网络与自动化设备监控预警系统.docx

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网络与自动化设备监控预警系统

附件1

无线电台管理局技术进步奖推荐书

（2015年度）

一、项目基本情况

推荐单位（盖章）：

项目名称

网络与自动化设备监控预警系统

第一完成单位（盖章）

八三一台

第二完成单位（盖章）

主要完成人（按照贡献大小排序，申报一等奖10人，二等奖8人，三等奖6人）

第一完成人

丁健

签字

第二完成人

方志松

签字

第三完成人

周厚福

签字

第四完成人

朱振军

签字

第五完成人

吴黎明

签字

第六完成人

水燕军

签字

第七完成人

王晓杭

签字

第八完成人

曹建辉

签字

第九完成人

潘哲宁

签字

第十完成人

签字

联系人

姓名：

传真：

电话：

手机：

二、承诺书

我单位严格按照无线局《技术进步奖励办法及实施细则》的有关规定及《无线电台管理局技术进步奖推荐书》填写说明的具体要求填写了本推荐书。

我单位保证推荐书的内容及全部附件材料内容属实，不存在弄虚作假情况，且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形。

项目负责人（签字）：

日期：

申报单位负责人（签字）：

日期：

注：

本页填写完成后，请在推荐单位、完成单位处盖公章，每个完成人逐个确认签字，承诺书由项目负责人签字。

将本页扫描成图片文件或PDF文件，作为在线申报的附件上传至《科技服务管理系统》。

三、项目简介

项目所属科学技术领域、主要内容、特点及应用推广情况（不超过800字）：

一、项目所属科学领域：

网络与自动化设备监控预警系统属于科技成果应用与技术革新领域。

二、主要内容：

本系统主要用于对电台内所有服务器、自动化上位机、路由器、交换机、防火墙、UPS以及数据库系统进行在线式监控预警，主要检测的指标有CPU利用率，内存利用率，硬盘利用率，接口流量和状态，会话数，系统本地时间，系统日志，以及正在使用的数据库、中间件等。

本系统方便系统管理人员和维护人员随时了解整个系统的运行状况，而且能从应用层面对电台安全播出系统的关键应用进行实时监测。

设备的每个属性都有阈值配置，当检测结果超出阈值范围时，系统将通过声音和文字信息报警提醒用户，并将异常信息发送给设备维护人员。

三、主要特点：

1、通用性强，兼容性高：

本系统通用性好，可以兼容各种厂商的网络设备、服务器、以及自动化工控机。

2、强化主动监控，实现集中管理：

集中部署监控系统，实现网络、自动化设备、业务应用的全面集中监控，帮助管理人员从被动管理模式转换至主动识别变化模式，彻底解决被动服务的局面。

3、快速主动预警，实时性高：

建立集中的告警分析处理机制和故障预警机制，具有非常高的实时性，系统每次检测一台主机时间都在200毫秒以内。

服务端系统采用多线程异步框架，根据线程的工作情况进行动态分配，充分利用了服务器性能，在最快的时间内定位故障点，发出报警信息，从而缩短故障时间。

4、全面直观的运行可视化：

提供运行可视化展示能力，以网络、自动化系统、业务系统等角度展示电台安全播出资源运行情况、性能状况等，使管理人员、维护人员能迅速掌握设备运行状态。

5、可扩展性：

本系统具备随设备发展而灵活扩充的能力。

四、应用推广情况：

本系统自2013年底完成部署实施以来，运行状态良好，多次提前发现设备运行异常情况，并通知维护人员前往处理问题，确保所有自动化系统、网络设备以及网络链路的健康运行,由于我们内外网隔离,因此移动终端只在测试过程中使用,并未真正投入使用。

四、主要技术创新点

一、在线式注册模式

传统的运维系统，所有登入系统的用户，只能查看到预先完成添加的设备。

本系统进行了用户私有化处理方式，系统采用在线注册方式，已注册的用户，在登入系统后，可动态添加和修改自己需要监控的设备，通过上传功能，将你的设备上传到服务端，服务端接收到设备数据后，马上对这些设备运行状态进行轮询式监控，并把状态实时反馈给对应的用户。

即用户与设备之间是一对一的关系，而不是传统的多对一关系。

二、主动式全面监控及事前管理模式

传统的运维模式，维护人员根据已定制的日检、周检、月检、季检和年检方案，定时、定期对网络和自动化设备进行人工巡检，而无法实时了解设备的运行情况。

在设备濒临故障前，无法提前预知，只有在设备出现异常情况，并已对相关业务造成影响后，维护人员才被告知业务已无法使用，需要前去维护。

本系统可实时监控任意多个设备，并将各类流量、CPU利用率、内存利用率等图形方式呈现设备真实的运行状态，在设备临界异常值时，提前在界面上以显着的方式显示将要出现故障的设备，并配备语音提示，以及手机推送功能，主动提醒维护人员前去对故障预处理，避免事态发展。

三、集中式监控、多平台终端显示模式

本系统采用主动监控模式，系统在服务端部署监控系统，对所有支持并已开启snmp、wmi的设备，实时轮询检测各设备状态并记录，并将检测结果发送给在线的对应用户。

客户端拥有Windows客户端应用系统、Android客户端应用系统以及Web模式，用户在相应的设备上，选择相应的终端软件，进行远程查看，在设备出现报警信息时，这些系统会主动接收并提醒维护人员。

四、多种检测方案

本系统使用了wmi、snmp、sql、icmp等技术，服务端对每种检测方案，采用独立的应用软件运行方案，各种检测方案之间互不影响。

五、项目详细内容

1、立项背景（不超过800字）

随着我台信息化的建设和发展，我台的服务器、自动化设备、数据库以及网络结点设备不断地增加，结构越来越复杂，在设备出现如下的情况时，无法及时发现问题，加上电台网络机房点多面广，不能进行快速定位。

●情况一：

当网络内，部分设备出现网络不通时，维护人员无法及时发现是链路问题，还是因为网络设备自身问题引起，也无法确定是哪条链路出现了问题。

●情况二：

当网络出现延时很大时，无法确定是哪条链路出现了大数据传输。

●情况三：

当网络设备持续的出现高CPU、内存、硬盘利用率时，无法及时发现，只能在每天人工巡检时才能发现。

●情况四：

当数据库硬盘利率过高时，会严重影响业务的运行，进而导致相应业务的崩溃。

由于上述的问题存在，结合我台实际情况，也为了帮助其它单位解决这个问题，我台组织人员，开发网络与自动化设备监控预警系统，每个台站可注册后，添加自己的设备提交到我台服务器，我台服务器将远程在线检测网络健康情况，并把检测结果反馈给对应的用户。

2、详细科学技术内容

一、系统整体结构

我台网络与自动化设备监控预警系统四大模块组成：

Ø服务端检测系统：

整个系统的核心，此系统包含四个子功能模块：

1）协调服务器：

主要负责用户注册、登陆，设备增加、删除、修改，向登入用户发送设备检测结果。

2）Wmi检测器：

加载使用Wmi检测方案的设备，实时检测状态信息，发送给协调服务器。

3）Snmp检测器：

加载使用Snmp检测方案的设备，实时检测状信息，发送给协调服务器。

4）Ado数据库检测器：

加载登记的所有被检测数据库，实时检测数据库的运行健康状态，发送给协调服务器。

ØWindows客户端应用系统：

本系统运行需要运行在服务端系统所在的网段内，在登入成功后，从服务器端接收本账号下的所有设备信息，以拓扑图的方式显示网络及自动化设备运行状态，对比预先设置阈值，在异常结果出现时，提供声光报警。

ØAndroid客户端应用系统：

本系统需要运行于带有Andoid操作系统的终端，并要求运行于服务端系统所在的网段内，登入成功后，从服务器端接收本账号下的所有设备信息，以拓扑图的方式显示网络及自动化设备运行状态，对比预先设置阈值，在异常结果出现时，提供声光报警。

ØWeb系统：

本系统基于ORM技术，使用.Net技术进行开发，可兼容当今主流的浏览器，主要用于查看设备运行的历史信息，根据不同的用户，查看自己对应设备的历史运行状况。

整体结构示意图如下所示：

图1整体结构示意图

二、系统使用的关键技术

多年来，我台在自动化改造、自主研发方面有了一定的经验积累，经过项目小组整体的研讨，本系统采用了以下的关键技术：

2.1简单网络管理协议（SNMP）

简单网络管理协议（SNMP：

SimpleNetworkManagementProtocol）是由互联网工程任务组（IETF：

InternetEngineeringTaskForce）定义的一套网络管理协议。

该协议基于简单网关监视协议（SGMP：

SimpleGatewayMonitorProtocol）。

利用SNMP，一个管理工作站可以远程管理所有支持这种协议的网络设备，包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件警告等。

使用SNMP有如下几个优点：

Ø基于TCP/IP互联网的标准协议，传输层协议一般采用UDP。

Ø自动化网络管理。

网络管理员可以利用SNMP平台在网络上的节点检索信息、修改信息、发现故障、完成故障诊断、规划和生成报告。

Ø屏蔽不同设备的物理差异，实现对不同厂商产品的自动化管理。

SNMP只提供最基本的功能集，使得管理任务与被管设备的物理特性和实际网络类型相对独立，从而实现对不同厂商设备的管理。

Ø简单的请求—应答方式和主动通告方式相结合，并有超时和重传机制。

Ø报文种类少，报文格式简单，方便解析，易于实现。

ØSNMPv3版本提供了认证和加密安全机制，以及基于用户和视图的访问控制功能，增强了安全性。

本系统很好地利用了SNMP的这些优点，从而简单而快速地获取不同网络设备的运行状态。

2.2基于WMI的Windows终端管理技术

WMI的全称是WindowsManagementInstrumentation，即Windows管理工具。

由于电台内的PC终端设备，几乎都是使用Windows操作系统，而WMI是一项核心的Windows管理技术，可以使用WMI管理本地和远程计算机，因此，本系统在加入了WMI方案，对Windows终端进行实时在线监控。

系统通过WMI技术去管理本地或者远程计算机上的资源。

2.3ADO数据库远程监控技术

ADO,英文全称是ActiveXDataObject，是建立在OLEDB之上的高层数据库访问技术，是对OLEDB的封闭，微软提供了丰富的COM组件来访问各种关系型/非关系型数据库，特点简单、易用。

本系统使用ADO方法进行数据库连接，通过相应的管理SQL对数据库状态进行查询。

ADO是一个面向对象的COM组件库，用ADO访问数据库，其实就是利用ADO对象来操作数据库中的数据。

ADO的对象有：

连接对象：

连接对象用于与数据库建立连接，执行查询及进行事务处理。

在连接时必须指定使用何种数据库的OLEDB供应者。

命令对象：

可以执行数据库操作命令，如查询、修改、增加和删除。

用例信对象执行一个查询字串，可以返回一个记录集合。

记录集对象：

用于表示查询返回的结果集，它可以在结果集中增加、删除、修改和移动记录。

当建立一个记录集时，一个游标就自动建立了，查询所产生的记录就放在本地的游标中，游标有四种类型：

仅能向前移动游标、静态游标、键集游标和动态游标。

记录集对象是对数据库进行查询和修改的主要对象。

字段对象：

字段对象用于表示数据库或记录集中的信息，包括列值等信息。

一个记录集或一个数据库中的表包括了多行记录，若将其当做二维网格，字段将是网格中的列，每个字段分别有名称，数据类型和值等属性，字段中包括了来自数据库中的真实数据。

要修改其中的数据可在记录集中修改Filed字段对象，也可以通过在记录集中访问Fields字段集合对象，再定位要修改的Filed字段对象。

对记录集的修改将最终被传送给数据库。

参数对象：

是和命令对象联合使用的一个对象。

当命令对象执行的查询是一个有参数的查询时，就要用参数对象来为命令对象提供参数信息和数据。

2.4、基于ORM技术的WEB应用

ORM，英文全称ObjectRelationalMapping，即对象关系映射，是一种程序技术，用于实现面向对象编程语言里不同类型系统的数据之间的转换。

从效果上说，它其实是创建了一个可在编程语言里使用的“虚拟对象数据库”。

面向对象是从软件工程基本原则（如耦合、聚合、封装）的基础上发展起来的，而关系数据库则是从数学理论发展而来的，两套理论存在显着的区别。

为了解决这个不匹配的现象，对象关系映射技术应运而生。

对象关系映射（Object-RelationalMapping）提供了概念性的、易于理解的模型化数据的方法。

ORM方法论基于三个核心原则：

简单：

以最基本的形式建模数据。

传达性：

数据库结构被任何人都能理解的语言文档化。

精确性：

基于数据模型创建正确标准化的结构。

典型地，建模者通过收集来自那些熟悉应用程序但不熟练的数据建模者的人的信息开发信息模型。

建模者必须能够用非技术企业专家可以理解的术语在概念层次上与数据结构进行通讯。

建模者也必须能以简单的单元分析信息，对样本数据进行处理。

ORM专门被设计为改进这种联系。

本系统web端开发，正是使用ORM技术与数据库进行数据交换，方便用对各设备状态的查看。

三、主要功能模块逻辑

1）用户注册、登入模块

此模块主要完成用户信息的注册，和登录功能。

2）设备添加、删除、修改及保存模块

在用户登入成功后，服务端系统会向此用户发送当前用户下已登记的设备列表，客户端接收到设备列表信息后，可对设备列表进行添加、删除、修改操作，在完成操作后，执行保存功能，将当前的新设备列表信息上传给服务器，服务器端将重新加载此用户下的设备列表进行检测，并通知所有以该用户登入的所有客户端系统。

3）设备轮询检测模块

图2

4）客户端系统响应模块

图3

5）基于ORM的web历史记录查询模块

图4

四、平台各应用模块详细设计

4.1服务端检测模块

服务端检测模块共包含4个部分，分别是协调服务系统、WMI检测系统、SNMP检测系统、数据库检测系统。

下面简单介绍一下各系统模块的功能。

4.1.1协调服务系统

协调服务器系统主要功能在于协调客户端系统与检测系统之间的数据交换，在启动系统前，需要对系统进行配置，其中最大允许连接客户端参数，用来设定本系统最大允许的连接客户端数量，超过这个数量的用户将不再被接入；本系统开始的端口，是此系统为客户端开放的TCP连接端口号；数据库地址、端口号、用户名、密码、名称用来指定连接数据库的信息。

系统配置完成后，通过启动功能，运行协调服务系统。

图5协调服务器主界面

图6协调服务器配置

4.1.2SNMP检测系统

SMNP检测系统对所有已注册的基于SNMP检测的设备，进行加载检测，并将结果存入数据库，同时把检测结果传送给协调服务器，其中配置模块和协调服务器相同。

图7SNMP检测系统

图8SNMP配置

4.1.3WMI检测系统

WMI检测系统对所有已注册的基于WMI检测的设备，即运行着Windows操作系统的PC主机，进行加载检测，并将结果存入数据库，同时把检测结果传送给协调服务器，其中配置模块和协调服务器相同。

图9WMI检测系统

图10WMI配置

4.1.4数据库检测系统

数据库检测系统加载所有已注册的数据库，通过ADO方式远程连接上指定数据库，通过指定的SQL对数据库的状态进行查询，并将结果存入数据库，同时反馈给协调服务器，由协调服务器统一发送给指定的用户。

4.2客户端监控模块

客户端监控模块包含注册、登入、设备编辑、设备状态查看、报警等。

由于我台技术网与办公网隔离，所以本次客户端界面截图以服务器网为例，如下所示：

用户注册窗口，用来填写用户的基本登入信息，如用户名、密码、显示名称、联系方式等。

界面如下图示

图11注册用户窗口

用户登入窗口用来填写服务器地址，即协调服务器所在主机的IP地址，填写正确的用户名和密码即可登入。

若登入成功后，用户即可看到先前添加的设备，以及对应设备的状态，设备分为列表模式和拓扑图两种方式显示设备的运行或异常状态。

界面如下图所示：

图12主监控界面

图13服务器主机检测结果

图14数据库检测结果

图15中心交换机检测结果

设备编辑用来添加、删除、修改设备，用户可根据自己的需求，来编辑需要被监控的设备，保存后，系统会将设备上传给协调服务器，各服务端检测系统将重新加载刚上传的设备。

界面如下图所示：

图16编辑界面

图17交换机属性配置

图18服务器属性配置

图19数据库属性配置

4.3Web历史查询系统

Web历史查询系统主要通过网页的形式查看各设备的历史运行信息，界面如下图所示：

图20查询端总览

图21设备管理

图22设备历史记录

图23指定时间点详细状态参数

4.4Android移动端监控系统

由于我们无线局是保密性质的单位,所有内网设备不可以接入无线网,因此,移动平台的功能只进行了测试使用。

下面为Android的主要功能界面：

图24设备状态参数

图25设备配置信息

3、与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

1、与国内外同类技术的综合比较

市场上目前来说存在着类似的应用软件，本系统完全是结合电台自身发展而研发的，具有独立的知识产权。

2、效益分析

通过网络与自动化设备监控预警系统的应用，不仅顺利解决了电台内部网络和自动化设备状态实时检测，而且提高了各系统的稳定性，更好的保障安全播出业务。

同时，也为当前我局的大数据分析提供一定的数据参考。

3、市场竞争力分析

网络与自动化设备监控预警系统运行了将近两年左右时间，系统运行稳定、实时性高、具有主动预警功能，有很强的竞争优势。

4、应用情况

网络与自动化设备监控预警系统在我台技术网和办公网内于2013年均安装完成，经过系统测试以及试运行，当被监控的网络设备临界阈值时，将以图像和声音的方式，通过不同的平台提醒值班员和运维人员，值班员和运维人员根据现场情况进行准确及时的处理。

本系统自2013年通过验收，并正式运行，目前为止没发生过误报情况，运行效果良好。

本系统的安装应用，为我台有人留守、无人值班提供了有力的保障，从而保证了安全传输发射工作的顺利进行，确保了中央的政令畅通，让党和政府的声音传送到千家万户。

5、经济效益

单位：

万元（人民币）

项目总投资额

回收期（年）

年份栏目

新增利润

新增税收

创收外汇（美元）

节支总额

6、社会效益：

网络与自动化设备监控预警系统具有良好的实时性、稳定性，项目的完成和运行，为安全播出提供了良好的保障措施，为无线局推动有人留守、无人值班奠定了良好的基础。

也为后期大数据分析提供参考数据。

六、本项目曾获科技奖励情况

获奖时间

奖项名称

奖励等级

授奖部门（单位）

备

注

七、主要完成人情况表

第1完成人

姓名

丁健

性别

男

年龄

51

民族

汉

工作单位

国家广电总局831台

联系电话

手机

传真

E-MAIL

通讯地址

浙江兰溪103信箱

邮政编码

321106

毕业学校

北京广播学院

文化程度

大专

学位

专业、专长

电子技术

职务、职称

台长/高级工程师

毕业时间

2007.6

曾获奖励及

荣誉称号情况：

2008年广播电影电视总局科技创新二等奖

2012年局技术进步一等奖

参加本项目的起止时间

2013至2014

对

项

目

的

学

术

技

术

贡

献

项目领导组组长，负责项目总规划，立项，审批

第2完成人

姓名

周厚福

性别

男

年龄

44

民族

汉

工作单位

国家广电总局831台

联系电话

手机

传真

E-MAIL

通讯地址

浙江兰溪103信箱

邮政编码

321106

毕业学校

浙江大学

文化程度

本科

学位

专业、专长

电子技术

职务、职称

科长/高级工程师

毕业时间

2010

曾获奖励及荣誉称号情况：

2001年局技术能手二等奖

2003年西新三阶段一期工程局二等奖

2010年度无线局技术进步奖三等奖

参加本项目的起止时间

2013至2014

主

要

学

术

技

术

贡

献

项目实施负责人，负责施工计划安排、软件开发安排、组织协调。

第3完成人

姓名

吴黎明

性别

男

年龄

31

民族

汉

工作单位

国家新闻出版广电总局831台

联系电话

手机

传真

E-MAIL

通讯地址

浙江省兰溪市103信箱

邮政编码

321106

毕业学校

浙江师范大学

文化程度

本科

学位

学士

专业、专长

计算机科学与技术

职务、职称

工程师

毕业时间

2005.6

曾获奖励及荣誉称号情况：

2010年度无线局技术进步奖三等奖

第六届王选新闻科学技术奖二等奖

参加本项目的起止时间

2013至2014

主

要

学

术

技

术

贡

献

项目软件开发负责人，负责软件开发的规划及组织实施安排。

第4完成人

姓名

朱振军

性别

男

年龄

30

民族

汉

工作单位

国家广电总局831台

联系电话

手机

传真

E-MAIL

通讯地址

浙江兰溪103信箱

邮政编码

321106

毕业学校

浙江理工大学

文化程度

大学

学位

学士

专业、专长

计算机科学与技术

职务、职称

助理工程师

毕业时间

2008.6

曾获奖励及荣誉称号情况：

2013年度无线局技术进步奖二等奖

2013年度无线局技术进步奖三等奖

参加本项目的起止时间

2013至2014

主

要

学

术

技

术

贡

献

项目组成员，负责软件整体架构设计、数据库设计、各类检测技术技术实现与应用、服务端检测系统开发、PC客户端系统开发，协助做好测试等工作。

第5完成人

姓名

潘哲宁

性别

男

年龄

26

民族

汉

工作单位

国家广电总局831台

联系电话

手机

传真

E-MAIL

通讯地址

浙江兰溪103信箱

邮政编码

321106

毕业学校

浙江理工大学

文化程度

大学

学位

学士

专业、专长

计算机科学与技术

职务、职称

技术员

毕业时间

2015.3

曾获奖励及荣誉称号情况：

参加本项目的起止时间

2014

主

要

学

术

技

术

贡

献

项目组成员，负责Web端和移动端软件开发,协助做好测试等工作。

八、主要完成单位情况表

单位名称

第完成单位

单位性质

联系人

电子邮箱

手机

联系电话

通讯地址及

邮政编码

技

术

开

发

和

应

用

的

主

要

贡

献

（不超过600字）

九、推荐单位意见

十、主要证明目录

1、应用单位目录

应用单位名称

应用起始时间

应用单位联系人及电话

使用本项目产生的经济效益（元）