基于事件驅動的國防工程監測報警系統設計

沈杜娟 李愛華 蘇延召

摘 要： 為提高某國防工程信息系統對于緊急事件和復雜任務的處置能力，推進信息化管理、自動化值守運行模式建設，研究設計基于事件驅動架構的監測報警系統。首先介紹系統的總體架構，共包含五個模塊，然后分模塊進行詳細設計，并給出模塊內部的相關數據類圖，最后結合火災報警的任務需求，說明該系統的信息交互流程。按照此方案設計的系統具有響應及時、事件優先級判斷和復雜事件處理等特點，可提高系統監測報警的敏捷性和可靠性。

關鍵詞： 國防工程； 事件驅動架構； 監測； 報警； 模塊設計； 信息交互

中圖分類號： TN06?34； TP271.4 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）19?0113?04

Abstract： A national defense engineering monitoring and alarm system based on event?driven architecture is researched and designed to improve the processing abilities of national defense engineering information system for emergencies and complex tasks， and promote the construction of information management and automatic guarding operation mode. The overall architecture of the system is introduced， which contains a total of five modules. The sub?modules are designed in detail. The class diagrams of relevant data inside the module are given. In combination with the task requirements of fire alarm， the information exchange process of the system is illustrated. The system designed according to the above description has the characteristics of timely response， event priority judgment and complex event handling， and can improve the agility and reliability of the system in the aspects of monitoring and alarming.

Keywords： national defense engineering； event?driven architecture； monitoring； alarm； module design； information interaction

0 引 言

國防工程信息系統是以國防工程為基礎平臺，應用現代計算機技術、現代控制技術、信息管理技術等對國防工程中的設備和環境進行智能監控和信息化管理的系統[1]。現役的國防工程信息系統基本實現了對工程內部設備狀態的監測與顯示，實現了信息的傳遞，但僅能對信息進行數值判斷，未能結合國防工程實際的業務流程，發掘信息的含義和關聯。在發生緊急事件時，觸發警報，卻不能判斷原因并做出相應的處置，仍主要依靠人員現場查看和操作，效率較低且無法對人員的處置決策提供幫助。事件驅動架構（Event?Driven Architecture，EDA）是一種設計和實現應用系統的方法，事件觸發的消息可在獨立、非耦合的組件和服務之間傳遞，且該架構采用動態響應事件機制，由事件產生者發布事件，事件消費者接收事件[2?4]。

事件驅動架構的應用較為廣泛，有關系統集成架構設計的應用，文獻[5]在電力突發事件的應急處置領域，基于事件驅動架構，結合應急預案生成了應急處置的流程；文獻[6]將面向服務架構和事件驅動架構相結合，更加適用于復雜作戰事件需求，實現服務的動態管理；文獻[7]基于防汛指揮系統的需求，提出基于消息控制的事件驅動架構的設計思路，提高了防汛決策的分析處理能力和效率。還有關于專業模型、算法的相關應用[8?10]，比如在網絡通信領域，基于事件驅動的動態免疫分簇路由算法和簇型時間同步協議，以及事件驅動在海域監測站的部署算法中的應用，更好地實現算法中應對動態變化的環境。本文采用事件驅動架構對國防工程監測及報警系統進行設計，詳細說明事件的產生和處理過程，增強系統處理事務的能力和效率。

1 監測報警系統總體設計方案

傳統監測及報警系統面臨著監測設備分布廣、節點多、數據量大，信息判斷處理邏輯單一和報警信息需要及時推送等問題，與信息化管理、自動化值守運行模式的推進要求差距較大。為進一步提高系統的響應和復雜事件處理能力，研究采用基于事件驅動的監測及報警系統，其總體設計方案如圖1所示。

采集與控制代理服務模塊的任務是從分布式子系統中采集數據，并封裝為消息格式傳送給監測及報警系統，系統根據設定的事件定義和規則將信息轉化為事件并進行相應的事件處理，將結果傳輸到平臺客戶端進行狀態的更新、數據庫操作和日志記錄，優先識別處理報警事件并傳送到信息發布終端與代理模塊觸發方預案，下發控制命令，經過監測及報警系統的處理，下發到采集與控制代理模塊，控制現場設備。該系統包括信息傳輸數據包模塊、消息通信模塊、管理配置模塊、事件處理模塊和數據庫操作模塊。

信息傳輸數據包模塊包含系統通信中涉及的多種消息，主要有設備信息、報警信息、控制信息、反饋信息和工作流信息等5類消息。

消息通信模塊實現監測及報警系統和采集與控制代理模塊的通信以及系統內各種消息的處理和轉發，包括通信線程管理、消息隊列管理、DCOM通信和事件處理適配模塊。

管理配置模塊提供對監測及報警系統的配置管理功能，包括設備管理、事件管理、消息管理、數據傳輸監控等，其中事件管理實現事件定義和事件處理的規則和策略，實現復雜事件處理引擎中事件的定義，事件引擎據此觸發不同的操作。

事件處理模塊實現事件優先級判斷、事件數據的存儲入庫、從事件流中識別出報警事件等功能，包括事件分發處理、事件輸出處理及各種事件處理器。

數據庫操作模塊實現對平臺和子系統數據庫的相關操作，主要包括數據庫連接管理、子系統信息數據庫操作、權限查詢判斷和報警信息數據庫操作等部分。

2 監測報警系統模塊化設計方案

2.1 信息傳輸數據包模塊設計

監測及報警服務模塊中涉及的監測消息事件主要包括設備信息、報警信息、控制信息、反饋信息和工作流信息等5類消息，具體消息的UML類圖如圖2所示。通信數據包類定義了5種具體消息的共同屬性及基本操作方法，包括數據包類型、數據接收方和發送方連接以及緩沖區的連接釋放等；設備信息類增加了設備ID、狀態類型、采樣時間和采樣值等屬性；報警信息類增加了報警ID、報警級別以及處置情況等屬性；控制命令信息類增加了命令類型、地址以及命令獲取相關操作等；反饋信息類表示控制命令的執行結果，增加了反饋信息類型、地址以及反饋信息獲取等操作；工作流信息類表示應急處置通信的相關信息，增加了目標用戶名、用戶角色以及預案的相關屬性等。

2.2 消息通信模塊設計

消息通信模塊是監測及報警系統的一個功能組件，為了實現監測及報警系統中各種消息的處理和轉發，具體DCOM通信的UML類圖如圖3所示。

模塊間通過發送消息進行數據通信，而不是直接調用數據；消息放到隊列中，通過隊列維護數據傳輸狀態監測、傳輸控制等；DCOM通信針對每個客戶端建立一個通信線程，并對同一類型所有客戶端的通信線程進行統一管理，實現消息的可靠傳輸。采集與控制代理模塊可以通過使用消息通信模塊和監測及報警系統通信，發送設備運行信息、設備狀態信息等消息，同時接收相關的控制信息、反饋信息等消息，既是消息的生產者也是消費者。

該模塊中的事件處理適配器實現事件處理模塊和消息隊列之間的交互，從消息隊列中取出信息傳輸模塊的相關數據，依據管理配置模塊中事件管理模塊針對事件的相關定義，對數據進行解碼抽象成事件，并將事件以輸入事件流的形式輸入到事件處理模塊中，相當于消息消費者。輸出事件流直接與消息隊列進行交互，以事件流定義的形式進行編碼發送到消息隊列實現消息轉發，相當于消息生產者。

2.3 事件處理模塊設計

事件處理模塊由事件分發處理、事件優先級判斷、事件輸出處理及多個事件處理器組成，實現事件按照優先級進行分發、存儲、輸出以及調用相應事件處理器的功能。事件處理模塊主要類的UML類圖如圖4所示。

1） 事件分發處理

類EventProcessorStrategy接收經過消息通信模塊中的事件處理輸入適配模塊解碼后的事件，通過創建等待處理的事件隊列和處理事件的線程池進行事件分發處理，類EventProcessor和EventHandlerChain根據不同的事件選擇不同的事件處理器處理事件。

2） 事件輸出處理

類OutEventProcessorStrategy接收從事件處理模塊輸出的事件，類EventProcessor和EventHandlerChain根據不同的事件選擇不同的消息通信模塊中的事件處理輸出適配模塊轉發處理事件。

3） 事件處理器

不同的事件處理器實現不同的事件處理功能。設備的識別處理器（Authentication Handler）通過調用設備管理服務實現設備的鑒權處理；存儲事件處理器（Storage Event Handler）通過調用事件存儲管理服務實現將事件數據的存儲入庫；報警事件處理器（Alert Event Handler）通過調用報警事件管理服務觸發報警業務邏輯處理；復雜事件處理器（Complex Event Handler）實現從事件流中提取和處理復雜事件，輸出處理結果。

2.4 數據庫操作模塊設計

數據庫操作模塊由數據庫連接管理、子系統信息數據庫操作、權限查詢判斷和報警信息數據庫操作等部分組成，數據庫操作模塊的UML類圖如圖5所示。其中，數據庫連接管理對象用于建立與數據庫的連接，執行各種數據庫操作；報警定義元素類用于表示一條報警定義信息；報警定義執行類用于查詢相關子系統的報警信息，并提供是否報警的判斷方法；報警信息數據庫操作類用于查詢報警定義和插入報警記錄；權限查詢判斷類用于查詢指定用戶相關的權限信息，并提供權限判斷的功能；子系統信息數據操作類包括供配電數據、空氣質量數據和門禁狀態數據等子系統數據的插入操作。

3 監測報警系統的信息交互流程

在信息從采集與控制代理模塊經過監測及報警系統的處理，并將結果發送到應用層的通信過程中，消息的交互流程如圖6所示。

1） 采集與控制代理模塊封裝與監測及報警系統進行DCOM通信的鑒權連接請求，將請求進行編碼轉換為鑒權消息發送到消息隊列管理中。事件處理適配模塊讀取鑒權請求消息，并對消息進行解碼組織成事件輸出到事件處理模塊中，由模塊內部的事件處理器判斷連接是否成功，將結果發送到采集與控制代理模塊，進行連接或重發請求。

2） 連接成功后，以火災報警任務為例，采集與控制代理模塊發送的數據分為兩種，一種是火災探頭等上傳的報警信息，另一種是相關子系統采集的溫度、濕度等環境與設備信息。系統為更好地處理緊急事件，提供了直通車服務，報警消息可直接從消息隊列發送到報警信息發布平臺。而其他系統采集的數據經過事件處理適配模塊和事件處理模塊，識別出報警信息和現場狀態，發送回消息隊列，再傳遞到平臺和報警信息發布中心進行設備運轉和報警狀態的更新。

3） 平臺接收到報警信息后，觸發方預案，下達命令，經過相關模塊解析傳達到采集與控制代理模塊，對各子系統進行聯動控制，防止火勢蔓延，如調動視頻監控系統，鎖定報警區域，啟動輪詢、攝像等；釋放門禁系統的電控門鎖，便于人員疏散和消防人員救火；環境監控系統關閉相應區域的進風機、回風機和空調；智能廣播系統向相關區域自動發出語音播報，通報火情。

4 結 論

本文詳細介紹了監測及報警系統的總體架構和各模塊的設計方案，并結合國防工程中火災報警的任務需求，介紹了其具體信息流程。該系統在接收到緊急事件和復雜任務時，能挖掘出信息的含義和關聯，通過一系列邏輯判斷，及時分析處理并能按照業務流程進行相應的操作，加強了國防工程信息系統對現場環境的掌握，提高了系統的可靠性和自動化值守能力。

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