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摘要：描述了单位网络设备环境智能监控系统的系统目标，系统构成，系统功能，及为了实现系统智能监控目标而采用的双进程守护，串口联网服务器及系统web-service技术架构。该系统的实现，有助于提升单位网络值勤维护管理正规化，信息化水平。
关键词：智能监控 网络设备 远程管理
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)01(b)-0039-03
随着单位信息化建设进程的不断发展，网络信息系统的设备和规模也不断扩大，试验任务、日常办公等应用系统对网络的依赖也越来越大，从而对网络系统正常运行的可靠性也提出了更高要求。目前的网络值勤主要采用对单位本级网络信息中心进行人工看守的方式，但存在以下两方面的主要问题：一是除本级网络中心外的单位二级网络中心及各大楼弱电间的设备、环境没有全面管理；二是对于网络运行中出现的问题靠人工很难做到实时发现和快速响应，对值勤数据缺乏有效的利用。可以说，传统的人工网络值勤维护管理模式已经无法满足单位信息化发展的需求，研究新的智能化网络设备环境监控系统对单位网络系统安全稳定运行显得重要而迫切。
单位网络设备环境智能监控即是利用现代传感技术、数字信息处理技术、数字通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术，实现单位网络设备、环境信息的采集、处理、传输、显示和高度集成共享，实现网络设备环境自动化、智能化监控，为网络运行的安全、高效打下基础。
1 系统目标
网络环境智能监控系统是单位网络信息正常运行的基础性项目，对其他信息系统的正常稳定运行起到保驾护航的作用。基于该系统，可以对网络设备环境实施有效的管理，及时发现存在的漏洞，并提供高效的数据汇总手段，提升监控管理的有效性和科学性，增强预防性，提高网络运行的可靠性和快速反应能力。
总的说来，网络环境智能监控系统设计的目标是：充分利用现有的计算机网络，形成所见即所得的网络设备环境智能监控平台，通过系统的应用，实现网络运行正常化、档案管理数字化、故障评估便捷化、网络预警动态化、业务处理标准化，使得单位网络管理水平得到较大程度提升。
2 系统设计
2.1 系统总体架构
系统基于单位网络，采用级联分布式架构，每个网络中心为一个节点，经过授权可以对下级节点进行远程监控、管理。整个系统的数据基于单位网络进行传输，是基于TCP／IP协议的数字化、网络化机房智能监控系统工程。系统主要模块包括监控模块、转换模块、数据中心模块及监控管理模块，其结构如图1所示。
监控模块负责采集被监控系统的数据，执行数据处理或者是控制操作，再将结果传给数据中心；转换模块负责将监控模块的各类接口协议(如RS485、RS232等)转换为TCP／IP协议，方便前置机通过网络获取或传送数据；数据中心包括采集数据和发布操作的前置服务器，存储设备信息、监控数据、故障专家库及故障处理记录的数据库服务器，提供web访问等服務的应用服务器，以及进行各种报警的外部接口；监控管理包括监控终端和远程管理，提供设备配置、安全管理、命令发布及报表查看等功能。
2.2 系统功能设计
系统功能包括基础信息维护、报警控制、安全预案管理、安全事件处理、数据管理，如图2所示。
基础信息维护包括：人员管理，权限分配，数据字典维护，监控模块接入配置，设备信息维护包括设备基本信息、设备故障定义及报警响应建议。
报警控制主要定义各种报警方式的接口，如拨打内部电话报警、将报警信息转换为语音、发送E-mail报警、内网IM弹出窗口及声光报警的物理接口，还有同级联动及上下级联动的报警策略定义。
安全预案管理包括预案分类、预案版本管理、预案应用记录。安全预案融合了机房的管理措施，对发生的各种事件都结合机房的具体情况给出处理信息，辅助值班人员进行操作。
安全事件处理包括安全事件定义、报警记录、安全事件的响应及处理、安全事件报表管理。智能化报警方式，实时的记录，减轻机房维护人员负担，有效提高网络运行的可靠性，实现网络系统的科学管理。
数据管理包括数据库的整理备份、日志管理、各类运行报表管理及案例库充实。
2.3 核心模块设计
从监控功能上分，监控模块可以分为动力系统、环境系统、消防系统、保安系统、网络系统、报警系统。总体功能如图3所示。
系统前置服务器通过单位网络采集数据或者发送控制命令，写入数据库中供控制终端和网络用户进行查看，当通信中断或数据超阀值时通过报警通知相关人员处理。
2.3.1 动力系统
(1)机房供配电。
实时监视各相的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、正向有功电度、反向有功电度、正向无功电度、反向无功电度等供配电参数。发生断电或异常时报警。
(2)UPS系统。
通过由UPS厂家提供的通讯协议及智能通讯接口，对UPS进行全面监控，对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，并且实时监视uPS的各种电压、电流、频率、功率等参数。当UPS出现异常或故障时(输出电压异常、电池低压、旁路供电、输出超载、UPS故障、机内过温)，在市电中断或恢复供电时，其他(电池浮充电压、电池放电过程、环境温度过高、自检开始、自检结束，与UPS通讯中断、维护管理提示)，系统提示报警。
(3)防雷监测。采用开关量采集模块采集检测防雷器输出接点信号。一旦发现故障，系统立即会报警，通知相关人员进行设备维护。(如图4)
2.3.2 环境系统
(I)空调系统。
利用空调智能通信接口对空调进行全面监控，包括压缩机、风机等的工作状况等。系统通过网络，可实时观察系统各项运行参数，并可强制启动或停止空调机组等，实时精确地监测机房现场温湿度参数。
(2)温湿度传感器。
给中心机房和各弱电间安装温湿度传感器，在远端电脑上可以实时监测局部区域内的平均温度、湿度。通过系统实现温湿度上下限报警及故障报警，并可通过曲线报表反映机房在特定条件下实际温湿度状况以调整空调送风温度。(如图5)
(3)漏水监测。
对可能会产生漏水处(空调下，窗户附近等)，均采用漏水检测系统可将渗漏情况感应出来，系统将通知工作人员立即采取措施。
2.3.3 消防系统
消防系统主要采用火灾温感、烟感探测报警器等监测。一旦出现火警除立即通知管理员外，向供配电、空调等系统发出进入消防模式的连动命令，并通过门禁打开机房门，以保障安全。
2.3.4保安系统
(1)门禁系统。
利用门禁系统来进行授权管理，并提供监控和报表。
(2)视频监控。 采用数字监控系统对整个视频进行管理、图像侦测、识别、控制、存储以及检索。主要针对机房内部重要区域及出入口等位置。
(3)防盗报警。
通过红外双鉴探测器，对非安全时端内机房内重要区域的安全情况进行监测。
2.3.5 网络系统
(1)服务器状态。
除服务器本身的运行参数(CPU负载、内存和磁盘使用量，网络接口流量、接口错误包等)，还针对服务器上的应用服务如：WWW、Mail、FTP等进行相应的监控。
(2)路由器、交换机状态。
通过SNMP协议，监控单位网络内的每台路由器、交换机的工作状态，如网络输入速度、网络输出速度、发送包数、接收包数等，甚至还可以实现对设备温度的监控。
2.3.6 报警系统
当监控系统出现报警时，系统会自动记录每一条报警的详细信息，包括事件内容、时间、报警值、报警级别、设备位置等，同时将数据存储在数据库中，任何人都不能对其进行修改。同时，分析报警事件产生的原因，对因线路、设备或系统故障等原因引起的误报和不需要进行报警的事件会加以屏蔽，确保报警事件的正确率和高效率。对于需要报警的事件根据报警方式进行报警，可根据不同监控对象报警事件而划分不同的报警方式，包括划分报警等级、时间优先、次数频率等。报警方式包括以下几种：声光报警、内线电话报警及在监控终端弹出窗口报警等。
3 系统实现关键技术
作为基于智能监控模块的分布式实时监控系统，系统实际运行的要求是结构模块化、布置分散、实时处理、可靠性高、组态灵活、扩展方便且兼容性强，需要兼容目前市场上各种接口的传感器，可以在现有计算机网络内或上级监控网络联网运行。所以系统实现过程中涉及的关键技术包括：双进程守护技术、串口联网服务器、Web-Service技术架构。
3.1 双进程守护技术
守护进程是运行在系统后台的一种特殊进程，它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。因为数据采集程序需在前置服务器上長时间运行，为了防止进程结束，采用一些编程手段将进程保护起来，定时自动检测守护的进程运行状态(运行、未激活、无响应)，当守护的进程退出或无响应时，对守护的进程做结束处理，再重启守护的进程。在系统的数据采集和发送部分采用双进程守护技术，以保证数据采集程序长时间稳定运行。
3.2 串口联网服务器
因为机房环境设备是通过RS-485、RS-232或DI／0接口的传感器或智能控制模块来监测或控制的，如果前置机直接连接到监控设备，一是需再次布线，二是传输距离有限。所以需通过协议转换，转换为以太网接口，将RS-485(MODBUs)等转换为TCP／IP协议，给每个监控设备设置一个IP地址和设备ID，利用现有网络就近接入单位网络，方便前置机获取数据及远程控制，从而更容易实现模块化，扩展性也很好，在系统编程时通过配置设备接口信息即可，实现监控或操作。
3.3 Web-Service技术架构
系统以Web-Service技术基础为架构的，如图6所示。
Web-service架构，具有完好的封装性，方便用户调用；具有松散耦合，是适合Internet环境的消息交换协议；具有高度可集成性，屏蔽了不同平台的差异。通过Web-service，只要是接入单位网络的终端通过授权都可以查看各级机房的设备运行情况，上级机关可以实时查看单位网络系统值勤维护管理的情况。
系统采用分布式计算机控制系统结构，支持多级监控中心自下而上汇接，每个级别的监控中心连接成一对多的监控系统网络。系统结构可分为前置服务器、传输网络及监控端。监控端由监控单元、传感器／变送器、摄像机等组成，主要负责采集相关监控数据，由前置服务器进行采集，同时接收并执行前置服务器发送的指令；前置机可以实现各节点间的对等通信、上下位机间的双向通信，使每个监控设备都能有序地传送监控数据；传输网络上包括数据库服务器、应用服务器、网络接入设备、监控终端等，主要功能为存储前置服务器提交的监控数据，并各类数据进行智能分析处理，并对被监控设备和监控单元进行控制。
4 结语
机房监控的发展应该是向着统一化、网络化发展，网络化是指机房监控的数据最终都通过TCP／IP网络传输，这样有利于机房监控的整合，统一化是指机房监控不再是单独的一个模块，系统与网络监控、服务器监控、应用监控、业务监控整合起来，构成一本完整的链条。同时，这种模式通过统一平台(如GIS)，可以整合单位各个机房监控，如通信机房、测控机房等，实现对机房远程管理，将为机房的高效和安全运营提供有力保障。
关键词：智能监控 网络设备 远程管理
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)01(b)-0039-03
随着单位信息化建设进程的不断发展，网络信息系统的设备和规模也不断扩大，试验任务、日常办公等应用系统对网络的依赖也越来越大，从而对网络系统正常运行的可靠性也提出了更高要求。目前的网络值勤主要采用对单位本级网络信息中心进行人工看守的方式，但存在以下两方面的主要问题：一是除本级网络中心外的单位二级网络中心及各大楼弱电间的设备、环境没有全面管理；二是对于网络运行中出现的问题靠人工很难做到实时发现和快速响应，对值勤数据缺乏有效的利用。可以说，传统的人工网络值勤维护管理模式已经无法满足单位信息化发展的需求，研究新的智能化网络设备环境监控系统对单位网络系统安全稳定运行显得重要而迫切。
单位网络设备环境智能监控即是利用现代传感技术、数字信息处理技术、数字通信技术、计算机技术、多媒体技术和网络技术，实现单位网络设备、环境信息的采集、处理、传输、显示和高度集成共享，实现网络设备环境自动化、智能化监控，为网络运行的安全、高效打下基础。
1 系统目标
网络环境智能监控系统是单位网络信息正常运行的基础性项目，对其他信息系统的正常稳定运行起到保驾护航的作用。基于该系统，可以对网络设备环境实施有效的管理，及时发现存在的漏洞，并提供高效的数据汇总手段，提升监控管理的有效性和科学性，增强预防性，提高网络运行的可靠性和快速反应能力。
总的说来，网络环境智能监控系统设计的目标是：充分利用现有的计算机网络，形成所见即所得的网络设备环境智能监控平台，通过系统的应用，实现网络运行正常化、档案管理数字化、故障评估便捷化、网络预警动态化、业务处理标准化，使得单位网络管理水平得到较大程度提升。
2 系统设计
2.1 系统总体架构
系统基于单位网络，采用级联分布式架构，每个网络中心为一个节点，经过授权可以对下级节点进行远程监控、管理。整个系统的数据基于单位网络进行传输，是基于TCP／IP协议的数字化、网络化机房智能监控系统工程。系统主要模块包括监控模块、转换模块、数据中心模块及监控管理模块，其结构如图1所示。
监控模块负责采集被监控系统的数据，执行数据处理或者是控制操作，再将结果传给数据中心；转换模块负责将监控模块的各类接口协议(如RS485、RS232等)转换为TCP／IP协议，方便前置机通过网络获取或传送数据；数据中心包括采集数据和发布操作的前置服务器，存储设备信息、监控数据、故障专家库及故障处理记录的数据库服务器，提供web访问等服務的应用服务器，以及进行各种报警的外部接口；监控管理包括监控终端和远程管理，提供设备配置、安全管理、命令发布及报表查看等功能。
2.2 系统功能设计
系统功能包括基础信息维护、报警控制、安全预案管理、安全事件处理、数据管理，如图2所示。
基础信息维护包括：人员管理，权限分配，数据字典维护，监控模块接入配置，设备信息维护包括设备基本信息、设备故障定义及报警响应建议。
报警控制主要定义各种报警方式的接口，如拨打内部电话报警、将报警信息转换为语音、发送E-mail报警、内网IM弹出窗口及声光报警的物理接口，还有同级联动及上下级联动的报警策略定义。
安全预案管理包括预案分类、预案版本管理、预案应用记录。安全预案融合了机房的管理措施，对发生的各种事件都结合机房的具体情况给出处理信息，辅助值班人员进行操作。
安全事件处理包括安全事件定义、报警记录、安全事件的响应及处理、安全事件报表管理。智能化报警方式，实时的记录，减轻机房维护人员负担，有效提高网络运行的可靠性，实现网络系统的科学管理。
数据管理包括数据库的整理备份、日志管理、各类运行报表管理及案例库充实。
2.3 核心模块设计
从监控功能上分，监控模块可以分为动力系统、环境系统、消防系统、保安系统、网络系统、报警系统。总体功能如图3所示。
系统前置服务器通过单位网络采集数据或者发送控制命令，写入数据库中供控制终端和网络用户进行查看，当通信中断或数据超阀值时通过报警通知相关人员处理。
2.3.1 动力系统
(1)机房供配电。
实时监视各相的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视在功率、正向有功电度、反向有功电度、正向无功电度、反向无功电度等供配电参数。发生断电或异常时报警。
(2)UPS系统。
通过由UPS厂家提供的通讯协议及智能通讯接口，对UPS进行全面监控，对UPS内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，并且实时监视uPS的各种电压、电流、频率、功率等参数。当UPS出现异常或故障时(输出电压异常、电池低压、旁路供电、输出超载、UPS故障、机内过温)，在市电中断或恢复供电时，其他(电池浮充电压、电池放电过程、环境温度过高、自检开始、自检结束，与UPS通讯中断、维护管理提示)，系统提示报警。
(3)防雷监测。采用开关量采集模块采集检测防雷器输出接点信号。一旦发现故障，系统立即会报警，通知相关人员进行设备维护。(如图4)
2.3.2 环境系统
(I)空调系统。
利用空调智能通信接口对空调进行全面监控，包括压缩机、风机等的工作状况等。系统通过网络，可实时观察系统各项运行参数，并可强制启动或停止空调机组等，实时精确地监测机房现场温湿度参数。
(2)温湿度传感器。
给中心机房和各弱电间安装温湿度传感器，在远端电脑上可以实时监测局部区域内的平均温度、湿度。通过系统实现温湿度上下限报警及故障报警，并可通过曲线报表反映机房在特定条件下实际温湿度状况以调整空调送风温度。(如图5)
(3)漏水监测。
对可能会产生漏水处(空调下，窗户附近等)，均采用漏水检测系统可将渗漏情况感应出来，系统将通知工作人员立即采取措施。
2.3.3 消防系统
消防系统主要采用火灾温感、烟感探测报警器等监测。一旦出现火警除立即通知管理员外，向供配电、空调等系统发出进入消防模式的连动命令，并通过门禁打开机房门，以保障安全。
2.3.4保安系统
(1)门禁系统。
利用门禁系统来进行授权管理，并提供监控和报表。
(2)视频监控。 采用数字监控系统对整个视频进行管理、图像侦测、识别、控制、存储以及检索。主要针对机房内部重要区域及出入口等位置。
(3)防盗报警。
通过红外双鉴探测器，对非安全时端内机房内重要区域的安全情况进行监测。
2.3.5 网络系统
(1)服务器状态。
除服务器本身的运行参数(CPU负载、内存和磁盘使用量，网络接口流量、接口错误包等)，还针对服务器上的应用服务如：WWW、Mail、FTP等进行相应的监控。
(2)路由器、交换机状态。
通过SNMP协议，监控单位网络内的每台路由器、交换机的工作状态，如网络输入速度、网络输出速度、发送包数、接收包数等，甚至还可以实现对设备温度的监控。
2.3.6 报警系统
当监控系统出现报警时，系统会自动记录每一条报警的详细信息，包括事件内容、时间、报警值、报警级别、设备位置等，同时将数据存储在数据库中，任何人都不能对其进行修改。同时，分析报警事件产生的原因，对因线路、设备或系统故障等原因引起的误报和不需要进行报警的事件会加以屏蔽，确保报警事件的正确率和高效率。对于需要报警的事件根据报警方式进行报警，可根据不同监控对象报警事件而划分不同的报警方式，包括划分报警等级、时间优先、次数频率等。报警方式包括以下几种：声光报警、内线电话报警及在监控终端弹出窗口报警等。
3 系统实现关键技术
作为基于智能监控模块的分布式实时监控系统，系统实际运行的要求是结构模块化、布置分散、实时处理、可靠性高、组态灵活、扩展方便且兼容性强，需要兼容目前市场上各种接口的传感器，可以在现有计算机网络内或上级监控网络联网运行。所以系统实现过程中涉及的关键技术包括：双进程守护技术、串口联网服务器、Web-Service技术架构。
3.1 双进程守护技术
守护进程是运行在系统后台的一种特殊进程，它独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。因为数据采集程序需在前置服务器上長时间运行，为了防止进程结束，采用一些编程手段将进程保护起来，定时自动检测守护的进程运行状态(运行、未激活、无响应)，当守护的进程退出或无响应时，对守护的进程做结束处理，再重启守护的进程。在系统的数据采集和发送部分采用双进程守护技术，以保证数据采集程序长时间稳定运行。
3.2 串口联网服务器
因为机房环境设备是通过RS-485、RS-232或DI／0接口的传感器或智能控制模块来监测或控制的，如果前置机直接连接到监控设备，一是需再次布线，二是传输距离有限。所以需通过协议转换，转换为以太网接口，将RS-485(MODBUs)等转换为TCP／IP协议，给每个监控设备设置一个IP地址和设备ID，利用现有网络就近接入单位网络，方便前置机获取数据及远程控制，从而更容易实现模块化，扩展性也很好，在系统编程时通过配置设备接口信息即可，实现监控或操作。
3.3 Web-Service技术架构
系统以Web-Service技术基础为架构的，如图6所示。
Web-service架构，具有完好的封装性，方便用户调用；具有松散耦合，是适合Internet环境的消息交换协议；具有高度可集成性，屏蔽了不同平台的差异。通过Web-service，只要是接入单位网络的终端通过授权都可以查看各级机房的设备运行情况，上级机关可以实时查看单位网络系统值勤维护管理的情况。
系统采用分布式计算机控制系统结构，支持多级监控中心自下而上汇接，每个级别的监控中心连接成一对多的监控系统网络。系统结构可分为前置服务器、传输网络及监控端。监控端由监控单元、传感器／变送器、摄像机等组成，主要负责采集相关监控数据，由前置服务器进行采集，同时接收并执行前置服务器发送的指令；前置机可以实现各节点间的对等通信、上下位机间的双向通信，使每个监控设备都能有序地传送监控数据；传输网络上包括数据库服务器、应用服务器、网络接入设备、监控终端等，主要功能为存储前置服务器提交的监控数据，并各类数据进行智能分析处理，并对被监控设备和监控单元进行控制。
4 结语
机房监控的发展应该是向着统一化、网络化发展，网络化是指机房监控的数据最终都通过TCP／IP网络传输，这样有利于机房监控的整合，统一化是指机房监控不再是单独的一个模块，系统与网络监控、服务器监控、应用监控、业务监控整合起来，构成一本完整的链条。同时，这种模式通过统一平台(如GIS)，可以整合单位各个机房监控，如通信机房、测控机房等，实现对机房远程管理，将为机房的高效和安全运营提供有力保障。