基于J2EE的通信设备告警监控管理系统的设计与实现

关键词：告警监控；数据采集；故障处理；J2EE技术

基金项目：福建水利电力职业技术学院院级课题，项目编号：YJKJ2010B

1 引言

随着科技和工业的迅速发展，现代的企业工程系统越来越复杂，其生产自动化程度也越来越高。通信设备告警监控系统的应用主体单位是某些通信企业的维护部门，这些企业引进了众多通信设备，且多为科技含量高、总价高的设备，因此提出了更加严格的通信设备告警监控需求 ^[1]。通过建设通信设备告警监控系统，实现了通信设备告警监控系统的信息化、网络化，既提高了告警监控的整体运行效率，并且还让企业当中的所有通信设备，实现更加灵活、有效的互通，增强了不同部门之间的沟通和协调。

2 J2EE技术概述

与传统的开发技术构架相比较，企业级分布式应用平台（java 2 platform enterprise edition, J2EE）具有其自身的突出特点，它自身便包括了大量的组件，这些组件可以为开发工作提供便捷的条件，可以简化系统的开发和部署程序，更重要的是，其具有传统开发技术框架所不具备的可移植性，再用价值更高，安全性也很强。J2EE 采取的是三层构架模式，数据访问层、服务中间层以及应用表现层相对独立，对于系统的管理者和使用者，都更友善，操作技术难度低，可以广泛的推广、应 用。Enterprise JavaBean 是 J2EE 最核心和重要的部分，它是一套重量级的企业应用开发框架，可以解决企业在系统面向服务开发中的难题。

从 J2EE 的业务层来看，其业务逻辑的实现，便主要依靠的是 Enterprise JavaBean，因此业务层的运行也是在 Enterprise JavaBean 应用服务器中；在应用表现层上，其不仅能够支持 java 程序的运行，同时还能够为 Web 客户端、Cob 客户端和其他一些小型应用程序提供运行环境；至于数据访问层，其能够和各种类型的数据库建立起数据访问通道，至于数据访问层和业务层之间的互动，主要通过 SQL（结构化查询语言，Structured Query Language）以及 JDBC（Java 数据库连接，Java Database Connectivity）来实现。

3 通信设备告警监控管理系统需求分析

3.1 系统需求概述

此通信设备告警监控信息管理系统，对通信设备告警监控业务所需的各类信息需求，进行了全面的整合，并且可以为管理者，提供设备管理方面的方案和辅助。从而真正实现了对通信设备的网络化、信息化管理，一方面这可以更加集中、更加高效的进行通信设备告警，另一方面其还能够为不同岗位、不同部门之间的通信，创造和提供更稳定、安全的条件。而且该系统可以对通信设备执行各种所需的管理操作，如查询、登记和借用等等，功能完善。

3.2 系统功能需求分析

根据通信设备告警监控管理系统的实际情况，具体深入到各个通信设备告警监控管理信息现场对现有业务流程进行操作，对系统的功能需求有了直观的了解，借此进行了分析，提出了系统的主要功能需求，包括了如下功能。

（1）系统可以对通信设备的基本信息进行设置，设备信息设置主要包括计量单位、设备使用单位、设备来源和设备的现状信息进行分析，完成设备资料基础信息的编辑。

（2）对通信设备信息进行编辑、编码、增加、删除和修改操作来完成设备信息的设置。只有登记了的设备才能够将设备信息录入系统，从而对设备进行管理。

（3）系统能够实现对局部区域内各通信节点的设备工作状况进行统一监控和管理，能够为用户在第一时间提供告警信息并通知处理系统故障，能够提供机房值班员交接班功能。

（4）网管值班员不但能够对系统的所有通信节点、机房进行监管，而且能够对系统有关共性设置进行管理，并能完成告警信息的存储、处理和发送，以及查询机房值班员交接班时对设备告警的处理情况。

（5）可以查看通信设备的类别、设备登记信息、设备所处的运行状态、以及设备所处机房位置。

（6）对通信设备进行盘点，主要是用于保证企业通信设备的显示状态同通信设备的实际情况相统一，从而保证企业通信设备没有流失。

（7）应当具备设备告警数据采集的功能，可以实时采集被监测设备的各类告警信息，并送给数据处理模块进行告警信息的处理和存储。同时对采集的告警监控数据进行均值与极值计算等处理，并以文件的方式存储数据。

（8）由于设备在使用过程中或多或少会存在一些缺陷，因此有必要对故障信息进行定位。设备的维护管理者填写相应的故障信息，对故障发现人员，审核人员、审核日期、故障日期、送修日期、送修人员、预修日期进行编辑。

（9）对出现问题的通信设备进行包括故障定位、设备缺陷、故障校验、缺陷查询等功能。然后记录设备概况信息，包括设备名称、规格、出厂编号、部门、使用人员、设备、品牌、详细配置、设备状态、故障现象、故障原因及处理信息等，其中，发现人员、审核人员、审核日期设备名称、设备编号、故障日期、送修日期等信息不能为空。

（10）实施通信设备的告警监控，这部分的具体功能需求，包括提供告警图片、告警统计、历史告警以及实时告警等信息，并且还能够自行通过对告警信息的分析，判断是否需要采取相关操作。在系统中存在异常的时候，如设备环路故障、设备网络中断，或是网络中出现了广播风暴，系统都可以通过自主分析、判断，决定是否触发设备环路、网络中断以及广播风暴的信息开关。并且系统还能够根据需求，对底层的报错信息进行查询、打印，便于作出更准确的故障评估。

（11）系统还要求完成设备信息和告警信息的报表生成功能，报表菜单包括告警报表、设备报表、维护配件报表，端口利用率和性能报表，每一大类报表又包含数种不同的统计或分析报表。如设备报表包括设备周期保养维护报表，在库设备状态报表，报废设备表报等多种企业日常设备管理所必需的报表统计管理。

（12）对于出现故障的通信设备，可以完成维修设备的登记，然后采集待修设备的信息，对于出库进行维修的设备，可以在系统中对其进行对应的维修出库操作，这样一来设备的状态就会变为维修状态，维修完成后，在系统中录入维修结果，是正常还是待报废，确定结果后，设备的状态再次作出自动更新。

3.3 系统用户用例分析

通信设备告警监控管理系统的用户角色主要分为系统管理员、设备维护管理员、机房设备监控员、部门领导。

用例分析是结合系统的功能和性能，对系统的使用者操作情况进行分析。经过长期的实践，选取用例图结合案例分析的方式最为简洁。用例图中包含的元素有参与者、系统功能，通过简单的线性连接表达用户及功能用例之间的联系。

（1）系统管理员用例

系统管理员是节点配置，用户管理，系统维护，告警状态显示，告警参数设置，告警规则设置，实时监测，告警事件查询，告警事件统计，值班日志查询。

（2）设备维护管理员

维护管理员主要负责整个通信设备的技术维护，包括机房设备的软硬件系统更新，维护管理员的日常工作包括查询待维修、已经维修的设备信息、检测机房中的网络设备拓扑状况，对客户端或者服务器故障等问题及时上报预警信息。

（3）机房设备监控员

机房设备监控员可以对设备存放机房的各项环境参数进行实时监控，如红外线扫描、控台运行状态、UPS（不间断电源）电源状态，以及环境的温度、湿度等等，如果出现了异常的数据信息，可以自动采集、整理关键的信息，发送给管理人员，便于管理人员有针对性的处理问题，降低设备安全、故障问题的发生率。

（4）部门领导

部门主要进行部门组织机构管理、人事管理和设备信息查看，同时还可以新建班次，并为员工排班。

4 通信设备告警监控管理系统的设计

4.1 系统架构设计

在实际的系统构架设计中，重点需要考虑如何将 J2EE 与 JQuery、JSP（Java 服务器页面，JavaServer Pages）合理的结合起来，发挥出他们的共同优势。该系统在整体上的构架设计规划参见图 1。

可以非常清楚的看到，系统构架采用了典型的三层构架，分为了数据层、应用层和表示层。这种构架的好处在于不同的层次具有其自身的独立性，在具体的开发、设计中，只需要照顾到本层功能需求的实现，并预留好与其它层的沟通、互动接口，这些接口通过服务器和 JDBC、java Mail进行连接，最终便可以将三层组合起来，形成一个完整的系统，具备完整的应用功能。

4.2 系统功能模块结构设计

经过较为严密的通信设备告警监控管理系统的需求分析，确定了该系统应当具有以下几个功能模块：包括设备信息管理、告警数据采集、设备告警监控、告警数据监听、缺陷故障管理、系统设置管理六大功能模块。系统总体功能的结构如图 2 所示。

系统需要实现的主要功能目标是，用户通过可以与网络连通的个人电脑或终端，进入通信设备告警监控管理系统界面，输入已经被授权的用户信息登陆系统并进行各项操作，同时系统还要求能对用户行为进行记录，可以备份还原系统的数据。另一方面，本系统也需要制定严密的安全控制策略，为用户分配灵活的操作权限。在保证整体功能完善的基础上，为了通信设备告警监控管理系统的各个模块之间的相互独立性，对各个功能的分工做了细分，下面将分不同的模块进行介绍。

4.3 系统功能模块设计

4.3.1 设备信息管理模块

设备信息管理功能是对所有设备信息进行统一管理，包含设备信息修改、设备注册、设备绑定、库位设置、设备标签、设备条码和设备信息查看等功能。可以查看设备的预约信息和库存信息数据，根据设备名称、设备型号、设备序列号、设备识别码、终身代码、机房名称、设备编号、设备类型、设备状态、在库状态、绑定状态、注册时间起、注册时间止、设备厂商进行查询。该设备信息管理的模块图如图 3 所示。

对于该模块功能的设计思路，可以简单的用其操作流程图来体现。当系统管理员对设备进行操作的信息管理时，系统会要求用户登录验证，此时需输入账号、密码等验证信息，如果用户登录信息和系统已被保存信息匹配，则进入设备信息管理的主页面；然后，选择进行设备信息修改、设备注册、设备绑定、库位设置、发标签、发条码和设备信息查看的功能。最后，如果用户在管理界面成功进行了某项操作后，系统就会调用数据库，并根据不同的用户需求调用数据库内的信息，完成对设备信息管理信息进行增删改的操作，并显示结果，最后对显示的结果信息进行验证。

设备信息管理模块的具体操作流程图如图 4 所示。

4.3.2 告警数据采集模块

告警数据采集主要是采集设备的异常报警信息。系统通过引入基于嵌入式技术的告警数据采集器，使系统实时获得通信设备的告警信息，便于不同用户根据告警内容采取相应的处理措施，告警数据采集应用程序主要包括 4 个模块，分别是数据采集模块、数据处理模块、数据诊断模块和数据通信模块。

告警数据采集的模块框图如图 5 所示。

在告警数据采集的模块中，各个子功能模块发挥着不同的作用，下面将分别进行简要叙述。

（1）数据采集模块

数据采集模块负责实时采集被监测设备的各类告警信息，并发送给数据处理模块进行告警信息的处理和存储。

（2）数据处理模块

数据处理模块负责对采集的数据进行均值与极值计算等处理，并以文件的方式存储数据。

（3）数据诊断模块

数据诊断模块负责根据预先设定的规则对系统运行期间的数据不断的进行测试分析，并将测试分析的设备告警信息实时上传给告警监控管理系统上位 PC 机，以便跟踪诊断校准，保证系统的可靠性。

（4）数据通信模块

数据通信模块负责通过被监测设备的各类串口与系统上位 PC 机通信，实现实时告警数据传输、上报，提供给告警监控管理系统调用。然后系统会在后台调用相关的数据，并根据用户的操作显示对应的结果。

告警数据采集的具体操作流程图如图 6 所示。

4.3.3 告警数据监听模块

告警数据监听包括了告警监听数据存储和告警监听数据发送两个部分。告警数据监听以用户数据报协议（user data protocol，UDP）端口侦听的方式提供与通信设备告警数据采集器的接口，对侦听到的设备告警信息写入告警数据库表，完成告警信息的接收、存储、发送。告警数据监听的应用服务器工作有两个：（1）侦听消息队列，收到相关告警信息，通过 JMS 消息机制推送给客户端前端，实时显示告警信息，（2）存储告警，将告警信息存入到数据库告警日志表中，以配合客户前端的数据统计操作。告警数据监听程序的具体操作流程图如图 7 所示。

4.3.4 设备告警监控模块

在该模块中，分别包括了若干的子模块，如告警图片、告警统计、历史告警以及实时告警等，它们分别能够提供对应的告警信息。服务器故障、网络异常，是系统监控的主要内容，如设备环路故障、设备网络中断，或是网络中出现了广播风暴，在监控到这些异常情况后，其能够进一步作出判断，执行预先设定的命令，触动对应的信息开关。并且其还可能对最底层的错误信息进行查询、打印，这对于故障的准确、快速评估来说，具有重要作用。除了通信设备之外，如果是表示层或是服务器出现了异常，系统同样可以采集异常信息，提供分析报表。例如，在表示层的客户端出现连接中断的时候，或是服务器重启的时候，便会出发与连接中断、服务器重启对应的信息开关。

4.3.5 缺陷故障管理模块

缺陷故障管理模块主要包括故障定位、缺陷故障、故障校验、缺陷查询等功能。然后记录设备概况信息，包括设备名称、规格、出厂编号、部门、使用人员、设备、品牌、详细配置、设备状态、故障现象、故障原因及处理信息等，其中，发现人员、审核人员、审核日期设备名称、设备编号、故障日期、送修日期等信息不能为空，并且系统会针对用户录入的设备故障信息进行校验，校验成功即可将设备故障信息录入到系统中，否则，系统将会提示用户输入相对应正确的信息。

系统用户录入通信设备缺陷故障信息，如图所示， 首先，用户需要填写缺陷发现人员、审核人员、审核日 期、缺陷设备名称、设备所属部门、缺陷描述、详细配 置、其中发现人员、审核人员、设备名称、设备编号、 缺陷描述均不能为空，为了不符合输入的信息录入到后 台数据库，需要针对数据部分进行判断，才能将缺陷故 障登记信息录入到后台数据库中。

4.3.6 系统设置管理模块

通信设备告警监控管理系统中，设置管理模块主要负责完成对系统的设置与维护工作，如对用户的系统权限进行配置，对用户进行编辑，对所有的用户操作进行记录并保存为历史数据。从具体的功能实现角度出发来讲，该模块一共包括了密码设置、用户管理、模块管理和业务控制资料修改等子模块，通过这些具体的管理功能模块，管理人员便可以对系统进行设置与维护。如在用户管理中，可以对用户的权限进行分配，在业务控制中，可以对各种监控业务信息进行查询、删除、修改、添加等操作。

5 结语

本文对通信设备告警监控管理的过程进行分析，为了方便、高效、稳定的覆盖各项告警监控业务，完成设备信息管理、告警数据采集、设备告警监控、缺陷故障管理、告警数据监听和系统设置管理的功能，以及对通信设备日常管理维护人员进行管理的实际应用过程。通信设备告警监控管理系统按照软件工程的方法和原理，其基础是对系统的充分调研，接着还详细地分析其关键业务，做出了精密的设计和完善实现过程。通信设备告警监控管理系统主要针对 J2EE 技术对通讯设备监控告警管理系统开发过程中所使用的关键性技术进行探究。结合企业的管理思路和用户的使用习惯，引导分析出此类企业的相关功能性需求，再通过合理的划分，将这些需求设计成一个个功能明确的模块，从而设计出能够完美优化通讯设备告警监控管理的系统。

参考文献：

[1] 陈新.基于Web的远程监控与数据采集系统.电子科技大学学报 [J].2014,32(4): 433-436.

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[5] 邝孔武,王晓敏.通信维护信息系统分析与设计[M].北京:清华大学出版社,2009:30-37.

(注：本文转载自《电子产品世界》2022年7月期)