自動(dòng)管控報(bào)警.

系統(tǒng)基于Windows平臺(tái)與手機(jī)APP平臺(tái)開發(fā)，用戶可在任一電腦及安卓手機(jī)上安裝管理系統(tǒng)，也可以安裝在安卓系統(tǒng)的平板電腦及智能電視上，可實(shí)時(shí)查看到公園智能設(shè)備的狀態(tài)，并對特定參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程修改［10］.

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（責(zé)任編輯：陳志賢 英文審校：吳逢鐵）

Geopark Equipment Control System Design Based on SNMP Network Protocol

HE Yuan－rong1，LI Jia－nan2，LU Lin2
（1.College of Computer and Information Engineering，Xiamen University of Technology，Xiamen 361024，China；
2.School of Management Science and Project Management，
Guizhou University of Finance and Economics，Guiyang 550025，China）

Abstract：Based on simple network management protocol（SNMP），designing management and control system of geopark intelligent devices，which can realize enable or disable drafting devices，remote monitoring intelligent equipment port，summary data equipment，view and update equipment event information and real－time monitor the operation status of the equipment function.Application results show that system can connect all geo－parks intelligent devices to the same management and control platform via wired or wireless network，real－time monitoring devices operation status，traffic information，data statistics and fault data，etc，and those will be sent to the administrator through mobile phone text and automatic fault alarm phone call.

Keywords：equipment monitoring；simple network management protocol；wisdom scenic spot；fault alarm；geo－park

通信作者：何原榮（1977－），男，副教授，博士后，主要從事地圖制圖學(xué)與地理信息工程的研究.E－mail：191222177＠

中圖分類號(hào)：TP 273.5；TU 986.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1000－5013（2015）04－0388－05

doi：10.11830/ISSN.1000－5013.2015.04.0388

收稿日期：2015－06－17

基金項(xiàng)目：廣西教育廳科研項(xiàng)目（TB2014481）；廣西桂林市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目（20140302－3）；廣西人才小高地重點(diǎn)項(xiàng)目（GXRCGD201402）；廣西桂林旅游高等?？茖W(xué)?？蒲兄攸c(diǎn)項(xiàng)目（2013ZD02）