（计算机应用技术专业论文）电信综合结算监控系统的设计与实现.pdf

摘要 随着电信运营商竞争的激烈和电信内部业务的增多，电信综合结 算的问题日益重要。为实施有效的管理，各个省的业务结算局在建设 好综合结算系统的同时，也必须建设可靠、有效的监控系统对它进行 集中管理和监控，从而保证综合结算系统稳定地运行。电信结算监控 系统，是专为中国电信各省级运营公司用于监控本省综合结算系统而 设计的。 本文以湖南电信综合结算系统为背景，介绍了电信综合结算监控 系统的业务需求，从硬件和软件两方面详细阐述了系统的设计和实 现，并对其中的关键技术进行了深入的研究，最后总结了系统的优点， 提出了需要继续完善的地方。 本文的主要工作有以下几点：i 、在硬件架构上，将分布式代理 与集中式管理相结合形成基于代理的集中分布式监控系统，更好地 满足了用户需求和达到了系统集中监控的目的。2 、在软件架构上， 采用c s 、b s 混合结构的形式，既保证了数据的实时性和准确性， 又保证了系统界面友好。3 、p h p 与o r a c l e 数据库的连接，采用a d o d b 技术，为今后的系统升级和数据库移植带来了较大的便利。4 、网络 通信选择改进的u d p 协议，提高了系统的实时性，保证了通信的可 靠性。5 、给出了系统的安全性和实时性策略。6 、用c 语言和p h p 开发了c 烬和b s 两套子系统，实现了预期的所有功能。 整个监控系统已经在湖南电信进行了测试并成功运行。整体运行 稳定。监控系统能及时准确地捕捉综合结算系统的故障，并马上提示 工作人员。同时在监控系统的专家建议的提示下，工作人员能迅速解 决系统故障，大大减轻了工作人员的负担，为电信企业的结算工作提 供了一个更安全、更便捷的方式。 关键词监控系统，c s 、b s 混合模式，监控代理，a d o d b w i t ht h e c o m p e t i t i o na m o n g t e l e c o m m u n i c a t i o n e n t e r p r i s e s b e c o m i n gf i e r c e a n dt h eq u a n t i t yo ft e l e s e r v i c ei n c r e a s i n g , t e l e c o m g e n e r a ls e t t l e m e n th a sb e e na 1 1 i m p o r t a n ti s s u eg r a d u a l l y i no r d e rt o i m p r o v et h ee f f i c i e n c ya ss o o na sp o s s i b l e ，a l lt e l e c o me n t e r p r i s e sm u s t b u i l du pt e l e c o mg e n e r a ls e t t l e m e n ts y s t e m a tt h es a m et i m e ，t h e ya l s o m u s tc o n s t r u c tas a f ea n de f f e c t i v em o n i t o r i n gs y s t e mt oe n s u r e 也e r e l i a b i l i t y a n ds t a b i l i 够o ft e l e c o mg e n e r a ls e t t l e m e n ts y s t e m 砥 s e t t l e m e n tm o n i t o r i n gs y s t e mi ss p e c i f i c a l l yd e s i g n e df o rt h ep r o v i n c i a l t e l e c o mg e n e r a ls e t t l e m e n ts y s t e m o nt h eb a c k g r o u n do f h u n a nt e l e c o mg e n e r a ls e t t l e m e n ts y s t e m ，t h e b u s i n e s sd e m a n d so f t e l e c o mg e n e r a ls e t t l e m e n ts y s t e ma r ei n t r o d u c e di n t h et h e s i s i t sd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o na l er e p r e s e n t e df r o mb o t h h a r d w a r ea n ds o f t w a r ea s p e c t si nd e t a i l s i t sk e yt e c h n o l o g i e st h a tn e e dt o b er e s o l v e da r ei n v e s t i g a t e dd e 印l y f u r t h e r m o r e ，t h ea d v a n t a g e so ft h e s y s t e m a r es u m m a r i z e da n dt h ed i s a d v a n t a g e sa r ea l s op u tf o r w a r d t h em a i nw o r ki nt h et h e s i si sl i s t e d 笛f o l l o w s f i r s t l y , t h ec e n t r a l i z e d - d i s t r i b u t e dh a r d w a r ea r c h i t e c t u r eb a s e do n a g e n ti sa d o p t e di n t h em o n i t o r i n gs y s t e m i tc a nm e e tt h es t a f f s r e q u i r e m e n t sa n da c h i e v et h eg o a lo fc e n t r a l i z e ds u p e r v i s i o n s e c o n d l y , t h em i x e dm o d eo fc sa n db si ss e l e c t e da st h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r eo f t h es y s t e m i td l s u r e st h er e a l t i m ea n da c c u r a c yo ft h ed a t aa n df r i e n d l y i n t e r f a c eo ft h es y s t e m t h i r d l y , a i ) o d bt e c h n o l o g yi sa p p l i e df o r j o i n i n gp 耶a n do r a c l e ，w h i c hi sc o n v e n i e n tt ot h es y s t e mu p d a t ea n d d a t a b a s et r a n s p l a n t a t i o n f o u r t h l y , t h ei m p r o v e du d pp r o t o c o li su s e df o r n e t w o r kc o m m u n i c a t i o ns oa st oe n s u r et h es y s t e m sr e a l - t i m e p e r f o r m a n c ea n dc o m m u n i c a t i o nr e l i a b i l i t y f i r h l y , t h es e c u r i t y a n d r e a l - t i m ep o l i c i e sf o rt h es y s t e ma r ep r e s e n t e d f i n a l l y , t h ec sa n db s s u b s y s t e m sa r ed e v e l o p e di nca n dp h p t or e a l i z et h ee x p e c t e df u n c t i o n s t h em o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e nt e s t e di nh u n a nt e l e c o ma n dt h e r e s u l t ss h o wt h a ti ti sp e r f e c t i tr u n ss t e a d i l y d u r i n go p e r a t i o n ，i tc a n q u i c k l ya n da c c u r a t e l yf i n dt h et r o u b l e si nt h es e t t l e m e n ts y s t e ma n d i n f o r mt h es t a f fa to n c e ，s ot h a tt h es t a f fc a ns u c c e s s f u l l ys o l v et h e p r o b l e m su n d e rt h eh e l po fi t ss p e c i a l i s t i cs u g g e s t i o n s i naw o r d ，t h e m o n i t o r i n gs y s t e ml i g h t e n st h eb u r d e no nt h es t a f fa n dp r o v i d e st h es t a f f w i t has a f e ra n df a s t e rw a yt od e a lw i t ht h es e t t l e m e n tw o r k k e yw o r d s m o n i t o r i n gs y s t e m ，m i x e dm o d eo fc sa n db s ， m o n i t o ra g e n t , a d o d b m 原创性声明 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。尽我所知，除了论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 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：靼吼粤年月号日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：弛师签氢日期：丝2 年上月旦日 硕士学位论文第l 章绪论 第1 章绪论 随着我国电信市场体制改革的不断深入进行，电信运营业进行了优化重组， 使国内电信运营业呈现出多元化的趋势。中国电信在开展各种业务的同时，既要 处理与其它电信运营商各业务问的结算，又要处理本运营商内部各业务问的摊分 以及同一业务不同分公司之间的摊分，必须与其他运营商建立公平合理的互联互 通关系，实现网间结算和漫游结算；在企业内部建立成本核算体系，实现各分公 司和企业内各业务部门间的网内摊分和漫游摊分。结算业务种类的不断增加以及 结算规则的不断变化，对结算系统提出了越来越高的要求1 1 1 由于整个电信综合结算系统是一个分布式系统，机器数量多。分布广，数据 处理复杂，人工管理困难，因此需要对整个综合结算系统建立一个监控系统，监 控结算系统的运行状态，查询采集日志，以图文形式提供各种所需状态信息，系 统异常时根据错误类型自动予以声光报警，并提供一定的专家维护意见，以保证 该系统的正常运行i z 】。 1 1 系统开发背景 电信综合结算是指不同的电信业务互联后，因为一个电信业务经营者为另一 个电信业务经营者的用户提供了服务并发生了相应的成本，另一个电信经营者要 向这个电信业务经营者支付一定的报酬，所付的报酬称为网间接续费或结算费 用相应主要为电信运营商提供这项业务费用的系统称为综合结算系统【3 l 。综合 结算系统涵盖结算业务的预处理、批价、结算处理、审核校验、对帐、查询统计、 安全管理等处理过程。 随着中国电信分别跟中国移动、中国联通、中国网通、中国铁通等电信运营 商固网分营工作的结束，中国电信需要与其他运营商实现互联互通，由此带来的 费用结算就变得日益重要，其结算收入在整个企业收入的比重将迅速提升【4 】。电 信运营商各业务的网问结算、网内摊分、漫游结算以及漫游摊分均应该在综合结 算系统中实现。 在市场竞争日益激烈的环境下，网间结算既是主导运营商重要的业务收入， 又是政府管制的重要内容，同时也是电信运营商之间最容易产生异议的一项工 作。中国电信为了在激烈的市场竞争中立于不败之地，满足电信业务不断发展的 需要，从根本上扭转中国电信在结算工作中的被动局面，加强企业内部管理与考 核的力度，中国电信集团公司于2 0 0 3 年开始启动集团总部、各省( 直辖市) 的 硕士学位论文第1 章绪论 计费结算中心系统工型5 1 。此结算系统分为总部、省级两级系统，分别完成不同 级别的网间结算、网内摊分、漫游结算、漫游摊分工作。省级综合结算系统是中 国电信计费结算系统的重要组成部分，集团总部计费结算中心系统中所定义的全 部对外结算、对内摊分等工作都将依托省级计费结算系统来实施。该系统的建设 是中国电信积极推进的五大集中管理之一的本地计费帐务集中管理的进一步深 化，同时也是企业信息化建设的重要组成部分。 在电信行业，建立省级集中计费结算系统是新提出来的课题，是以效率为原 则的，它将逐渐取代过去的以地市级公司为单位的结算方式。将分散的小系统整 合成集中的大系统，可以有效的提高工作效率，降低成本，简化管理过程，这是 大型企业发展的必由之路。不只在电信行业，我国的银行、税务、海关等许多关 系到国计民生的行业都采用的是集中计费或结算系统旧。 国际上，整合计费结算系统的电信运营商也十分普遍，电信业巨头( 如n t t 。 a t & t ) 的信息系统均采取以大型主机( 如s 1 3 9 0 ) 为核心的集中架构模式。以 亚洲的电信业为例，日本电报电话公司( n 兀) 作为亚洲乃至全球最大的电信运 营商之一，有6 0 0 0 万用户使用其电信服务，每年要处理7 8 2 亿次呼叫，每年的 营业收入为8 0 0 亿美元这对其计费结算系统提出了苛刻的要求，必须保证全天 2 4 小时的正常运转。日本m 盯公司经过数年努力将原来的6 0 多个数据中心整 合为不到1 0 个，而且根据今后发展的情况，该企业将继续整合为两个中心系统， 以迎接来自美、欧等电信业巨头的竞争。 国内，目前集团公司的各省( 直辖市) 分公司都已建立了各地的省级结算系 统，将过去以集团公司、省公司、地市分公司为单位的三级体系结构逐渐地过渡 到现在的以集团公司、省公司为单位的两级体系结构，以适应电信运营商业务的 多元化发展和残酷的市场竞争。 新一代的综合结算系统集成了电信多种业务，能够快速灵活支撑电信运营商 涉及到网问结算的各种业务，并对电信内部的组织结构和管理模式提供技术保 证，使管理人员的职责更加明确，提高工作效率，同时为电信运营商和客户提供 优质完善的服务和技术支撑，支持中国电信事业的不断发展。 当然随着电信综合结算系统的发展，其使用和管理的复杂性也越来越复杂， 客观上需要一个监控平台系统对其功能运行情况进行统一的监控和对其功能运 行进行控制，从而提高业务系统运营的效率和效益。 在电信综合结算系统的基础上建立统一的监控平台在今天具有很强的现实 意义从系统本身来讲，它一方面有助于提高产品易用性，另一方面也是系统自 身发展的需要；从电信行业来说，它对于提高电信企业信息化水平，提高业务系 统运营的效率和效益具有重要的意义。电信综合结算监控系统就是在以上背景之 2 硕士学位论文第1 章绪论 下得以立项开发的 1 2 国内外的研究现状 目前监控系统的含义是比较统一的，是指具有数据采集、监视、控制功能的 计算机系统，即监控和数据采集系统，也是人们常说的s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n 擂o l a n d d a m a c q l l i s i 虹o n ) 系统【刀。计算机监控系统是以控制计算机为主体，加上检测装 置、执行机构，与被监测控制的对象( 生产过程) 共同构成的整体。一般计算机监 控系统有如下特点：实时性、可靠性、可维护性、数据自动采集处理、通信功能、 自动运行与报警、管理功能。 远程监控最早来自于医疗系统中的远程诊断系统。监控系统的演变，是一个 从集中监控向网络监控的发展历史。监控技术大致经过了如下三个阶段：第一个 阶段是单机监控系统，主要是针对单台或者单一类型的设备进行监控，系统是封 闭的，状态信息仅仅供内部使用；第二个阶段是集中式监控系统，由多台计算机 组成，其中一台计算机控制其他多台计算机进行监控；第三个阶段是网络范围内 的远程实时监控系统，即本地计算机通过网络系统对远端的设备进行监测与控 制，包括设备的远程数据采集、远程监控和远程维护。能够实现远程监控的计算 机软硬件系统称为远程监控系统 s l 。 传统的远程监控存在如下不足之处：普遍采用m o d e m 进行数据传输、长期 占用网络资源、使用成本高、工作效率低、可靠性不高和传输速率低。系统专用 性强，开放性不足，整个系统处于封闭或半封闭状态，可扩展和可移植性也不高。 随着h l t e m o t 和 m m n o t 的快速发展和普及，w e b 技术能够弥补传统监控系 统的不足，运用w e b 技术实现设备的远程监控，已经越来越多地成为设备监控 系统不可或缺的一部分 目前，对于远程监控技术的研究正处于积极的探索中，并有相应的应用系统 出现。对于远程实时监控技术，国内外展开了积极的研究聊。 国外，1 9 9 6 年，美国麻省n o r t h a n d o v e r 公司首先将p l c 与i n t e r a c t 相连。 著名的n a t i o n a l $ t r u m e n t 公司就在它的产品l a b v i e w 中加入了网络通 信处理模块，因而可以在基于网络范围内进行监控数据的传送。1 9 9 7 年1 月， 第一届基于i n t e r n e t 范围内的远程监控诊断工作会议由斯坦福大学和麻省理 工大学联合主办，这次会议得到了制造业、计算机业、网络业和仪表业等许多大 公司的热情支持，例如f o r d ，s u n ，h p , b o e i n g 等。之后由这些公司协同合作 共同推出了一个实验性的系统t e s t b e d 。t e s t b e d 可以初步实现在 i n t e r n e t 范围内的信息监控和故障会诊，但与最初的设计目标相去甚远，所以 目前只是起到一种研究作用。另外，还有许多著名的国际组织m i m o s ( m a c h i n e r y ， 硕士学位论文 第1 章绪论 i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n to p e ns y s t e m a l l i a n c e ) 、m f i p ( s o c i e t yo fm a c h i n e r y f a i l u r ep r e v e n t i o nt e c h n o l o g y ) 、c o m a d e m ( c o n d i t i o nm o n i t o r i n ga n d e n g i n e e r i n g m a n a g e m e n t ) 等，也展开了对远程实时监控技术的研究，并提出了一定的信息交 换和数据处理的标准。九十年代后期，一些公司开始开发出一些和w e b 技术相 关联的产品。o p t o 公司开发的s n a p i o 系统，将s n a pe t h e m e tb r a i n 集成到 了它的产品中，采用该产品构造的监控系统，可以通过i e ( i n t e m e te x p l o r e r ) 或 n e t a c a p e 等浏览器来设定查看参数和现场数据，利用网络浏览器来监控现场，m 逐渐开始替代h m i ( h u m a nm a c h i i n t e r f a c e ) i 埘。 国内，对于远程实时监控技术也开展了积极研究。目前，西安交通大学、哈 尔滨工业大学、华中理工大学、上海交通大学、合肥工业大学等的研究成果较为 先进，例如华中科技大学开发出的“汽轮机工况监测和诊断系统l 呵g ”、 哈尔滨工业大学的“微计算机化机组状态监视与故障诊断专家系统m h n 仍e s ”、 南京理工大学c i m s 研究所承担了国防科工委长春f m s 实验中心检测监控系统 的研制任务，对柔性制造系统中各子系统的检测监控技术进行了初步集成。这些 大学也都建立了宣传远程监控技术的站点，例如由西安交通大学联合其他几所高 校共同创建的c e r n e t 、合肥工业大学的全球范围内的智能网络数控系统 ( i n e t - c n c ) 等1 。 目前远程监控技术的主流是应用i n t e r n e t 技术，在t c p i p 协议和w w w 规 范的支持下，合理组织软件结构，使工作人员仅在b r o w s e r 界面下通过访问网络 服务器来迅速获取自己权限下的所有信息并及时进行操作。 将来，嵌入式系统的发展会越来越迅速越来越成熟【1 2 1 。这项新技术迟早必将 用于远程监控系统上，是监控系统的未来发展方向之一嵌入式监控系统可以使 信息实现本地化处理，改善服务器性能，可以使每一个设备具备上网与服务功能， 即每一个设备都可以独立进行服务，从而大大提高监控的质量和范围。 对于专门的应用系统监控，由于各个行业领域有各自的特点，所以到目前为 止并没有形成一个大而全的监控系统对应用系统的软件监控领域进行支持。 我国电信行业作为信息产业的龙头行业，是我国信息化建设的主力军，它不 但要实现自身的信息化，还需要为其他行业的信息化提供基础的通信服务，为大 众提供包括i n t e m e t 、移动、固定等多种多样的通信手段，在我国信息化建设中 起着不可替代的作用。电信行业在满足为其它行业人员提供各类资讯服务的同 时，始终将信息化建设作为为大众提供更好服务的基础，非常重视信息化建设， 自1 9 9 7 年开始的命名为“九七工程”的以地市公司本地网为中心的信息化建设 完成后，2 0 0 3 年度又以省级集中结算系统建设为切入点拉开了省级集中系统信 息化建设的序幕。 4 硕士学位论文 第1 章绪论 电信综合结算监控系统便是为省级集中结算系统提供统一监控平台的应用 系统。由于电信结算系统具有模块多，分布平台多的特点，而目前国内结算软件 提供商在电信结算监控上一直没有较好的解决方案，对于结算系统的监控存在如 下问题： 1 ) 中国一个中等城市的电信用户数都在百万数量级，日处理电信业务详单 记录超过百万条，数据处理规模很大。结算系统作为大型信息应用系统，具有规 模大、处理流程复杂；承载的业务种类较多；衔接部门较多；出现异常情况较多 等特点。相应的软、硬件运行状况难以掌握和控制。 2 ) 各级结算系统要求一定程度的实时或准实时响应，而目前结算系统维护 普遍存在着故障定位不准、排障时限过长等问题。解决这些问题，需要建立相应 的监控和排障系统，从而保障系统的不间断运行 ， 3 ) 目前各电信运营商总部、省级、本地级结算( 帐务) 中心之间存在纵向 联网、协同结算等关系。怎样了解各级系统和全程网络的运行情况，也是结算管 理部门比较困难的事。 4 ) 缺乏对主机和数据库进行集中监控的统一实现方式；有的采用字符界面， 在控制台用f r i n t f 语句将监控信息打出；有的采用循环查询数据库表在前台界面 进行展现的方式等。由于缺乏统一、直观、人性化的界面，从而易导致结算工作 出错，给企业带来巨大的经济损失。 5 ) 全面查询一遍系统的状态，速度太慢。由于主机数量多，而且多是复杂 变化的动态系统，从操作系统到数据库的所有状态都查询一遍几乎是不可能的， 只能查看几项重要的参数，无法动态全方位地掌握、评估系统运行的状况，从而 使一些问题难以被及时发现解决。 6 ) 管理方式不直观，对技术人员有一定的专业要求。由于受水平所限，有 时难以在需要时找到技术手段来发现问题的症结所在，拖延了故障的排除时间 。 7 ) 现有的工作方式被动。有不少问题只有等到问题暴露之后( 如表、索引 无法扩展，导致前台工作陷入停顿) 才能得到解决，这不但拖延了时问，而且对 业务造成负面影响。 8 ) 结算系统在传统维护方式上，存在着人员岗位较多，工序难以掌握，捧 障时多重介入、分工不明确等问题。 随着电信运营商竞争的激烈和电信内部业务的增多，电信综合结算的问题目 益重要为实施有效的管理，必须依靠有效的监控系统进行集中管理和监控。 在这种形势下，开发一套面向电信结算系统的统一的监控平台便成了结算系 统的发展方向，该问题将在新一轮电信行业省级集中结算系统建设过程中解决。 硕士学位论文第l 章绪论 1 3 系统需要解决的主要问题 电信综合结算监控系统是通过统一的系统监控平台对结算系统的功能模块 的运行情况进行监视和控制的应用系统。它对结算系统运行软件平台多、操作系 统和数据库形式多样的情况进行整合，通过统一的界面对系统功能进行接入，极 大提高了产品的易用性。 由于电信结算监控系统的发展正处在探索阶段，没有形成成熟的规范和标 准，因此，在电信结算监控系统在实现的过程中，没有一个完整的成熟的业务模 式可以参考，没有现行的标准可以依靠，所以在设计开发整个系统的过程中，需 要着重解决好以下几个方面的问题： 1 ) 做好系统需求分析，指定合理的软件开发计划； 2 ) 设计出科学、合理的硬件、软件架构，选择先进的、合适的开发工具； 3 ) 在软件实现的过程中，采用最新技术，优化算法，重点解决数据库实现、 网络通信实现，以及各主要功能模块( 监控消息获取、告警处理、采集文件的分 析、日志查询、进程控制) 的实现； 4 ) 在软件开发中，加强安全性和实时性设计。 总的来说，建设结算监控系统，主要是为了提高电信综合结算系统的可靠性 和稳定性，提高维护人员对大型结算系统运行状况的把握程度，达到以下几个目 标： t ) 可以对综合结算系统的文件采集和各业务进程进行监视和控制，从根本 上保障结算系统的稳定性，提高排障响应速度，避免可能造成的损失和影响； 2 ) 提供友好和人性化的界面，告警直观，操作简单； 3 ) 改变旧的生产方式：从前那种“以人为主、人工驱动”的生产方式应该 抛弃，实现无人值守、集中监控、自动报警等生产方式；优化岗位配置：将有限 的人员集中到数据维护、异常处理、统计分析等岗位，其他岗位一律从技术上实 现无人值守。 1 4 论文的组织结构 论文的内容安排如下： 第一章为概述，介绍了系统开发的背景、国内外发展现状，提出了系统需要 解决的主要问题，并介绍了论文的组织结构； 第二章为系统实现的相关技术，介绍了监控系统管理模式，阐述了代理技术 和监控系统的软件方案，详细论述了网络通信技术； 6 硕士学位论文第1 章绪论 第三章为系统总体设计，介绍了电信综合结算系统的业务流程，提出了系统 的功能需求，分析了系统的硬件、软件架构，讨论了选择开发平台和工具的依据； 第四章为系统实现，介绍了数据库实现和网络通信实现，详细阐述了c s 、 b i s 下的软件实现，讨论了系统的安全性和实时性策略； 第五章是结论与展望。 1 5 本章小结 本章主要介绍了系统的开发背景，国内外监控系统的研究现状，指出目前针 对电信综合结算系统的监控存在的问题，提出了系统需要解决的主要问题，最后 介绍了论文的组织结构。 7 硕士学位论文第2 章监控系统实现的相关技术 第2 章监控系统实现的相关技术 2 。1 监控系统管理模式 监控系统管理模式【”】有集中式和分布式两种，是网络系统在发展过中自然 形成的两种不同的管理模式。它们各有特点，适用于不同的网络系统结构和不同 的应用环境。 l 、集中式监控系统 集中式监控系统是指：现场设备分布在某个地方，数据采集完成后，发送到 数据中心进行处理。它是早期监控系统的处理方式，只能监测很小的范围，但实 现简单。 集中式监控系统的主要特点是；数据的获取、处理、显示更多地依靠一台计 算机来完成。如：将过程数据输入输出、实时数据库的管理、实时数据的处理与 保存、历史数据库的管理、历史数据处理与保存、人机界面处理、报警与日志记 录、报表直至系统本身的监督管理等所有功能集中在一台计算机中。 其优点如下： i ) 体系结构简单、清晰，项目实施快； 2 ) 服务器的维护方便； 3 ) 集中式的数据库易于管理和保证数据一致性； 4 ) 投资小。 但是集中式监控系统也存在缺点，表现在以下几个方面： 1 ) 各种功能集中在一台计算机中，使得软件系统相当庞大，各种功能需要 很多实时任务完成，而任务数量的增加会导致系统开销增大，使计算机运行效率 下降； 2 ) 由于集中式系统需要庞大而复杂的软件体系，使得系统软件可靠性下降； 3 ) 系统的可展性差，限于计算机硬件的配置和性能，一个系统在建立时基 本上就己经确定了其最终能力，系统的扩展很困难： 4 ) 所有功能集中在一台计算机上大大增加了计算机失效或故障对整个系统 造成的危害。 2 、分布式监控系统 分布式监控系统【1 4 j 是指：现场设备分布在不同的地方，数据采集完成后， 发送到不同的数据中心进行处理。数据终端根据一定的算法将数据发给特定的数 据中心。对数据中心的运算处理能力要求不高。监测范围较广，但实现复杂 s 硕士学位论文第2 章监控系统实现的相关技术 针对集中式监控系统存在的问题，分布式监控系统采用了以下设计原则： 1 ) 使用多台计算机共同完成所有过程量的输入、输出，每台计算机只处理 一部分实时数据，这样，任何计算机的失效只会影响到自身处理的实时数据，而 不至于造成整个系统失去实时数据； 2 ) 用不同的计算机处理不同的功能，使每台计算机的处理尽量单一，以提 高每台计算机的运行效率和软件的可靠性； 3 ) 用计算机网络解决系统的扩充升级问题，计算机网络具有设备相对简单、 可扩展性强、初期投资较小的特点，只要选型得当，网络架构可以具有极大的伸 缩性，从而增强系统的可扩展性； 4 ) 网络中的计算机处于平等地位，运行中互不依赖，以保证任一计算机的 失效只影响自身。 其缺点是： 1 ) 网络结构复杂； 2 ) 地市公司与省公司需要通过接口互联，实现全网管理； 3 ) 整体投资大 综合集中式监控系统和分布式监控系统的优缺点，扬长避短，本监控系统采 用分布式监控、集中式处理相结合的方式。即；现场设备分布在不同的地方，数 据采集完成后，发送同一个数据中心( 省电信业务结算局) 进行处理。要求数据 中心具有强大的处理能力，通常采用具有快速运算能力和巨大存储能力的服务器 或工作站作为处理平台。 这种方式监测范围较广，保证了系统的安全性和可扩展性；同时由于集中监 控非常强调全程网络的概念，而且目前电信d c n 网络已经非常稳定、高速，在 价格方面具有突出的优势。 2 2 代理技术 代理是一个飞速发展的研究领域，术语“a g e n t ”当前正风行计算机界和人 工智能研究团体，其原因在于基于代理的系统在问题求解方面具有出色的优势。 代理技术提供了一种全新的、分布的计算模式和问题求解途径，它能有效地缓解 集中的、顺序的控制对系统的约束，以一种非集中的、并发的方式来寻求问题的 解决。 l 、代理的概念 对代理一词的概念因所研究和关心的问题不同而很不一致，目前尚无被普遍 接受的一般定义【1 5 1 。广义的代理包括人类、物理世界的机器人和信息世界的软 件机器人。狭义的代理则专指信息世界中的软件机器人或称软件代理。它是代表 9 硕士学位论文第2 章监控系统实现的相关技术 用户或其它程序，以主动服务的方式完成一组操作的机动计算实体。 所谓“主动服务”是指： 1 ) 主动适应，即在完成操作的过程中，它可以获得、表示并在以后的操作 中利用关于操作对象的知识以及关于用户意图和偏好的知识； 2 ) 主动代理，即对一些任务无须用户发出具体指令，只要当前状态符合某 种条件，就可以代表用户或其它程序完成相应的操作。所谓“机动”是指在所处 的计算环境中灵活的访问机制，以及同其它代理通信和协作的机制。 一般情况下，我们所指的代理是软件代理。 定义l ( 弱定义) ：代理具有这样的特性【1 6 1 ：自治性( a u t o n o m y ) ：代理可 以在没有人或其它代理直接干预的情况下运作，而且对自己的行为和内部状态有 某种控制能力；社会性( s o c i a l i t y ) ：代理和其它代理( 也可能是人) 通过某种 代理语言进行信息交流；反应性( r e a c t i v i t y ) ：代理能够理解周围的环境，并 对环境的变化做出实时的响应；能动性( p r e - a c t i v e n e s s ) ：代理不仅简单地对 其环境做出反应，也能够通过接受某些启动信息。表现出有目标的行为。 定义2 ( 强定义) ：代理除了具备定义l 中的所有特性外，还应具备一些人 类才具有的特性，如知识、信念、义务、意图等 监控系统一般a g e n t 的基本结构【1 7 1 如图2 1 。 _ | 环境感知模块 _ _ 1 信息处理模块 。 lllt 通信模块i 0 、j 执行黻i 一智能馘r 图2 - 1a g e n t 结构图 由环境感知模块、执行模块、信息处理模块、智能模块和通信模块组成。 环境感知模块和执行模块负责与外界环境进行交互，例如环境感知模块负责 采集机当前状态数据，执行模块负责开机、停机等动作；通信模块负责与其它 a g e n t 进行交互；信息处理模块负责处理环境感知模块和通信模块得到的信息； 智能模块是赋予该a g e n t 智能的关键部件，它封装该a g e n t 的任务、理念、目标 和知识库，对信息处理模块得到的外界环境和其它a g e n t 信息进行处理，并进一 步推理、分析，并做出决策，然后通过执行模块执行或与其它a g e n t 进行进一步 的通信。 2 、多代理系统( m a s ，m u l t i - a g e n ts y s t e m ) 单个代理的智能是有限的，但我们可以通过适当的体系结构把代理组织起 i o 硕士学位论文第2 章监控系统实现的相关技术 来，从而弥补各个代理的不足，使得整个系统的能力超过任何单个代理的能力。 m a s t l 8 1 不仅研究单个代理复杂的体系结构以及这样的代理之间的简单交 互，而且研究大量相对简单的代理之间的复杂交互，即建立复杂的社会模型，而 不是复杂的个体模型。研究人员更关注m _ a s 中代理在社会层次上的知识和行 为。 m a s 系统的关键有两个方面【1 9 1 ：一个是代理之间的协作，另一个就是对环 境( 信息环境) 的适应。我们首先需要研究一种使各个代理能够协调工作的方法， 这就需要建立一个代理之间交换信息的协议集。代理之间的协作通常有任务共享 和结果共享两种方式：任务共享是指单个代理可以用最少的通信和全局同步信 息完成子问题求解。任务共享要求对任务进行适当的分解。结果共享是指代理 之间通过共享部分结果的形式互相协助，这种方式在代理之间的部分结果互有交 互时比较合适。 2 3 监控系统的软件方案 监控系统的软件方案有c s 模式和b s 模式。 c s 模式，即c l i e n t s e r v e r ( 客户机，服务器，简称c $ ) ，是近几年非常受欢 迎的一种分布计算模式，它的优势在于广泛地运用了网络技术，传统的c 惚体系 是二层的，随着技术的发展三层或多层的c s 体系的应用逐渐成为潮流1 2 0 1 ，现 在由于i m e r n d 越来越广泛地应用，一种新兴的体系结构b r o w s e r s e r v e r ( 浏览 器服务器，简称b s ) 应运而生，并获得飞速发展 1 、两层模式 传统的c ，s 系统将各部分任务分配给分布在网络上的担任不同角色的计算 机，即把较复杂的计算和管理任务交给网络上的高档机器一一服务器( s c r v e r ) ， 而把一些频繁与用户打交道的任务交给前端的计算机一一客户机( c l i e n t ) ，通过 这种结构完全实现了网络上信息资源的共享。两层c 怨的体系结构图如图2 - 2 所 示。 客户机 图2 - 2 两层c s 的体系结构图 硕士学位论文 第2 章监控系统实现的相关技术 客户机负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报告请求等。而服 务器执行后台服务，如管理共享外设、控制对共享数据库的操作、接受并应答客 户机的请求等。这种体系结构将一个应有体系分成两个部分，由多台计算机分别 执行，使他们有机地结合在一起，协同完成整个系统的应用，从而达到系统中软、 硬件资源最大限度的利用。 任何一个应用系统，从简单的单机系统到复杂的网络计算模式，基本上都由 三部分组成：显示逻辑部分( 表示层) 、事务处理逻辑部分( 功能层) 和数据处 理逻辑部分( 数据层) 。表示层的功能是实现与用户的互交，功能层的功能是进 行具体的运算和数据的处理，数据层的功能是实现对数据库中的数据进行查询、 修改、更改等任务。由于d s 系统被设计成两层模式，显示逻辑和事务处理逻辑 部分均被放在客户端，数据处理逻辑和数据库放在服务器端，从而使客户端变得 很“胖”，成为“胖客户机”；相对地，服务器端的任务较轻，成为瘦服务器 两层c s 系统的优势主要表现在以下几个方面：专用性，交互性强：在这 种模式中，客户端装有专用客户软件，更有利于完成某一项专门任务；存取数 据安全：因为c s 模式的平台一般采用适于局域网、安全性好的局域月协议，如 n e t b e u i 协议，安全性有保证；网络通讯量低、速度快：因为只有两层结构， 网络通讯量只包括客户机与服务器之间的通讯量，通讯量低使得运行速度快，有 利于处理大量数据。 2 、多层c ，s 模式 通过对两层c s 系统的分析也不难看出，负荷不均成为这种结构的致命缺 陷，随着应用系统的大型化，这种不足显得更加突出，主要表现在：客户端负 担重：应用程序集中在客户端，且功能越来越复杂，为了提高性能，需要不断提 高客户机的配置，又加重了投资的成本；移植困难、新技术不能轻易应用：因 为一个软件平台及开发工具一旦选定，不可随意更改；系统维护复杂，升级麻 烦，用户界面风格不一，不利于推广使用。 随着中间件与w e b 技术的发展，三层或多层分布式应用体系越来越流行。 在这种体系结构中，客户机只存放表示层软件，提供简洁的人机交互界面，完成 数据的输入偷出；应用逻辑包括事务处理、监控、负载均衡、安全隔离、信息 排队、w e b 服务等采用专有的中间件服务器，实现客户与数据库的对话：后台是 数据库，提供数据的存储服务。在多层体系中，系统资源被统一管理和使用，用 户可以通过网络门户透明地使用整个网络资源。那么c s ( 三层系统) = 多客户 端+ 单w e b 服务器+ 多数据库服务器+ 动态计算。w e b 服务器既作为一个浏览服务 器，又作为一个应用服务器。在这个中间服务器中，可以将整个应用逻辑驻留其 上，而只有表示层存在于客户机上。显然这样的结构减轻了客户端的压力，因而 硕士学位论文第2 章监控系统实现的相关技术 成为“瘦客户机”这种结构中，无论是应用的h t m l 页还是应用j a v a a p p l e t 都 是运行时刻动态下载的，只需随机地增加中间层的服务( 应用服务器) ，即可满 足扩充系统的需要。由此我们可以用较少的资源建立起具有很强伸缩性的系统， 这正是网络计算模式带来的重大改进。三层c s 的体系结构图如图2 3 所示。 务器 客户机 图2 - 3 三层c s 的体系结构图 三层c s 结构的优势主要表现在以下几个方面：安全性；中间层间隔了客 户直接对数据服务器的访问，保护了数据库的安全；稳定性：对于要求全天工 作的业务系统，多层分布体系提供了更可靠的稳定性：中间层缓冲c l i e n t 与数据 库的实际连接，使数据库的实际连接数量远小于c l i e n t 应用数量；快速响应： 通过负载均衡以及中间层缓存数据能力，可以提高对客户端的响应速度；系统 扩展灵活：基于多层分布体系，当业务增大时，可以在中间层部署更多的应用服 务器，提高对客户端的响应，而所有变化对客户端透明。随着分布应用的发展， 1 目的硬件、软件平台的不断更新，跨硬件平台、网络环境、操作系统以及跨不同 数据库的应用系统不断出现，使中间件的应用也更加广泛 3 、b ，s 多层模式 随着i n t e n e t 越来越广泛的应用，原来基于局域网的企业网开始转向基于 i n t e r a c t 的i n t r a n c t 网。于是，一种新兴的体系结构b s 获得飞速发展，成为众多 企业争相采用的新型体系结构。本质上，b s 也是一种c $ 结构，它是一种由传 统的二层c s 结构发展而来的三层c s 结构在w e b 上应用的特例1 2 ”。在b s 的 系统中，用户可以通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求。b s 结构 极大地简化了客户机的工作，服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用 程序的执行将在服务器上完成。b s 模型的数据库体系是利用w e b 技术密切结 合，从而形成具有三层w e b