基于S3C2440嵌入式Linux网络监控系统

尹令邓黎黎洪添胜刘财兴

（1.华南农业大学信息学院，广州 510642; 2.华南农业大学 工程学院，广州 510642）

0 引 言

近几年来随着移动通信网络的迅猛发展，电信基站建设数目不断增加，覆盖范围越来越广，基站的工作环境是保障无线移动业务正常运营的关键之一。但目前基站监控水平还基本停留在通过移动交换机提供的少量干节点传送一些监控开关量的方式上，跟不上高速发展的业务需求，因此迫切需要建立一整套稳定可靠、功能完善的移动基站动力环境集中监控系统。

1.络监控系统功能

嵌入式Linux网络监控系统是为电信基站设计的集传输、环境量采集、门禁和防盗于一体的工业控制设备，其设计目标是将以上各个功能模块化，根据需要来选取需要加 载的功能模块，同时保证低成本和高可靠性。该系统设计上主要完成两方面的功能：

(1)采集数据：能够采集基站的环境状态信息。主要包括：温度、湿度、水浸、火灾、基站的后备电池状态、以及基站通信设备的状态信息。采集到的信息传到后台数据服务器进行存储。

(2)控制：根据火灾烟感传感器进行火灾报警、红外防盗传感器进行盗窃告警、远程开门控制、电灯开关控制、抽风机控制等。

2.统硬件设计

嵌入式Linux网络监控系统由三个层次构成：网络监控节点是布置在基站中的基站监控设备，完成对基站数据采集和控制的功能；传输系统负责传输监控中心发来的命令信息和各个基站监控节点的采集数据和状态信息等；监控中心则根据采集到的数据对基站状况做出分析并对监控节点进行控制。其中基站监控节点是实现该系统的关键设备，本文将对基站监控节点的具体软硬件设计与实现进行详细介绍。

网络监控节点主控模块选用基于 S3C2440的ARM-Linux嵌入式平台，通过总线来扩展各种板块卡完成数据采集和控制任务，并用网口与外部网络进行信息交互。

数据采集部分提供了五种不同类型的数据采集卡：RS485读卡器读取RFID门禁管理中开锁标签信息，确认为正常安全信息后驱动继电器开门；数字量采集卡为8路开关量采集，外接红外、水浸、门磁、振动、盗窃、烟感等开关量传感器。同时有8路继电器控制输出，可以控制各类开关。

图1.络监控系统总体架构图

模拟量采集卡：用于16路高精度(这里分辨率多少位)模拟量采集，其特点是精度高、但刷新较慢，专门用于监控电池电压。

串口扩展卡：用于扩展4路半双工UART，支持RS232、RS485。

图2.站监控节点硬件结构图

3.统软件设计

网络监控系统软件结构基于浏览器/服务器(B/S)网络模型，由客户端通过Web向服务器提出请求，服务器对请求做出确认响应并执行相应的任务，建立连接后就可以在客户端监控被控点，从而实现远程网络监控。客户端即现场基站监控点的中心管理系统模块，包括采集模块、门禁模块、防盗模块、网络管理模块、总控模块等，如图3所示。

图3.心管理系统软件模型

管道是L inux 中最常见的进程间通信机制，各功能模块与总控模块的通信采用管道通信方式。Web管理页面由用户在页面的设置产生一个配置文件,各个业务模块启动时会读取该配置文件。当业务模块运行时，配置参数被修改。Web管理页面会通过发送管道通知各业务模块，重新读取配置文件。单个业务模块读取到配置文件后可能要修改硬件的参数，则通过总控模块的I/O控制调用，修改底层驱动参数；同时总控模块会收到管道上传的采集信息，其中包含各个业务进程的状态。总控将各个业务的状态组合成系统状态，并且定时采集驱动的数据到缓存。当数据量产生跳变时，总控模块通过管道发布控制信息通知各个业务模块，然后业务模块根据配置处理跳变，进入相应的业务机制。

3.1.集模块设计与实现

采集模块连接多种传感器模块如：水浸传感器。温度湿度传感器、烟感传感器、红外传感器、后备电池采集等，通过不同板卡可以同时采集模拟数据和数字数据。

采集得到的数据一方面送到本地处理器做数据分析，如检测到烟感传感器告警后，使烟感断电1s再次上电，如果1分钟内仍然检测到告警，则能支持继电器输出启动报警机制；另一方面通过网络上送监控中心，如果网络通畅则实时传送数据，如果传输中断时能够本地存储采集历史数据记录，存储容量达5000条以上，并定时检测网络状况，在网络通畅时将实时数据和保持纪录一起上送监控中心，并清除本地记录。监控中心在接收数据进行分析后，可以发出命令遥控采集模块完成指定采集任务和控制。采集模块的流程图如图4所示。

图4.集模块流程图

3.2.禁模块设计与实现

门禁模块通过管道从总控获取采集信号的变化，包括各种告警信息，防御状态以及处理方式的改变；同时也通过管道向采集单元发门禁的防御状态，网络的通断和业务机制状态等信息，并从网管业务获得配置文件的更新指令，进入到开门机制，门禁动作检查机制，防御状态转换机制，门禁历史记录机制以及干节点告警输出机制等不同业务处理机制。

门禁模块主要业务流程包括以下几个部分：

(1)门禁的初始化。包括门禁系统设防状态、网络通断状态、系统实时数据、数据库、门禁控制信号配置信息等的初始化。

(2) 创建多个业务线程，包括监听读卡器的业务，该业务用于判断门禁状态，记录读卡信息，以及当前警告信号；网络业务处理用于发布给通道采集信号的改变；门禁动作业务处理，包含布防和撤防状态下的动作处理；定时删除过期卡信息的业务线程。

(3) 循环监听网管模块到门禁的管道，获取各种业务进程结束和配置文件更新命令。

图5.禁业务流程

图6.查门禁动作流程

3.3.盗模块设计与实现

防盗业务主要对室内主机，空调室外机，天馈线等进行防盗保护。各种防盗布置对象均采用不同的传感设备采集信息，通过告警机制，区分不同级别的告警信息，从而进行不同的警报处理。

每通道每隔500ms采集一次信息，各布防对象根据25秒内采集到的告警信息次数，产生不同的告警级别。在布防现场，布防对象产生二级以上告警则输出警号信息，一级以上告警启动语音，二级以上告警启动警笛，并形成告警记录上送中心，第三级告警产生干结点告警输出。详细的流程图和防盗流程图如图7 ，8所示。

图7.警总流程处理图

3.4.管模块设计与实现

网管模块主要采用Web页面，提供包括中心管理系统状态查询，系统参数配置，网管业务、采集业务、防盗业务、门禁业务、电池业务、协议转换业务参数配置等功能。通过Web页面修改文本配置文件来为其他各个业务配置相关参数，并通过管道通知各个业务相关的更新信息。还提供生产测试功能，用于生产过程中设备升级的功能测试，如图 9。并且具备广播查询回应功能，提供设备自检信息主动上送功能，详细的程序流程图10，11所示。

图9.eb页面结构

4.束语

本文在基于S3C2440嵌入式Linux的监控节点控制平台上，采取多块功能板卡分立设计方便依条件选取和扩展，成功实现了对电信基站数据的采集和远程控制，减轻了基站维护人员负担，降低了维护成本，提高了故障判定的成功率和系统的可靠性，实现了基站的科学管理。