內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)踐

梁衛(wèi)燕　張小平

1.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局731臺內(nèi)蒙古蘇尼特右旗011200 2.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局501臺內(nèi)蒙古呼和浩特市010070

內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)踐

梁衛(wèi)燕1張小平2

1.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局731臺內(nèi)蒙古蘇尼特右旗011200 2.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局501臺內(nèi)蒙古呼和浩特市010070

本文結(jié)合工作實(shí)際，以內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站綜合網(wǎng)管系統(tǒng)為例介紹衛(wèi)星地球站網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)踐，并對網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計原則、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢原理、硬件設(shè)備選型、主要功能進(jìn)行了詳盡的闡述，同時對系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行了總結(jié)。

網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計原則總體結(jié)構(gòu)查詢原理功能介紹

引言

內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站承擔(dān)著內(nèi)蒙古廣播電視臺廣播、電視節(jié)目的衛(wèi)星傳輸覆蓋任務(wù)，其衛(wèi)星播出鏈路是由不同型號設(shè)備構(gòu)成，通常各廠商的設(shè)備都有自己的獨(dú)立網(wǎng)管系統(tǒng)，自成體系，各家設(shè)備的網(wǎng)管互不兼容。傳統(tǒng)的對設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理方式已不適應(yīng)衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)安全播出的高可靠性需求。隨著計算機(jī)和通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，通過設(shè)計對設(shè)備統(tǒng)一管理與控制的綜合網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了播出系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)看和控制，本文將結(jié)合我站工作實(shí)際，對綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)踐進(jìn)行闡述。

1　網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)計原則

為了滿足值班員對播出全鏈路的設(shè)備實(shí)時管理與控制，同時兼顧系統(tǒng)的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性等綜合因素，提出綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的設(shè)計原則為：

（1）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控原則。即在同一平臺下實(shí)現(xiàn)全站設(shè)備的集中管理與控制，滿足全系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)看與設(shè)備控制，并能達(dá)到異態(tài)的統(tǒng)一網(wǎng)管界面的聲光告警。此外，為了保證國家廣電總局的調(diào)度需求，須匯聚所有設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)并推送到監(jiān)管中心。

（2）兼容原設(shè)備網(wǎng)管原則。該綜合網(wǎng)管系統(tǒng)的控制不會影響設(shè)備內(nèi)部網(wǎng)管的控制，達(dá)到共存，充分發(fā)揮各網(wǎng)管的自身優(yōu)勢，達(dá)到取長補(bǔ)短的目的。

（3）滿足設(shè)備更新?lián)Q代原則。設(shè)備更新?lián)Q代是播出系統(tǒng)升級的自然更迭規(guī)律，綜合網(wǎng)管系統(tǒng)能通過升級改造滿足設(shè)備更換這一需求，并為未來升級提供條件。

（4）滿足總局驗(yàn)收規(guī)范原則。即能及時給出復(fù)用、調(diào)制器、高功放等關(guān)鍵設(shè)備故障、異常操作等的聲光告警信息；能夠全面監(jiān)控信號源及上行系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備；能夠監(jiān)測電力系統(tǒng)、機(jī)房空調(diào)等重要輔助設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)；有完整的狀態(tài)參數(shù)和操作日志記錄；能夠按照總局接口要求提供網(wǎng)管監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

2　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

網(wǎng)管系統(tǒng)軟件采用C/S結(jié)構(gòu)的技術(shù)體系，包括以下四部分，如圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)所示。以Server為中間層，提供事件和數(shù)據(jù)訪問接口，各部分軟件按需要訪問服務(wù)器相應(yīng)的組件服務(wù)。

（1）數(shù)據(jù)庫：記錄軟件正常工作時所需的原始數(shù)據(jù)，及監(jiān)測設(shè)備異態(tài)時記錄的數(shù)據(jù)。

（2）Server：完成各設(shè)備播出狀態(tài)數(shù)據(jù)采集，按照既定協(xié)議對設(shè)備發(fā)送指令，包括查詢和設(shè)置指令。為Explorer、Configurator發(fā)出的請求提供事件、數(shù)據(jù)的積極響應(yīng)。

（3）Configurator：主要完成系統(tǒng)功能配置、數(shù)據(jù)維護(hù)、用戶管理、報表生成的軟件設(shè)置。

（4）Explorer：設(shè)備以虛擬圖元方式呈現(xiàn)，完成對系統(tǒng)設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測和操作控制。

Server為Explorer、Configurator提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和服務(wù)，Device Broker、Task Broker是Explorer、Configurator讀取所用數(shù)據(jù)的核心部分。

Probe可以實(shí)現(xiàn)智能取得DB Server提供升級設(shè)備驅(qū)動程序庫。對用戶來說每次設(shè)備更新?lián)Q代，變得非常簡單。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

Explorer、Configurator通過交換機(jī)與Server通信獲取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在單一的圖新界面下實(shí)現(xiàn)對所有設(shè)備的操控。

該系統(tǒng)可管理地球站的各種類型的設(shè)備，可對RS232、RS422、RS485、C接點(diǎn)、TCP/IP接口的設(shè)備納入管理。只要設(shè)備廠商提供設(shè)備協(xié)議，對支持SNMP協(xié)議的設(shè)備，均可通過后續(xù)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

該系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)備特殊操作功能進(jìn)行功能和宏的個性化定制，一個宏可實(shí)現(xiàn)多個步驟的操作，滿足各種復(fù)雜操作的程序化，在設(shè)備圖元或設(shè)備樹上通過右鍵操作實(shí)現(xiàn)。

3　網(wǎng)管系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢原理

目前，內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)了對所有播出設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，系統(tǒng)拓?fù)洳捎眯切尉W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器定時對播出設(shè)備發(fā)送狀態(tài)查詢指令，是通過交換機(jī)找到目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。我站播出設(shè)備類型包括串口（上變頻器，天線控制器及信標(biāo)接收機(jī)，UPS），網(wǎng)口（高功放，調(diào)制器等），C結(jié)點(diǎn)（通過PLC監(jiān)控配電系統(tǒng)）。同時可以將實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)管中心。

網(wǎng)管采用多線程輪詢的方式對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，每種類型的設(shè)備，網(wǎng)管會根據(jù)設(shè)備廠商提供的設(shè)備協(xié)議，定制開發(fā)設(shè)備驅(qū)動，當(dāng)網(wǎng)管需要查詢某臺設(shè)備的狀態(tài)時，會調(diào)用該設(shè)備驅(qū)動程序，并將查詢指令打包發(fā)送給設(shè)備，并在規(guī)定的時間間隔內(nèi)等待接收并解析該設(shè)備的響應(yīng)數(shù)據(jù)包。當(dāng)在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，設(shè)備沒有給網(wǎng)管返回數(shù)據(jù)，會重新發(fā)送該數(shù)據(jù)指令。仍未返回網(wǎng)管顯示無響應(yīng)，如果該設(shè)備所有屬性均為無響應(yīng)狀態(tài)，那么，網(wǎng)管就會認(rèn)為該設(shè)備通訊故障。需要重新檢查設(shè)備連接情況。對于設(shè)備的超時限制，查詢間隔，響應(yīng)時間，用戶可以根據(jù)設(shè)備的特性自定義該參數(shù)。每臺設(shè)備對應(yīng)很多屬性，每條屬性的查詢優(yōu)先級，查詢速度可自定義。

網(wǎng)管提供有DDK設(shè)備驅(qū)動管理器，可以對設(shè)備進(jìn)行添加，刪除和修改。添加一種新類型設(shè)備，首先要添加和該設(shè)備類型相關(guān)的屬性，每條屬性的內(nèi)容包括名稱，數(shù)據(jù)類型，級別，查詢速度等，對于值類型設(shè)備屬性，可以自定義告警上限，告警下限。DDK支持串口通訊協(xié)議，TCP/IP協(xié)議，SNMP協(xié)議通訊方式，DDK可以脫離網(wǎng)管單獨(dú)對設(shè)備進(jìn)行發(fā)送指令，發(fā)送設(shè)置命令等操作。DDK將每種類型的設(shè)備單獨(dú)生成為一個以該設(shè)備名稱命名的XML文檔，該文檔便于保存，移動，查看。

4　網(wǎng)管系統(tǒng)硬件設(shè)備選型

該網(wǎng)管系統(tǒng)配置兩臺服務(wù)器，形成一主一備冗余備份，在服務(wù)器上安裝數(shù)據(jù)庫軟件、Server。配置一臺工作站用于安裝監(jiān)控客戶端。

串口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的采集并與交換機(jī)連接，可編程邏輯控制器（PLC）完成開關(guān)量的采集，并連接到串口服務(wù)器與交換機(jī)連接。

數(shù)據(jù)采集交換機(jī)采用CISCO的WS-C2960S-24（24口）。

為確保網(wǎng)管系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，串口服務(wù)器為臺灣MOXA品牌，NPort5230帶2個485/RS422接口；NPort5210帶2個RS232接口；Nport5610-8帶8個RS232接口。

系統(tǒng)中包含低壓配電柜是C結(jié)點(diǎn)設(shè)備，采用了日本歐姆龍公司開發(fā)的微型可編程序控制器（PLC）--OMRONSYSMACCPM2A實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。選擇CPM2A-40CDR（配置24入16出），具有兩個擴(kuò)展槽，可用配套轉(zhuǎn)換器將其編程器接口轉(zhuǎn)為232接口。監(jiān)控計算機(jī)通過控制PLC實(shí)現(xiàn)對C接點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)控功能。

系統(tǒng)中包含充氣機(jī)、房間溫濕度測量等設(shè)備，采用了長英科技公司的LTM-8662主機(jī)、溫濕度測量模塊LTM-8901及C結(jié)點(diǎn)讀取器（8入）LTM-8904，LTM8662配備485接口，監(jiān)控計算機(jī)通過對其控制實(shí)現(xiàn)對C接點(diǎn)設(shè)備的監(jiān)控功能。

5　設(shè)備連接圖

小信號機(jī)房：2臺復(fù)用器（哈雷），2臺調(diào)制器（NTC2177），1臺調(diào)制器切換開關(guān)（NTC2185），可直接用網(wǎng)線連接交換機(jī)。

1個溫、濕度傳感器的接口類型是RS485，選用1臺接口類型為RS485的串口服務(wù)器NPort5230（2口）1臺可滿足需求。中心交換機(jī)、服務(wù)器均放在該機(jī)房。

控制接口分配如圖2所示。

低壓配電室：1臺低壓配電柜為C結(jié)點(diǎn)設(shè)備，選用型號為CPM2A-40CDR的PLC1臺使用接口類型為RS232的NPort5210（2口）1臺可滿足需求。

控制接口分配如圖3所示。

圖3　低壓配電柜控制接口分配

2臺UPS電源的接口類型為RS485，選用控制接口類型為RS485的串口服務(wù)器NPort5230（2口）1臺可滿足需求。

控制接口分配如圖4所示。

圖4　UPS電源控制接口分配

高功放室：1臺天線控制器（7200），2臺上變頻器（SCR6000BV）和1臺上變頻器切換開關(guān)（STARSwitch）的控制接口為RS232，選用控制接口類型為RS232的串口服務(wù)器NPort5610-8（8口）1臺可滿足需求。

1個溫、濕度傳感器，選用控制接口類型為RS485的串口服務(wù)器NPort5230（2口）1臺可滿足需求。

1臺波導(dǎo)充氣機(jī)選用長英科技公司的LTM-8662主機(jī)及C結(jié)點(diǎn)讀取器LTM-8904（8入）可滿足需求。

2臺高功放，1臺高功放切換開關(guān)接口類型為TCP/IP，直接連接至24口總交換機(jī)可滿足需求。

控制接口分配如圖5所示。

圖5　高功放室控制接口分配

6　網(wǎng)管操作功能簡介

網(wǎng)管界面由菜單、工具欄、導(dǎo)航欄、視圖、事件表、屬性表等部分組成，如圖6綜合網(wǎng)管系統(tǒng)界面所示。鑒于地球站安全播出設(shè)備操作的便利性，設(shè)備狀態(tài)信息及設(shè)備的查詢與控制功能，無須通過多級菜單訪問來實(shí)現(xiàn)，通過相應(yīng)設(shè)備圖元的單擊訪問實(shí)現(xiàn)一鍵切換，具備實(shí)用性和可操作性，最大程度保障故障發(fā)生時的快速響應(yīng)。

圖6　綜合網(wǎng)管系統(tǒng)界面

以下對各組成部分分別予以介紹：

（1）導(dǎo)航欄。導(dǎo)航欄位于網(wǎng)管界面左側(cè)，以樹形結(jié)構(gòu)直觀體現(xiàn)播出系統(tǒng)、設(shè)備構(gòu)成。設(shè)備樹下的設(shè)備與右側(cè)的圖元一一對應(yīng)，可以通過單擊，在視圖突出展示。也可以通過功能和宏的定制實(shí)現(xiàn)右鍵的直接操作。

（2）視圖。用圖元表示播出設(shè)備，如實(shí)展現(xiàn)了播出系統(tǒng)鏈路圖，符合播出系統(tǒng)流程思維方式，通過不同的顏色對播出設(shè)備狀態(tài)予以區(qū)分，重要設(shè)備參數(shù)可在圖元上方得到展示，顯得比較醒目。網(wǎng)管界面簡潔、清晰，設(shè)備告警時以醒目的圖元顏色高亮、閃爍，同時提供聲音告警，通過聲光告警能快速定位故障設(shè)備，提示值班員快速響應(yīng)。同時也可以通過對某些設(shè)備進(jìn)行功能和宏的定制實(shí)現(xiàn)右鍵的直接操作。

（3）事件表。事件可以分為數(shù)據(jù)事件、監(jiān)控操作和系統(tǒng)操作。數(shù)據(jù)事件中，若設(shè)備數(shù)據(jù)有更新變化、設(shè)備告警以列表形式展示，按照告警事件重要性通過顏色、圖標(biāo)分別顯示，可按照時間、設(shè)備、事件嚴(yán)重級別、事件內(nèi)容等方式整理數(shù)據(jù)。

（4）屬性表。屬性表位于界面的右下角，通過選擇設(shè)備圖元，即刻展示所有該設(shè)備參數(shù)的實(shí)時數(shù)據(jù)。告警時以不同顏色予以區(qū)別顯示。某些參數(shù)可以雙擊進(jìn)行數(shù)據(jù)的設(shè)置。

日志管理功能網(wǎng)管提供三種類型日志：

（1）數(shù)據(jù)日志。設(shè)備所有參數(shù)變化，均按照變化幅度設(shè)置記錄于日志，從日志中提取需要的數(shù)據(jù)打印報表、繪制出曲線圖。

（2）操作日志。網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行的任何操作均實(shí)時記錄。包括被操作設(shè)備名稱、操作的功能和操作的時間。

（3）事件日志。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，記錄瀏覽器、配置器連接和退出服務(wù)器的具體時間，各用戶登錄客戶端和瀏覽器的時間等。

網(wǎng)管數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能。網(wǎng)管系統(tǒng)提供完整的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)工具，可以由用戶在認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行庫的數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的時候進(jìn)行備份，并在適當(dāng)時候使用該工具進(jìn)行恢復(fù)。

網(wǎng)管系統(tǒng)安全。由于網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是地球站播出系統(tǒng)一個重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，其安全性至關(guān)重要。通過用戶權(quán)限管理和嚴(yán)密的訪問控制功能，保證系統(tǒng)的安全可靠。

網(wǎng)管用戶管理。系統(tǒng)中所有操作均有訪問控制限制，系統(tǒng)管理員會為不同的操作員分配不同的權(quán)限，普通操作員只能看到并進(jìn)行其職權(quán)范圍內(nèi)的操作。同時，操作員的每一個動作都有操作日志記錄，進(jìn)一步確定網(wǎng)管操作人員的責(zé)任。

7　網(wǎng)管硬件運(yùn)行情況

由于系統(tǒng)涉及到設(shè)備較多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需要全系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，可靠性要求較高。對調(diào)制器、上變頻器、高功放、天線控制器、UPS設(shè)備信號采集使用的硬件部分（傳感器、PLC、串口服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器等）連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，從目前情況看，網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)總體運(yùn)行情況良好，滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的要求。

8　網(wǎng)管軟件運(yùn)行情況

我站所有納入網(wǎng)管系統(tǒng)管理的設(shè)備，經(jīng)過長時間的連續(xù)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在一些問題，其中調(diào)制器數(shù)據(jù)采集有時會出現(xiàn)解析錯誤，調(diào)制器開關(guān)解析錯誤較多，這是軟件軟件系統(tǒng)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)的一些不足，這些問題正在妥善解決，會在較短的時間內(nèi)對軟件代碼修改，優(yōu)化程序配置，借鑒這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以利于不斷完善系統(tǒng)，使之達(dá)到更高的可靠性。

審稿人：徐振媛內(nèi)蒙古廣播電影電視科研所正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

TN927

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2096-0751（2016）08-0022-05

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