（计算机应用技术专业论文）基于intranet的远程机房监控系统的设计与实现.pdf

基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 摘要 近年来，随着计算机、网络以及微电子等技术和手段的日益成熟和发展，相关的应用 越来越广泛，远程监控系统就是其中的一个热点。远程监控系统是利用计算机、自动控制、 通信、测控等技术对监控范围内的设备及环境进行集中监控。主要包括监控现场的电源、 空调、服务器、u p s 、交换机等多种设备的运行参数和物理环境参量( 诸如温度、湿度、 火警、红外、烟警等各种参量) ，有时还包括对现场图像、数据和声音进行监测和控制，实 时监测上述设备的运行参数，记录和分析相关数据，及时诊断、处理故障和做出相应安全 报警等，从而实现对监控范围的少人或无人值守，并能够对监控设备进行集中监控和维护 的控制系统。远程监控技术广泛应用于家庭、教学以及工业控制领域。因此，研究如何实 现远程监控技术有其重要意义。 本文以中国海洋大学计算机网络实验室的实际项目为基础，对远程监控技术进行了具 体的分析和研究，研究主要内容为如何实现远程监控系统，主要涉及该类系统的设计、实 现、测试并对其中的关键技术进行了讨论。 本文主要内容有：首先，从远程监控技术的背景知识出发，总揽了远程监控技术的发 展趋势以及其分类，介绍了i n t r a n e t 的特点，概括的总结了远程监控技术以及本课题的主 要研究内容和意义。在分析青岛广电站点机房的现状的基础上，比较深入的讨论了用户需 求，提出系统的设计目标和设计原则；比较现有远程监控系统的拓扑结构和系统结构，根 据现状做出合适选择：简要介绍了平台功能、软件层次结构和系统运行环境，确定对系统 的概要设计。在其后的系统详细设计中，对监控系统进行了模块划分和设计，对各个子系 统的功能、构成、拓扑等进行详细的介绍，并详尽描述了系统的数据库的选择和设计。随 后介绍了系统功能的实现和系统的测试，以图文并茂的方式详细描述了系统的实现的过程 和对系统的现场测试，介绍了系统测试环境、过程，并对测试结果进行了分析。关键技术 研究一章中，对本系统涉及的关键技术一c p i p 、s o c k e t s 通信、多线程、串口通信以及 开关量、模拟量的采集进行了简要的介绍。 关键词：远程监控系统、i n t r a n e t 、数据库、通信 d e s i g na n di m p l e m e n to nr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e m b a s e do ni n t r a n e t a b s t r a c t w i t ht h ef a s td e v e l o p m e n ta n dm a t u r a t i o no ft h et e c h n o l o g i e sa n di n s t r u m e n t s ，s u c ha s c o m p u t e r , c o m m u n i c a t i o na n dm i c r o - e l e c t r o n i c s ，t h er e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e mi s a p p l i e dm o r ea n dm o r eb r o a d l yi nr e c e n t l y y e a r s r e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e mc a n m o n i t o rt h ee q u i p m e n t sa n de n v i r o n m e n to ft h er a n g eo fs u r v e i l l a n c eb yt h et e c h n o l o g i e ss u c ha s c o m p u t e r , a u t o m a t i o n ，c o m m u n i c a t i o n ，e t c t h e yc a nm o n i t o rt h er u np a r a m e t e ra n dp h y s i c a l v a r i a b l e ( s u c ha st e m p e r a t u r e ，h u m i d i t y , f i r ea l a r m ，i n f r a r e d ，e t c ) o fm a n ye q u i p m e n t s ，s u c ha s p o w e rs u p p l y , a i r - c o n d i t i o n ，s e r v e r , u p s ，s w i t c he t c i ts t i l li n c l u d e st h em o n i t o ra n dc o n t r o lf o r i m a g e s ，d a t aa n ds o u n d i tm o n i t o r st h er u np a r a m e t e r so fa b o v ee q u i p m e n t s ，n o t e sa n da n a l y s e s c o r r e l a t i v ed a t ad i a g n o s ea n dd e a l sw i t ht h ee x c e p t i o na n dr u n sc o r r e s p o n d i n gs a f e t ya l a r m s oi t c a nm o n i t o rt h ea r e aw i t h o u tm a no rw i t hl e s sm a n i ti sac o n t r o ls y s t e mp r o v i d e sc e n t r a l i z e d c o n t r o la n dm a i n t e n a n c e r e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e mi sb r o a du s e di n f a m i l y , e d u c a t i o na n di n d u s t r yc o n t r o la r e a s oi th a sg r e a ts i g n i f i c a n c eo fd e s i g na n di m p l e m e n to n r e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lt e c h n o l o g y t h i sp a p e ra n a l y s e sr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lt e c h n o l o g y , b a s e do nt h ea c t u a lp r o j e c t o fc o m p u t e rn e t w o r kl a b o r a t o r yi no c e a nu n i v e r s i t yo fc h i n a t h em a i ns t u d yc o n t e n tt h e a c h i e v e m e n to fr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e m ，a n dt h ed e s i g n ，r e a l i z a t i o n ，t e s ta n dk e y t e c h n o l o g i e so ft h es y s t e m t h em a i nc o n t e n ti nt h i sp a p e ri sa sf o l l o w s ：a tv e r yo n s e t , f r o ma n a l y z i n gt h eb a s i c k n o w l e d g eo fr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lt e c h n o l o g y , w ed i s c u s si t sd e v e l o p m e n td i r e c t i o n a n ds o r t ，a n a l y z et h ec h a r a c t e r i s t i co fi n t r a n e t w ea l s os u m m a r i z et h ec h i e fc o n t e n t sa n d s i g n i f i c a n c eo ft h es y s t e m b a s e do na n a l y z i n gt h es t a t u so fq i n g d a ob c t ve q u i p m e n t ，u s e r d e m a n d si sa n a l y s i si nd e p t h ，p r e s e n t st h eg o a la n dp r i n c i p l eo ft h es y s t e m c o m p a r et o p o l o g y s t r u c t u r ea n ds y s t e ms t r u c t u r eo fr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e m ，t h es u i t a b l ec h o i c ei s m a d ea c c o r d i n gt oa c t u a l i t y t h i sp a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e st h em a i nf u n c t i o n ，s o f t w a r es t r u c t u r e a n ds o f t w a r ee n v i r o n m e n t i nt h ep a r to fd e t a i l e dd e s i g n ，w ed i v i d e dt h es y s t e mi n t of o u r m o d u l e s ，a n dt h e ne x p l a i n st h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o d ，c o n s t i t u t e ，t o p o l o g yo fe a c hm o d u l e s t h es e l e c t i o na n dd e s i g no ft h ed a t a b a s ei sd e s c r i b e di nd e t a i lt o o t h e nt h ei m p l e m e n t a t i o na n d t e s to ft h es y s t e mi sd e s c r i b e d ap a r t i c u l a rd e s c r i p t i o no ft h es y s t e mi sm a d ew i t hi l l u s t r a t i o n s a n dp i c t u r e sw h i c hc o n t e n t st h em e a s u r i n gc o n d i t i o n s ，p r o c e s sa n dt h er e s u l t sa r ep r e s e n t e d a t l a s t ，w ei n t r o d u c et h ek e yt e c h n o l o g yo ft h es y s t e m ，s u c ha st c p i p , s o c k e t ，m u l t i t h r e a d ，s e r i a l i i c o m m u n i c a t i o na n dc o l l e c t i o no fs w i t c h i n gv a l u ea n da n a l o gq u a n t i t y k e y w o r d s ：r e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ，i n t r a n e t ，d a t a b a s e ，c o m m u n i c a t i o n i i i 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签 日期。节引肿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。 学位论文作者虢召小舒 签字日期：。7 年6 月g 日 支 哪 芯 帮萨 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 1 前言 远程监控系统可以对各监控设备和环境进行全天候，全方位无人监测，及时发现问题， 确保监控对象的安全。远程数据采集和监控系统还可以及时获得监控现场的数据信息，方 便监控者根据获得的数据信息做出实时、快速的反映【1 1 。 从2 0 世纪9 0 年代以来，随着i n t e m e t i n t r a n e t 技术的广泛应用，计算机技术和网络技 术均得到了迅速的发展。i n t e r a c t 逐步走入人们的生活，改变了人们的生活方式，基于 i n t e m e t i n t r a n e t 的应用技术成为主要的研究热点之一。其中，基于i n t e m e t i n t r a n e t 技术的 远程监控系统以其远距离数据采集和监控的独特优势，广泛的应用于家庭自动化、办公自 动化、远程教学以及生产过程自动化等各个领域，用来对设备及环境进行监视和控制，以 实现对数据的实时采集、设备控制、测量、参数调节以及各类设备报警等各项功能【l 】，具 有很大的应用领域和发展前景，能带来巨大的经济效益和社会效益，对其进行研究和应用 具有较大意义。 1 1 远程监控系统的研究背景 监控技术是指利用计算机、测量、自动控制、微电子和通信等技术和手段，对监控范 围内的设备及环境进行集中监控，主要包括对监控现场的电源、空调、服务器、u p s 、交 换机等多种设备的运行参数和物理环境参量( 诸如温度、湿度、火警、红外、烟警等各种 参量) ，有时还包括对现场图像、数据和声音进行监测和控制，实时监测上述设备的运行参 数，记录和分析相关数据，及时诊断、处理故障和做出相应安全报警等【1 1 。 远程监控系统是通过各种通信手段在监控中心和监控对象之间建立通信连接，从而实 现对远程监控对象的监测和控制的系统。它是本地和远程共同构成的能够实现远程监控功 能的软、硬件系统，是网络、计算机、自动控制、微电子等各种技术和手段相互结合的产 物。远程监控系统集现代计算机技术、通信技术、传感器技术、自动控制技术和人机系统 技术等为一体，实现对监控对象在少人或无人值守的情况下，依然能获取其视频或数据信 息，并能够对监控设备进行集中监控、维护以及控制。在许多领域有广泛的应用，是目前 监控系统中的研究热点。 1 2 远程监控系统分类 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 按照划分方式的不同，远程监控系统的划分方式有很多。根据文献1 2 5 】中对测控系统的 划分方式，我们根据通信媒介的不同，把远程机房系统分为基于专线型、基于公用电话网 型、基于光纤型、基于i n t e m e t i n t r a n e t 型以及基于无线通信型五类。下面我们对上述五类 做简要的介绍： 1 2 1 基于专线的远程监控系统 对于通信频繁且实时性、可靠性和保密性要求都很高，通信距离较远、通信数据量大、 环境恶劣的远程分布式系统，基于专线的远程数据采集及监控系统是很好的选择。该类系 统采用自行架设的专线( 如电缆等) 作为数据通信媒体，由于需要专门铺设线路，因此成 本较高，一般来说在交通、水利、电力工业等领域应用比较广泛。 1 2 2 基于电话网的远程监控系统 通过拨号方式来建立临时连接的通信方式，比较适用于数据通信次数较少，且通信数 据量较小，但是实时性、保密性要求不是很高的远程被控对象。这种系统与基于专线的远 程监控系统类似，只是用公用电话网来代替专线。采用这类系统可以降低系统成本的前提 下，达到高速、高效、准确传输的目的1 6 , 7 1 。 当需要获得监测对象的数据信息，了解状态或需要对其发送控制命令时，监控中心就 从数据库中取出对方的电话号码，开始拨号，以这种方式向子站发出“握手”信息，收到信 息的监控对象执行摘机命令，从而建立起监控中心和监控对象之间的通信链路。由于这种 监控系统的实时性和保密性都不是很强，因此只适用于某些了解监控对象的运行状态或提 前预防事故发生的场合。 1 2 3 基于光纤的远程监控系统 光纤传输的稳定性好、抗干扰能力强、传输容量大，因此利用光纤通道传输监控对象 的数据信息的系统抗干扰和抗雷击能力强，并且通信质量优越【8 1 。这种监控系统虽然投资 较高，但是由于其良好的性能，因此广泛应用于在广播电视站以及堆中通信站的发射机的 远程实时监控中。 1 2 4 基于i n t e m e t i n t r a n e t 的远程监控系统 基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的远程监控系统是i n t e m e t i n t r a n e t 技术、计算机技术、自动化技 2 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 术与工业控制技术等技术和手段共同发展的结果。通过该类系统，只需一台连接网络的计 算机，任何人可以在任何地点，任何时刻，获取到监控对象的数据信息。该类系统适用于 异地或远程数据采集、故障监测、安全报警中，具有较大的应用前景和较高的研究意义， 目前已经成远程监控系统中研究的重点。 1 2 5 基于无线通信的远程监控系统 对于站点多、通信距离远、地理环境复杂或需要经常变动、不易布线，且实时性要求 比较高的应用场合，可以利用无线信道来实现监控中心与监控对象之间的数据通信，采用 这种远程测控方式既无需复杂布线，也无需铺设电缆或光缆或利用电话线。但是由于运行 该系统需要无线通信技术，技术较为复杂，且无线信号易受环境影响，因此传输的数据误 码率较高，系统的可靠性不高。该类系统中，采集到的数据由相应的设备经过编码和调制 后，通过无线信道发射，监控中心将接受到的信号进行解调，然后进行处理。现有的无线 接入技术很多，诸如g s m 、c d m a 、g r p s 等【9 , 1 0 。 1 3 远程监控系统发展趋势 监控系统一开始主要基于现场总线，现场总线通信距离较短，系统中各相关控制系统 各自为政，不能充分共享资源。应用这类系统，监控人员只能在现场视察，如果不能及时 亲临现场，就不能获得实时的数据信息【n , t 2 i 。通过将现场控制系统与网络相连接，监控人 员能够在网络上的任意一点，通过浏览器迅速查看现场的视频信息和数据参数，进行远程 的访问和监测，提高数据共享性，还能及时与现场工作人员沟通，方便系统的管理和维护， 能满足远程监控与双向沟通的需要。 现在国内己经有很多有类似的产品，但是现有的监控系统还存在一个明显的问题：一 个系统只能监控一种设备，要想监控多种设备，就得用好几个系统，这样就提高了监控系 统价格。为此，针对机房物理环境、硬件设施各不相同的特征，把所有设备的监控功能加 以融合，所设计的监控系统才具有通用性。下面我对现阶段远程监控系统的发展趋势进行 简要的介绍： 1 )以i n t e r n e t i n t r a n e t 为主流，数据传输方式多样化，通信质量进一步提高。随着远程 监控系统应用的普遍化，越来越多的企业、研究机构开始从事这方面的研究和实现。数据 通信的方式越来越多，而且有的系统中开始运用多种数据传输方式。通信媒体对远程监控 3 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 系统的质量影响很多，随着大量研究的进行，数据通信质量也得到了大大的提高。 2 )嵌入式技术走进监控系统。嵌入式技术高度的集成化特点，能够大大提高采用该类 技术的监控系统的智能化水平，使其更方便的与远程监控中心建立起通信渠道。随着针对 微电子技术、嵌入式技术和手段的进一步研究，远程监控系统智能化程度将进一步提高， 数据通信距离也可以得到进一步的扩大，进而进一步提高整个系统的实时性、实用性、测 控性。 3 )智能化。随着人工智能技术的快速发展，监控系统的智能化水平将得到大幅度的提 高，监控系统的有效性和准确性也会得到进一步加强。 1 4i n t r a n e t 的特点 i n t r a n e t 是采用i n t e r n e t 技术建立起来的企业内部网，是一种企业内部使用的不公开的 网络。i n t e r n e t 技术在传统的网络上运行t c p i p 协议，在应用形式上采用w e b 技术。i n t r a n e t 具有如下特点【刎： 1 l开放性：由于采用的w 曲技术是基于开放标准的，因此i n t r a n e t 具有良好的开放性， 可以支持不同硬件平台、操作系统、数据库和网络互连。 2 ) 可扩展性：i n t r a n e t 规模十分灵活，可以按需建设，随时扩充。 3 )经济性：i n t r a n e t 大多运行于速度较快的局域网上，因此网络的复杂度较低，管理 简单，部署容易，经济实用。 4 )安全性【2 1 】：i n t r a n e t 良好的安全性是它较i n t e r n e t 最大优点之一。由于i n t r a n e t 通常 主要限于企业内部使用，所以其与i n t e r n e t 互联时，必须加密数据，设置防火墙，控制职 员随意接入i n t e r n e t ，以防止内部数据泄密、篡改和黑客入侵，防止恶意的网络攻击，保证 内部网的信息等资源的安全和保密。 1 5 研究内容和和意义 本课题来源于中国海洋大学计算机网络实验室的实际工程项目。本文在了解国内外远 程监控系统的基本定义，发展现状和趋势的基础上，结合本网络实验室的实际项目，研制 了无人值守的远程机房监控系统，并利用该系统对青岛有线多功能传输网络机房进行监控， 真正实现了无人或少人值守的目的。本系统主要包括如下几个方面的内容： 1 ) 通过现有宽带网络为用户提供清晰的分站点设备以及环境的视频图像，用户在监控 4 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 中，c , , f l p 可对所有的站点设备进行监控，监控中心的视频服务器保存并实时显示各站点图像。 2 )对不同品牌类型设备进行了整合，提供及时的报警功能。当站点设备出现异常时， 会以声、光等多种方式通知监控中心的工作，以提高故障排除的效率以及监控对象的安全 性。 3 )提供方便的网络查询功能，通过网络可以实时查询各个站点机房视频的单路和多路 图像和设备状态信息。同时，提供对历史图像检索回放，以及对设备历史数据进行检索的 功能，查询的结果可以通过曲线方式显示，对报警信息的查看和检索，提高了操作的灵活 性和系统的实用性。 4 )灵活的系统管理，提供对用户和站点的注册、修改和删除等管理操作，可以以多种 条件检索日志信息。同时可以提供对视频监控和数据采集器的设置，增强了系统的可扩展 性。 1 6 文章组织结构 前言介绍基于i n t r a n e t 的远程监控系统的基本知识，如远程监控系统的定义、发展、分 类，i n t r a n e t 特点，为整个介绍系统做好铺垫。第二章，针对站点的现状进行分析，深入了 解用户需求，设计系统的目标和设计原则；针对现有监控系统的拓扑结构和系统结构进行 分析，选择本系统的拓扑和结构：本章还介绍了平台的功能和软件层次结构。第三章，将 整个系统进行模块划分为四个子系统，对每个子系统的功能、构成、拓扑结构等信息进行 介绍。第四章，详细介绍了数据库的设计原则，主要表结构，表间关系以及数据库设计中 用到的主要的技术。第五章，具体介绍了监控系统的实现；对系统的各个模块的功能及实 现进行了详细描述。第六章，介绍了对整个系统的测试，包括测试目的、测试环境、测试 内容和测试步骤，最后对整个测试的结果进行分析。第七章，介绍了本系统中采用的关键 技术，如：t c p 口、s o c k e t s 通信、多线程通信、串口通信以及对开关量和模拟量的采集等。 5 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 2 系统分析 本工程项目由十五个分部在青岛市区范围内的远程分控机房和一个总控中心构成。分 控机房与总控中心有已建成的a t m 光纤网络连接。每个分控机房功能大体相当，主要被 监控的设备对象三类：摄像机：分为变焦球形摄像机和半球摄像机两种；精密仪器：主要 有不间断电源p s ) 、配电柜箱、精密空调、发电机、大金柜式空调等；报警设备：主要 有火感探测器、温湿度传感器、烟雾探测器、双鉴探测器、门磁、声光报警器等。 2 1 站点现状 青岛有线多功能传输网络的核心设备分布在青岛市区的十六个站点机房内。站点机房 管理采用2 4 小时人员值班方式，值班人员为临时工作人员，对网络设备的了解和掌握程度 不高，不能有效的对设备进行管理控制。目前站点机房尚无基本的视频监控系统及火灾报 警系统，只有部分设备有简单的网管系统，动力环境设备没有网管系统；1 5 5 0 及1 3 1 0 光 传输平台仅有试用版网管，存在运行不稳定、误报、错报等问题；a t m 、s d h 、e p o n 等 网络设备有各自独立的网管系统。现在，有线站点存在的主要问题有： 1 )安全性：机房环境内没有效的实时监控系统，对发生的不可预测性灾难( 如偷盗、 火灾等) 缺乏有效的监控，存在相当的安全隐患。 2 )可操作性：对动力环境设备和光传输平台设备无法进行远程的管理、配置，对出现 的问题缺乏科学的判断依据和及时有效的处理手段。例如：传统的u p s 电源往往是等到机 器出现了故障，不能正常供电，才由值班人员去查找故障所在，这样势必耗费很多宝贵的 时间，而且很多场合也是不允许的。 3 )维护性：可维护性差，频繁的站点及设备调试巡查耗费大量的人力和物力。 2 2 需求分析 通过对青岛广电总局业务的了解，为了解决站点当前存在的安全性问题，提高设备的 可操作性和可维护性，我们设计开发了这套远程监控系统，实现对各站点主要设备的监控， 实时地显示各站点的数据信息，及时反馈，准确定位故障及报警地点、原因等。总结用户 需求如下： 6 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 1 )把监控设备采集到的高清晰的视频信号进行编码，通过现有宽带网络远程传输到监 控中心，监控中心对所有的站点进行联网监控，中心站点的视频服务器保存并实时显示各 站点图像，将各点信号进行矩阵切换显示在电视墙上。 2 )对环境设备监控、报警主机远程控制、远程门禁管理、实现远程集中监控。 3 )根据目前监控系统的运行情况，对不同品牌类型设备整合。设计一套多功能应用平 台软件，实行统一管理并完成对不同品牌、类型及设备的整合，在同一客户端中实现对视 频图像浏览、历史录像回放和服务器状态管理等功能。 4 )及时的报警功能。当站点设备出现异常报警时，自动接通管理中心接收主机，将报 警现场图像显示在屏幕上，并以声、光的方式提示保安人员处理；管理人员在接收报到报 警现场传来的报警图像后，可及时确定报警的性质和原因，掌握报警现场的动态，大大提 高站点安全程度及工作效率。 2 3 系统目标 本监控系统负责对青岛广电总控中心和分控机房的视频监控以及报警设备( 水感、火 感、红外等) 进行全天候不间断监视、控制、报警。总控中心负责和执行对所有分控机房 的监视与控制。因此，本监控系统软件应是一套适用于视频监控及报警设备监控系统集成、 完成监控系统功能要求、并具有扩充功能的软件。针对这些情况，本监控系统软件的设计 目标如下： 1 ) 建立统一的监控平台：实时显示各站点采集的数据，对各站点主要设备进行监控。 我们将设计b 幅结构的软件系统来实现对各个站点设备的各种模拟或数字量进行检测、采 样，得到准确、快速、实时的数据采集信息，并且以一定的形式输出，如打印报表、显示 屏和电视等，为管理人员提供详实的数据，帮助他们及时了解情况： 2 ) 实现机房设备的统一监控：减轻了机房维护人员负担，提高了系统的可靠性，提高 机房运行效率，实现了机房的科学管理。为保障站点机房的安全运行和维护提供了有力的 技术支持和安全保障； 3 ) 建立基于i n t e m e t i n t r a n e t 的网络查询：通过网络可以实时查询各个站点机房的视 频，数据等信息；能对远程站点任意一台数字录像系统保存的历史图像进行检索回放，支 持本地、网络回放；得到授权的分控机房也可对中心存储服务器中的录像资料进行多视频 同时、同步回放：增强数据的实时性，实现了数字化、智能( 计算机) 化和网络化的目标： 4 ) 报警连动：利用己有的有效数据、图像、报表等，对远程采集到的数据进行分析、 7 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 故障诊断、险情预测，报警主机的某一防区报警时，屏幕显示相关报警信息，并发出声、 光报警以提醒值班人员； 5 ) 报警优先级别分辨：系统能自动根据其重要性进行优先处理，当所有优先警报处理 完毕后，将次等级的警报按时间先后次序分别进行处理。另外，系统还提供网络链路异常 中断报警功能； 6 ) 多级权限：软件系统的设计对系统管理和维护人员进行多级权限分类，以区分限制 各级别用户对系统的访问和操作能力。严格的密码管理，确保系统运行安全。 2 4 系统设计原则 为了完成系统的上述任务和设计目标，并结合本青岛广电的实际情况及今后的监控规 模的扩展需要，在设计是应该遵循以下设计原则【2 2 1 ： 1 ) 可靠性：局部的错误不影响整个软件系统的正常工作；采用的设备均为知名厂商产 品，保证系统的长期稳定和高效可靠的运行；系统及设备出现故障不影响被监控的其他设 备正常工作和功能控制，具有较好的安全隔离功能。 劲安全性：系统分管理员和普通用户两种用户，具有分级保密功能，管理员可以对系 统的所有模块进行操作，普通用户只能在自己的权限范围内操作系统，在一定程度上实现 对系统的保护。 3 ) 技术先进性：综合考虑国内外监控技术的发展趋势，采用先进成熟的软件实现技术； 系统设计有一定的超前性，保留可以扩展系统的结构，以满足将来系统升级的需要；并考 虑与其他系统的相互协调，便于系统间互连。 4 ) 经济实用性：在满足系统功能的基础上，全面考虑系统费用和性能，以求得到最高 的性价比。 5 ) 易于使用、便于维护性：计算机与操作员之间的界面具备良好的图标按钮、菜单选 择和图形显示等视窗访问环境；编码标准化、接口标准化，应用面向对象编程技术，方便 系统的使用和维护。 6 ) 可扩展性，灵活性：模块化结构，一个模块的修改不会引起其它模块的变动或较大 的变动，维护方便，模块间界面信息简单，接口关系清楚，各相关模块既相对独立，又有 机统一。 8 基于i n t t 的近程机房监控系统的设计与实现 2 5 系统的拓扑结构 以往的监控系统通常是和地面设备一起构建，一般采用集中式体系结构，即由控制计 算机控制单元和现场的数据采集设备、执行部件等外围设备一起构成，如图2 - 1 所示俐。 这类系统实现起来方便，比较经济实用但是由于系统是固定的，一旦出现故障整个系统 就会瘫痪，系统的可靠性低。 图2 - 1 传统监控系统的示意图 写霉兽 崎固隹菖 童 霄 图2 - 2 系统整体拓扑图 考虑技术的先进性、系统的可靠性，还要考虑经济性。为保证系统可靠性、实时性等 要求的前提下，使工程费用更低，本系统采用分布式监控系统结构，采用了多台设各分别 对各个对象或设备进行控制，通过高速数据信道把分散的数据集中起来，进行集中的监控 和处理。本系统支持各种传输网络，包括以太网、帧中继网、a t m 网、令牌网等，只要网 譬! ! 匝 基于i n t m e t 的远程机房监控系统的设计与实现 络能支持t c = i i p 协议即可。图2 - 2 描述了系统的整体拓扑。 基于b n 柚c t 的远程机房监控系统主要可划分成三部分：中心管理站、数据通信网络和 分监控站。分监控站可以直接对现场设备和物理环境参数进行监测控制。它负责监测设备 和环境运行的数据参数，将参数通过以太网传输到数据库服务器，还要接收或者执行从中 心管理站发来的控制命令。数据通信网络为中心管理站和分监控站的通信架起了桥梁。现 有的通信介质有很多，如专线、公共电话网、i n t e m e t a n t n m e t 和无线等。中心管理站是远 程监控系统的中心，它要提供数据处理、显示、参数设置、报警等一系列的功能。 中心机房 辩。 丁彳。j 匾 参罴篝二。 耗压电磊l 台髑搦慨1 1 - 煳i 撵嗨t o - 日澧船屠3 十r 撼l 十声光报铺t o - 涮q 置点仆 图2 - 3 分站具体施工图 中心管理站通过以太网连接与各分站点的数据采集器进行交互，完成数据的采集，以此 为用户提供实时数据，同时分发用户的控制命令并进行报警的处理。平台以t c i i p 协议 为基础，构成统一和便捷的信息交换平台，各个分站的实时运行信息可通过网关上传到中 心机房的监控管理站。各监控管理人员均可以在授权下通过监控终端方便地测览丰富的实 时信息，监控和管理各站点的实时状况。还可以通过j d b c 技术将系统集成s q l s e r v e r 数 据库与其它管理信息数据库互联，提供综合全面的信息与数据。 图2 - 3 描述了其中一个分站的具体施工图。该分站系统的监测设备渤火焰探测器、烟 i u 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 雾探测器、声光报警器、门磁等) 通过1 6 路开关量数据通道与数据采集器相连；温湿度传 感器通过1 6 路模拟量采集通道与数据采集器相连；u p s 和发电机通过r s 2 3 2 与数据采集 器相连；精密空调和智能仪表通过r s 4 8 5 通道与数据采集器相连；数据采集器获得的数 据经由以太网连接传输到监测数据库中。视频监视设备采集的数据经过编码后，经由以太 网传输到视频数据库中，供监控中心处理。 2 6 系统结构 系统结构主要包括客户服务器结构( c l i e n t s e r v e r , c s ) 和浏览器服务器结构 ( b r o w s e r s e r v e r , b s ) 。c s 模式中系统任务由客户端和服务器一起完成，客户端负责用户 界面以及与服务器通信，服务器则需要处理数据，发送控制信息和与客户端通信。c - s 适 用于对产品进行本地测试，优点是功能易于实现，速度快，传输的数据量大，便于显示实 时的曲线，缺点是除了安装服务器软件外，客户端也需要安装客户端软件，软件的管理和 维护费用高，难度大；b s 模式中把客户端即负责显示功能，其他的功能交由中间层( 即 w e b 服务器) 实现，它适合多用户使用，客户端不必安装专门的软件，系统易于维护，缺点 是功能实现复杂，不适合实时曲线绘制，尤其当数据传输量较大时速度较慢。无论是基于 b s 的，还是基于c s 的远程信息采集与监控系统，都是以网络作为通信平台的，这些系 统以哪技术为基础，具有简单、高效、低成本等优点，已经成为信息网络的一种最普 遍应用的信息交互平台。根据青岛广电总局的要求，本系统的开发采用b s 体系结构。 2 7 平台功能 本系统主要负责采集站点各类型智能设备和视频设备的数据，绘制曲线，完成数据的 检索、处理，以及越界报警等功能。整个平台的功能主要有： 1 )实时数据监测：中心机房维护人员可以及时、准确的获取分站点每一个监控对象的 运行状态。监控对象包括温湿度、门禁、浸水、烟雾、特种气体浓度、图像等环境信息和 电源数据等动力信息，显示的状态有站点监控通信不良、中心机房掉站、监控点报警等。 2 )图形化的操作界面：系统采用完全人性化的交互界面，丰富的动态显示界面，标准 的w i n d o w s 界面设计，便于客户学习操作使用。系统具有形象化的图形界面，并且提供曲 线、图表、网页等多种显示方式。 3 )远程联网监控及维护功能：由于采用了i n t r a n e t 技术，使远程联网监控，远程系统 1 1 基于i n t r a ”e t 的远程机房监控系统的设计与；现 维护实现更为容易。系统可将各子系统的实时信息资源有机地组合起来，响应各分站点的 请求把集成信息传递到需要的地方，并可通过相应页面直接实现系统维护。 4 )历史报警记录与查询；系统具有历史告警记录功能。数据库中保存的历史报警记录， 且可以方便的按照预定义的限制条件进行查询，限制条件包括时间段、报警地点、报警类 型等。系统可以分时段、分地域对故障率、平均障碍历史等信息进行统计查询统计的结 果可以自动形成报表通过打印机输出。 5 )便于系统扩充的开放式结构：为了满足系统的扩充升级，系统结构采用开放式设计， 系统软件完全的模块化结构，使扩充新的被控设备或子系统，只需做少量接口开发并维护 数据库，就可实现全部子系统或设备的统一监控管理。 蕊叠 霾量 分站点数据采集攥 2 8 平台软件层次结构 分站点数据采集器 鏖 分站点数据采集器 图2 _ 4 平台软件层次结构图 本着为用户建立一个安全、实用、先进、友好的机房监控系统的原则本远程机房监 控系统将提供三个层次的监控软件：中心机房管理层、分站点监控层以及远程浏览层。如 图2 - 4 所示： ( 1 ) 中心机房管理层 管理站主要是能让中心机房分管领导在远程端对各分站点监控主机的监控信息进行查 看和集中管理，在管理工作站可以看到各分站点主机上的所有实时信息，完成各种控制任 & 封一 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 务。它采用分层结构可便于系统将来在各层上的大规模的扩容。管理工作站可以对所有分 站点监控主机进行集中管理，它接收各监控主机传来的实时信息、报警信息和视频信息、 显示监控画面和视频内容、处理所有的报警信息、发送管理人员的控制命令给各监控主机 并记录报警事件。在管理工作站可以看到各监控主机的所有实时信息，完成各种控制任务。 管理工作站和各分站之间通过t c p i p 连接。 ( 2 ) 分站点监控层 分站点由数据采集器、视频采集设备、智能仪表、温湿度传感器和多种报警探测器组 成。数据采集器与智能设备之间通过r s 4 8 5 2 3 2 连接，与报警探测器之间用开关量膜拟量 通道连接，采用主从方式通过各种通讯协议相互通讯，取得各设备的实时数据，同时与各 端口的设备通讯，便于对事件的即时响应。分站点的数据采集器通过以太网接口与中心机 房的监控主机连接，并通过相应的通讯协议与监控主机进行交互，完成数据的采集和报警 等功能。 ( 3 ) 远程浏览层 为方便管理，系统同时提供浏览器支持，管理人员无需安装任何软件，就可直接在任 何微机的浏览器中，观看各分站点的所有实时数据和视频信息，采用合适的画面刷新速度， 可确保其实时性。在浏览站可随时随地了解机房的实际工作状况，便于实现管控一体化， 系统提供内嵌于浏览器的远程监控模块。管理人员将可以在浏览器中，直接观看监控画面， 并且该监控画面应与当地监控站一致，可以通过该界面远程控制设备运行，同时远程浏览 站也能分别浏览各机房的视频信息。 1 3 基于i n t r a n e t 的远程机房监控系统的设计与实现 3 详细设计 3 1 系统模块及划分 系统的模块划分应按照如下原则：按照系统各组成部分的功能属性来分析系统，满足 系统的功能需求；系统的分解应该同时满足系统的非功能属性的需求，如系统的可维护性、 可扩展性、可测试性等；按照上述原则，整个远程监控平台作为一个体系，集成了远程数 字视频监控系统、远程机房火灾报警系统、远程动力设备监控系统以及与外部系统的输，v 输出接口，这几个子系统承担不同的任务，协同工作，共同完成信息的自动获取与监控， 如图3 1 所示。 3 2 远程数字视频监控系统 图3 1 远程监控平台系统组成 本系统的设计宗旨是数字系统进行实时监看，进行录像以及通过网络传输到中心机房 统一控制，调看各分控点监视画面、历史录像资料。系统设计以数字系统为主，应用基于 计算机网络的多媒体控制管理技术，将监控视频图像的控制、储存、传输、查询纳入计算 机网络的统一管理，两者互为补充、相辅相成，共同构建实用、效率、快速的监控系统体 系。为闭路监控系统提供先进的技术手段，以保障整个系统的安全。 1 4 萎于i n t a c t 的远程机房监控幕坑的设计与实现 3 2 1 系统构成与系统拓扑 站点机房视频监控设备是安装在现场的摄像装置，包括各类摄像机、镜头、防护罩、 支架，它的任务是将现场的图像信号转换成电信号，井传输到分控中心。视频监控系统的 总体拓扑如图3 - 2 所示： 十0 帆g 性疑雎器 3 2 2 监控中心功能 m 颧& 薹 _ 一_ _ 孽 h # 帆b h * 目日g & n 8 * # n r n “ 图3 - 2 视频