智能网管的研究与实现

智能网管的研究与实现（精选8篇）

智能网管的研究与实现 篇1

摘要：针对目前网络监控中心不能实时和有效地对光纤收发器的状态进行远程监控的问题, 提出了一种新型带内网管功能的智能光纤收发器的设计方案, 详细介绍了该收发器的硬件组成及软件设计。该收发器采用基于ARM的LPC2210嵌入式处理器和IP113S光电介质转换芯片为核心, 通过移植嵌入式多任务操作系统μCLinux实现新型智能光纤收发器远程网管的功能。测试结果表明, 该收发器性能稳定、网管功能强, 满足了实时性要求, 适合电信级业务应用。

关键词：光纤收发器,网络管理,远程监控,嵌入式系统,ARM

0 引言

光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太传输媒体转换单元, 在很多地方称之为光电转换器, 一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中, 通常定位于宽带城域网的接入层应用。光纤收发器作为宽带接入网的重要组成部分, 以至于对它的管理已成为整个网络管理的关键组成部分[1]。

目前, 广泛应用的光纤收发器按照结构一般分成独立式和机架式两种, 支持速率一般为10/100/1 000 Mbit/s。电信级业务中为了管理和布线方便多采用机架式光纤收发器, 支持多块业务卡同时工作。目前, 市场大部分光纤收发器都不带网管功能或者缺少智能化, 不能有效地进行监管, 或者有些是利用RS232之类总线来进行本地监控管理, 有些带网管的系统都是基于SNMP网络协议上开发的, 带网管的光纤收发器大多采用基于集中式控制的C/S模式来实现, 虽能完成所需的各种复杂任务, 但不够智能且需在每个客户端都安装专用软件, 难以满足对外公共服务的要求。本文提出一种以LPC2210嵌入式处理器和IP113S光电介质转换芯片为核心, 通过嵌入式多任务操作系统μCLinux实现远程网管的新型智能光纤收发器[2,3,4], 采用基于Web技术的B/S模式设计[5], 只需使用通用的浏览器登录系统, 无需安装应用软件, 并且在液晶显示屏上显示数据, 做到本地和远端都能有效地监控。

1 收发器总体设计

智能光纤收发器主要包括光电转换部分、网络控制部分和电源部分, 如图1所示。

1.1 光电转换部分

光电转换部分主要将适合在电缆中传输的电信号转换成在光纤中传输的光信号, 采用IP113S光电介质转换芯片为核心, 该收发器通过对IP113S寄存器的设置, 使光接口和电接口之间的数据交换工作在数据链路层, 采用存储转发模式进行线速过滤和转发, 这样不仅可以完成光电信号的转换, 而且能实现不同速率间的速率匹配。所有状态信息以及控制工作方式都是通过对IP113S 内部的128 个寄存器的读写操作完成的。本方案选用了MDC/MDIO方式, 把光电转换部分上的IP113S作为从设备, 网络控制部分上的LPC2210作为主设备, 使网络控制部分可以通过SMI接口监控光电转换部分。IP113S通过I/O接口把光纤收发器状态数据等传输给网络控制部分, 由网络控制部分将读到的数据进行处理后将数据分2路传输, 一路送到液晶模块, 就地显示;一路通过Internet送到PC机上进行显示和分析处理。另外, 可以根据需要扩展多个光电转换部分, 与远程的上位机进行通信。

1.2 网络控制部分

1.2.1 ARM最小系统

ARM最小系统采用LPC2210处理器为核心。LPC221D处理器是PHILIPS公司生产的16/32位144脚ARM7TDMI-S微控制器, 支持实时仿真和嵌入式跟踪。复位电路使用带I2C存储器的监控芯片CAT1025JI-30, 复位门槛电压为3.0～3.15 V, 提高了系统可靠性。系统时钟采用11.059 2 MHz的外部晶振, 产生内核所需要的时钟频率。本系统扩展了8 MB的PSRAM (型号为MT45W4MW16) 作为程序的运行空间, 扩展的存储器有2 MB的NOR FLASH (型号为SST39VF160) , 以及16 MB的NAND FLASH (型号为K9F2808U0C) , 用来存储μCLinux内核、文件系统和应用程序。

1.2.2 液晶模块电路

在现代显示器件发展中, 液晶显示器件以其功耗低、体积小、色调柔和和易于实现大规模集成化生产等一系列优点而被广泛应用。该收发器采用了TFT6758液晶模块, 其工作电压为3.3 V, 和整个收发器的供电相同, 便于供电。为了得到更高的数据传输速率, 本设计电路采用16位总线接口。

1.2.3 温度检测电路

温度检测电路以温度传感器芯片LM75为核心, 通过I2C接口和LPC2210连接。LM75可测量的温度为-55～125 ℃, 工作电压为3.3～5.5 V, 可以将温度直接转换为数字值, 通过微控制器直接读取, 使用方便。

1.2.4 以太网接口电路

以太网接口电路采用RTL8019AS芯片为核心, 因为LPC2210具有外部总线接口, 所以, 接口电路设计为16位总线方式对RTL8019AS进行访问。RTL8019AS工作电源为5 V, 而LPC2210的I/O电压为3.3 V, 所以需在总线上串接470 Ω保护电阻。RTL8019AS芯片的Vin最小值为2.0 V, 所以与LPC2210连接不需要加电平转换芯片。

1.2.5 报警电路

报警电路的主要作用是当采集到机箱的温度超过一定上限、各光电转换模块工作不正常时, 及时发出警报, 也即设计电路中的蜂鸣器开始蜂鸣。

1.3 电源部分

在电子装置中, 可靠的电源电路设计关系到整个系统的正常工作, 所以为了保证收发器可靠工作, 在设计中采用2组电源的冗余工作方式, 只要有一路电源能正常工作, 整个收发器就能正常工作。

2 收发器软件设计

该光纤收发器的软件设计主要包括ARM+μCLinux嵌入式软件平台的构建、Web服务器的设计、液晶和其它应用程序的编写以及各驱动程序的编写。整个软件平台框图如图2所示。

2.1 构建ARM+μCLinux嵌入式软件平台

本方案中采用了源代码开放的μCLinux 内核作为操作系统, 运行在LPC2210上。软件的开发环境是标准的交叉开发环境, 包括主机和目标机2个部分: 主机为一台运行Redhat Linux 9.0 的PC机, 目标机为网络控制部分。

2.2 网络通信传输

当采集到光电转换部分和机箱温度信息, 需要传输到远端的客户端显示时, μCLinux强大的网络功能为嵌入式装置提供了强大的网络支持。本方案利用TCP/IP的Socket编程实现网络传输, 提供可靠的通信[6,7,8]。Socket接口是一种特殊的I/O, 它也是一种文件描述符。收发器中网络传输部分的软件实现采用面向连接的流式Socket套接字编程。流式Socket套接字提供可靠的、面向连接的通信流, 它使用TCP协议, 从而保证数据传输的正确性和顺序性。网络传输是基于C/S的工作模式, 编程原理如图3所示。

2.3 Web服务器

2.3.1 Web服务器工作原理

收发器采用瘦服务器/胖客户端的模式, 使用C语言实现一个简化的HTTP机制, 设计高效精简的Web服务器。采用有限状态机实现Web服务器, 按照相应流程将Web服务器功能抽象为11个离散状态。其工作原理如图4所示。

嵌入式Web服务器不同于一般的服务器, 考虑到资源有限, 因此, 设计具有很强的针对性。该收发器的Web服务器的一些设计思想如下:

(1) Web服务器主要用于嵌入式系统的监控和配置, 因此, 只实现与系统控制相关的页面。

(2) Web服务器只处理GET和POST请求方法, 不提供对其它请求方法的处理。

(3) Web服务器同一时间只能接受一个请求, 对请求进行解析并处理后返回, 然后才能接受下一个请求。对于通用Web服务器来说这是不现实的, 但对于嵌入式系统来说可以接受。

(4) 一般系统中Web服务器与CGI是独立的。在该收发器中考虑到紧凑型, 将CGI实现部分合并到Web服务器中。

(5) 该收发器能够实现简单的用户验证功能。

(6) 该收发器内置一些静态页面, 根据用户的请求发送不同的页面给浏览器。在需要生成动态页面的时候, 将数据插入静态页面即可。

(7) 实现了定时任务和简单的历史数据存储功能, 可以定时生成数据并存储起来, 这些数据可供查询和显示。

(8) 用户可以通过浏览器对收发器进行监控, 实现了一些基本的控制功能。

2.3.2 CGI程序的设计

CGI (Common Gateway Interface) 是Web服务器和运行在服务器端的外部程序之间的一个接口规范, 其目的是实现Web服务器与客户端浏览器之间的动态交互。CGI工作流程如图5所示。

CGI程序一般由以下3个部分构成:

(1) 数据解码部分:通过表单输入、由浏览器传送给服务器的数据都是经过URL编码的, 必须进行解码。如果不需要处理表单输入, 则该部分省略。

(2) 数据头部分:必须包含这一部分作为第一个输出行, 该行后必须有一空格行。

(3) CGI程序主体部分:对通过表单输入的数据进行处理, 并输出到标准输出。

2.3.3 网页的设计

浏览器端第一次连接Web服务器时, 服务器会发送一个登录页面给浏览器, 该页面是一个form表单, 用户在页面中输入正确的用户名和密码并按“确定”按钮后, 浏览器以POST请求的形式将数据发送给Web服务器, 处理后将主控制页面返还给浏览器。根据需要选择主控制页面上的选项, 出现不同的页面, 因为每次采集的数据都有变化, 显然这些是动态页面。动态网页的实现是在已有静态网页的基础上通过搜索关键标记的位置找到数据插入点, 然后将采集到的数据插入到网页中指定的位置。本方案需要编写这些网页来更加方便、直观地控制收发器。

2.4 驱动程序

为了能够使用硬件, 需要编写相应的驱动程序, 例如本文用到I2C设备就需要编写I2C驱动程序。除此之外, 还有液晶驱动程序、GPIO驱动程序。其中最重要的是设计光电转换模块的驱动程序。这些驱动程序实现了网络控制部分对光电转换部分IP113S芯片寄存器的可读/写功能, 从而使网管卡可以实时监控各光电转换部分的工作, 实现监控的主程序流程如图6所示。本方案把监控程序写入CGI程序中, 更好地实现其功能。

2.5 智能化在线检测

智能化在线检测的设计思想:当光路DOWN掉后, 电口自动向上报警, 并阻止上层设备继续向该端口发送数据, 启用冗余链路以保证业务不中断。停电后光纤收发器应能够自动复位, 以保证来电后能够正常工作, 即当介质转换器检测到某个端口发生故障时, 例如某个节点的链路失效了, 介质转换器会将该模块的另外一个端口也关闭, 这样可以让所有设备都知道连接那个故障节点的链路已经失效。

2.6 液晶显示模块

当网络控制部分获得光纤收发模块、机箱温度等数据时, 需要在本地实时地显示在液晶显示屏上, 做到实时监控。目前市场上成熟的图形用户界面 (Graphic User Interface, GUI) 有很多, 但它们存在一些不足, 嵌入式GUI要求小型化、占用资源少、反应快捷、可靠性高、成本低。所以, 本文设计的GUI充分考虑了这些要求, 采用了线程消息机制。该GUI体系主要采用C/S多线程的体系结构, 该体系中服务器线程主要实现输入设备 (键盘和触摸屏) 事件的获取, 而客户端线程主要完成对事件的响应, 包括对输出设备的控制[9]。在该微型可配置GUI体系结构中, 主要分为输入抽象层、图形抽象层、消息响应层、图形设备接口层、控件层等。该体系统构具有良好的层次性, 并且开放了底层的图形设备接口层, 使用户更具自己需要简单自由配置。在控件层定义了统一的控件结构体, 使用户对控件的管理更加直观便捷。

3 实验结果

本文通过对收发器软硬件的设计, 较好地实现了预期效果。对收发器的测试主要从以下5个方面进行:页面跳转、功能验证、数据校对、权限验证、用户会话。客户端通过IE浏览器向服务器发送HTTP请求, 如果正确则返回所需网页或相应的错误提示, 表明运行正常。如图7所示, 根据需要点击选项来控制收发器, 这样实现了使用方便、快捷。在液晶屏上显示各光电转换部分的运行状态, 而且显示的交互界面友好而美观。实验表明, 该收发器达到预期要求, 能够满足实时监控的功能。

4 结语

智能光纤收发器由于在硬件上采用了基于ARM 的LPC2210以及功能强大的光电介质转换芯片IP113S, 在软件上采用了稳定高效的μCLinux为底层操作系统, 经过实际测试, 性能稳定, 网管功能强大, 完全可以满足电信级的应用要求。但是, 还需要在功能、效率以及稳定性上加以改进, 如增加对数据库的支持、多进程的支持、 实时性支持等。

参考文献

[1]陶琦, 罗峰, 陆群峰.光纤收发器远程网管技术及其应用[J].有线电视技术, 2005, 12 (13) :86-88.

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[3]李天佑.嵌入式网管软硬件系统的设计与实现[J].计算机工程与设计, 2006, 27 (1) :145-148.

[4]郑灵翔.嵌入式Linux系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2008.

[5]厉鲁卫, 包建荣, 蒋苗林, 等.基于ARM嵌入式Web服务器的研究与设计[J].计算机工程与设计, 2004, 25 (5) :757-760.

[6]STEVENS R W.TCP/IP Illustrated Volumel:TheProtocols[M].范建华, 胥光辉, 张涛, 等译.北京:机械工业出版社, 2006.

[7]HUNT C.TCP/IP NetworkAdministration[M].O'Reilly Media, Inc, 2006:7-60.

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[9]TAN Dapeng, LI Peiyu, PAN Xiaohong, et al.Lightweight GUI Components Library DevelopmentOriented to Embedded Industry Monitoring SystemBased on Qt/E[C]//Proc.of International Conferenceon Convergence Information Technology, 2007, Gyeongia:1614-1620.

智能网管的研究与实现 篇2

上网行为管理产品具有URL(或网址)过滤的功能，企业可以使用上网行为管理设备过滤与工作无关的网站，从而规范员工上网行为，提高工作效率。

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上网行为管理产品具有URL(或网址)过滤的功能，企业可以使用上网行为管理设备过滤与工作无关的网站，从而规范员工上网行为，提高工作效率。但很多用户在使用RUL过滤功能时容易产生困惑，如为什么已经设置了对指定URL(或网址)的过滤规则，该URL(或网址)还可以打开?本文将从URL过滤功能的实现原理出发解答这些问题，并介绍不同需求条件下的URL过滤规则设置技巧。

URL定义

Uniform Resource Locator即“统一资源定位符”，也被称为“网页地址”，是因特网上标准资源的地址。URL的一般格式是：“协议：//主机/路径/文件名.文件后缀”。URL是对可以从因特网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示，相当于一个文件名在网络范围的扩展。因此URL是与因特网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。例如http://baike.baidu.com/view/1321789.htm代表baike.baidu.com这台主机view路径下的1321789.htm文件，其通信协议为http(超文本传输协议)。

URL过滤原理

上网行为管理产品对URL的过滤通常是指针对HTTP协议URL的过滤。下面我们还是以访问“http://baike.baidu.com/view/1321789.htm”为例讲解URL过滤的原理：当我们浏览”http://baike.baidu.com/view/1321789.htm”这个网址的同时运行抓包软件，将会捕获到下图所示的报文：

捕获的URL访问报文

分析上述报文可以看出当主机访问网站时，首先会发送一个HTTP请求报文，该报文指明了应用层协议为HTTP，操作方法为GET，URL字段内容(路径及文件名)为“/view/1321789.htm”，HOST字段内容为“baike.baidu.com”。当一个http报文经过上网行为管理设备时，设备可以识别出上述信息，并进一步检查报文中的HOST和URL字段内容，如果HOST或URL字段内容中有字符串与URL过滤规则中定义的过滤关键字相匹配，那么该报文将会被丢弃，用户电脑与该网站服务器的连接断开，从而无法打开该网页。

实用案例

案例一：为什么已经设置了过滤“http://”网址关键字，网易主页却还是能打开? 上面已经说过上网行为管理设备在进行URL过滤时检查的是HTTP报文中HOST和URL字段的内容，从上述抓包信息分析可知“http://”字符串并不会出现在这两个字段中。因此，设备无法在访问网易网站的HTTP报文的HOST及RUL字段中匹配到“http://”这个字符串，正确的过滤关键字应该为“”。

案例二：我想过滤网易邮箱，但不想过滤网易主页和其他网易子链接，如何设置? 由于网易邮箱的HOST字段为mail.163.com，设置过滤关键字为“mail.163.com”即可以达到效果。而访问网易主页时HTTP报文中的HOST字段为不会匹配过滤规则定义的“mail.163.com”关键字，因此访问网易主页不会被过滤。

智能网管的研究与实现 篇3

关键词：智能化 网络 控制 多媒体 教学系统

中图分类号：TP37 文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2007）12-0034-03

信息技术正在改变高等教育的人才培养模式。《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》（教高〔2007〕2号）明确指出：高等学校要把信息技术作为提高教学质量的重要手段。事实上，体现现代信息技术在教育教学中应用的多媒体技术越来越受到教师和学生的普遍欢迎。它具有生动、直观、灵活的特点，能在单位时间内增加更多的信息量、能将授课过程中的一些很难直观表达的问题，生动、灵活地表现出来。[1] 因此，多媒体教学系统如雨后春笋般地在各个高等学校建立了起来。怎样建好、用好、管好多媒体教学系统，使多媒体辅助教学手段在提高教学质量中发挥更大作用，是值得我们深入研讨的问题。

一、传统多媒体教学系统的不足

一般传统的多媒体教学系统由中央控制器、控制柜、投影机、屏幕、计算机、影碟机、录像机、功放、音箱、话筒等组合而成。其核心部分为中央控制器，其他的硬件通过与控制器连接并受控于它来实现多媒体教学。然而，由于传统的中央控制器功能单一以及多媒体教学系统管理归属不同，建设地点分散，建设时间、规格和型号不统一等原因，给教师的使用和管理也带来了很多的问题。结合湖南商学院传统多媒体教学系统的使用情况，我们将其引发的问题概括为以下几个方面：

1.使用手续繁杂

教师使用多媒体所需要办理的手续繁杂。首先必须填写《使用登记表》，然后才能领取控制柜的钥匙，打开柜锁，开启必要的设备进行授课。下课后，将所有设备复位，关闭电源，锁好柜门，最后归还钥匙。

2.故障排除不及时

多媒体系统的硬件设备种类繁多，设备之间的连线复杂，设备的故障率高，排除故障和维护的时间长。出现一些常见故障，只有通过电话或者下课时通知维护人员才能解决，不能及时排除，影响了正常的教学。

3.维护管理工作零碎繁重

在处理计算机病毒、系统破坏、软件丢失、系统和病毒库升级等问题时，只能在本地采取相应的解决措施，必须逐一操作而不能同时进行。这种单机的恢复无疑给维护人员带来很大的工作量。

4.使用培训效果不明显

虽然开课前进行使用培训，但是很多老师在上课的时候又忘记了操作步骤。还有因设备不统一而让教师搞混了各自的操作，造成在运用过程中设备出现故障，人为增加了设备的故障率，影响了课堂教学效率且缩短了设备的使用寿命。

二、基于网络环境下智能中控多媒体教学系统的优势

如何克服上述问题，更好地方便老师们的教学，我们提出了基于智能化集中控制的多媒体教学系统的整体设计。在对各厂商生产的硬、软件产品进行论证的基础上，选择了一些在市场上比较成熟、稳定性高且功能上完全能弥补传统多媒体教学系统不足的先进产品和技术，创造性地成功建立了湖南商学院多媒体教学智能中控管理系统。该套系统由中控管理子系统、监控管理子系统、网控管理子系统、流媒体课件实时录播系统组成，与传统多媒体教学系统相比较具有如下优点：

1.批处理开关机

可以通过中央控制室的多媒体中控管理子系统实现对所有多媒体教学系统内的主控柜和各种硬件设施（如电子柜门、电脑、投影、电动屏幕、功放、IP电话等）的批处理开关机。在多媒体教学系统上课的老师就无须填写使用登记表和领用、归还控制柜的钥匙，从而简化了多媒体使用的手续。

2.内置IP电话与远程控制

能够在中央控制室通过监控管理子系统以及中控管理子系统中的内置IP电话与远程控制功能，及时发现并维护多媒体教学系统出现的故障，做到出现故障能在第一时间内解决，从而在很大程度上减小了故障对正常教学的影响。只需在中央控制室通过多媒体网络中控管理子系统，就可以对每一间多媒体教学系统内的计算机同时进行查杀病毒、软件安装和系统升级，这大大减轻了管理和维护工作人员的工作量。

3.网络环境教学质量监控

监控管理子系统以及中控管理子系统允许教学管理人员在校园网内任何有计算机的地方，通过授权实时对每间多媒体教学系统的授课情况进行教学质量监控，方便管理。

4.实时录播

在中央控制室通过流媒体课件实时生成子系统，由一名操作人员控制，就能将优秀教师所授课程的内容进行实时的录像、整合、编辑、播放，提高了时效性，实现了优势资源共享。

三、网络环境下智能中控多媒体教学系统设计

1.系统概述

多媒体智能中控管理系统由智能中控管理系统、监控子系统、流媒体课件录播子系统、网控子系统四部分组成。能根据课表自动开启或关闭教学系统设备，自动诊断故障。通过图形化的显示界面，实时显示多媒体教学系统内中控、投影机、计算机、主控台的工作状态。远程监视教学系统计算机桌面内容并能接管键盘和鼠标，方便进行远程处理与控制，从而实现对故障的快速排查与维护。全方位、高清晰、实时监控，随时提供设备状态预警。系统能自动生成流媒体课件，完成宝贵的课件资源积累。

2.总体结构设计

整个多媒体智能中控系统，是由总控室、传输网络以及各独立的多媒体教学系统设备三部分组成，其中总控室包括一台专业服务器和七台高配置多媒体计算机，分别完成设备控制、视频监控、网络控制、教学录播、课堂直播等工作。传输网络包括现有校园网和监控网络。多媒体教室内设备都是通过IP数据包在校园网上传送的。监控的视频信号、音频信号是通过专用监控网络来传送。[2] 各教室相对独立的多媒体教学设备较多，由智能中央控制器进行集中管理，主要完成上课时教师所需AV设备间的视频、VGA信号的切换等。

3.主要系统功能设计

（1）智能中控管理系统

系统操作简单方便，实现远程一键开启与关闭教学系统内所有设备(投影机关闭时有3~5分钟散热延时)，并完成设备检测与故障排查。教师只需按课表安排，进教室即可进行多媒体教学。主控台有蜂鸣器提示教师推开主控台，教师在柜门锁闭时可通过一键呼叫功能与主控室直接联系；非接触式IC卡可实现刷卡自动打开主控台和多媒体系统。[3]

多媒体控制系统的核心设备是由控制计算机与教室内集中控制器组成，所有操作由控制计算机向集中控制器传送232串口指令完成。集中控制器具有VGA矩阵、视频矩阵、音频矩阵、讲台门磁、投影机断线、电脑断线、大门门磁、投影灯开关检测模块、IP电话对讲、一键开关机等功能模块，通过集成电源管理和控制电动幕、投影机、电脑、功放等设备。

（2）监控子系统

多媒体教学系统全部实现不间断高清晰数字监控和全数字录像，能实时监控多媒体教学系统的课堂和设备运行情况。监控系统同时保持与教务处处长及教学主管副院长、院长办公室的连通，真正实现了高清晰实时监控。监控系统的录像（其摄像头可以远程任意变焦、350度自动旋转）、回放、自动保存、更新都是通过内网实时传递的，同时还可以通过大屏幕背投系统监看所有多媒体教学系统。[4] 监控信息可经过系统录制、编辑后，作为节目源供播放或点播。

监控显示画面可手动、自动切换，可25帧/秒全屏显示，可单画面、四画面、十六画面回放，压缩算法MPEG-4/H.264，录像速度50—200M/小时/路，音视频同步，可设置COM口与485的转发速率，可控制云台镜头与快球。

（3）流媒体课件实时录播系统

流媒体课件自动生成子系统的功能是通过软件实现完成宝贵的课件资源积累，把整合叠加的视频、音频和计算机图像（课件）数据保存到教学系统端或者远程服务器上。[5] 系统采用流媒体技术发布课件到Internet。视频课件同步录制、同步生成、同步直播、同步网络存储、实时点播。适应从宽带到窄带各种接入方式。

在视频压缩策略上采用目前世界最先进的MPEG－4压缩编码技术，对连续性或清晰性计算机画面采取了智能变率的压缩技术，清晰度可调，以调整数据量；采用流媒体格式传输，可以选择不同的编码压缩格式；实现在窄带上传输动态性高的变化。通过VGA采集，不需要在教学用计算机上安装任何特别程序，并可以将计算机显示器能显示的内容全都采集（包括视频画面）。系统通过网络远程控制管理，网页式录入、维护；自动生成、自动同步更新记录库。

（4）网控子系统

网控子系统可以对教学系统中各计算机进行远程管理，进行系统病毒库升级、远程维护，达到实时维护的效果。具有网络对拷功能，可以快速将一台机器上安装好的系统部署到整栋教学楼的所有计算机上。网控系统通过发射端收集所有网卡的MAC地址，在发射端进行排序，然后将参数传递过去，就能将所有的计算机的IP地址进行自动分配、修改并固定下来、通过传递参数还能实现批处理修改计算机名、设置DNS和网关等。[6]

四、多媒体智能中控教学系统在实际运用中的成效

湖南商学院网控多媒体教学系统投入使用已有近两年的时间，系统运行情况良好，解决了传统多媒体教学系统存在的一些不足，管理便捷，大大降低了维护人员的劳动强度。同时，由于管理的智能化，相应减少了课堂因多媒体出现故障而影响教学的现象，对于一些优秀教师的课堂教学实况进行直播，深受学院师生欢迎，同时减少了维护和管理人员的数量，并能满足对课堂教学质量进行远程评估和跟踪的要求。

五、结束语

随着国家、省、校三级教育质量工程实施方案的出台，加强学科建设、深化教学改革、严格教学管理、保障和提高人才培养质量已成为重中之重。智能化多媒体教学系统的应用与管理，与教学改革创新有着密不可分的关系，高等院校要在教学活动中广泛采用信息技术，不断推进教学资源的共建共享，逐步实现教学及管理的网络化和数字化。

参考文献：

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[4]雒伟群,刘春贵.WWW技术在智能多媒体教学系统中的应用[J].雁北师范学院学报,2004(2):100-102

[5]陈杰,王晏平,蒋婷婷,方潜生,周原.智能小区教学多媒体演示系统[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，２００４（４）：２０－２３

无线局域网网管系统的研究与实现 篇4

关键词:无线局域网;网管系统;安全管理

随着我国信息化程度不断加深, 使得无线局域网的发展势头也日益迅猛, 它具有如下特点, 即接入速率高且在网络组织过程中具有很大的灵活性, 而且在传输移动数据等方面具有很大的优势。因此, 就目前发展来看, 无线局域网得到了人们的广泛接受, 而且应用范围也逐渐扩大。在无线局域网的使用过程中, 人们发现了无线局域网在安全问题以及管理方面均存在着一些问题, 而这些问题受到了人们的广泛关注和重视。由于无线局域网的发展速度以及更新速度十分之快, 使得传统的局域网管理已经不能够很好地对其进行信号的覆盖, 那么对医院无线局域网的发展, 则需要与传统的局域网的发展有所不同, 才能够使得无线局域网能够超越传统的局域网。本文就是攫取了无限局域网网管系统为主要研究对象, 阐述了无线局域网管理系统中的主要内容和管理对象以及安全管理方面的不同。

一、无线局域网概述

(一) 涵义

所谓无线局域网 (WLAN) , 指的就是电子计算机网络与无线通讯技术相结合的一种产物。通俗而言, 无线局域网不再采用传统的电缆线, 以及提供传统有线局域网的所有功能, 网络所用到的基础设施如光缆, 无需再埋在地下或者埋藏于墙中, 网络却能够智能地随着人们的移动进行变化或是移动。

(二) 应用特点

1、灵活性。

根据上述关于无线局域网的涵义可以知道, 无线局域网首先具有较强的灵活性, 这是传统的的局域网所不能比拟的。这主要表现在无线局域网不会受外部环境的限制和影响, 这就使得无线局域网的网络传输范围得到了很大程度地拓展。据计算, 无线局域网的拓展宽度可以达到数十公里。

2、移动性。

“无线”就意味着可能移动, 无线局域网的明显优点是提供了移动性。通信范围不再受环境条件的限制, 拓宽了网络传输的地理范围。在有线局域网中, 两个站点的距离在使用铜缆 (粗缆) 时被限制在0.5km, 即使采用单模光纤也只能达到3km, 而无线局域网中两个站点问的距离目前可达到50km。

3、可扩展性。

在已有无线网络的基础上, 只需通过增加AP (无线接入点) 及相应的软件设置即可对现有网络进行有效扩展。有线通信除电信部门外, 其他单位的通信系统没有在城区挖沟铺设电缆的权力;而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制专网。有线通信受地势影响, 不能任意铺设;而无线通信覆盖范围大, 几乎不受地理环境限制。无线网络的易扩展性是有线网络所不能比拟的。

4、经济性。

无线局域网在人们的印象中是价格昂贵的, 但实际上, 在购买时不能只考虑设备的价格, 因为无线局域网可以在其他方面降低成本。有线通信的开通必须架设电缆, 或挖掘电缆沟或架设架空明线;而架设无线链路则无需架线挖沟, 线路开通速度快。将所有成本和工程周期统筹考虑, 无线扩频的投资是相当节省的。

二、网络管理协议分析研究

(一) 网络管理体系结构

1、网络管理体系的组件。

无线局域网网络管理系统主要由如下组件组成, 即一个管理站、一个管理信息数据库、一个被管理系统以及网络协议等方面组成。管理器提供网络管理者和被管理设备之间的接口。该管理过程的执行诸如衡量一个远程局域网段上的吞吐量或者记录传输速度以及路由器的局域网接口地址的任务。管理器的任务通常还包括图形化的某些类型的输出, 用以显示管理资料、历史统计等等。

2、0SI网络管理体系。

0SI网络管理体系主要包括如下管理方式: (1) 失效管理。失效管理包括失效检测, 隔离和纠正下OSI环境中的非正常操作。标准还包括了错误记录、失效定位和诊断测试。 (2) 计费管理。计费管理是以使用OSI坏境资源的和使用这些资源所应付的费用为目标而确立起来的。

(二) SNMP管理信息结构

1、SNMP体系结构。

SNMP的最大特点是简单性, 它的设计原则是尽量减少网络管理所带来的对系统资源的需求, 它的整个管理策略和体系结构的设计都体现了这一原则。

2、简单网络管理协议。

简单网络管理协议 (SNMP) 首先是由Internet工程任务组织 (Internet Engineering Task Force, I-ETF) 的研究小组为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的, 它可以在IP、IPX、Apple Talk、0SI以及其他用到的传输协议上被使用。SNMP的系结构是围绕着以下四个概念和目标进行设计的:保持管理代理 (agent) 的软件成本尽可能低;最大限度地保持远程管理的功能, 以便充分利用Internet的网络资源;体系结构必须有扩充的余地;保持SNMP的独立性, 不依赖于具体的计算机、网关和网络传输协议。在最近的改进中, 又加入了保证SN-MP体系本身安全性的目标。

(作者单位:中国民航飞行学院遂宁航空站)

无线局域网网管系统的研究与实现

■姜霞

摘要：目前, 随着电子计算机技术的快速发展, 无线局域网得到了迅猛地发展, 它由于接入速率高且在组网方面具有较强的灵活性, 在传输移动数据方面具有得天独厚的优势。但是, 随着无线局域网的应用范围日益广泛, 其在安全问题以及管理问题方面受到了人们的普遍重视。文章就是攫取了无限局域网网管系统为主要研究对象, 阐述了无线局域网管理系统中的主要内容和管理对象以及安全管理方面的不同。

关键词：无线局域网,网管系统,安全管理

参考文献

[1]、付松, 吴宇红, 刘炯.WLAN网管系统中的分布式故障管理[J].电子科技, 2005 (3) .

[2]、张大宇, 马瑞, 赵晓宇, 马严.委托代理在IPv6无线网络管理系统中的应用[J].数据通信, 2005 (1) .

智能路灯节能控制器的设计与实现 篇5

时间：2009-07-03 09:58:37 来源：现代电子技术 作者：胡开明 李跃忠 卢伟华

0 引 言

随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统

该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。

1．2 电量检测电路的设计

电量采集模块主要完成路灯电流和电压的数据采集。将采集到的信号转换为ADC电路可采集处理的模拟信号，通过电量芯片转换为数字信号送到单片机中，检测电压和电流是否超载，依据此来控制电路负载的电压。设计中采用三相电能专用计量芯片ATT7028A，适用于三相三线和三相四线应用，能够测量各相以及合相的有功功率、有功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，充分满足三相复功率多功能电能表的需求。同时将电量信号存入到铁电存储器AT24C24里，该存储器数据不易丢失，以便有功电能历史记录的查询。ATT7028A提供一个SPI接口，方便与外部单片机之间进行计量参数以及校表参数的传递。设计中应用ATT7028A测量电流和电压有效值，采用软件校表，通过SPI接口与外部单片机之间进行计量参数的传递，以此来检测路灯电压电流的有效值。另外对检测到的过载、过压等故障进行报警。1．3 路灯控制电路

路灯控制电路由译码电路、开关电路与变压器控制电路组成。为了使路灯分时控制取得优良的节能效果，除了要根据时间段来开启不同档位电压外，还需要实际考虑到电网电压在不同时段的电压波动情况。故将单片机检测到的电量信号与处理的实时时钟芯片DS1302信号作为74LS155二-四译码器译码地址输入端，译码器的四个端输出经三极管放大后分别驱动四个接触器的线圈，而其四个触点分别对应自藕变压器的三个触头，亦即路灯四种档：全压(220 V)、高峰期档(额定电压的93%)、正常期档(额定电压的88%)、低峰期档(额定电压的83％)。从而达到既兼顾路灯亮度又达到节能的效果。KM4接在母线上还能关闭路灯，原理如图2所示。

1．4 电力载波通信

为了实现控制室能够方便及时了解现场路灯运行情况，采用电力线载波通信技术将现场路灯检测运行的状况传送至控制室。以LM1893集成芯片实现电力载波通信，LM1893是美国国家半导体公司生产的FSK制式的调制解调芯片。能够实现可靠的串行数据的半双工电力线通信，具有发送和接收数据两种工作模式，能够与51单片机相兼容。LM1893调制解调数据输入端DATAIN与AT89C51单片机的串行输出口TXD相连，输出端DATAOUT与AT89C51的串行输入口RXD相连。LM1893的TX／RX发送接收控制端由单片机的P1．O端控制，高电平为发送状态，低电平为接收状态。路灯控制器接收到外部数据信息后，先要对所收数据的报文头和地址进行判断。当报文头正确，地址为本机地址时，它才执行相应的灯控命令，执行完后进入发送状态。

软件设计

软件主要完成：根据比较所得的结果控制硬件切换档位以达到路灯定时工作的要求；检测实时电网电压以控制是否要改变档位以达到电网实时监控的目的；最后则是配合主控室完成多机通信。整个智能路灯节能控制系统被分为了分时分段模块(主要通过时钟芯片DS1302和铁电存储芯片AT24C02配合完成)、电压监控调档模块(由电工参数测量芯片ATT7028加以软件判断来实现)、远程通信模块(由LM1893完成)以及实时显示模块组成。

将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，每个季节段有着不同的开关灯时间。从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段来对路灯进行控制，分别为交通高峰期、交通正常期和交通低谷期。这三个阶段加上避免电网电压过低的全压运行档，就构成了全压、高峰、正常、低谷四个工作时间段，根据本地区的实际情况进行划分。系统通过对日历时钟芯片DS1302 读出来的当前与铁电存储器芯片AT24C02中存储的开、关灯时间进行比较，在各档开启的时刻就切换至相应档位，在关闭的时段关闭，其余时段进行监控。在交通高峰时段，保证路灯有足够的照明度。于是正常情况下，路灯应投入第1档运行。此时，当电网电压过低(低于208 V)，则路灯应全压运行；如果电网电压过高(高于236 V)，路灯可以跳过第1档，直接投入第2档运行。在交通正常阶段，要兼顾照度和节电效果，正常情况下，路灯应该投入第2档运行。在电网电压低手205 V时，返回第1档运行；在电网电压高于242 V时，则投入第3档运行。在交通低谷阶段，重点考虑节电效果。正常情况下投入第3档运行，只有当电网电压过低(低于195 V)时，路灯才会返回第2档运行。但是由于电网的波动或干扰，可能会出现电压偶尔的不正常，若一旦检测到电压超限就切换档位，很容易造成误操作，从而导致频繁的切换。设计中采用了以下方法来避免档位的频繁切换：当路灯运行于1～2档时刻之间，需使电压维持在208～236 V之间，这里采用COUNT，COUNT_H，COUNT_L三个计数器来监测电压。COUNT从0开始，每分钟加1，加到5，即5 min后清零。COUNT_H从0开始，每min比较当前电压与电压上限值的大小，若超过上限则将COUNT_H加1，在每次COUNT清零之前，若COUNT H值等于5，则认为连续5 min电压超出上限运行，相应地将路灯运行档位切换至低一档运行；若COUNT_H值小于5，则认为是电网的波动，不进行切换。电压下限监测同理。每5 min将三个计数器同时清零。

从SPI总线上获取ATT7028检测的电工参数的计量结果，再对检测值进行校表，即可对校表寄存器赋值来进行软件校表。

显示模块主要是在控制室内显示当前时间及检测到的路灯的运行情况。

主程序与各个子模块之间采用定时中断联系，每隔1 min中断一次，在每次中断时均要完成四大任务，即读出实时时间发送至主控室，决定是否换档，根据电网波动实际情况控制决定是否改变档位，以及将原边电网电压根据实际情况发送至监控室。软件流程图如图3所示。节能效果分析

以1 kw路灯为例，设当路灯电压为205 V时，单位时间耗电量为0．87 kWh；当路灯电压为193 V时，耗电为O.77 kWh；在满足行人车辆运行需要的情况下，适当降低路灯的端电压，可节能20％左右。在深夜行人稀少时，可将路灯的端电压降至170～180 V，路灯1 h内耗电O.55 kWh左右，除去其他损耗，可节约电能近40 %。结 语

WLAN智能网管系统设计方案 篇6

【关键词】WLAN；网管；AP

0.引言

从拨号上网到有线宽带，从有线宽带到无线网络……计算机网络发展迅速，其应用的普及可谓一帆风顺。随着笔记本电脑的日益普及，传统的有线局域网要受到布线的限制，给这些笔记本用户带来了很大的不便。因此，高效快捷、组网灵活的无线局域网（WLAN）应运而生。

1.WLAN网络运营出现的主要问题

在现有WLAN系统运营管理中，主要存在以下问题：

（1）AP设备数量庞大，维护人员数量有限。

（2）AP设备多数是一些小网络设备，网管功能不健全，现有的网络管理软件无法有效监控。

（3）现有AP设备类型较多，不支持标准网管，且管理手段各不相同，给统一监控带来很大困难。

（4）信息化业务服务质量缺乏标准，无法衡量。

为解决以上问题，可通过开发WLAN智能网管系统，实时发现WLAN网络连通性和性能问题，实时进行异常变动告警上传，变被动维护。

2.WLAN智能网管系统功能

系统中直接面向用户业务的有4个子功能模块，按照主要功能作用可分为WLAN设备管理模块、用户行为功能模块、流量分析模块和日志功能模块四大类：WLAN 设备管理模块包括性能监控（CPU、内存监控）、无线参数监控、接口监控、用户认证模块、事件综合管理、排名等。用户行为分析模块包括用户接入时长、用户接入AP、用户漫游情况、用户接入时段、用户使用流量、流量应用分布、用户访问目的、用户行为指纹、用户特征识别。流量分析包括接口分析、应用分布、会话分析、网间流量分析、流量报表、流量告警、流量事件管理、流量过滤。日志管理包括SYSLOG日志、Trap日志、日志匹配、日志告警。

WLAN智能网管系统解决以下关键技术问题：

（1）全面支持对小型网络设备运行状况的数据抓取。

（2）全面支持各种网络和主机设备。

（3）统一支持多种采集手段。

（4）一个可定制性极强的监控框架，大幅降低定制费用。

（5）充分挖掘已有管理系统的潜力，减少用户方管理系统软件投入，提高管理效果。

（6）设备管理、用户户管理双核心。

（7）高效率、高可靠性，对硬件环境要求不高。

3.WLAN智能网管系统原理

3.1统一采集平台（UNICOL）和多采集（MUTICOL）

结合WLAN系统的这两大特点，构造了统一采集平台。该平台将监控指标的采集与展现彻底分离，摆脱了传统的采集模块与展现模块结合在一起的方式，以略微牺牲一点展现的丰富性为代价，换取了采集模块的极端灵活和高效。

3.1.1统一采集平台（UNICOL）

该结构框架具有以下特点：

（1）取消了对象层。不同对象差异性很大，这里直接把它取消掉，其差异性通过其他方式（标签层）体现出来。

（2）将KPI直接提到中层。不同KPI差异性不大，把它提高到架构中层。保证架构上两层很少变动。

（3）在底层新加一个标签层。KPI的差异性通过给它贴上不同的标签得以体现。这个标签层的意义在于：它标示了KPI的个性，弥补了对象层取消带来的信息缺失；它包含的都是配置性的数据，基本上以配置文件的形式存在。该采集平台架构的优势是：架构上两层很少变动，变动主要体现在标签层，而标签层主要以配置文件的形式存在。通过改进系统架构，新系统对新对象、新KPI只要增加配置项就可以支持，不需要更改代码。

3.1.2多采集（MUTICOL）

WLAN智能网管监控系统创新使用独特的多采集框架（MUTICOL），同时支持丰富的采集手段：（1）SNMP；（2）TELNET/SSH等远程登录方法；（3）Web 界面截取；（4）设备命令行管理工具。

3.2设备监控和用户行为跟踪双核心

新一代WLAN 网络监控和用户行为分析系统从内部框架实现设备监控和用户行为跟踪双核心，站在用户行为分析的角度，为网络运维、网络优化和网络安全提供更有价值的信息。

3.3 WLAN 智能监控系统功能及应用

该系统可应用于网络优化测试、网络资产管理、设备巡检、维护资源管理、设备告警、故障排查等工作中，全方位地提升现场维护、网络资源优化、网络管理的效率和质量。

系统功能及应用主要如下：

3.3.1实现全网的网络实时监控

该系统通过对AP的实时监控，综合呈现了全网的接入树形结构、设备的告警情况，统计AP接入数量种类、用户登陆情况、用户热点分布情况，显示每天、每周、每月的登陆用户数的用户曲线。

3.3.2维护测试

呈现模式为动态图形呈现，拨测结果可以保存单独测试文件，上传到服务器后可生成测试报告。

3.3.3巡检管理

有针对性的到达故障现场处理故障。节省了大量的维护资源，维护人员可由过去的4个精简到现在的1个。通过系统就能了解部署范围内任一热点的AP设备的健康情况。

3.3.4故障处理

方便维护人员进行故障处理，通过系统监控，将被动的故障维护变成主动的故障维护。降低用户的投诉率，故障处理及时率可由80%提高到95%以上，有效压缩了人力资源，减轻了运维压力。

3.3.5资产统计

维护人员通过该系统可以详细统计出网络接入AP的数量、种类以及全网的AP分布。

3.3.6基础报表管理

详细的报表信息可以智能地区分外部用户和内部用户，得到外部用户的登陆使用情况、内部用户的登陆使用情况、登录用户接入号码、接入时长等详细信息。

3.3.7排名分析

一些重要的业务热点往往需要分析用户的登陆次数和使用动向，为此，该系统将对全市所覆盖的WLAN无线业务使用情况进行排名分析，对每天、每月的TOP10热点进行排名。

4.结束语

浅谈智能客户网管的构想与建设 篇7

关键词：智能客户网管,系统,监测,建设

移动互联时代给通信企业的客户服务支撑工作带来了新的内涵, 在移动互联时代, 客户更注重对服务的感知和体验。因而通信运营商需要在不断提高网络服务质量前提下, 根据客户个性化的需求, 为客户带来差异化的服务感知与服务体验。

1 智能客户网管需求分析

智能客户网管是通过控制和管理客户网络的性能和使用情况, 使其高效运行并成为客户感知良好、运营管理便捷、可提供差异化服务的网络管理支撑系统。

智能客户网管需求分析应该从客户需求和客户感知两个方面出发。客户需求即从客户对通信运营商的服务需求出发, 从中挖掘可以借助智能客户网管满足或提升的需求。客户感知则是借助智能客户网管通过自服务自体验的方式提升服务的需求, 使用对象是真正的客户。

(1) 客户管理场景:对客户网络进行逻辑视图管理。可以在统一视图下查看或主动发现客户网络的拓扑信息、业务信息、运行状态、流量监测等, 能够根据告警信息进行责任段落的判断与定位。

(2) 维护支撑场景:实现以客户组网为视图的客户网络的质量、性能、业务使用情况进行监测, 智能客户网管能够自动将告警信息和大客户信息、业务信息进行关联, 同时优先于普通客户业务故障安排故障排除。

(3) 服务体验场景:结合网络视图分析客户的所有服务相关场景应用, 例如对各种服务事件的统一管控、对外以互联网方式向客户服务事件的过程展示、建立与客户互联网式的沟通模式, 实施体验式服务等。

(4) 市场分析场景:结合客户网络性能及流量分析为日常统计分析提供自动化手段, 同时提供关注的专项分析, 例如客户网络运行分析、客户网络安全分析、客户行为分析、SLA执行情况分析等。

2 智能客户网管系统能力要求

智能客户网管作为通信运营商与大客户服务支撑的统一接口和界面, 需要整合客户信息、网络信息和服务信息, 因而智能客户网管系统必须符合以下几个特性。

开放性:采用开放式结构设计, 是智能客户网管系统与其他系统良好集成的基础, 这样既保护了智能客户网管系统建设的投资, 也保证了系统建设的平滑性, 降低风险。

安全性:安全设计上包括应用安全、系统安全和网络安全。以保证系统运行的安全和业务数据的安全, 防止病毒和非法闯入。

易用性:系统提供良好的用户界面呈现形式, 方便管理信息实时通知给相关的运维人员。

可定制性:支持不同客户或角色的业务需求可定制及自定义;通过分权分域实现不同角色的使用和管理;向客户或客户经理推送的信息需将电信专业术语转换客户能够理解的语言。

移动性:统一风格的移动化互联网应用, 支持所有类型的智能移动终端。

3 智能客户网管系统实现方案

根据智能客户网管的需求分析和系统能力要求, 在实现上可以按照监控层、业务应用层分模块进行实施。

3.1 实现监控层功能

监控层是实时告警数据采集, 是整个智能客户网管的基础。在具体实现上可以分三步走。

第一步:客户业务实时监控数据采集。基于运营商内部网络的专业网管, 可按照客户逻辑进行客户租用网络的监控。可以向客户提供子网管理网管, 让客户实时了解租用到的业务状况。

第二步:客户内部网络监控数据采集:监控延伸到客户网络内部, 实现客户业务端到端监控服务。可以实时监控并采集到客户内部网络的各类应用含服务器状态、数据库状态、存储状况、应用服务状态等。

第三步:告警信息过滤:采用分层过滤机制对每一层按特定的条件对告警事件进行过滤或关联, 实现告警呈现可管理、可定制。

3.2 实现业务应用层功能

业务应用层在监控层基础上叠加客户网络的性能数据进行组合应用, 是智能客户网管的核心。

(1) 业务性能可定制:能提供对客户网络运行质量指标及客户电路性能数据的实时计算, 如电路可用率、误码率、时延与丢包等, 能够及时发现有问题的客户业务;支持设置性能参数门限阀值, 当性能参数超过阀值产生门, 限值时告警;提供性能历史数据查询、分析及报表生成等功能。

(2) 业务性能可管理:能够采集各级维护部门的报表数据, 按照要求生成各种汇总表以及排名表, 并以各种灵活的图形/表格方式呈现、保存、打印;并根据总部要求, 以年报、月报和日报的形式向总部发送报表。

家庭智能安防系统的设计与实现 篇8

关键词：家庭安防报警；智能安防系统；物联网；ARM；ZigBee 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2015）22-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.014

随着物联网技术的逐渐成熟，作为物联网具体应用之一的家庭智能安防也迎来了良好的发展机遇。安全性的需求是人们家居生活的第一需求，本文主要从技术角度，研究家庭智能安防系统的设计与实现。

整个智能安防项目是一个复杂的系统，采用的关键技术有ARM技术和ZigBee技术。家庭网关是系统的核心部件，采用嵌入式ARM技术，该技术具有小体积、低成本、低功耗、高性能等特点，负责系统数据的分析和处理。家庭内部网络主要采用ZigBee近距离无线通信技术，该技术由ZigBee联盟于2004年推出，具有低成本、低功耗、网络的自组织自愈合能力强等特点，特别适合在监控类系统中应用。

1 系统设计

1.1 体系结构设计

智能安防系统为用户家庭财产安全提供了保障，其体系结构如图1所示：

整个系统采用星型拓扑结构，以嵌入式家庭网关为核心，家庭内部的烟雾采集节点、CO采集节点、霍尔门磁探测节点等信息采集节点利用ZigBee无线信号通过协调器与家庭网关相互通信，ZigBee协调器负责家庭内部无线网络的建立和管理，摄像头节点通过有线方式与网关相连，本地用户可以直接通过家庭网关上的触摸屏控制整个系统，远程用户可以利用PC机通过Internet网络或利用手机通过GPRS网络监控整个系统。

烟雾采集节点利用内部的烟雾传感器实时监测家居环境的烟雾浓度，CO采集节点利用内部的CO传感器实时监测室内CO等可燃性气体的浓度，霍尔门磁探测节点利用内部的霍尔传感器监测门窗磁场的变化情况，判断是否有人非法侵入。当系统设防后，一旦有某个信息采集节点触发报警，系统马上将报警信息以短信的方式发送到用户预先设置的手机中，并开启报警器鸣响，同时摄像头节点连续抓拍现场照片数张存于SD卡中，以备用户查看报警起因，判断是否误报。

1.2 工作流程设计

智能安防系统的工作流程如图2所示，其主要工作过程描述如下：

第1步：各类信息采集节点（烟雾采集节点、CO采集节点、霍尔门磁探测节点）上的传感器实时监测家庭内部环境的参数变化，并将检测数据进行打包，通过ZigBee无线信号将打包后信息发送给ZigBee协调器。

第2步：ZigBee协调器接收信息采集节点传来的检测数据后，将其按照预定协议格式转发给家庭网关。

第3步：家庭网关在系统计时器的作用下周期性的接收串口数据，当网关从串口接收到ZigBee协调器发来的数据后，首先判断数据是来自哪类传感器及判断数据的类别，然后再对数据进行解析处理。如果上报数据超过系统预设阈值，则触发报警，系统首先读取预先配置的报警手机号码，将报警信息以短信的方式发送给用户，并循环检测确保短信发送成功，然后再检测若报警器没有开启，则发送报警器打开指令并更新用户界面，最后打开摄像头连续抓拍现场照片数张存于SD卡中，以备用户查看报警起因。如果上报数据未超过阈值，则不触发报警，系统不做任何处理。

第4步：ZigBee协调器接收到家庭网关的设备控制指令后，对指令进行解析，将其发送给相应的控制执行节点。

第5步：控制执行节点接收到协调器转发的指令后，解析并执行相应指令。

2 系统实现

本小节主要介绍系统的开发环境和最终的软件实现效果。

2.1 开发环境

根据运行的位置不同，智能安防系统应用程序主要分为两大类：网关程序和ZigBee节点程序，前者运行在家庭网关上，后者运行在各个ZigBee节点上，包括各种信息采集节点、控制执行节点和协调器节点。两种程序均是在安装有Ubuntu操作系统的普通PC机上开发，然后下载到实验箱相应位置的芯片中运行。其中，网关程序的设计开发是本文的重点工作。网关程序主要在PC机上使用基于Qt 4.7的集成开发环境Qt Creator 2.0进行开发，交叉编译工具使用arm-Linux-gcc 4.3，使用C++语言编写代码。网关程序经编写、调试并最终交叉编译完成后，通过串口使用超级终端方式或通过网口使用FTP方式下载到实验箱的嵌入式网关上授权运行。嵌入式网关CPU处理器为基于ARM Cortex-A8的Samsung S5PV210芯片，主频1GHz，内存为1GByte，存储器1GByte，其上运行的是嵌入式Linux操作系统（Linux 2.6内核）。

2.2 软件实现效果

程序最终的测试运行主要是将其下载到物联网实验箱上进行，测试用实验箱为凌阳物联网多网技术教学科研平台（型号：SP-MNTCE15A），网关程序的实现效果如图3所示：

图3 智能安防标签及视频监控标签

单击“智能安防”标签进入智能安防界面。“一键布防”：可以通过该按钮启动或关闭整个智能安防系统，具有一键设防、一键撤防功能，方便用户操作。“视频监控”：单击该按钮会转到“视频监控”界面，可以查看家居的实时视频信息。“小喇叭”按钮：当报警触发后，小喇叭立即开始鸣响报警，用户可以通过该按钮关闭正在鸣响的喇叭，如有需要也可通过触摸该按钮，打开喇叭使其鸣响。烟雾报警功能：可任意设定或修改接收烟雾报警信息的手机号码，当系统触发烟雾报警时，小喇叭开始鸣响，并向预设的手机发送报警信息，通过“启用烟雾报警功能”按钮开启或关闭安防系统对烟雾及有害气体浓度的监控。门窗防盗功能：可任意设定或修改接收门窗报警信息的手机号码，当系统检测到门窗有人非法入侵时，小喇叭开始鸣响，并向预设的手机发送报警信息，通过“启用门窗防盗功能”按钮开启或关闭霍尔门磁对门窗的监控。

单击“视频监控”标签进入视频监控界面。左半侧区域：左上方视频区域用于显示摄像头的实时视频信息，下方两个按钮“打开视频”和“关闭视频”控制摄像头的开关。云台控制：可控制摄像头的云台上、下、左、右移动，方便观察。焦距控制：可控制摄像头的焦距，使镜头拉近和推远，方便观察。抓拍照片：由于嵌入式系统资源的限制，本系统不具有视频保存功能，摄像头开启后，可通过该按钮人工抓拍实时照片，系统自动保存，另外，当安防报警触发时，系统会自动抓拍照片。查看照片：查看系统保存之前抓拍的照片。

3 结语

为了保证智能安防系统的有效性和稳定性，在系统集成后对系统进行了功能测试、性能测试和稳定性测试。经过测试后可知，系统满足了功能设计要求，实现了家庭安防报警的自动化管理，而且在系统的性能以及稳定性上也达到了预期的设计目标。

参考文献

[1] 武士涛.基于物联网技术的智能安防系统应用研究

[J].信息安全与技术，2012，（2）.

[2] 王婉.智能安防系统工程方案的多目标决策分析[J].山东广播电视大学学报，2010，（1）.

[3] 金周斌.智能楼宇安防监控系统设计[J].科技创新与应用，2015，（2）.

作者简介：王雷（1981-），男，河北衡水人，河北传媒学院讲师，网络工程师，研究方向：物联网技术、计算机网络技术。