IT計算機數(shù)據(jù)中心智能化運維監(jiān)控及能效管理的探索與研究

中國銀聯(lián)股份有限公司 徐建波

1 研究背景

隨著信息技術的高速發(fā)展，以無線傳感網(wǎng)為技術基礎的物聯(lián)網(wǎng)在國際上被視作互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次網(wǎng)絡革命[1]。通過無線傳感器網(wǎng)絡（wireless sensor networks, WSN）進行的現(xiàn)實應用涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、國防科技、工商、醫(yī)療、社會公共、應急救援等方面。其作為先進的獲取信息和信息處理技術在新興領域作用的開展也應該重視[2]。綜合當今的物質(zhì)生活水平與教育水平的發(fā)展狀況，考慮到如今的大學生大多數(shù)缺少可以獨立面對學習與生活的能力，缺乏自主、自制意識自與對公共資源的節(jié)約與保護意識，日常生活安全防范意識也不夠強[3]。因此本文了進行了對于“基于無線傳感器網(wǎng)絡的校園監(jiān)控系統(tǒng)”研究，力求實現(xiàn)大學校園中集教學、科研、生活等多方面領域于智能一體化，力求最大限度的將上述問題解決[4]。本文的研究內(nèi)容以實現(xiàn)全自動監(jiān)控為目標，解放人力消耗為核心理念，通過應用計算機技術與數(shù)字化管理技術，實現(xiàn)對監(jiān)控機房機器級的精準維護，使監(jiān)控機房的管理更加便捷高效，維護水平也更高。同時，對于日常的認為巡檢、安全風險預判都用傳感器以及數(shù)字化執(zhí)行器來頂替。對數(shù)據(jù)機房實現(xiàn)主動安全維護體制以及老舊設備的自動檢驗，提升機房的工作壽命，增加數(shù)據(jù)管理的安全性。

2 系統(tǒng)簡介

本文主要是設計和實現(xiàn)一種以IT計算機數(shù)據(jù)技術為中心的智能化運維監(jiān)控系統(tǒng)，針對校園管理提供無線網(wǎng)絡綜合信息監(jiān)控和傳輸系統(tǒng)。為提高校園安全指數(shù)，在突發(fā)事件發(fā)生時進行應急處理的能力進行提升。在學校綜合管理的需求方面，結合本課題涉及到的校園無線網(wǎng)絡環(huán)境，實現(xiàn)工作方式和工作流程的重新規(guī)劃。在時間空間的約束面前，解除他們和管理部門的限制。使無線網(wǎng)絡為基礎的校園監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)流程變成相較于其他部門流程更加扁平。其意義為增加各部門調(diào)用符合其部門權限范疇的數(shù)據(jù)時的隨意性和便捷性。在這個平臺下又可以做到資源共享，又可以互相監(jiān)管。達到高效、透明、精簡的管理模式。

3 系統(tǒng)設計相關技術

3.1 JSP技術

智能化巡檢系統(tǒng)系統(tǒng)的開發(fā)需要使用到與網(wǎng)站應用開發(fā)相關的各類技術，其中包括動態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)的JSP技術，基于MVC分層模式的SSH（Spring、Struts和Hibernate）框架技術。

JSP（Java Server Pages）某種程度上可將其視為簡化的Servlet容器，也可以說一個Java類就是由servlet演變而來。一個servlet容器可以支持類似HTTP的協(xié)議，例如用于安全交易的HTTPS。

其次MVC模式通過把系統(tǒng)分為三層模式，從而使系統(tǒng)中的業(yè)務邏輯層與數(shù)據(jù)部分相分離，使數(shù)據(jù)略及的處理操作更加明確有序序。同時，系統(tǒng)分層設計可以增加每一層開發(fā)人員的專注度，確保每一個系統(tǒng)功能的設計都是準確的[9]。

3.2 Cookie技術

Cookie在計算機領域中是Web站點在用戶訪問該網(wǎng)站的過程中，將一些數(shù)據(jù)信息采用文本的方式用戶客戶端硬盤中進行有效存儲的一種專業(yè)性的技術，Cookie技術由Netscape企業(yè)的前員工Lou Montulli于1993年3月結合專業(yè)技術領域的實際需求采取科學的理論提出的。Cookie文件對用戶信息進行記錄存儲與關聯(lián)，所記錄的信息在系統(tǒng)中進行有效的加密處理[10]。

Cookie在實踐應用中為用戶所帶來的便捷性，遠遠超出其潛在的威脅，當前信息化時代中各大型網(wǎng)站都針對廣大用戶的實際需求將Cookie技術有效應用于其中，用戶在操作中針對自己的實際需求進行Cookie的啟動或禁用。從電子商務網(wǎng)站參與者的視角進行綜合性的分析，Cookie的實質(zhì)性作用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是進行系統(tǒng)中臨時訪客相關信息的獲取，二是獲取系統(tǒng)己注冊的用戶的信息，這兩種信息的獲取方式也有所不同[11]。網(wǎng)站利用Cookies技術能夠為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)性的個性化服務。為了全面保障系統(tǒng)的信息安全，將用戶所提供的信息資料有效的維護，本系統(tǒng)采取專業(yè)性的技術避免客戶信息被篡改、盜取。

3.3 系統(tǒng)架構

最后本系統(tǒng)采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）架構。該模式最大的好處是可以簡化對系統(tǒng)后期的維護，同時對于操作本系統(tǒng)的人員也沒有地點限制，系統(tǒng)的接入方式也具有多樣性。B/S架構的最大優(yōu)勢就是系統(tǒng)可以在任何地點被用戶使用，擺脫了因外界因素而影響對軟件使用的缺陷[12]。

在數(shù)據(jù)訪問方面，本文采用數(shù)據(jù)庫鏈接方式中最穩(wěn)定的的ADO（ActiveX Data Objects）方式ADO是一種接口技術，訪問數(shù)據(jù)時同樣是基于XML數(shù)據(jù)格式的。ADO封裝了最基本的數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)增刪改和語義約束條件下的數(shù)據(jù)操作鏈路，主要用于開發(fā)的應用程序與其數(shù)據(jù)庫之間的鏈接[13]。

4 系統(tǒng)功能

我國校園安全管理部門現(xiàn)有校園監(jiān)控體系基本依靠校園重要場所視頻監(jiān)控，技術手段單一，建設規(guī)模有限，普遍存在無預警、無警示、無跟蹤、無聯(lián)動的缺陷，不能滿足“事前預警、目標跟蹤、事件處置”的防控工作要求。

本文開展的研究主體為校園網(wǎng)絡的無線監(jiān)控系統(tǒng)，研究目的是可以使校園內(nèi)樓宇智能化程度提高、公共資產(chǎn)智能化、安防智能化、通訊和辦公智能化。以上五個方面的智能化組成了本系統(tǒng)的五個重點拓展方面。如圖4-1所示。

圖4-1 校園無線網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)基本功能

學校樓宇細化后可以為學校內(nèi)的教學樓、實驗樓、體育館、辦公樓、圖書館、宿舍、食堂、信息樓、行政樓等一系列樓宇，而樓宇管理系統(tǒng)則是一種綜合且智能化的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)核心由計算機構成，周圍環(huán)境則由各類傳感器、執(zhí)行器組成。進而形成一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)中的子功能還包括對電力、電器運行情況、給水排水情況的綜合監(jiān)管。從而保障樓宇內(nèi)機器運轉正常，使教學安全、節(jié)能且有序舒適的開展。

學校的固定資產(chǎn)構成范圍較廣，會造成管理困難。而資產(chǎn)管理則會對其進行分類，包括教室、實驗室、廣播室、宿舍、實驗設備、桌椅等公共資源都會細化。并按需求進行統(tǒng)一分配進行使用、統(tǒng)計。這種智能化資產(chǎn)管理系統(tǒng)正會完成以上工作。

校園安全分為消防、安防兩大類，消防中的煙霧自動檢測、自動報警、自動淋水等功能和安防中的自動報警、實時監(jiān)控等功能屬于安全管理范疇。

監(jiān)控系統(tǒng)的核心系統(tǒng)屬于網(wǎng)絡通信管理，網(wǎng)絡通信管理中心包括電話通信網(wǎng)和傳真網(wǎng)，其中電話通信網(wǎng)的技術核心是數(shù)字式程控交換機。該監(jiān)控系統(tǒng)以連接各網(wǎng)絡工作站和建立計算機終端連接為目標建立獨立的局域網(wǎng)以供使用，在該網(wǎng)絡中一并接通分布式數(shù)據(jù)庫，從而達到信息的高速傳輸與處理和加快電子郵件收發(fā)的速度與效率。通訊系統(tǒng)連接安防系統(tǒng)和校園監(jiān)控系統(tǒng)，這樣就做到了實時監(jiān)控，報警和處理事件及時的核心要求。且不會出現(xiàn)突發(fā)事件發(fā)生時的不按約定實現(xiàn)及時轉移操作權的錯誤發(fā)生。使整個管理工作一體化，各子系統(tǒng)之間的聯(lián)系更為高速，無論是在圖形傳輸還是數(shù)字文字信息的傳輸都變得及時，快速。

5 系統(tǒng)詳細設計

校園內(nèi)的資源占用、環(huán)境安全、交通安全等情況需要無線網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)對其進行實時監(jiān)控、檢測、控制。進而確保學生安全，同時為校園生活提供舒適便捷、安全可靠的便利的學習條件。無論是在教學質(zhì)量還是在生活水準，無線網(wǎng)絡監(jiān)控利用其自身的功能，可以實現(xiàn)高度智能化。一體化的無線網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能可以歸納如下：

(1)機電設備的運轉情況包括啟動、終止等在本系統(tǒng)中可以被自動監(jiān)視和控制。其運行狀態(tài)也可以被顯示或打印。

(2)機電設備的運行參數(shù)在本系統(tǒng)中可以自動檢測、顯示、打印。機電設備間的交流信息趨勢和歷史數(shù)據(jù)等也可以在系統(tǒng)中顯示。

(3)保持設備的最佳運行狀態(tài)，在外界因素的影響下，例如環(huán)境因素負載情況等變化下進行自動調(diào)整。

(4)突發(fā)事件得到及時的監(jiān)管并給出處理方案，進行輔助決策。

(5)樓宇內(nèi)教學科研設備等的統(tǒng)一管理，協(xié)調(diào)機電設備間的控制情況。

(6)自動化能源管理：水、電、氣等能源進行智能化、自動化管理。

(7)設備管理：設備檔案（購買信息等）和設備運轉情況，設備故障處理和維修情況的管理等。

5.1 智能監(jiān)控的設計方案

計算機技術、自動控制和通訊技術在智能監(jiān)控領域內(nèi)得到充分的應用。在一些特殊的情況如需要控制現(xiàn)場設備或制造手段等來完成控制與檢測的任務也都應用到以上三技術，同時也離不開工作人員的協(xié)同操作。系統(tǒng)的輔助決策作用與工作人員的主觀判斷才能使系統(tǒng)功能發(fā)揮完整。一般情況下，幾點原則在監(jiān)控管理的設計中不可或缺：傳感器節(jié)點應該部署的位置處于最底層，功能是用來實時監(jiān)控控制環(huán)境。再以此傳感器為基礎進而向上分別設計為傳輸網(wǎng)站、基站、并最后建立與internet的連接。這個基礎的傳感器可以自發(fā)完成形成網(wǎng)絡的任務。并傳送數(shù)據(jù)至網(wǎng)關，基站負責接收由網(wǎng)關節(jié)點送來的屬于傳感器傳來的數(shù)據(jù)。通訊過程則在傳輸網(wǎng)絡上進行，他的職責是整合各傳感器的網(wǎng)關節(jié)點，同時也是一種綜合網(wǎng)關信息的局域性網(wǎng)絡。無線節(jié)點在進行數(shù)據(jù)匯聚后，和一臺可以連入Internet的計算機就可以構成基站，主要作用為監(jiān)控網(wǎng)絡的運行狀態(tài)和對數(shù)據(jù)收發(fā)情況的監(jiān)控和管理，他的作用類似于內(nèi)存和cpu，即對數(shù)據(jù)的存儲和處理。一個基站或簡化后為一臺可聯(lián)入Internet的計算機都可以作為數(shù)據(jù)的服務器，在連接到Internet后的終端都有權限對該服務器或基站進行命令的發(fā)送。

圖5-1 集散控制結構圖

5..2 智能監(jiān)控的結構設計

系統(tǒng)結構的控制方式可以使用集散控制，該系統(tǒng)可以進行樓宇的監(jiān)視、操作和管理、在充分利用計算機技術的前提下，達到分散控制其學校資源的功能。同時該系統(tǒng)的管理部分又不可缺少集中管理，于是可以細化為集中管理、分散控制和通訊三方面。分散控制中需要將控制單元進行分散化，傳感器單元需按地理位置等因素進行擺放從而實施對該現(xiàn)場設備的實時監(jiān)測。在分散后的數(shù)據(jù)進行整合和對各方面進行統(tǒng)一控制時，集中管理部分來進行負責。同時還集中監(jiān)視各分散信息，對系統(tǒng)的組態(tài)和需要維護的信息進行處理并優(yōu)化控制。各單元進行聯(lián)系、通訊，各部分進行通信時需要依靠通訊部分的技術支持，并在通訊時完成數(shù)據(jù)、指令等核心數(shù)據(jù)的傳遞。

中小系統(tǒng)的組成結構大都為兩層系統(tǒng)。可以分為現(xiàn)場控制級和監(jiān)控級。本文的三級結構意在加強系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和信息的分析能力。多出的一級結構為管理層，其控制系統(tǒng)層次結構圖如圖5-1所示。

(1)現(xiàn)場控制級

現(xiàn)場上所有的檢測設備連接后形成現(xiàn)場控制，各個監(jiān)控設備在現(xiàn)場控制下屬于單機監(jiān)控，其監(jiān)控組成是現(xiàn)場傳感器，在體系結構中的名字是“分機”。

(2)監(jiān)控級

系統(tǒng)各部分功能單元屬于監(jiān)控級的控制范疇，所有的系統(tǒng)信息在監(jiān)視級進行管理。包括運行參數(shù)、運行狀態(tài)等。被監(jiān)控對象的信息應該記錄成表格形式，從而方便對突發(fā)事件的報警、故障分析顯示等進行掌控?，F(xiàn)場控制機的上位機是監(jiān)控級的計算機，監(jiān)控及計算機又可按類別分為監(jiān)控站和操作站。監(jiān)控站的負責功能有對現(xiàn)場控制器進行通訊，工作狀態(tài)的實時監(jiān)管，并給管理人員及時提供來自現(xiàn)場控制器所反饋的系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。管理人員進行系統(tǒng)操作的操作界面輸入操作站的控制范疇。操作請求命令下達后，通過網(wǎng)絡傳輸于監(jiān)控站，而命令的執(zhí)行者也是監(jiān)控站。

(3)管理級

本文較其他管理系統(tǒng)不同的第三級管理級所處位置為系統(tǒng)頂部，作用是對各子系統(tǒng)的聯(lián)系和信息傳遞進行協(xié)調(diào)工作。

6 結論

基于IT計算機數(shù)據(jù)中心的智能化校園監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新性的綜合應用了JSP、mvc模式、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等先進計算機技術，確保了新型的校園監(jiān)控機房可以增加運營效率，實現(xiàn)最佳數(shù)據(jù)管理模式，同時，也可以幫助客戶節(jié)能減排，利用大數(shù)據(jù)的分析功能，給出最佳監(jiān)控方案，降低日常巡檢對設備的消耗；在數(shù)據(jù)安全的維護方面，可實時采集、智能分析不同類別的監(jiān)管信息，有針對性的對突發(fā)事件進行報警處理，給出現(xiàn)場問題的輔助決策的處理方案。整個系統(tǒng)簡潔易操作且極具性價比，在發(fā)展前景方面其不乏廣闊性。

[1]謝希仁．計算機網(wǎng)絡[M]．電子工業(yè)出版社,2008．

[2]劉恒臣,夏明．通信網(wǎng)絡與信息技術[M]．遼寧科學技術出版社,2010．

[3]陳志德．無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)能、優(yōu)化與可生存性[M]．北京∶電子工業(yè)出版社,2013．

[4]馬曉艷．網(wǎng)絡流量模型化與擁塞控制研究[D]．北京化工大學碩士論文,2012．