基于J2EE的通信設備告警監控管理系統的設計與實現

摘要：通信設備告警監控管理系統的主要采用B/S架構，并吸收了J2EE在技術方面的能力優勢，整合了告警監控數據的采集、監聽、監控和缺陷故障等功能模塊，并創建了設備維護管理的綜合平臺。本系統包括了設備信息、告警數據監聽、設備告警監控、缺陷信息、系統設置這六大功能，在各個功能模塊中都能得到充分體現，且性能良好，能夠滿足對通信設備的告警監控需求，具有良好的實際應用前景。

關鍵詞：告警監控；數據采集；故障處理；J2EE技術

基金項目：福建水利電力職業技術學院院級課題，項目編號：YJKJ2010B

1 引言

隨著科技和工業的迅速發展，現代的企業工程系統越來越復雜，其生產自動化程度也越來越高。通信設備告警監控系統的應用主體單位是某些通信企業的維護部門，這些企業引進了眾多通信設備，且多為科技含量高、總價高的設備，因此提出了更加嚴格的通信設備告警監控需求 ^[1]。通過建設通信設備告警監控系統，實現了通信設備告警監控系統的信息化、網絡化，既提高了告警監控的整體運行效率，并且還讓企業當中的所有通信設備，實現更加靈活、有效的互通，增強了不同部門之間的溝通和協調。

2 J2EE技術概述

與傳統的開發技術構架相比較，企業級分布式應用平臺（java 2 platform enterprise edition, J2EE）具有其自身的突出特點，它自身便包括了大量的組件，這些組件可以為開發工作提供便捷的條件，可以簡化系統的開發和部署程序，更重要的是，其具有傳統開發技術框架所不具備的可移植性，再用價值更高，安全性也很強。J2EE 采取的是三層構架模式，數據訪問層、服務中間層以及應用表現層相對獨立，對于系統的管理者和使用者，都更友善，操作技術難度低，可以廣泛的推廣、應 用。Enterprise JavaBean 是 J2EE 最核心和重要的部分，它是一套重量級的企業應用開發框架，可以解決企業在系統面向服務開發中的難題。

從 J2EE 的業務層來看，其業務邏輯的實現，便主要依靠的是 Enterprise JavaBean，因此業務層的運行也是在 Enterprise JavaBean 應用服務器中；在應用表現層上，其不僅能夠支持 java 程序的運行，同時還能夠為 Web 客戶端、Cob 客戶端和其他一些小型應用程序提供運行環境；至于數據訪問層，其能夠和各種類型的數據庫建立起數據訪問通道，至于數據訪問層和業務層之間的互動，主要通過 SQL（結構化查詢語言，Structured Query Language）以及 JDBC（Java 數據庫連接，Java Database Connectivity）來實現。

3 通信設備告警監控管理系統需求分析

3.1 系統需求概述

此通信設備告警監控信息管理系統，對通信設備告警監控業務所需的各類信息需求，進行了全面的整合，并且可以為管理者，提供設備管理方面的方案和輔助。從而真正實現了對通信設備的網絡化、信息化管理，一方面這可以更加集中、更加高效的進行通信設備告警，另一方面其還能夠為不同崗位、不同部門之間的通信，創造和提供更穩定、安全的條件。而且該系統可以對通信設備執行各種所需的管理操作，如查詢、登記和借用等等，功能完善。

3.2 系統功能需求分析

根據通信設備告警監控管理系統的實際情況，具體深入到各個通信設備告警監控管理信息現場對現有業務流程進行操作，對系統的功能需求有了直觀的了解，借此進行了分析，提出了系統的主要功能需求，包括了如下功能。

（1）系統可以對通信設備的基本信息進行設置，設備信息設置主要包括計量單位、設備使用單位、設備來源和設備的現狀信息進行分析，完成設備資料基礎信息的編輯。

（2）對通信設備信息進行編輯、編碼、增加、刪除和修改操作來完成設備信息的設置。只有登記了的設備才能夠將設備信息錄入系統，從而對設備進行管理。

（3）系統能夠實現對局部區域內各通信節點的設備工作狀況進行統一監控和管理，能夠為用戶在第一時間提供告警信息并通知處理系統故障，能夠提供機房值班員交接班功能。

（4）網管值班員不但能夠對系統的所有通信節點、機房進行監管，而且能夠對系統有關共性設置進行管理，并能完成告警信息的存儲、處理和發送，以及查詢機房值班員交接班時對設備告警的處理情況。

（5）可以查看通信設備的類別、設備登記信息、設備所處的運行狀態、以及設備所處機房位置。

（6）對通信設備進行盤點，主要是用于保證企業通信設備的顯示狀態同通信設備的實際情況相統一，從而保證企業通信設備沒有流失。

（7）應當具備設備告警數據采集的功能，可以實時采集被監測設備的各類告警信息，并送給數據處理模塊進行告警信息的處理和存儲。同時對采集的告警監控數據進行均值與極值計算等處理，并以文件的方式存儲數據。

（8）由于設備在使用過程中或多或少會存在一些缺陷，因此有必要對故障信息進行定位。設備的維護管理者填寫相應的故障信息，對故障發現人員，審核人員、審核日期、故障日期、送修日期、送修人員、預修日期進行編輯。

（9）對出現問題的通信設備進行包括故障定位、設備缺陷、故障校驗、缺陷查詢等功能。然后記錄設備概況信息，包括設備名稱、規格、出廠編號、部門、使用人員、設備、品牌、詳細配置、設備狀態、故障現象、故障原因及處理信息等，其中，發現人員、審核人員、審核日期設備名稱、設備編號、故障日期、送修日期等信息不能為空。

（10）實施通信設備的告警監控，這部分的具體功能需求，包括提供告警圖片、告警統計、歷史告警以及實時告警等信息，并且還能夠自行通過對告警信息的分析，判斷是否需要采取相關操作。在系統中存在異常的時候，如設備環路故障、設備網絡中斷，或是網絡中出現了廣播風暴，系統都可以通過自主分析、判斷，決定是否觸發設備環路、網絡中斷以及廣播風暴的信息開關。并且系統還能夠根據需求，對底層的報錯信息進行查詢、打印，便于作出更準確的故障評估。

（11）系統還要求完成設備信息和告警信息的報表生成功能，報表菜單包括告警報表、設備報表、維護配件報表，端口利用率和性能報表，每一大類報表又包含數種不同的統計或分析報表。如設備報表包括設備周期保養維護報表，在庫設備狀態報表，報廢設備表報等多種企業日常設備管理所必需的報表統計管理。

（12）對于出現故障的通信設備，可以完成維修設備的登記，然后采集待修設備的信息，對于出庫進行維修的設備，可以在系統中對其進行對應的維修出庫操作，這樣一來設備的狀態就會變為維修狀態，維修完成后，在系統中錄入維修結果，是正常還是待報廢，確定結果后，設備的狀態再次作出自動更新。

3.3 系統用戶用例分析

通信設備告警監控管理系統的用戶角色主要分為系統管理員、設備維護管理員、機房設備監控員、部門領導。

用例分析是結合系統的功能和性能，對系統的使用者操作情況進行分析。經過長期的實踐，選取用例圖結合案例分析的方式最為簡潔。用例圖中包含的元素有參與者、系統功能，通過簡單的線性連接表達用戶及功能用例之間的聯系。

（1）系統管理員用例

系統管理員是節點配置，用戶管理，系統維護，告警狀態顯示，告警參數設置，告警規則設置，實時監測，告警事件查詢，告警事件統計，值班日志查詢。

（2）設備維護管理員

維護管理員主要負責整個通信設備的技術維護，包括機房設備的軟硬件系統更新，維護管理員的日常工作包括查詢待維修、已經維修的設備信息、檢測機房中的網絡設備拓撲狀況，對客戶端或者服務器故障等問題及時上報預警信息。

（3）機房設備監控員

機房設備監控員可以對設備存放機房的各項環境參數進行實時監控，如紅外線掃描、控臺運行狀態、UPS（不間斷電源）電源狀態，以及環境的溫度、濕度等等，如果出現了異常的數據信息，可以自動采集、整理關鍵的信息，發送給管理人員，便于管理人員有針對性的處理問題，降低設備安全、故障問題的發生率。

（4）部門領導

部門主要進行部門組織機構管理、人事管理和設備信息查看，同時還可以新建班次，并為員工排班。

4 通信設備告警監控管理系統的設計

4.1 系統架構設計

在實際的系統構架設計中，重點需要考慮如何將 J2EE 與 JQuery、JSP（Java 服務器頁面，JavaServer Pages）合理的結合起來，發揮出他們的共同優勢。該系統在整體上的構架設計規劃參見圖 1。

可以非常清楚的看到，系統構架采用了典型的三層構架，分為了數據層、應用層和表示層。這種構架的好處在于不同的層次具有其自身的獨立性，在具體的開發、設計中，只需要照顧到本層功能需求的實現，并預留好與其它層的溝通、互動接口，這些接口通過服務器和 JDBC、java Mail進行連接，最終便可以將三層組合起來，形成一個完整的系統，具備完整的應用功能。

4.2 系統功能模塊結構設計

經過較為嚴密的通信設備告警監控管理系統的需求分析，確定了該系統應當具有以下幾個功能模塊：包括設備信息管理、告警數據采集、設備告警監控、告警數據監聽、缺陷故障管理、系統設置管理六大功能模塊。系統總體功能的結構如圖 2 所示。

系統需要實現的主要功能目標是，用戶通過可以與網絡連通的個人電腦或終端，進入通信設備告警監控管理系統界面，輸入已經被授權的用戶信息登陸系統并進行各項操作，同時系統還要求能對用戶行為進行記錄，可以備份還原系統的數據。另一方面，本系統也需要制定嚴密的安全控制策略，為用戶分配靈活的操作權限。在保證整體功能完善的基礎上，為了通信設備告警監控管理系統的各個模塊之間的相互獨立性，對各個功能的分工做了細分，下面將分不同的模塊進行介紹。

4.3 系統功能模塊設計

4.3.1 設備信息管理模塊

設備信息管理功能是對所有設備信息進行統一管理，包含設備信息修改、設備注冊、設備綁定、庫位設置、設備標簽、設備條碼和設備信息查看等功能?？梢圆榭丛O備的預約信息和庫存信息數據，根據設備名稱、設備型號、設備序列號、設備識別碼、終身代碼、機房名稱、設備編號、設備類型、設備狀態、在庫狀態、綁定狀態、注冊時間起、注冊時間止、設備廠商進行查詢。該設備信息管理的模塊圖如圖 3 所示。

對于該模塊功能的設計思路，可以簡單的用其操作流程圖來體現。當系統管理員對設備進行操作的信息管理時，系統會要求用戶登錄驗證，此時需輸入賬號、密碼等驗證信息，如果用戶登錄信息和系統已被保存信息匹配，則進入設備信息管理的主頁面；然后，選擇進行設備信息修改、設備注冊、設備綁定、庫位設置、發標簽、發條碼和設備信息查看的功能。最后，如果用戶在管理界面成功進行了某項操作后，系統就會調用數據庫，并根據不同的用戶需求調用數據庫內的信息，完成對設備信息管理信息進行增刪改的操作，并顯示結果，最后對顯示的結果信息進行驗證。

設備信息管理模塊的具體操作流程圖如圖 4 所示。

4.3.2 告警數據采集模塊

告警數據采集主要是采集設備的異常報警信息。系統通過引入基于嵌入式技術的告警數據采集器，使系統實時獲得通信設備的告警信息，便于不同用戶根據告警內容采取相應的處理措施，告警數據采集應用程序主要包括 4 個模塊，分別是數據采集模塊、數據處理模塊、數據診斷模塊和數據通信模塊。

告警數據采集的模塊框圖如圖 5 所示。

在告警數據采集的模塊中，各個子功能模塊發揮著不同的作用，下面將分別進行簡要敘述。

（1）數據采集模塊

數據采集模塊負責實時采集被監測設備的各類告警信息，并發送給數據處理模塊進行告警信息的處理和存儲。

（2）數據處理模塊

數據處理模塊負責對采集的數據進行均值與極值計算等處理，并以文件的方式存儲數據。

（3）數據診斷模塊

數據診斷模塊負責根據預先設定的規則對系統運行期間的數據不斷的進行測試分析，并將測試分析的設備告警信息實時上傳給告警監控管理系統上位 PC 機，以便跟蹤診斷校準，保證系統的可靠性。

（4）數據通信模塊

數據通信模塊負責通過被監測設備的各類串口與系統上位 PC 機通信，實現實時告警數據傳輸、上報，提供給告警監控管理系統調用。然后系統會在后臺調用相關的數據，并根據用戶的操作顯示對應的結果。

告警數據采集的具體操作流程圖如圖 6 所示。

4.3.3 告警數據監聽模塊

告警數據監聽包括了告警監聽數據存儲和告警監聽數據發送兩個部分。告警數據監聽以用戶數據報協議（user data protocol，UDP）端口偵聽的方式提供與通信設備告警數據采集器的接口，對偵聽到的設備告警信息寫入告警數據庫表，完成告警信息的接收、存儲、發送。告警數據監聽的應用服務器工作有兩個：（1）偵聽消息隊列，收到相關告警信息，通過 JMS 消息機制推送給客戶端前端，實時顯示告警信息，（2）存儲告警，將告警信息存入到數據庫告警日志表中，以配合客戶前端的數據統計操作。告警數據監聽程序的具體操作流程圖如圖 7 所示。

4.3.4 設備告警監控模塊

在該模塊中，分別包括了若干的子模塊，如告警圖片、告警統計、歷史告警以及實時告警等，它們分別能夠提供對應的告警信息。服務器故障、網絡異常，是系統監控的主要內容，如設備環路故障、設備網絡中斷，或是網絡中出現了廣播風暴，在監控到這些異常情況后，其能夠進一步作出判斷，執行預先設定的命令，觸動對應的信息開關。并且其還可能對最底層的錯誤信息進行查詢、打印，這對于故障的準確、快速評估來說，具有重要作用。除了通信設備之外，如果是表示層或是服務器出現了異常，系統同樣可以采集異常信息，提供分析報表。例如，在表示層的客戶端出現連接中斷的時候，或是服務器重啟的時候，便會出發與連接中斷、服務器重啟對應的信息開關。

4.3.5 缺陷故障管理模塊

缺陷故障管理模塊主要包括故障定位、缺陷故障、故障校驗、缺陷查詢等功能。然后記錄設備概況信息，包括設備名稱、規格、出廠編號、部門、使用人員、設備、品牌、詳細配置、設備狀態、故障現象、故障原因及處理信息等，其中，發現人員、審核人員、審核日期設備名稱、設備編號、故障日期、送修日期等信息不能為空，并且系統會針對用戶錄入的設備故障信息進行校驗，校驗成功即可將設備故障信息錄入到系統中，否則，系統將會提示用戶輸入相對應正確的信息。

系統用戶錄入通信設備缺陷故障信息，如圖所示， 首先，用戶需要填寫缺陷發現人員、審核人員、審核日 期、缺陷設備名稱、設備所屬部門、缺陷描述、詳細配 置、其中發現人員、審核人員、設備名稱、設備編號、 缺陷描述均不能為空，為了不符合輸入的信息錄入到后 臺數據庫，需要針對數據部分進行判斷，才能將缺陷故 障登記信息錄入到后臺數據庫中。

4.3.6 系統設置管理模塊

通信設備告警監控管理系統中，設置管理模塊主要負責完成對系統的設置與維護工作，如對用戶的系統權限進行配置，對用戶進行編輯，對所有的用戶操作進行記錄并保存為歷史數據。從具體的功能實現角度出發來講，該模塊一共包括了密碼設置、用戶管理、模塊管理和業務控制資料修改等子模塊，通過這些具體的管理功能模塊，管理人員便可以對系統進行設置與維護。如在用戶管理中，可以對用戶的權限進行分配，在業務控制中，可以對各種監控業務信息進行查詢、刪除、修改、添加等操作。

5 結語

本文對通信設備告警監控管理的過程進行分析，為了方便、高效、穩定的覆蓋各項告警監控業務，完成設備信息管理、告警數據采集、設備告警監控、缺陷故障管理、告警數據監聽和系統設置管理的功能，以及對通信設備日常管理維護人員進行管理的實際應用過程。通信設備告警監控管理系統按照軟件工程的方法和原理，其基礎是對系統的充分調研，接著還詳細地分析其關鍵業務，做出了精密的設計和完善實現過程。通信設備告警監控管理系統主要針對 J2EE 技術對通訊設備監控告警管理系統開發過程中所使用的關鍵性技術進行探究。結合企業的管理思路和用戶的使用習慣，引導分析出此類企業的相關功能性需求，再通過合理的劃分，將這些需求設計成一個個功能明確的模塊，從而設計出能夠完美優化通訊設備告警監控管理的系統。

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(注：本文轉載自《電子產品世界》2022年7月期)