IT计算机数据中心智能化运维监控及能效管理的探索与研究

中国银联股份有限公司 徐建波

1 研究背景

随着信息技术的高速发展，以无线传感网为技术基础的物联网在国际上被视作互联网之后的又一次网络革命[1]。通过无线传感器网络（wireless sensor networks, WSN）进行的现实应用涉及到工业、农业、军事、国防科技、工商、医疗、社会公共、应急救援等方面。其作为先进的获取信息和信息处理技术在新兴领域作用的开展也应该重视[2]。综合当今的物质生活水平与教育水平的发展状况，考虑到如今的大学生大多数缺少可以独立面对学习与生活的能力，缺乏自主、自制意识自与对公共资源的节约与保护意识，日常生活安全防范意识也不够强[3]。因此本文了进行了对于“基于无线传感器网络的校园监控系统”研究，力求实现大学校园中集教学、科研、生活等多方面领域于智能一体化，力求最大限度的将上述问题解决[4]。本文的研究内容以实现全自动监控为目标，解放人力消耗为核心理念，通过应用计算机技术与数字化管理技术，实现对监控机房机器级的精准维护，使监控机房的管理更加便捷高效，维护水平也更高。同时，对于日常的认为巡检、安全风险预判都用传感器以及数字化执行器来顶替。对数据机房实现主动安全维护体制以及老旧设备的自动检验，提升机房的工作寿命，增加数据管理的安全性。

2 系统简介

本文主要是设计和实现一种以IT计算机数据技术为中心的智能化运维监控系统，针对校园管理提供无线网络综合信息监控和传输系统。为提高校园安全指数，在突发事件发生时进行应急处理的能力进行提升。在学校综合管理的需求方面，结合本课题涉及到的校园无线网络环境，实现工作方式和工作流程的重新规划。在时间空间的约束面前，解除他们和管理部门的限制。使无线网络为基础的校园监控系统的系统流程变成相较于其他部门流程更加扁平。其意义为增加各部门调用符合其部门权限范畴的数据时的随意性和便捷性。在这个平台下又可以做到资源共享，又可以互相监管。达到高效、透明、精简的管理模式。

3 系统设计相关技术

3.1 JSP技术

智能化巡检系统系统的开发需要使用到与网站应用开发相关的各类技术，其中包括动态网页开发的JSP技术，基于MVC分层模式的SSH（Spring、Struts和Hibernate）框架技术。

JSP（Java Server Pages）某种程度上可将其视为简化的Servlet容器，也可以说一个Java类就是由servlet演变而来。一个servlet容器可以支持类似HTTP的协议，例如用于安全交易的HTTPS。

其次MVC模式通过把系统分为三层模式，从而使系统中的业务逻辑层与数据部分相分离，使数据略及的处理操作更加明确有序序。同时，系统分层设计可以增加每一层开发人员的专注度，确保每一个系统功能的设计都是准确的[9]。

3.2 Cookie技术

Cookie在计算机领域中是Web站点在用户访问该网站的过程中，将一些数据信息采用文本的方式用户客户端硬盘中进行有效存储的一种专业性的技术，Cookie技术由Netscape企业的前员工Lou Montulli于1993年3月结合专业技术领域的实际需求采取科学的理论提出的。Cookie文件对用户信息进行记录存储与关联，所记录的信息在系统中进行有效的加密处理[10]。

Cookie在实践应用中为用户所带来的便捷性，远远超出其潜在的威胁，当前信息化时代中各大型网站都针对广大用户的实际需求将Cookie技术有效应用于其中，用户在操作中针对自己的实际需求进行Cookie的启动或禁用。从电子商务网站参与者的视角进行综合性的分析，Cookie的实质性作用主要体现在两个方面：一是进行系统中临时访客相关信息的获取，二是获取系统己注册的用户的信息，这两种信息的获取方式也有所不同[11]。网站利用Cookies技术能够为用户提供更加优质性的个性化服务。为了全面保障系统的信息安全，将用户所提供的信息资料有效的维护，本系统采取专业性的技术避免客户信息被篡改、盗取。

3.3 系统架构

最后本系统采用B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）架构。该模式最大的好处是可以简化对系统后期的维护，同时对于操作本系统的人员也没有地点限制，系统的接入方式也具有多样性。B/S架构的最大优势就是系统可以在任何地点被用户使用，摆脱了因外界因素而影响对软件使用的缺陷[12]。

在数据访问方面，本文采用数据库链接方式中最稳定的的ADO（ActiveX Data Objects）方式ADO是一种接口技术，访问数据时同样是基于XML数据格式的。ADO封装了最基本的数据访问、数据增删改和语义约束条件下的数据操作链路，主要用于开发的应用程序与其数据库之间的链接[13]。

4 系统功能

我国校园安全管理部门现有校园监控体系基本依靠校园重要场所视频监控，技术手段单一，建设规模有限，普遍存在无预警、无警示、无跟踪、无联动的缺陷，不能满足“事前预警、目标跟踪、事件处置”的防控工作要求。

本文开展的研究主体为校园网络的无线监控系统，研究目的是可以使校园内楼宇智能化程度提高、公共资产智能化、安防智能化、通讯和办公智能化。以上五个方面的智能化组成了本系统的五个重点拓展方面。如图4-1所示。

图4-1 校园无线网络监控系统基本功能

学校楼宇细化后可以为学校内的教学楼、实验楼、体育馆、办公楼、图书馆、宿舍、食堂、信息楼、行政楼等一系列楼宇，而楼宇管理系统则是一种综合且智能化的信息系统。系统核心由计算机构成，周围环境则由各类传感器、执行器组成。进而形成一个完整的监控系统。监控系统中的子功能还包括对电力、电器运行情况、给水排水情况的综合监管。从而保障楼宇内机器运转正常，使教学安全、节能且有序舒适的开展。

学校的固定资产构成范围较广，会造成管理困难。而资产管理则会对其进行分类，包括教室、实验室、广播室、宿舍、实验设备、桌椅等公共资源都会细化。并按需求进行统一分配进行使用、统计。这种智能化资产管理系统正会完成以上工作。

校园安全分为消防、安防两大类，消防中的烟雾自动检测、自动报警、自动淋水等功能和安防中的自动报警、实时监控等功能属于安全管理范畴。

监控系统的核心系统属于网络通信管理，网络通信管理中心包括电话通信网和传真网，其中电话通信网的技术核心是数字式程控交换机。该监控系统以连接各网络工作站和建立计算机终端连接为目标建立独立的局域网以供使用，在该网络中一并接通分布式数据库，从而达到信息的高速传输与处理和加快电子邮件收发的速度与效率。通讯系统连接安防系统和校园监控系统，这样就做到了实时监控，报警和处理事件及时的核心要求。且不会出现突发事件发生时的不按约定实现及时转移操作权的错误发生。使整个管理工作一体化，各子系统之间的联系更为高速，无论是在图形传输还是数字文字信息的传输都变得及时，快速。

5 系统详细设计

校园内的资源占用、环境安全、交通安全等情况需要无线网络监控系统对其进行实时监控、检测、控制。进而确保学生安全，同时为校园生活提供舒适便捷、安全可靠的便利的学习条件。无论是在教学质量还是在生活水准，无线网络监控利用其自身的功能，可以实现高度智能化。一体化的无线网络监控系统的基本功能可以归纳如下：

(1)机电设备的运转情况包括启动、终止等在本系统中可以被自动监视和控制。其运行状态也可以被显示或打印。

(2)机电设备的运行参数在本系统中可以自动检测、显示、打印。机电设备间的交流信息趋势和历史数据等也可以在系统中显示。

(3)保持设备的最佳运行状态，在外界因素的影响下，例如环境因素负载情况等变化下进行自动调整。

(4)突发事件得到及时的监管并给出处理方案，进行辅助决策。

(5)楼宇内教学科研设备等的统一管理，协调机电设备间的控制情况。

(6)自动化能源管理：水、电、气等能源进行智能化、自动化管理。

(7)设备管理：设备档案（购买信息等）和设备运转情况，设备故障处理和维修情况的管理等。

5.1 智能监控的设计方案

计算机技术、自动控制和通讯技术在智能监控领域内得到充分的应用。在一些特殊的情况如需要控制现场设备或制造手段等来完成控制与检测的任务也都应用到以上三技术，同时也离不开工作人员的协同操作。系统的辅助决策作用与工作人员的主观判断才能使系统功能发挥完整。一般情况下，几点原则在监控管理的设计中不可或缺：传感器节点应该部署的位置处于最底层，功能是用来实时监控控制环境。再以此传感器为基础进而向上分别设计为传输网站、基站、并最后建立与internet的连接。这个基础的传感器可以自发完成形成网络的任务。并传送数据至网关，基站负责接收由网关节点送来的属于传感器传来的数据。通讯过程则在传输网络上进行，他的职责是整合各传感器的网关节点，同时也是一种综合网关信息的局域性网络。无线节点在进行数据汇聚后，和一台可以连入Internet的计算机就可以构成基站，主要作用为监控网络的运行状态和对数据收发情况的监控和管理，他的作用类似于内存和cpu，即对数据的存储和处理。一个基站或简化后为一台可联入Internet的计算机都可以作为数据的服务器，在连接到Internet后的终端都有权限对该服务器或基站进行命令的发送。

图5-1 集散控制结构图

5..2 智能监控的结构设计

系统结构的控制方式可以使用集散控制，该系统可以进行楼宇的监视、操作和管理、在充分利用计算机技术的前提下，达到分散控制其学校资源的功能。同时该系统的管理部分又不可缺少集中管理，于是可以细化为集中管理、分散控制和通讯三方面。分散控制中需要将控制单元进行分散化，传感器单元需按地理位置等因素进行摆放从而实施对该现场设备的实时监测。在分散后的数据进行整合和对各方面进行统一控制时，集中管理部分来进行负责。同时还集中监视各分散信息，对系统的组态和需要维护的信息进行处理并优化控制。各单元进行联系、通讯，各部分进行通信时需要依靠通讯部分的技术支持，并在通讯时完成数据、指令等核心数据的传递。

中小系统的组成结构大都为两层系统。可以分为现场控制级和监控级。本文的三级结构意在加强系统的统一管理和信息的分析能力。多出的一级结构为管理层，其控制系统层次结构图如图5-1所示。

(1)现场控制级

现场上所有的检测设备连接后形成现场控制，各个监控设备在现场控制下属于单机监控，其监控组成是现场传感器，在体系结构中的名字是“分机”。

(2)监控级

系统各部分功能单元属于监控级的控制范畴，所有的系统信息在监视级进行管理。包括运行参数、运行状态等。被监控对象的信息应该记录成表格形式，从而方便对突发事件的报警、故障分析显示等进行掌控。现场控制机的上位机是监控级的计算机，监控及计算机又可按类别分为监控站和操作站。监控站的负责功能有对现场控制器进行通讯，工作状态的实时监管，并给管理人员及时提供来自现场控制器所反馈的系统状态数据。管理人员进行系统操作的操作界面输入操作站的控制范畴。操作请求命令下达后，通过网络传输于监控站，而命令的执行者也是监控站。

(3)管理级

本文较其他管理系统不同的第三级管理级所处位置为系统顶部，作用是对各子系统的联系和信息传递进行协调工作。

6 结论

基于IT计算机数据中心的智能化校园监控系统创新性的综合应用了JSP、mvc模式、移动互联、大数据等先进计算机技术，确保了新型的校园监控机房可以增加运营效率，实现最佳数据管理模式，同时，也可以帮助客户节能减排，利用大数据的分析功能，给出最佳监控方案，降低日常巡检对设备的消耗；在数据安全的维护方面，可实时采集、智能分析不同类别的监管信息，有针对性的对突发事件进行报警处理，给出现场问题的辅助决策的处理方案。整个系统简洁易操作且极具性价比，在发展前景方面其不乏广阔性。

[1]谢希仁．计算机网络[M]．电子工业出版社,2008．

[2]刘恒臣,夏明．通信网络与信息技术[M]．辽宁科学技术出版社,2010．

[3]陈志德．无线传感器网络节能、优化与可生存性[M]．北京∶电子工业出版社,2013．

[4]马晓艳．网络流量模型化与拥塞控制研究[D]．北京化工大学硕士论文,2012．