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(國家信通產(chǎn)業(yè)集團 安徽繼遠軟件公司,合肥 230008)

基于管家式-集約化通信運維平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

秦浩，夏同飛，王光發(fā)，陳顥，吳金淦

(國家信通產(chǎn)業(yè)集團安徽繼遠軟件公司,合肥230008)

隨著國網(wǎng)信息化工程建設(shè)的推進，越來越多信息系統(tǒng)需要上線轉(zhuǎn)運行，在國網(wǎng)信息化水平踏上新臺階的同時，對于信息運維水平、標準化程度、規(guī)范性提出了更高的要求；因此，基于業(yè)務(wù)與運行保障為中心，研究采用跨平臺的J2EE技術(shù)結(jié)合B/S模式開發(fā)環(huán)境下的自動化運維平臺，設(shè)計“管家式-集約化”運維平臺整體的技術(shù)架構(gòu)和功能模塊，集成了優(yōu)秀的開源運維工具，給出了部分典型流程并分析其應(yīng)用成效，最后順利通過機理評估，該平臺實現(xiàn)既有成功整合目前現(xiàn)有分散的專業(yè)運維管理子系統(tǒng)的“管家”功能，又改變過去以設(shè)備為對象的監(jiān)控，打破過去各設(shè)備系統(tǒng)獨立管理的模式，起到“集約”監(jiān)控作用,形成統(tǒng)一的運維智能監(jiān)控一體化平臺，力圖為電企信息運維服務(wù)提供高效支撐平臺。

運維；自動化；Open Stack；平臺

0 引言

隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，社會和企業(yè)的信息化程度不斷深入。企業(yè)信息化水平和企業(yè)經(jīng)營業(yè)務(wù)之間的關(guān)系越來越緊密，企業(yè)業(yè)務(wù)對信息技術(shù)的依賴程度也越來越高。現(xiàn)有運維服務(wù)體系以人力投入為基礎(chǔ)，利用各類交換機、服務(wù)器等信息化產(chǎn)品傳輸和采集各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和監(jiān)控數(shù)據(jù)，利用各類軟件管理平臺進行數(shù)據(jù)的簡單處理分析，展現(xiàn)給用戶的是零散的業(yè)務(wù)信息和片面的業(yè)務(wù)監(jiān)控數(shù)據(jù)。如何有效地利用各類采集數(shù)據(jù)和告警信息有效的保障業(yè)務(wù)健康度，成為當下提升運維服務(wù)質(zhì)量的發(fā)力點和增長點。本文基于管家式-集約化通信運維平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，實行有效管理成為實現(xiàn)企業(yè)信息化的一個重要關(guān)鍵。

1 電力信息通信運維發(fā)展背景

近年來，伴隨之科學技術(shù)提升，電力信息通信也得到史無前例活躍，不只在軟開發(fā)明顯進步了，而且硬件設(shè)備更日新月異。然而與此同時不可避免的是一系列通信系統(tǒng)運維問題，其催生了運維技術(shù)難度大、運維設(shè)備成本高、運維智能化滯后、運維檢測不全面等?？v觀整個電力行業(yè)發(fā)展，其通信業(yè)務(wù)往來頻繁、規(guī)模龐大、交織網(wǎng)寬。如此一來滯后的運維方式，已成為電力通信行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點話題，它所面臨的問題是如何構(gòu)建通信與信息一體化穩(wěn)定、安全任務(wù)，因而，國內(nèi)外學者們紛紛圍繞“合理、科學、集約化”等作探討，如：學者Min Luo和Benjamin曾提出“設(shè)計和實現(xiàn)企業(yè)ServiceBus(Enterprise service bus,ESB)和SOA解決方案”，而國內(nèi)學者桂林，也提出“數(shù)據(jù)中心自動化運維平臺建設(shè)方法”操作和保護零碎的建立是基于信息和通信的集成治理方法等，屬于一種粗放運維治理方式。筆者認為應(yīng)當下需要博眾家之長，設(shè)計打造一個“管家式-集約化”運維平臺，在這個技術(shù)框架上，聯(lián)合當下電力信息通信網(wǎng)絡(luò)的理論情形，能對網(wǎng)絡(luò)操作、保護形式、網(wǎng)絡(luò)的狀況能夠合理化評估，評估成果能有效轉(zhuǎn)化為運維所需數(shù)據(jù)，以使其改善電力通信系統(tǒng)操作和維護效率。

2 電力信息通信運維存在的問題

往往單一追求使用超前，帶來的后果是運維管理的滯后，電力信息通信運維存在諸如下面的問題：

1)模式單一。分析電力通信網(wǎng)運行，不難看出缺乏信息與通信沒有行之有效的一套互通資源管理模式以致通信不穩(wěn)、不準，降低運維管理實效。

2)模式不科學。面對通信模式配置不科學，類別琳瑯滿目，運維方式各自為政，從而加大運維工作量與難度，進而降低電力通信效果。

3)監(jiān)測局限。整個電力通信運維系統(tǒng)存在一定的監(jiān)測局限性，盡管網(wǎng)絡(luò)信息和通信監(jiān)控兩者是聯(lián)合的，但在現(xiàn)實中兩者存在一定的孤立性，監(jiān)測面窄，數(shù)據(jù)共享與交互性差，其影響運維時數(shù)據(jù)集成和剖析，阻礙找到故障，使系統(tǒng)無法準確反饋，

3 管家式-集約化運維平臺技術(shù)實現(xiàn)

開發(fā)一套基于管家式維護服務(wù)模型的國家電網(wǎng)公司信息通信基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境集約化運維智能監(jiān)控統(tǒng)一平臺，平臺以業(yè)務(wù)為主線，對跨廠家、跨專業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)進行集中實時監(jiān)測，對各項業(yè)務(wù)的健康程度進行評價，并根據(jù)變化趨勢分析存在的缺陷和預警；平臺可多級部署，在中心和分中心集中應(yīng)用；通過系統(tǒng)建立，基于大數(shù)據(jù)分析，建立故障排錯數(shù)據(jù)庫體系，完善管理制度，為異常情況提供技術(shù)決策支撐。

3.1 邏輯架構(gòu)設(shè)計

本研究平臺大致分為公共服務(wù)層、應(yīng)用服務(wù)層、底層服務(wù)層、協(xié)議接入層4個層次，其中：

1)公共服務(wù)層：包含一些后臺告警模塊、外部接口模塊和管理員管理模塊內(nèi)容；

2)應(yīng)用服務(wù)層：是系統(tǒng)功能的實現(xiàn)層，完成監(jiān)控管理的所有業(yè)務(wù)邏輯，并且面向用戶進行信息呈現(xiàn)。本系統(tǒng)采用B/S模式呈現(xiàn)用戶界面，用戶端無需安裝任何專門的客戶端軟件，只需要在瀏覽器上即可使用全部功能；

3)底層服務(wù)層：完成采集數(shù)據(jù)、運算以及存儲功能，并且提供組態(tài)畫面供系統(tǒng)設(shè)計員設(shè)計界面；

4)協(xié)議接入層：根據(jù)實際情況，以靈活的方式接入各種被管設(shè)備的實時狀態(tài)與參數(shù)。

系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺架構(gòu)

3.2 系統(tǒng)部署

1)跨平臺：本系統(tǒng)軟件采用先進的跨平臺技術(shù)J2EE為開發(fā)平臺，服務(wù)端可以穩(wěn)定運行在Unix/Linux/ Windows等各種操作系統(tǒng)平臺下，用戶可以根據(jù)需要靈活選擇；

2)B/S架構(gòu)：本系統(tǒng)軟件采用B/S模式開發(fā)，用戶只需要有瀏覽器即可完成全部操作，無需安裝專門的客戶端軟件；

3)耦合設(shè)計：平臺采用模塊化松耦合設(shè)計方式，系統(tǒng)至少包含應(yīng)用服務(wù)模塊(主程序服務(wù))、采集服務(wù)(采集接入服務(wù))、流媒體服務(wù)及web服務(wù)，各服務(wù)模塊可部署在不同的物理服務(wù)器上；

4)收集服務(wù)模塊和流媒體服務(wù)模塊都采用分布式體系結(jié)構(gòu),并且可以擴大水平依據(jù)數(shù)據(jù)的增加和支持Scare-out擴張模式;

5)實時性：實時數(shù)據(jù)采用push模式，提高系統(tǒng)實時性；

6)Flash動畫效果：本系統(tǒng)軟件以Flash動畫形式實現(xiàn)用戶界面，能以Flash動畫的形式形象的表現(xiàn)被監(jiān)控對象的實時狀態(tài)和參數(shù)；

7)組態(tài)功能：本系統(tǒng)軟件具有畫面組態(tài)功能，并且提供形象、豐富的動畫元件和圖元，用戶可以通過簡單的鼠標點拖動作和參數(shù)設(shè)定自由組合監(jiān)控畫面；

8)自動模板：對同一類型的設(shè)備可建立統(tǒng)一的設(shè)備模板，新增設(shè)備時可以直接套用此模板，生成相應(yīng)的資源配置信息，提高資源錄入效率；同樣，對同一類型的設(shè)備可建立統(tǒng)一的畫面模板，新增設(shè)備時可以直接套用此模板直接生成監(jiān)管畫面；

9)歷史回放：系統(tǒng)能將歷史數(shù)據(jù)存入歷史數(shù)據(jù)庫，并能夠從任意時刻開始回放選定的歷史監(jiān)控畫面，回放時應(yīng)具有自動播放、暫停、快進等功能，并且支持視頻系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)間的聯(lián)動；

3.3 業(yè)務(wù)處理流程

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合國家電網(wǎng)公司信息通信運維管理的實際需求和管理流程，對數(shù)據(jù)進行實時存儲與分析，根據(jù)各項數(shù)據(jù)的閾值進行判斷是否告警，如是則通過相應(yīng)手段通知運維人員；以業(yè)務(wù)為主視角，結(jié)合實時數(shù)據(jù)/歷史數(shù)據(jù)進行分析，形成趨勢分析結(jié)果，深入挖掘趨勢背后所包含的預警、缺陷等信息；在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)共性故障分析共享，縮短共性故障響應(yīng)速度和解決事件。

中心側(cè)以物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺為核心，結(jié)合國家電網(wǎng)公司的行業(yè)特點和管理需求，開發(fā)相應(yīng)軟件功能；軟件設(shè)計開發(fā)遵循軟件工程的方法，所有軟件都經(jīng)過充分測試，程序運行穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)軟件平臺通常選擇流行性和通用性強的可靠安全版本。

現(xiàn)場側(cè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)為核心，結(jié)合基礎(chǔ)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、執(zhí)行機構(gòu)以及各種智能設(shè)備的通信協(xié)議，實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境數(shù)據(jù)實時采集與告警聯(lián)動。

3.4 軟件描述

平臺所采用的軟件描述如表1所示。

表1 平臺所采用的軟件描述

4 管家式-集約化通信運維平臺主要功能

4.1 拓撲監(jiān)視

系統(tǒng)具有拓撲監(jiān)視功能，用戶可根據(jù)需要，自定義各種拓撲視圖，如總體分布圖、各分系統(tǒng)的系統(tǒng)圖、任一分系統(tǒng)內(nèi)某一部分或設(shè)備的局部圖、以及其它各種自定義視圖，當分站點數(shù)量頗多，采取拓撲方式展示不失為一種整齊直觀的方式，并且對同一類型的設(shè)備可建立統(tǒng)一的畫面模板，新增設(shè)備時可以直接套用此模板直接生成監(jiān)管畫面。

整體拓撲監(jiān)視如圖2所示。

圖2 監(jiān)控首頁圖

4.2 告警聯(lián)動

當系統(tǒng)或設(shè)備中，某一節(jié)點或指標出現(xiàn)異常產(chǎn)生告警時，該系統(tǒng)或設(shè)備便會進入告警狀態(tài)。如在上圖監(jiān)控首頁中，機房動環(huán)系統(tǒng)呈現(xiàn)黃色閃爍告警，是由于該子系統(tǒng)中某一節(jié)點告警聯(lián)動的作用，點擊機房動環(huán)系統(tǒng)圖標，進入圖3所示的機房界面，便可發(fā)現(xiàn)具體的告警節(jié)點：

圖3 機房監(jiān)控圖

監(jiān)控數(shù)據(jù)/狀態(tài)的列表/圖表顯示系統(tǒng)具有監(jiān)控參數(shù)列表顯示功能，按照用戶需要設(shè)定表格形式，在表格內(nèi)顯示模擬量、模擬量累計值和開關(guān)量等。

1)對于模擬量，系統(tǒng)具有曲線顯示功能：系統(tǒng)具有模擬量實時曲線和歷史曲線顯示功能。曲線為點繪圖，根據(jù)需要可以按照多線圖的方式在同一坐標上使用不同顏色同時顯示多個變量，或同一變量的最大、最小、平均值等曲線；

2)對于狀態(tài)量，系統(tǒng)具有圖形化顯示功能：系統(tǒng)具有開關(guān)量狀態(tài)圖及柱狀圖、餅狀圖等各種圖形顯示功能。

圖4 采集通道狀態(tài)餅狀圖

4.3 典型運行流程示意圖

平臺采用的Flex和Flash一樣，都以ActionScript作為其核心編程語言，并被編譯成“.swf”文件運行于Flashplayer虛擬機里，而Flashplayer是內(nèi)嵌于瀏覽器內(nèi)的，所以客戶端只需要瀏覽器即可運行。Flex開發(fā)的Web程序運行流程如圖5所示。

圖5 運行流程圖

5 典型案例建設(shè)應(yīng)用成效

省電力公司2016年6月以來開展對管家式-集約化運維平臺局部測試，綜合集成了配電自動化系統(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)等方面信息數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)與95598系統(tǒng)、配電網(wǎng)搶修指揮平臺的業(yè)務(wù)聯(lián)動，實現(xiàn)了配電網(wǎng)運行狀態(tài)綜合監(jiān)控，以及配電網(wǎng)搶修等運維業(yè)務(wù)的過程管控，在配電網(wǎng)低電壓監(jiān)控及治理、提升配網(wǎng)搶修效率等方面均發(fā)揮了重要作用。

初步統(tǒng)計，省電力公司上一年度同期發(fā)生644次公用配電變壓器低電壓情況，投入測試后當月僅發(fā)生6次;通過配電網(wǎng)運行綜合監(jiān)控以及與配網(wǎng)搶修業(yè)務(wù)的聯(lián)動，及時發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)運行薄弱環(huán)節(jié)，提高搶修工作效率，同比故障減少27%，故障修復時間同比減少15%。

6 影響管家式-集約化運維平臺通信性能的機理效能評估

為了更進一步驗證管家式-集約化運維平臺通信性能，研發(fā)并組建一套簡單的測試平臺，其結(jié)構(gòu)為單主站系統(tǒng)，具體構(gòu)成如圖6所示。

圖6 測試平臺構(gòu)成

該系統(tǒng)中，CPU315-2DP作為一類主站，插有CP5611現(xiàn)場總線接口卡的PC機為二類主站，WAGO 750-833、BK3120、ET200L、LM3107、ET200M及AC3105等作為從站，通過A型標準電纜和9針D型總線連接器將網(wǎng)絡(luò)連接起來。

另外，將帶有背板式插座的總線連接器將ProfiCore連接入PROFIBUS-DP中，通過總線分析軟件ProfiTrace即可查OMS系統(tǒng)(見下拓撲圖9)中的各種類型的報文和參數(shù)信息;再配以Tektronix TDS 2012B雙通道數(shù)字示波器，用來觸發(fā)顯示各個設(shè)備的電平信號波形，從而進一步對系統(tǒng)分析與診斷。如下圖7，左側(cè)目錄樹中OMS系統(tǒng)的告警與頁面告警點位聯(lián)動，獲取點位中嚴重等級最高的告警級別為OMS系統(tǒng)的告警級別；OMS的父級業(yè)務(wù)系統(tǒng)的告警與每一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行聯(lián)動，獲取業(yè)務(wù)系統(tǒng)中告警級別最嚴重的等級為當前告警級別。

圖7 目錄樹告警

實驗過程: AC3105接有4個AS-i從站，它既是AS-i網(wǎng)絡(luò)的主站，又是DP網(wǎng)絡(luò)的從站。

圖8 測試波形圖

實驗分析:從圖8波形上來看，AS-i的通信質(zhì)量很高，其峰一峰值不超過3V，傳輸速率固定為167kbit/s。同時利用AS-t報文監(jiān)視器來監(jiān)視AS-i報文，發(fā)現(xiàn)其工作正常，沒有檢測到任何損壞的報文，見圖9所示管家式-集約化運維平臺在實時和歷史告警列表界面中，每一個告警內(nèi)容，都有區(qū)域歸屬，對不同區(qū)域的告警內(nèi)容進行分類匯總，可以得出是正常分顯示，而一旦出現(xiàn)告警產(chǎn)生比較頻繁的重點告警區(qū)域，對于重點告警區(qū)域，需要密切關(guān)注或深入分析其告警原因，實踐充分證時平臺通行可靠。

圖9 實時和歷史告警圖

7 結(jié)論

近年來隨著電網(wǎng)企業(yè)信息化工作的飛速發(fā)展，信息系統(tǒng)己經(jīng)成為支撐電網(wǎng)安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理不可或缺的重要支撐手段，對整個電網(wǎng)企業(yè)通信系統(tǒng)運行監(jiān)控、日常運維和故障處理顯得猶為重要，本系統(tǒng)的投入運行有效解決了信息設(shè)備信息多頭管理、數(shù)據(jù)重復的問題，通過管家式-集約化運維平臺投入運行對通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)不間斷的維護和管理，有效縮短了信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障發(fā)理及處理，進一步提升了信息運行的可靠性，為電網(wǎng)企業(yè)安全生產(chǎn)和經(jīng)營管理提供了更加可靠的支撐。

該項目建設(shè)后形成一套完整的集動力系統(tǒng)(如供配電系統(tǒng)、UPS、通信電源、蓄電池組等)、運行環(huán)境(溫濕度、空調(diào)、漏水監(jiān)測)及配套設(shè)備(如消防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、安保系統(tǒng)等、視頻圖像)的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙視的管理功能，同時對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端口的通斷和服務(wù)器運行的狀態(tài)參數(shù)，存儲設(shè)備容量的使用和數(shù)據(jù)健康指數(shù)等數(shù)據(jù)進行有效整合，形成聯(lián)動和連鎖的用戶告知，及時發(fā)現(xiàn)運行過程中的隱患和告警為一體的智能監(jiān)控統(tǒng)一管理平臺。

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DesignandImplementationofStewardship-IntensiveCommunicationOperationPlatform

Qin Hao, Xia Tongfei, Wang Guangfa, Chen Hao, Wu Jingan

(National ICT Industry Group, Anhui Ji Yuan Software Company，Hefei 230008,China)

With the advancement of the information construction of the State Grid, more and more information systems need to be put into operation. While the information level of the State Grid is on a new level, the information operation and maintenance level, standardization degree and normative also raised higher requirement. Therefore, the technical architecture and functional modules of "Stewardship-Intensive" operation and maintenance platform are designed based on the business and operation assurance, and the research of cross-platform J2EE technology combined with B / S mode development environment automation operation and maintenance platform, Integrated excellent open-source operation and maintenance tools, given some typical processes and analysis of the effectiveness of its application, and finally through the mechanism of the successful evaluation of the platform to achieve both successful integration of the existing decentralized professional operation and maintenance management subsystem "steward" , And change the past to equipment for the object of monitoring, breaking the previous system of independent management of the equipment model, play a "intensive" monitoring role in the formation of a unified operation and maintenance of intelligent monitoring platform for the operation of information services, support platform.

operation and maintenance; automation; Open Stack; platform

2017-03-07；

2017-03-23。

安徽省電力公司科技項目(2016-00633-XTGS)。

秦 浩(1982-)，男，安徽肥東人，大學，工程師，主要從事信息安全、軟件評測、量子通信等方向的研究。

1671-4598(2017)10-0147-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.10.038

TP302

A