基于智能监控的预警系统技术研究

贾新勇王维钧黄燕桐

（1. 北京南秦山科技有限公司，北京 100085；

2. 上海致达信息产业股份有限公司，上海 200063）

基于智能监控的预警系统技术研究

贾新勇1王维钧2黄燕桐2

（1. 北京南秦山科技有限公司，北京 100085；

2. 上海致达信息产业股份有限公司，上海 200063）

论述了一种基于信息化系统及运行设备的智能化监控预警的理念和服务，并基于智能监控技术开发出了预警系统。该预警系统是一种集监控设备、监控程序、报警通知服务等功能于一体的嵌入式开发应用系统。

智能监控，语音报警，智能分析，云服务

1 引 言

目前，军工领域的信息集成化程度越来越高，对于系统的日常运营维护及设备全天侯（7×24h）运行的可靠性要求也越来越高，维护保障承载力快速上升，智能化监控的作用也日益凸显。但目前，适用于军工领域相关业务或设备的具有较强专业性和针对性的监控软件及设备相对匮乏，而且大多数仅针对服务器及操作系统（Windows、Linux、AIX、Solaris等）、网络设备（路由器、防火墙、交换机等）、存储设备（阵列、磁盘等）等进行系统级的资源监控，具体包括对CPU、内存、存储容量、网络路由、网络流量、磁盘阵列、进程、数据库、应用服务器、邮件服务器等设备的全面监控。此外，实际的业务系统运行在这些服务器或设备之中，大部分仅能通过系统级监控间接了解目前业务系统的运行情况，而在现实工作中，业务系统问题的出现往往都是逐步积累形成的，一旦出现故障，必然要耗费大量时间或经济成本才能恢复。另外，由专人负责的监控总会有疏忽和不及时的情况发生，若将精准服务与专人的目标管理相结合，就能够大幅降低系统的风险，既可减轻维护人员的压力，降低维护成本，又能够及时、有效地掌握业务系统的运行情况，为用户的业务系统及设备提供全天侯的专业保驾护航服务。

2 智能监控预警系统设计

2.1 系统总体结构描述

智能监控预警系统由监控对象、智能监控设备、监控网络、智慧云平台，以及通知终端等部分组成。其中，智能监控设备主要用于与监控对象进行数据、语义、规则、计算等方面的交互；监控网络主要用于连接智能监控设备和智慧云平台、监控对象的链路通道；智慧云平台主要是对监控设备的配置、监控对象的异常数据进行存储、分析、转换、清除、计算与总结等操作；通知终端则主要具有接收异常预警及查询历史信息等功能。智能监控设备能够以单机、通用、专有模式运行，也可以与内网、专网、外网对接，监控对象可以在本地，也可以在远端，而通知方式可以采用电话、短信、客户端应用程序（APP）、微信、网页（WEB）等组合方式。智能云平台可以采用SaaS模式，也可以由企业自己建设，可以公用，也可以分级。智能监控预警系统的结构如图1所示。

图1 智能监控预警系统结构

2.2 监控设备硬件设计

监控设备采用适合在工业领域应用的智能型嵌入式架构，如带有Linux操作系统的ARM体系平台，选用性能较稳定的ATMEL芯片组，各种辅助芯片的选用以工业领域现有产品为基准，以确保设备长期运行的稳定性和可靠性。硬件参数指标的设计选用基于工业可靠性原则，同时结合DCS（分布式控制系统）成熟应用的特点来进行；存储处理按照工业级架构设计，均采用NAND结构，能够提供较高的单元密度，获得高存储密度和较高的写入与擦除速度，还可增强系统的耐用性和高可靠性；选用标准工业总线的供电标准，适应宽电压输入，提高通用性和易用性，将有线网络与无线网络有机结合，以确保数据传输的网络适应性。具体设计选用指标如下：

硬件架构采用基于ARM9架构的工业级设计RTC（实时时钟），由锂电池供电，具备掉电保存功能；处理器采用400MHz 32位ATMEL工业级处理器；内存采用16MB DataFlash，以及128MB Nand Flash；电源采用12V直流、宽电压输入；有线网络采用10Mbps/100Mbps自适应RJ45型以太网；无线网络支持移动/联通2G/2.5G/3G无线通信；具备标准串口通信（RS232/485可选）、I/O（输入、输出）接口、模拟量输入、USB 3.0接口等对外接口；采用LED显示，具有电源、运行、报警、通信等指示灯；采用Linux操作系统；工作环境温度为-45℃～85℃（如有通信模块，则为-20℃～60℃），湿度为5%～95% RH。监控设备的硬件如图2所示。

图2 监控设备硬件

2.3 系统软件设计

系统软件设计分为三大部分，即监控设备程序设计、云服务平台系统设计、通知终端程序设计。每个部分根据各自的功能采用不同的设计：监控设备程序主要采用结构化编程的思路，选用性能较高的嵌入式C语言开发；云服务平台采用面向对象设计思路，选用较为流行的JAVA语言建设；通知终端程序基于Android和IOS操作系统开发，以适配市场上较为流行的手机终端设备。

2.3.1 监控设备程序设计

监控设备是直接与监控对象进行交互的硬件，主要包括日常监控、报警通知、参数配置等3个部分。日常监控的对象包括软件类、硬件类，以及软硬件混合型。软件类包括系统资源（服务器的CPU、内存、硬盘等参数）、系统服务（进程、数据库、网络等）、应用服务（网站、业务系统、代理服务、邮件、通知等）、程序端口（交互端口、服务端口、程序接口等）、日志文件（业务日志、系统日志、异常日志等）。硬件类包括串口类（RS232/ RS422/RS485等）及其协议（CAN/ModBus）、开关量（继电器、门禁等）、模拟量（压力、温湿度、电压、电流或区间范围数值等）。监控设备对监控对象进行实时监控，发现异常及时报警，如果设置有反向控制功能，监控设备将根据用户预先设置的指令或流程进行交互通讯，用以恢复监控对象的工作状态。报警通知主要是将发现的异常情况及时通知维护人员，通知可采用电话、短信、WEB、APP及微信等方式，用户也可自定义相关的报警平台上。参数配置主要是对监控对象相关参数进行配置和维护。

2.3.2 云服务平台系统设计

云服务平台系统设计主要是为客户提供较为便捷的设备维护、异常数据处理，以及其它辅助功能。特别是数据处理功能，能够帮助用户了解被监控对象的运行情况、异常频繁出现的时间，以及异常情况种类等，为后续产品或设备的升级改造提供重要的参考依据。数据处理功能主要包括性能分析、时间分析、分类分析、舆情预测，以及优化建议等。

2.3.3 通知终端程序设计

通知终端主要包括手机、WEB及APP。其中，手机主要采用语音和短信方式，WEB主要是浏览器查看和通知，APP主要适用于Android和IOS操作系统的设备。通知终端功能主要包括监控信息查看、异常报警、日志查看等。同时，其设有对外的服务接口和协议标准，也可为客户提供第三方通知方式。

2.4 系统流程设计

系统流程设计的总体思路是根据通讯方式及内容，进行周期性监控，分析交互结果，通过联网交互甄别交互的类别，如是单机交互还是平台交互，并对分布于终端设备上运行的业务处理系统进行实时的数据分析与挖掘，对于各种异常状态则通过APP/微信等工具进行实时信息推送。

图3 系统流程设计图

2.5 系统部分界面设计展示

2.5.1 设备配置界面

系统通过网络型参数配置界面进行各项运行参数的设置和调整，可方便地实现对网络、通信、运行模式的选配，以及异常状况的查询与密码修改，并可根据异常状况发生的范围指定某台终端设备进行重启恢复。设备配置界面如图4所示。

图4 设备配置界面

2.5.2 云服务界面

云服务平台可全面展现监控设备的实时工况、设备基本信息，并能够生成月运行设备异常统计报表、设备异常频次柱形图表，以及综合统计年度/月度报表等分析报表。云服务界面如图5所示。

1009-8119（2015）09（1）-0055-02