计算机网络中心机房远程监控系统

泸州市第十二届电教实验教学科研成果申报（2006-2007年） 计算机网络中心机房远程监控系统 提要 随着计算机网络技术在各行各业的深入应用，各系统、各单位为适应现代化办公、学习和生活的需求，纷纷建设起规模不一的计算机网络。在这些网络中，关键设备如核心交换机、服务器、不间断电源等通常放置于中心机房，因此对中心机房的24小时监控是维持网络正常运行的必要条件。 对于非营运级的单位，尤其是教育系统中各县市级城域网、各学校教育网的中心机房配备人员进行全天24小时值班在人力、物力上都是不现实的，而且中心机房的强烈电磁辐射和噪音对值班人员也是极大的伤害。但中心机房中各设备的运行状态、机房电源和温湿度状态、人员进出情况等必须随时掌握，在机房发生异常情况时要在第一时间得到有效信息并自动或手动做出相应处理，因此网管人员必须对中心机房进行远程监控。 结合自己近3年的中心机房管理经验和教训，网上收集资料、联系手机厂商购买模块、请教AT编程高手、自己动手焊接电路板，历时半年多，终于以较低的成本开发出一套实用、方便和可靠的计算机网络中心机房远程监控系统。 有了这套系统，要对自己管理的计算机网络中心机房进行监控，只需要在有中国移动信号的地方，拿出手机看看短信、发发短信，就是这么简单了！ 开发背景 据目前掌握的中心机房远程监控大致有两种： 1、以Raritan(力登)、广州网控通信科技等为代表的信息网络监控方案。这类方案基于以太网通讯，网管人员异地操作计算机，进行网络系统管理、弱点扫瞄、入侵侦测、网络效能分析以及报警功能等，能实时、远程访问所连接的服务器和其它设备，对其进行供电或断电、重新启动、监视操作，对机房电源、空调进行远程智能管理。 由于其重点是对服务器、网络设备的软件系统管理，对机房硬环境及设备管理仅是简单附属功能，基本没有环境信息反馈，而且管理人员必须要借助计算机和能与管理对象联通的网络才能实现，这个条件很苛刻，要做到全天24小时、及时处理是不大可能的；该方案的造价相当的昂贵，仅Raritan的电源远程智能管理系统就达数万元；其致命弱点是当用于管理的计算机网络出现故障时，远程监控就无法实施了。 2、以防盗报警为核心功能的远程监控方案。目前国内众多厂家在生产此类产品。该方案基于电话通讯，能把机房的电源、温湿度异常和人员进入等情况以语音电话的方式告知相关人员，并能部分作出自动处理。 由于其方案是从防盗报警系统移植而来，智能化程度较低，信息单向发送，缺乏交互，对相关设备的处理能力单一，处理后没有信息反馈，缺乏现场数据的采集，造价相对低廉。显著弱点是当管理人员电话占线时就无法接收到监控信息；电话线路容易遭到破坏。 系统原理 通过对现有方案的分析，新方案的开发思路是：重点监控机房硬件运行及环境状况；通讯方式要可靠，随时随地保持畅通；信息终端小巧，能随身携带；具有交互功能；信息传递方式多样、保证不漏传；能传送现场图像。 该方案是由GSM模块加上单片机和感应器、执行机构组成的一个控制系统。GSM通讯模块主要是用来建立无线信道，并接收和发出短消息；单片机系统用来控制GSM模块，对现场数据编译为短消息和对收到的短消息进行解释；各种感应器采集现场物理变量供单片机处理；各执行机构接收指令发出相应动作控制机房设备；内部软件为通讯设备AT指令集，外部设置软件为通用Windows程序。 单片机控制板采用双CPU模式，使系统能同时处理多项任务，采用独立时钟的看门狗电路，防止软件死机。具有RS232接口，可使用计算机进行全面个性化设置。 其功能框图如下： 电压显示 A/D 电压传感器                               监控主机 单片机 空调机遥控器 温度显示 温度传感器 湿度显示 湿度传感器 服务器开、关机 DSP 红外摄像头 防火墙、交换机重启 UPS欠压感应器 UPS开、关机 门窗开启感应器 现场声光报警 设备运行感应器 无线接收模块 RS232接口 SIM 远程感应器 看门狗 电 源 GSM     声音传感器 各模块功能简述： 单片机：完整系统的单片计算机，负责对AT指令进行编、译码，保存设置。 GSM：支持中文短信息的工业级GSM模块，负责数据通讯。 电压、温度、湿度传感器：把机房电压、温度、湿度转换成相应模拟电信号。 A/D：将模拟电信号采集成数字信号，并作编码、对比输出。 红外摄像头：拍摄机房影像，具备全黑环境下的清晰影像输出。 DSP：将摄像头拍摄的影像数字化，并完成图像移动侦测。 UPS欠压感应器：将UPS欠压的工作状态信息传递到单片机。 门窗开启感应器：将门窗的开闭状态信息传递到单片机。 设备运行感应器：将各设备的运行状态信息传递到单片机。 无线接收模块和远程感应器：对异地不便于布线的设备进行监控。 声音传感器：通过它实施机房声音监控。 SIM：GSM接入移动营运网络的身份证。 电压、温度、湿度显示：现场数字显示机房电压、温度和湿度。 空调机遥控器：根据监测的温度和湿度，控制空调机的工作状态。 服务器开、关机：按远程管理人员的指令控制服务器的开机、关机和重启。 防火墙、交换机重启：根据远程管理人员发出的指令控制网络设备的重启。 UPS开、关机：根据远程指令开启或关闭整个机房电源。 现场声光报警：紧急情况现场声、光报警。 RS232接口：计算机通过该口对监控主机进行综合设置。 看门狗：单片机的防死机复位器。 电源：该主机发送信息时电流较大，要求电源功率足够。 中国移动营运网络：提供监控主机和信息终端的全球通讯网络。 管理人员手机：监控系统信息终端，随身携带，须具备文本和MMS彩信接收编辑功能。 软件：AT指令集+专用设置软件V5.0 功能介绍 1、短信遥控 进入待机状态后，管理员用手机向系统中的SIM卡号码发一条短消息，内容为“开启UPS，开启服务器，开启防火墙，开启空调”，监控主机收到短信后，首先对比UPS、服务器、防火墙和空调的当前状态，如未开启则向执行机构发出指令，由执行机构触发相应设备启动；如已开启则放弃该指令。如再发一条短消息，内容为“关闭UPS，关闭服务器，关闭防火墙，关闭空调”，监控主机收到短信后，依次按照事先设置的时间间隔向执行机构发出指令，由执行机构触发服务器、防火墙、UPS、空调机依次关机（注：服务器使用Win2003系统需关闭“关机事件跟踪器”功能 ）。共有8条独立指令控制通道，还可以通过执行机构组合以控制更多的设备。 以上短信内容（短语）可以在专用设置软件中进行设置。如下图： 2、设备状态短信回传 很多时候发出短信遥控指令后，希望能够立即知道设备是否已经执行，这时可以用 “设备状态短信回传”功能来实现，只要再发出一条“状态查询”的短信遥控指令，就会收到一条短消息，会详细告知当前8条控制通道上的设备已经打开还是关闭的实际状态；或者在发出短信息指令时加上一个“？”就能在遥控设备的同时，让系统自动回复一条状态短信，例如发出：“开启防火墙？”的控制短信息，系统就能开启防火墙，并且自动回复一条“开启防火墙”表示防火墙确实已经开启了。 3、机房现场图像监控 机房监控区域有人进入、门窗被打开或者灯光变化会使红外摄像头拍摄到的图像亮度产生变化，当图像亮度变化率大于一定数值时立即将机房异常画面传送到管理员的手机上，管理员能立即确认，选择报警或解除报警，从而减少不必要的担忧，而且系统还能拍下现场照片，便于相关人员事后调用。 4、振铃遥控 利用监控主机上GSM模块的来电显示功能，设置好来电号码过滤，用指定的1~6个手机或者固话拔打监控主机SIM号码时，会发出振铃声，当听到两声回铃音后马上挂断，这时第8控制通道就会开启；再重新拔打，两声回铃音后马上挂断，第8控制通道就会关闭。其它电话打来该功能是无效的。这样双方都未进入通话状态，就能达到遥控的目的，是完全免费的控制方式。实际应用中可以用来控制机房照明，用以迷惑企图偷盗的人员。 5、DTMF通话遥控监听 用电话拔打监控主机SIM号码，听到回铃音4～5声后监控主机自动接通。接通后，首先输入用户密码验证，然后在电话键盘上按“1*”，开启UPS，按“2*”开启服务器……；按“1#”关闭UPS，按“2#”关闭服务器……。按“0*”就能听到监控主机周围的声音，实现监听功能。这就是DTMF遥控，又叫通话遥控。 6、输出方式选择 每个控制通道的输出方式可选，既可以是稳定的开或关状态，也可以是瞬时的触发状态，这可以用于一些设备的自动远程复位，非常实用。如下图： 7、触发发短消息    当门窗或者布置有门窗开启感应器的地方有人进出时， 监控主机能自动发送一条预先约定的短消息，例如“有人进入”，进行报警。在专用设置软件中开可以设定报警时只发送短消息或者只拨打电话或者既发送短消息又拨打电话。短消息有一个好处就是即使对方手机在通话中，短消息也能实时接收，不会象电话那样因为占线而无法接通，延误警情。 8、远程漫游监测 该系统具有模拟量输入功能，与温度、湿度、电压等各类传感器配合使用，实现用短信遥测温度、湿度、电压等机房环境物理量。只要发送1条短信，就能把现场多路传感器的数值都发到用户的手机里。可以设置为发短信或打电话请求单次回传和定时连续回传两种工作模式。同时各路传感物理量都可以设定上下限超限报警值，当测量值超过上下限报警值时，就能向管理员手机发出紧急报警短信，并驱动现设备工作。比如当机房温度超过26℃时，一方面发送报警短信，另一方面通过学习型空调机遥控器指定空调机以制冷状态启动工作。   特点和优势 1、系统的设计思路以人性化为本，以直观的中文作为短信遥控指令和报警短信内容，且用户可自定义。 2、利用目前无处不在的GSM网络和管理人员随身携带的信息终端——手机进行监控，具有极高的方便性、及时性，防破坏性能力很强。 3、管理员能远程遥控监听现场或现场图像拍照，异常情况时能自动存储及发送现场图像到管理员手机上，证据确凿。 4、设有来电号码过滤器，拒绝非法手机进入监控系统，使管理员的手机具有监控“身份证”的作用。 5、能把现场采集测量到的数据以短信的形式发到手机上，实现远程漫游监测。 改进思路 由于目前能够买到的GSM模块性能不是很强大，数据传输能力还很有限，在加上AT指令过于复杂，有部分功能还有待于深入研究和完善。在找到数据通讯能力更强大的3G模块后，加入Lan通讯口，与机房计算机网络连接，这样就能随时利用身边的计算机通过手机3G网络与中心机房联通，进行网络软件平台的管理，真正做到中心机房的全面远程管理。 文档已经阅读完毕，请返回上一页！