智能運(yùn)維管理平臺(tái)技術(shù)的一體化運(yùn)維研究

張力影　閆永君

摘要：科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)數(shù)據(jù)中心不斷擴(kuò)大自身規(guī)模，隨著系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越高，運(yùn)維管理水平也需要同步增長，但現(xiàn)行智能運(yùn)維管理平臺(tái)技術(shù)的一體化程度仍然較低，需要進(jìn)一步開展運(yùn)維研究。在這一背景下，文章從宏觀角度分析了管理平臺(tái)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與功能模塊，并以高速公路領(lǐng)域?yàn)槔瑢χ悄苓\(yùn)維管理平臺(tái)技術(shù)的一體化運(yùn)維開展研究，指出智能管理平臺(tái)能夠賦予運(yùn)維工作以直觀性，讓整體工作的專業(yè)水平得以再創(chuàng)新高。

關(guān)鍵詞：智能運(yùn)維管理平臺(tái)；一體化運(yùn)維；互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP391.44文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A圖1數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維管理平臺(tái)軟件架構(gòu)

0引言隨著科技進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等技術(shù)的實(shí)用性不斷提高，加上國內(nèi)數(shù)字化轉(zhuǎn)型腳步的加快，中國的數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)增長速度遠(yuǎn)超其他國家，而業(yè)務(wù)的增長也帶動(dòng)了數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)建，越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)讓監(jiān)測工作變得日益復(fù)雜，對相關(guān)人員的管理水平要求也有所上升。若數(shù)據(jù)中心存在未被發(fā)現(xiàn)的隱患，就會(huì)威脅IT系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸與儲(chǔ)存的安全系數(shù)降低。而找到維護(hù)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的有效途徑成為現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的首要任務(wù)，而智能運(yùn)維管理平臺(tái)正是有效途徑之一。

1架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施主要運(yùn)維管理問題

相關(guān)電子信息設(shè)備需要被放置在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模與功能不同，可能是建筑物的一部分，也可能是一棟甚至幾棟建筑物。單個(gè)數(shù)據(jù)中心分為主機(jī)房、輔助區(qū)、行政管理區(qū)等［1］。

從微觀角度來看，新時(shí)代背景下出現(xiàn)的大型數(shù)據(jù)中心與綜合型園區(qū)的區(qū)別并不大，這會(huì)放大傳統(tǒng)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷。監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與應(yīng)用等方面存在重合與同質(zhì)化現(xiàn)象，無法根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整功能。橫跨多棟建筑物的子系統(tǒng)交互存在壁壘，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)雖然信息化水平較高，卻不具備智能化功能。數(shù)據(jù)采集功能需要分區(qū)塊執(zhí)行，綜合應(yīng)用程度低。拓展應(yīng)用需要大量的成本支撐。管理效率低下，甚至無法實(shí)現(xiàn)集中式管理，管理過程也較為復(fù)雜。無法實(shí)時(shí)監(jiān)控重要設(shè)備的狀態(tài)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患，事故預(yù)警能力差。

1.2數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維管理平臺(tái)軟件將智能運(yùn)維管理平臺(tái)應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，可以有效解決上述問題，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)維管理，其具體表現(xiàn)在：

智能運(yùn)維管理平臺(tái)能夠打通不同建筑內(nèi)子系統(tǒng)之間的交互壁壘，拓寬數(shù)據(jù)傳輸渠道，提高傳輸?shù)陌踩禂?shù)，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制。借助多協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，管理平臺(tái)能夠同時(shí)采集不同通信協(xié)議的信息，提高采集的兼容性，擴(kuò)大采集覆蓋面，滿足設(shè)備的個(gè)性化需求。智能運(yùn)維管理平臺(tái)作為物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的一種，可以快速處理大量數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部完成采集、儲(chǔ)存等工作，再通過專家引擎?zhèn)蓽y潛在隱患，及時(shí)做出隱患預(yù)警，還可以自動(dòng)積累偵測與分析經(jīng)驗(yàn)，搭建診斷規(guī)則庫，在平臺(tái)內(nèi)部共享數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的建模與挖掘提供基礎(chǔ)條件。該平臺(tái)能夠模擬數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行工作狀態(tài)，演練終端運(yùn)作過程，其架構(gòu)如圖1所示。

由此可以看出，智能運(yùn)維管理平臺(tái)包括展示層、應(yīng)用層與采集層等5個(gè)環(huán)節(jié)［2］。

1.2.1采集層該環(huán)節(jié)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程度最高。站在器件角度來看，該環(huán)節(jié)由數(shù)個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)與感應(yīng)器件組成，對高新技術(shù)的需求量較大，包括射頻、無線網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等。

1.2.2接入層該環(huán)節(jié)需要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與信息設(shè)備，逐個(gè)接入采集層子系統(tǒng)獲取設(shè)備參數(shù)，包括因特網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、IoT網(wǎng)關(guān)等，過程中涉及的協(xié)議數(shù)量較多，如SNMP/OPC和MQTT等。

1.2.3平臺(tái)層該環(huán)節(jié)主要處理數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與診斷，需要配套的數(shù)據(jù)引擎。涉及的公共服務(wù)組件數(shù)量十分龐大，對系統(tǒng)引擎的要求較高。核心技術(shù)包括無損實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)壓縮傳輸?shù)取?/p>

1.2.4應(yīng)用層該層主要用于構(gòu)建業(yè)務(wù)，可以完成所有業(yè)務(wù)管理模塊與業(yè)務(wù)服務(wù)，如監(jiān)控、連接、事件記錄、崗位變更、人力調(diào)配等。

1.2.5展示層該層能夠直接接觸用戶，是用戶與數(shù)據(jù)中心交互的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括可視化大屏、移動(dòng)終端軟件等交互形式，有明顯的多元化特點(diǎn)，讓用戶能夠隨時(shí)隨地使用各種方式接入平臺(tái)［3］。

1.3數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維管理平臺(tái)系統(tǒng)泛用性較高的大型數(shù)據(jù)中心園區(qū)智能運(yùn)維管理平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

位于系統(tǒng)中間位置的接入層能夠在連接園區(qū)與平臺(tái)的同時(shí)，將各個(gè)建筑物中的子系統(tǒng)串通為一個(gè)整體，并利用園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)，讓智能運(yùn)維管理平臺(tái)也得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。此外，系統(tǒng)接入層還能夠?yàn)檫@些數(shù)據(jù)提供智能化應(yīng)用服務(wù)，滿足總控中心、物業(yè)管理等部門的工作需求，并在物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的幫助下拓展智慧化應(yīng)用服務(wù)。

2功能模塊對于智能運(yùn)維管理平臺(tái)來說，應(yīng)用層作為核心層級，是在業(yè)務(wù)建構(gòu)基礎(chǔ)上搭建完成的，是眾多模塊中最能體現(xiàn)管理平臺(tái)智能化水平的部分，其核心功能包括：設(shè)施監(jiān)控、能效管理、容量管理、資產(chǎn)管理、連接管理等。

2.1設(shè)施監(jiān)控通過圖形化顯示功能實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控，控制相關(guān)參數(shù)，對其進(jìn)行分析，通過可視化大屏實(shí)時(shí)顯示結(jié)果，當(dāng)參數(shù)異常時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警器進(jìn)行告警。其中的告警環(huán)節(jié)包括警示顯示、異常處理與成因分析。

2.2能效管理該功能主要用于監(jiān)控能源消耗，包括水、電、氣等。平臺(tái)能夠全方位優(yōu)化管控過程，提高系統(tǒng)運(yùn)作的安全系數(shù)與能源利用率，避免無意義的能源消耗。模塊分為能源組成與節(jié)能診斷等。

2.3容量管理該功能對基礎(chǔ)設(shè)施容量的針對性較強(qiáng)，能夠統(tǒng)計(jì)空間、電力等參數(shù)，并對其進(jìn)行部署后展示在屏幕上，擁有建立模型與資源優(yōu)化等功能，可以大幅度提高容量利用率。模塊分為容量的優(yōu)化、分析與監(jiān)視［4］。

2.4資產(chǎn)管理該功能能夠?qū)?shù)據(jù)中心資產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行全生命周期管理，包括資產(chǎn)的出入庫與變更等。模塊分為資產(chǎn)可視化與統(tǒng)計(jì)分析等。

2.5連接管理該功能主要用于鏈接中心設(shè)備，避免信息斷流，為數(shù)據(jù)中心提供連續(xù)性的數(shù)據(jù)支撐。模塊分為統(tǒng)計(jì)報(bào)表與配置信息等。

3實(shí)際應(yīng)用——以高速公路行業(yè)為例隨著路況復(fù)雜程度的提升與汽車數(shù)量的不斷增多，傳統(tǒng)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足管理工作的需求。本文以應(yīng)用于高速公路機(jī)電工程隧道及設(shè)備箱的一體化智能監(jiān)控箱運(yùn)維管理系統(tǒng)為例，探究智能運(yùn)維管理平臺(tái)視域下的一體化運(yùn)維。

現(xiàn)有高速公路監(jiān)控箱體內(nèi)部接線混亂，熱源集中程度較高，箱體無法自行發(fā)出告警。這一方面不利于維修人員開展工作，另一方面也增加了箱體附近的危險(xiǎn)系數(shù)。此外，傳統(tǒng)動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度較低，不能配合維護(hù)人員完成遠(yuǎn)程檢修工作，一旦箱體發(fā)生故障，技術(shù)人員必須親自到場解決問題。而使用新型智能運(yùn)維管理平臺(tái)能夠有效提高檢修工作的效率，為維修人員提供“預(yù)判—管理—分析”的“一條龍”服務(wù)，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的參數(shù)異常，準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，提高處理效率。

3.1系統(tǒng)概述該智能運(yùn)維管控平臺(tái)被稱為一體化智能監(jiān)控箱，能夠應(yīng)用于高速公路的道路與隧道。該箱體在傳統(tǒng)箱體的基礎(chǔ)上接受了智能化改造，獲得了實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障定位等眾多智能化功能，可以保護(hù)外接攝像機(jī)的安全，并保障情報(bào)板的穩(wěn)定運(yùn)行。該軟件在不影響監(jiān)控箱與配電箱基礎(chǔ)功能的前提下增強(qiáng)了自身的模塊化特點(diǎn)，進(jìn)一步突出相關(guān)功能的作用，縮短了系統(tǒng)上傳與共享信息的時(shí)間，提高了信息的準(zhǔn)確性，為交通部門的成本控制與人力資源控制做出了重大貢獻(xiàn)。通過使用一體化智能綜合箱管理平臺(tái)，能夠讓有關(guān)人員實(shí)時(shí)了解智慧運(yùn)維箱的運(yùn)行狀況與前端設(shè)備的供電情況等，大大加強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)維的精細(xì)化水平［4］。

3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)為解決傳統(tǒng)監(jiān)控箱的眾多弊端，在充分考量了現(xiàn)行智能交通系統(tǒng)對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程度后，該一體化平臺(tái)制訂了獨(dú)特的、有一定針對性的設(shè)計(jì)方案。該方案以IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在RS 232技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，其軟件與硬件都以監(jiān)控服務(wù)器端為中心，大大降低了前期安裝與后期維護(hù)的難度與成本。其中的每個(gè)模塊都有明確的工作范圍，如客戶端只與用戶界面進(jìn)行關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)處理主體為嵌入式監(jiān)控主機(jī)，若需要進(jìn)一步增加監(jiān)控?cái)?shù)量或監(jiān)控范圍，可以升級該主機(jī)，增加內(nèi)存，拓展功能，或增加監(jiān)控主機(jī)的數(shù)量，能夠賦予系統(tǒng)較高的靈活性。系統(tǒng)的主要技術(shù)為分布式計(jì)算機(jī)，能夠同時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)個(gè)一體化智能監(jiān)控箱所提供的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)模塊包括智能采集終端與運(yùn)維管理系統(tǒng)等。同時(shí)，系統(tǒng)配備有報(bào)警功能，用戶可以自行設(shè)置報(bào)警方式，包括但不限于電腦顯示、語音播報(bào)、電話或短信通知，以及郵箱或?qū)Ｓ肁pp等渠道。

3.3一體化智能監(jiān)控箱的硬件設(shè)計(jì)相較于傳統(tǒng)監(jiān)控箱，一體化智能監(jiān)控箱的硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度極高，包括智能采集終端、自動(dòng)重合閘與智能PDU插座等。其中，智能采集終端又包括濕度傳感器、繼電器與觸摸屏等。

3.3.1智能采集終端整體系統(tǒng)都是圍繞智能采集終端構(gòu)成的，該終端能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓、濕度、基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)、IP等信息的集中顯示，能夠減輕前段本地檢修人員的工作壓力，提高工作質(zhì)效。該系統(tǒng)還配置有預(yù)警功能，能夠在沒有備用電池的情況下對電量參數(shù)發(fā)出告警。該系統(tǒng)使用ST公司的32位 STM32F103ZET6 芯片，芯片的頻率與內(nèi)容量都能夠滿足系統(tǒng)長期運(yùn)作的要求，不需要頻繁進(jìn)行維護(hù)。

3.3.2自動(dòng)重合閘自動(dòng)重合閘能夠有效降低負(fù)載短路造成的損失，一旦輸出接口出現(xiàn)短路，自動(dòng)重合閘就會(huì)立刻切斷其他各路電源；當(dāng)短路故障恢復(fù)或得到修理后，重合閘就會(huì)讓機(jī)器重回正常狀態(tài)。模塊包括斷電自動(dòng)斷開、過欠壓等。

3.3.3電源防雷器在安裝該設(shè)備時(shí)，需要掌握客觀天氣需求，并以此為依據(jù)選擇輸出與板卡，盡可能提高防雷器的適應(yīng)性，讓電壓能夠接受AC 70 V 至AC 250 V 的變化，維持設(shè)備運(yùn)行。

3.3.4智能PDU插座該設(shè)備能夠避免系統(tǒng)漏電與過欠壓，總控制電源的輸出與關(guān)閉，提高城市電壓輸入的安全系數(shù)。

3.3.5交換模塊該設(shè)備選用工業(yè)級插卡式交換機(jī)，能夠自動(dòng)同步手機(jī)設(shè)備參數(shù)，為故障排查與系統(tǒng)優(yōu)化提供經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)設(shè)備參數(shù)波動(dòng)超出告警閾值時(shí)，交換模塊會(huì)自動(dòng)重啟設(shè)備，工作人員也無須前往現(xiàn)場，通過智能管控平臺(tái)即可操控開關(guān)，將運(yùn)維成本維持在可控制范圍，也降低了故障維修的時(shí)間成本。

3.4智能運(yùn)維管理系統(tǒng)3.4.1智能運(yùn)維管理系統(tǒng)簡介該系統(tǒng)主要針對的是智慧交通隧道工程與外場設(shè)備運(yùn)維管理，可以直接應(yīng)用于隧道管理站，且監(jiān)控分中心也能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行高效辦公。在系統(tǒng)啟動(dòng)后，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的前端攝像機(jī)、微波車檢與情報(bào)板等設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)能夠被實(shí)時(shí)同步到工作人員手中，監(jiān)控工作具備一定的全面性與準(zhǔn)確性，確保設(shè)備能夠長時(shí)間執(zhí)行高精度的運(yùn)維工作。此外，工作人員既可以通過系統(tǒng)查閱基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)，也能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，相較于傳統(tǒng)箱體需要人工檢修的缺陷，該系統(tǒng)大大提高了運(yùn)維效率與檢修安全系數(shù)，對交通部門的成本控制工作有較大的促進(jìn)作用，讓運(yùn)維變得“可視”，讓整體工作的專業(yè)水平得以再創(chuàng)新高。

3.4.2系統(tǒng)功能智能運(yùn)維管理平臺(tái)的搭建必須充分考慮對應(yīng)高速路段的監(jiān)控特點(diǎn)，明確交管部門的未來發(fā)展方向，融合物聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，在拓寬功能的同時(shí)不斷提高性能，讓系統(tǒng)的實(shí)用化水平保持在巔峰狀態(tài)。

4結(jié)語隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的進(jìn)步，智能化科技水平不斷提高，面對越來越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與工作需求，各個(gè)領(lǐng)域都要充分發(fā)揮智能運(yùn)維管理平臺(tái)的作用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷，提升工作的質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)一體化運(yùn)維。

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（編輯 李春燕）

Research on the integrated operation and maintenance technology based on the intelligent

operation and maintenance management platform technologyZhang? Liying， Yan? Yongjun

（LuXun Academy of Fine Arts， Shenyang 110004， China）Abstract：? The development of science， technology and economy drives the data center to enlarge its scale continuously. With the increasing complexity of the system， the level of operation and maintenance management also needs to increase at the same time， the intelligent operation and maintenance management platform is an important means to improve the level of operation and maintenance management. Based on this， this paper analyzes the structure design and function module of the management platform from the macroscopic angle， and takes the expressway field as an example to study the integrated operation and maintenance of the intelligent operation and maintenance management platform technology， in order to help improve the operation and maintenance level of various fields.

Key words： intelligent operation and maintenance management platform; integrated operation and maintenance; Internet