信息通信集中監控系統的研究與實現

呂　磊，吳　紅，張　慶，徐　智，朱　敏

國網眉山供電公司，四川眉山 620010

信息通信集中監控系統的研究與實現

呂磊，吳紅，張慶，徐智，朱敏

國網眉山供電公司，四川眉山 620010

國網眉山供電公司現有的信息通信機房設備眾多，涉及的設備類型、設備廠商已覆蓋現有市場的眾多知名廠商，隨著電力信息化建設不斷進行，信息機房中的設備類型、數量在不斷的增加。為了有效的對這些設備工況信息進行管理，本文設計并實現了針對大型機房的信息通信集中監控系統，實現了信息通信設備及動環設備的工況數據采集、集中數據管理，通過對采集的設備工況信息的融合處理，統一分發給各監控系統，降低重復性工作，提高工作效率，更好的保障眾多監控系統及各信息系統的穩定運行。

設備工況；信息設備；動環數據；集中監控

1 研究背景和意義

1.1研究背景

國網眉山供電公司現信息通信機房現有的信息機房設備眾多，涉及的設備類型、設備廠商已覆蓋現有市場的眾多知名廠商。隨著電力信息化建設不斷進行，信息機房中的設備類型、數量在不斷的增加。同時為了有效的對這些設備進行管理，各種信息設備管理、動環設備、監控系統也在投入業務運行，包含眾多的監控系統需要從這些信息設備采集實時運行數據。

現有的信息設備工況數據采集由各個系統獨立采集，暫未有統一的信息設備工況采集系統為各監控系統提供數據支撐。同時隨著電力信息化建設的不斷進行，電網業務需求的擴展，信息設備類型不斷增加，各監控業務系統需要獲取的設備指標也在不停的變化，一旦有采集設備、指標的變更，都需要信息設備運行維護人員手工進行配置，工作量大，響應時間長。同時對各監控系統都需要對相同的設備、指標各自進行調整、開發，工作效率低，重復度高。

為改變這一現狀，降低重復性工作，提高工作效率，更好的保障各信息系統的穩定運行。

1.2研究意義

眉山市電力公司承擔著眉山市所有電力設備的建設、維修和維護工作，而電力作為國民經濟中的基礎環節，對企業和人民的生產生活都有著極為重要的意義。眉山市電力公司的眾多日常業務都離不開信息網絡的支持，只有信息通信網絡的核心機房的正常運行，才能保證其信息網絡的正常運行，就是保證電力公司的日常業務的正常進行。

因此建立電力機房的信息通信集中監控系統，對機房信息設備加強監控和管理，實施機房聯網監控系統，提高機房設備運行的安全性和穩定性，實現機房設備集中管理；實現信息采集和處理的及時化，實現信息設備工況統一處理，降低重復性工作，提高工作效率，更好的保障各信息系統的穩定運行。

2 研究方法和內容

2.1研究內容

信息通信集中監控系統對眉山供電公司大型運營機房涉及到的動環數據、信息設備（網絡設備、服務器和存儲設備）運行狀態數據進行采集，建立工況共享數據庫，并通過接口完成工況數據的訂閱和分發，為其他應用系統提供工況數據。

1）數據采集。

采集程序從信息設備、動力環境設備采集狀態數據，采集數據包括動環數據、服務器設備數據、網絡設備數據、安全數據等工況狀態信息。

（1）動環數據：包括空調詳細信息、UPS詳細信息、機房溫濕度信息。

（2）服務器設備數據：服務器名稱、服務器描述、操作系統類型、CPU利用率、內存利用率、網卡名稱、網絡接口IP地址、網絡接口寬帶、端口流入速度、端口流出速度。

（3）網絡設備數據：包括設備名稱、設備描述、IP地址、操作系統類型、操作系統描述、生產廠家、CPU利用率、內存利用率、端口流入速度、端口流出速度、接口描述、接口管理狀態、接口操作狀態、接口寬帶、接口物理地址、接口IP地址、接口掩碼等。

（4）安全數據：違規外聯告警數、系統弱口令信息計數、補丁安裝率、桌面終端注冊率、終端防毒軟件安裝率、敏感信息檢查執行率。

2）數據存儲。

構建工況數據共享數據庫結構，建設工況數據共享數據基礎設施。

3）工況數據訂閱與分發。

系統實現對工況數據的訂閱和分發，要求具有工況數據消息接收發送、消息訂閱、信息構造、消息生成、消息查詢、消息過濾、監控等功能。

4）數據接收展現。

應用平臺通過狀態接收系統與分發系統連接，接收由狀態分發系統推送狀態數據。狀態接收系統連接上狀態分發系統后會收到狀態推送系統主動推送的信息。狀態接收系統接收到消息后將信息通過可視化平臺進行展示。

2.2系統邏輯架構

信息通信集中監控系統框架采用了JMS、XML、CORBA、JDBC、RMI、ORM Mapping等成熟可靠的JAVA技術為基礎，按照系統的功能劃分模塊和層次，既符合信息設備工況采集接口業務的要求，同時保證在軟件功能方面是易實現、易維護、易擴充的。 信息設備工況采集接口架構如圖1所示。

系統采用基于J2EE的三（多）層體系結構來構建目標系統，并針對業務的不同特點，采用B/S三層結構構建系統。系統采用Struts2+Spring3+Mybatis完成系統的基礎架構；所有JMS消息機制采用ActiveMQ 5.9技術；所有第三方接口采用Restful風格的Web Service技術（WINK），為客戶端廠家提供豐富且便捷的調用API，為客戶端廠家實時準確的提供生產環境中各設備的詳細數據，保障所有數據的準確性和一致性。

信息通信集中監控系統從業務以及功能角度分為下面幾個下級子系統。

1）狀態獲取子系統和狀態融合子系統。狀態采集系統分別向主機設備、網絡設備、動環系統、第三方應用發起數據采集指令并收集采集值，存入狀態采集數據庫。狀態融合系統通過將采集的數據進行抽取、整理、量算統計等方式，對數據進行融合，并分表存入狀態融合數據庫。

2）狀態訂閱及分發子系統。訂閱分發服務管理工具是一個客戶端，用以配置同一局域網下的發布服務器和訂閱服務器。在B/S模式下，客戶端和服務器端通信采用HTTP協議，以Web頁面的方式對服務器進行配置。通過訂閱分發服務器管理工具，用戶可以使用訂閱消息的創建和管理、同步過程監控，將發布者訂閱的消息推送給訂閱者。

3）數據接收展現子系統。應用平臺通過狀態接收系統與分發系統連接，接收由狀態分發系統推送狀態數據。狀態接收系統連接上狀態分發系統后會收到狀態推送系統主動推送的信息。狀態接收系統接收到消息后將信息通過可視化平臺進行展示。

2.3系統工作流程

1）狀態獲取子系統負責獲取并且歸檔狀態信息。

2）狀態信息NoSQL數據庫用來歸檔狀態信息，同時保存監測設備以及監測指標信息。

3）Redis Key/Value數據庫用來保存指標的最近一次的狀態信息，以便在狀態分發時可以快速查詢。因為需要判斷最新狀態，所以狀態信息里面需要包含采集時間。

4）作業調度關系型數據庫保存第三方廠商的狀態訂閱信息以及相關的定時作業，還需要保存第三方廠商的設備或者指標的訂閱信息。

5）狀態采集子系統API對外提供接口服務，是指通過RESTful方式來進行如下管理功能。

（1）監測設備管理。

（2）監測指標管理。

（3）插件管理。

（4）查詢歷史狀態信息。

（5）查詢訂閱狀況。

6）消息驅動方式：由狀態采集來驅動狀態訂閱，也就是說，設備以及指標的定義由狀態采集方決定，采集方只能被動訂閱。

7）如果第三方機器系統癱瘓，采用Active Message Store機制確保Message不會丟失。

8）抓取確定以設備為粒度，分發也以設備為粒度。

2.4系統功能簡介

2.4.1狀態獲取子系統和狀態融合子系統

機房動力環境監控系統數據采集通過自定義SOCKET協議采集數據，使用兩個進程間相互作用的主要客戶/服務器（Client/Server）模式，即客戶向服務器發出服務請求，服務器接收到請求后，提供相應的服務獲取數據。

通過SNMP、WMI、SYSLOG、IPMI、各種應用層協議（ICMP、HTTP、FTP、TELNET、SMTP、POP3等）及私有協議，對網絡專線（DDN、VPN）、網絡設備、主機設備、存儲設備詳細運行數據的采集。

狀態融合子系統通過將采集的數據進行抽取、整理、量算統計等方式，對數據進行融合，并分表存入狀態融合數據庫。

采集系統負責獲取并且歸檔狀態信息，處理后采用ORACLE數據庫用來歸檔狀態信息，同時保存監測設備以及監測指標信息。

采用緩存效率非常高的Redis Key/Value數據庫用來保存指標的最近一次的狀態信息，以便在狀態分發時可以快速查詢。

消息驅動方式：由狀態采集來驅動狀態訂閱，也就是說，設備以及指標的定義由狀態采集方決定，采集方只能被動訂閱。如果第三方機器系統癱瘓，采用消息隊列持久化框架確保Message不會丟失。數據存儲是以設備為粒度，分發也以設備為粒度。

2.4.2狀態訂閱及分發子系統

發布訂閱系統所針對的用戶群是第三方（簡稱客戶端），由于每個客戶端可能訂閱不同種類的消息，所以該模塊提供客戶端的管理功能，提供訂閱方列表、訂閱方新增、訂閱方修改、訂閱方刪除、訂閱設備指標查詢列表、訂閱設備指標、修改訂閱設備指標、查詢訂閱設備指標歷史狀態情況等功能。實現對客戶端的新增、刪除、修改；并對客戶端的接入做相關的安全認證，防止非法的第三方接入。

消息發送模塊可以根據實際情況對消息進行條件過濾。由于發布訂閱系統所獲取的數據來源各不相同，因此需要根據需求確定消息發送的優先級別，對時效高的消息優先發送。

數據訂閱分發技術提供數據的交換和集成，數據訂閱分發服務是一種在網絡環境下在不同資源之間實現信息動態交換的一種信息共享機制，包括發送和接受訂閱請求、自動獲取變化的數據、分發用戶訂閱的內容、對本系統內的環境和數據進行自動維護并為整個網絡提供分布式數據訂閱分發服務。

通過數據訂閱分發技術，用戶可以將一份數據從一個數據源發布到多臺目的服務器上，從而使不同的服務器用戶都可以在權限許可的范圍內共享這份數據。數據訂閱分發技術可以確保分布在不同地點的數據庫自動同步更新，從而保證數據的一致性。

2.4.3數據接收展示子系統

狀態數據采用的是狀態分發系統主動推送方式，由狀態分發系統主動向訂閱方平臺發送數據，數據采用JSON格式進行傳輸。狀態分發系統在采集數據庫中獲取數據，再通過專網推送到應用平臺。

應用平臺接收由狀態分發系統推送狀態數據。狀態接收系統連接上狀態分發系統后會收到狀態推送系統主動推送的信息，應用平臺對數據進行處理后分類存入數據庫。

應用平臺按數據按類別不同，將數據通過可視化平臺進行展示。

2.5系統關鍵技術

1）工況數據高度集成。采集信息設備的實時工況數據，快速獲取，快速集中，自動化的質量控制措施，確保數據的正確性和有效性，按照一定的規程和標準化處理實時工況數據。

2）工況數據統一分發接口。通過研發標準接口，為需要信息設備工況數據的第三方系統提供信息設備實時運行數據采集、設備指標訂閱、分發等功能，為系統監控提供統一的數據采集分發接口服務。

3）工況數據定制方便、分發安全。用戶或其他應用可通過客戶端定制自己需要的工況數據的種類、發布時間和接收消息格式。基于消息中間件的工況數據分發穩定可靠。

4）面向服務的體系結構（SOA）。面向服務的體系結構（Service-Oriented Architecture，SOA）作為一種架構和組織IT基礎結構及業務功能的方法，是為解決業務應用和IT資源相結合而產生的一種架構設計規則。它以組件設計為基礎，以面向服務為核心思想，支持將業務轉換為一組相互鏈接的服務或可重復業務任務，可在需要時通過網絡訪問這些服務和任務。

本系統將SOA架構應用于系統體系結構設計中，結合工作流技術，提出了一種基于 SOA 架構的工作流監控模型。這種模型結合了面向服務架構和工作流技術的雙重優點，既實現了流程集成的功能需求，又能充分利用現有資源、實現軟件復用、統一接口規范、提高可維護性和可擴展性。

3 研究結論和取得的主要成效

3.1研究結論

國網眉山供電公司建立的信息通信集中監控系統采用了基于JAVA和MQ的開放體系結構，建立了信息設備工況數據共享數據庫，設計了工況采集的實時數據庫，建立了工況數據共享基礎設施，開發了信息設備工況采集接口系統軟件。以訂閱方按需訂閱，系統主動推送的方式，減輕設備管理員的工作量，減少安全隱患，減輕被監控設備的負擔。

3.2主要成效

信息通信集中監控系統框架采用了J2EE、XML、HTTP、JDBC、O-M Mapping、O-R Mapping 等成熟可靠的JAVA與WEB技術為基礎，按照設備工況采集接口系統的特點劃分模塊和層次，既符合消息訂閱分發業務的要求，同時保證在軟件功能方面是易實現、易維護、易擴充的。

信息通信集中監控系統通過對信息設備工況信息統一的狀態采集、處理、訂閱、廣播和推送系統，使其他第三方廠商的應用系統可以從本系統獲取被監控設備的狀態而不必直接從被監控設備獲取狀態，實現狀態信息重用，減輕設備管理員的工作量，減少安全隱患，減輕被監控設備的負擔。

信息通信集中監控系統在國網眉山供電公司信息通信中心的投入使用，實現了信息設備及動環設備狀態信息的采集、存儲、訂閱及分發，提高了眉山供電公司信息通信部門的設備運維水平，更加充分地保障電力核心業務的運行。

［1］GB/T 21028—2007信息安全技術服務器安全技術要求［S］.

［2］HJ 2507-2011 環境標志產品技術要求網絡服務器［S］.

［3］IEC 60950-23-2005 IEC 60950-23， Ed. 1.0： 信息技術設備.安全.第23部分：大型數據存儲設備［S］.

［4］國家電網公司信息系統運維體系規范［S］.

［5］國家電網公司信息系統運行維護工作規范［S］.

TM3

A

1674-6708（2015）147-0152-03