信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

劉孫俊 何雨欣 呂磊 張明

【摘要】 隨著電力信息化建設(shè)的不斷進(jìn)行，電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的擴(kuò)展，信息設(shè)備類型不斷增加，現(xiàn)有信息設(shè)備狀態(tài)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(hù)人員手工進(jìn)行配置，工作量大，響應(yīng)時間長。本文研究的信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺針對電力公司信息通信設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控的需求，詳細(xì)闡述了數(shù)據(jù)采集、消息發(fā)送、系統(tǒng)管理和用戶管理等功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)，具備狀態(tài)數(shù)據(jù)的高度集成和統(tǒng)一定制分發(fā)，以及面向服務(wù)的可擴(kuò)展性是系統(tǒng)的特色。

【關(guān)鍵字】 狀態(tài)數(shù)據(jù) 信息設(shè)備 集中監(jiān)控

一、研究背景

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從硬件上看實際上就是一個個服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)化連接，而服務(wù)器的應(yīng)用離不開機(jī)房。機(jī)房是信息系統(tǒng)正常運行的硬件基礎(chǔ)，機(jī)房的正常運行決定了信息系統(tǒng)的正常運行，需要在長期運維的過程中對這些參數(shù)做長期地監(jiān)控、管理，從而才能保障機(jī)房的穩(wěn)定、高可用性[1]。

隨著電力信息化建設(shè)的不斷進(jìn)行，電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的擴(kuò)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(hù)人員手工進(jìn)行配置，工作量大，響應(yīng)時間長。為改變這一現(xiàn)狀，降低重復(fù)性工作，提高工作效率，更好的保障眾多信息設(shè)備及各信息系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，亟需開發(fā)統(tǒng)一的信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺，為各監(jiān)控系統(tǒng)提供靈活、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。

二、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(hù)工作，而電力作為國民經(jīng)濟(jì)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。只有信息通信網(wǎng)絡(luò)的核心機(jī)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(jìn)行。

現(xiàn)在的機(jī)房中已有各種監(jiān)控管理系統(tǒng)，它們都具有獨立的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此存在著數(shù)量眾多的重復(fù)環(huán)節(jié)。而且各種信息設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)隨著機(jī)房設(shè)備的類型和數(shù)量的變化而變化，每次每種的變化都會導(dǎo)致采集系統(tǒng)的重新配置和安裝，這些工作將會浪費大量的人力物力。針對這種情況，將數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)統(tǒng)一集中，采取一套系統(tǒng)解決數(shù)據(jù)的底層采集問題就成為一個非常有效的處理思路。機(jī)房統(tǒng)一監(jiān)控平臺就是根據(jù)這一思路而建立。隨著系統(tǒng)的投入運營，必將節(jié)省機(jī)房的維護(hù)成本，簡化設(shè)備管理，從而提高整個信息系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

設(shè)備監(jiān)控已經(jīng)發(fā)展了多年。在網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，SNMP協(xié)議作為統(tǒng)一的監(jiān)控接口已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。各種路由器、服務(wù)器和交換機(jī)等，都具有符合此協(xié)議的管理接口。而對于信息通信網(wǎng)絡(luò)的管理軟件，市場上已經(jīng)有眾多的網(wǎng)絡(luò)公司推出了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理軟硬件產(chǎn)品。HP公司開發(fā)的OPENVIEW，軟件功能非常全面，包括系統(tǒng)資源和資產(chǎn)管理，故障和事件管理，數(shù)據(jù)庫管理，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)管理，性能管理，應(yīng)用管理，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)管理，PC機(jī)桌面管理，存儲管理，安全管理，用戶賬號管理，軟件分發(fā)管理等[3]。

四、系統(tǒng)概述

信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺是針對大型運營機(jī)房中各種集中式的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、環(huán)控設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行采集，建立狀態(tài)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)

信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺狀態(tài)共享接口是利用高效的可靠的傳遞機(jī)制進(jìn)行平臺無關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸，并基于數(shù)據(jù)通信來進(jìn)行分布式系統(tǒng)的集成[4]。系統(tǒng)基于消息存儲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制在應(yīng)用程序間傳遞數(shù)據(jù)。信息設(shè)備狀態(tài)集中監(jiān)控平臺提供了狀態(tài)信息的消息來源，客戶端應(yīng)用程序開發(fā)人員無需了解遠(yuǎn)程過程調(diào)用（PRC）和網(wǎng)絡(luò)/通信協(xié)議的細(xì)節(jié)。

4.1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

系統(tǒng)采用典型的JMS以及CORBA[5]規(guī)范：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(xì)數(shù)據(jù)，保障所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

信息設(shè)備工況采集接口支持系統(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(hù)、易擴(kuò)充的。信息設(shè)備工況采集接口架構(gòu)如圖1所示。

4.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)將采用Struts2+Spring3+Mybatis完成系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)；所有JMS消息機(jī)制采用ActiveMQ 5.9技術(shù)；所有第三方接口采用Restful風(fēng)格的Web Serivce技術(shù)（WINK）。系統(tǒng)使用J2EE的三（多）層體系結(jié)構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)，采用B/S三層結(jié)構(gòu)構(gòu)建系統(tǒng)。前臺主要使用jquery EasyUI進(jìn)行布局展示，使用jQuery AJAX請求后臺數(shù)據(jù)。通過URL控制權(quán)限，后臺采用接口形式返回數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式采用JSON方式。

4.3 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S模式分布式三層模塊化結(jié)構(gòu)，軟件及硬件的安裝與維護(hù)集中于監(jiān)控服務(wù)器端，實現(xiàn)了零客戶機(jī)管理，易于實施和維護(hù)，降低了系統(tǒng)的總擁有成本。三層結(jié)構(gòu)將主要業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)放在服務(wù)器端，主要在應(yīng)用服務(wù)器中實現(xiàn)，而客戶端使用瀏覽器，顯示相應(yīng)的頁面即可。當(dāng)業(yè)務(wù)邏輯發(fā)生改變或需要增減時，只需對運行于應(yīng)用服務(wù)器的服務(wù)器端程序作出調(diào)整即可。甚至在大業(yè)務(wù)量時，擴(kuò)展應(yīng)用服務(wù)器規(guī)模也非常容易，從而提高了系統(tǒng)的伸縮性。系統(tǒng)的部署拓?fù)鋱D如圖2所示。

五、系統(tǒng)模塊劃分

根據(jù)系統(tǒng)的需求分析，本系統(tǒng)劃分為三個系統(tǒng)十一個子模塊，如圖3所示。

其中，狀態(tài)采集模塊包括了上文提到的數(shù)據(jù)采集功能和數(shù)據(jù)融合功能，而狀態(tài)管理模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理功能，狀態(tài)分發(fā)模塊完成狀態(tài)分發(fā)功能。

5.1 狀態(tài)采集模塊

該模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、融合和歸檔工作。該模塊定時取得設(shè)備硬件傳感器傳來的狀態(tài)數(shù)據(jù)，然后對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判別，如果屬于有效數(shù)據(jù)，即將其存入狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。但這些數(shù)據(jù)并不是最終數(shù)據(jù)，對于一些重復(fù)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行融合處理，然后再次存入狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫和Redis Key/ Value數(shù)據(jù)庫。如果數(shù)據(jù)屬于無效數(shù)據(jù)，要進(jìn)行數(shù)據(jù)異常處理，即記錄異常，并在異常達(dá)到設(shè)置閾值時以高優(yōu)先級的消息通知用戶。

5.2狀態(tài)監(jiān)控模塊

系統(tǒng)的上層和其他第三方系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)時，都是通過狀態(tài)采集模塊獲取的。本模塊完成的功能就是實現(xiàn)設(shè)備指標(biāo)閾值設(shè)置、設(shè)備狀態(tài)分析、設(shè)備狀態(tài)列表、設(shè)備指標(biāo)狀態(tài)通知、查詢設(shè)備指標(biāo)歷史狀態(tài)情況等功能。

5.3 狀態(tài)發(fā)送模塊

消息發(fā)送模塊實現(xiàn)對消息的發(fā)送，通過訂閱方訂閱的指標(biāo)和設(shè)備、將及時采集到設(shè)備工況信息通過消息隊列中間件發(fā)送到消息管道中，然后通過消息隊列的機(jī)制將消息發(fā)送給訂閱者，并且可以根據(jù)實際情況對消息進(jìn)行條件過濾?？筛鶕?jù)消息發(fā)送的優(yōu)先級別，對時效高的消息優(yōu)先發(fā)送。

5.4 系統(tǒng)管理模塊

實現(xiàn)了用戶管理、角色管理、菜單管理、日志管理、權(quán)限管理，完成系統(tǒng)內(nèi)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括設(shè)備資料。后臺建設(shè)的主要工作是維護(hù)系統(tǒng)成員的管理、系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)、日志的記錄、異常的處理等功能的實現(xiàn)。系統(tǒng)初始化后需要對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，而系統(tǒng)管理就是對系統(tǒng)的維護(hù)，可以查詢系統(tǒng)的用戶、用戶所屬角色、用戶角色關(guān)聯(lián)的權(quán)限、系統(tǒng)所有人員的操作日志、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份和設(shè)備信息的維護(hù)。

六、結(jié)束語

該系統(tǒng)采用基于J2EE標(biāo)準(zhǔn)的B/S模式[7]的開放體系結(jié)構(gòu)，使用JavaEE應(yīng)用架構(gòu)技術(shù)，按照規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)化處理實時狀態(tài)數(shù)據(jù)。采取不同信息設(shè)備的實時運行狀態(tài)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。通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控模塊，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行故障，并通過消息通知系統(tǒng)管理人員。通過研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)接口，為信息設(shè)備監(jiān)控模、信息設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)及其他需要信息設(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，考慮了以后適應(yīng)業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大和采集更多工況數(shù)據(jù)的需要，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)。

[1]孫蘭.電子信息系統(tǒng)機(jī)房運行維護(hù)環(huán)境檢測及評價方法研究[D].天津.天津大學(xué)，2012.5.

[2]徐鵬.大型設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[D].上海.上海交通大學(xué).2009.6

[3]沈晨.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].西安.西安電子科技大學(xué).2012.2

[4]張舒怡，嚴(yán)超，朱玉，邵培南.消息中間件的集群技術(shù)[J].計算機(jī)工程.2003.1

[5]吳吉義.CORBA分布式計算在電子政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成中的應(yīng)用[J].電子政務(wù).2005.11

[6]肖宗水.鏈路層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)及其 Web 表現(xiàn)方法[J].計算機(jī)應(yīng)用.2004，24（7）：80-81。

[7]任衛(wèi)東，趙燕君.基于B/S+C/S架構(gòu)的電源監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]. 電源技術(shù). 2012（01）