基于S3C2440嵌入式Linux網絡監控系統

尹令鄧黎黎洪添勝劉財興

（1.華南農業大學信息學院，廣州 510642; 2.華南農業大學 工程學院，廣州 510642）

0 引 言

近幾年來隨著移動通信網絡的迅猛發展，電信基站建設數目不斷增加，覆蓋范圍越來越廣，基站的工作環境是保障無線移動業務正常運營的關鍵之一。但目前基站監控水平還基本停留在通過移動交換機提供的少量干節點傳送一些監控開關量的方式上，跟不上高速發展的業務需求，因此迫切需要建立一整套穩定可靠、功能完善的移動基站動力環境集中監控系統。

1.絡監控系統功能

嵌入式Linux網絡監控系統是為電信基站設計的集傳輸、環境量采集、門禁和防盜于一體的工業控制設備，其設計目標是將以上各個功能模塊化，根據需要來選取需要加 載的功能模塊，同時保證低成本和高可靠性。該系統設計上主要完成兩方面的功能：

(1)采集數據：能夠采集基站的環境狀態信息。主要包括：溫度、濕度、水浸、火災、基站的后備電池狀態、以及基站通信設備的狀態信息。采集到的信息傳到后臺數據服務器進行存儲。

(2)控制：根據火災煙感傳感器進行火災報警、紅外防盜傳感器進行盜竊告警、遠程開門控制、電燈開關控制、抽風機控制等。

2.統硬件設計

嵌入式Linux網絡監控系統由三個層次構成：網絡監控節點是布置在基站中的基站監控設備，完成對基站數據采集和控制的功能；傳輸系統負責傳輸監控中心發來的命令信息和各個基站監控節點的采集數據和狀態信息等；監控中心則根據采集到的數據對基站狀況做出分析并對監控節點進行控制。其中基站監控節點是實現該系統的關鍵設備，本文將對基站監控節點的具體軟硬件設計與實現進行詳細介紹。

網絡監控節點主控模塊選用基于 S3C2440的ARM-Linux嵌入式平臺，通過總線來擴展各種板塊卡完成數據采集和控制任務，并用網口與外部網絡進行信息交互。

數據采集部分提供了五種不同類型的數據采集卡：RS485讀卡器讀取RFID門禁管理中開鎖標簽信息，確認為正常安全信息后驅動繼電器開門；數字量采集卡為8路開關量采集，外接紅外、水浸、門磁、振動、盜竊、煙感等開關量傳感器。同時有8路繼電器控制輸出，可以控制各類開關。

圖1.絡監控系統總體架構圖

模擬量采集卡：用于16路高精度(這里分辨率多少位)模擬量采集，其特點是精度高、但刷新較慢，專門用于監控電池電壓。

串口擴展卡：用于擴展4路半雙工UART，支持RS232、RS485。

圖2.站監控節點硬件結構圖

3.統軟件設計

網絡監控系統軟件結構基于瀏覽器/服務器(B/S)網絡模型，由客戶端通過Web向服務器提出請求，服務器對請求做出確認響應并執行相應的任務，建立連接后就可以在客戶端監控被控點，從而實現遠程網絡監控。客戶端即現場基站監控點的中心管理系統模塊，包括采集模塊、門禁模塊、防盜模塊、網絡管理模塊、總控模塊等，如圖3所示。

圖3.心管理系統軟件模型

管道是L inux 中最常見的進程間通信機制，各功能模塊與總控模塊的通信采用管道通信方式。Web管理頁面由用戶在頁面的設置產生一個配置文件,各個業務模塊啟動時會讀取該配置文件。當業務模塊運行時，配置參數被修改。Web管理頁面會通過發送管道通知各業務模塊，重新讀取配置文件。單個業務模塊讀取到配置文件后可能要修改硬件的參數，則通過總控模塊的I/O控制調用，修改底層驅動參數；同時總控模塊會收到管道上傳的采集信息，其中包含各個業務進程的狀態。總控將各個業務的狀態組合成系統狀態，并且定時采集驅動的數據到緩存。當數據量產生跳變時，總控模塊通過管道發布控制信息通知各個業務模塊，然后業務模塊根據配置處理跳變，進入相應的業務機制。

3.1.集模塊設計與實現

采集模塊連接多種傳感器模塊如：水浸傳感器。溫度濕度傳感器、煙感傳感器、紅外傳感器、后備電池采集等，通過不同板卡可以同時采集模擬數據和數字數據。

采集得到的數據一方面送到本地處理器做數據分析，如檢測到煙感傳感器告警后，使煙感斷電1s再次上電，如果1分鐘內仍然檢測到告警，則能支持繼電器輸出啟動報警機制；另一方面通過網絡上送監控中心，如果網絡通暢則實時傳送數據，如果傳輸中斷時能夠本地存儲采集歷史數據記錄，存儲容量達5000條以上，并定時檢測網絡狀況，在網絡通暢時將實時數據和保持紀錄一起上送監控中心，并清除本地記錄。監控中心在接收數據進行分析后，可以發出命令遙控采集模塊完成指定采集任務和控制。采集模塊的流程圖如圖4所示。

圖4.集模塊流程圖

3.2.禁模塊設計與實現

門禁模塊通過管道從總控獲取采集信號的變化，包括各種告警信息，防御狀態以及處理方式的改變；同時也通過管道向采集單元發門禁的防御狀態，網絡的通斷和業務機制狀態等信息，并從網管業務獲得配置文件的更新指令，進入到開門機制，門禁動作檢查機制，防御狀態轉換機制，門禁歷史記錄機制以及干節點告警輸出機制等不同業務處理機制。

門禁模塊主要業務流程包括以下幾個部分：

(1)門禁的初始化。包括門禁系統設防狀態、網絡通斷狀態、系統實時數據、數據庫、門禁控制信號配置信息等的初始化。

(2) 創建多個業務線程，包括監聽讀卡器的業務，該業務用于判斷門禁狀態，記錄讀卡信息，以及當前警告信號；網絡業務處理用于發布給通道采集信號的改變；門禁動作業務處理，包含布防和撤防狀態下的動作處理；定時刪除過期卡信息的業務線程。

(3) 循環監聽網管模塊到門禁的管道，獲取各種業務進程結束和配置文件更新命令。

圖5.禁業務流程

圖6.查門禁動作流程

3.3.盜模塊設計與實現

防盜業務主要對室內主機，空調室外機，天饋線等進行防盜保護。各種防盜布置對象均采用不同的傳感設備采集信息，通過告警機制，區分不同級別的告警信息，從而進行不同的警報處理。

每通道每隔500ms采集一次信息，各布防對象根據25秒內采集到的告警信息次數，產生不同的告警級別。在布防現場，布防對象產生二級以上告警則輸出警號信息，一級以上告警啟動語音，二級以上告警啟動警笛，并形成告警記錄上送中心，第三級告警產生干結點告警輸出。詳細的流程圖和防盜流程圖如圖7 ，8所示。

圖7.警總流程處理圖

3.4.管模塊設計與實現

網管模塊主要采用Web頁面，提供包括中心管理系統狀態查詢，系統參數配置，網管業務、采集業務、防盜業務、門禁業務、電池業務、協議轉換業務參數配置等功能。通過Web頁面修改文本配置文件來為其他各個業務配置相關參數，并通過管道通知各個業務相關的更新信息。還提供生產測試功能，用于生產過程中設備升級的功能測試，如圖 9。并且具備廣播查詢回應功能，提供設備自檢信息主動上送功能，詳細的程序流程圖10，11所示。

圖9.eb頁面結構

4.束語

本文在基于S3C2440嵌入式Linux的監控節點控制平臺上，采取多塊功能板卡分立設計方便依條件選取和擴展，成功實現了對電信基站數據的采集和遠程控制，減輕了基站維護人員負擔，降低了維護成本，提高了故障判定的成功率和系統的可靠性，實現了基站的科學管理。