监测站多系统设备集成监控管理技术

姚 旭，张 轲

监测站多系统设备集成监控管理技术

姚 旭，张 轲

（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）

监测站在卫星导航系统中承担着对在轨卫星进行信号收发与观测、完成基本导航、定位报告等各类业务处理。监测站的稳定运行是关系到卫星导航系统能否稳定提供卫星导航等服务的至关重要的因素。由于监测站设备众多，涉及多个分系统，如何实现监测站的自主监控管理和自动化运行是保证监测站长期稳定、可靠、自动运行的关键因素。提出一种基于三级管理架构的多系统实时监控管理技术用来实现对不同分系统不同类型设备进行统一的监控管理。经实际应用验证，多系统设备集成监控管理技术有着较好的效果，实现了对监测站上多系统和设备的自动化管理。

卫星导航；监测站；监控管理

0 引言

监测站分系统多，涉及的设备种类多，通过采用多系统设备集成监控管理技术，实现对不同分系统不同类型设备进行统一的监控管理，提高了自主监控管理和自动化运行能力，保障了监测站长期稳定、可靠、自动运行。

国内许多学者在多系统设备集成监控管理技术方面做了许多研究工作。王贤良等[1]提出了卫星监测站智能监控系统的设计与实现；黄俊华等[2]提出了一种监测卫星连续运行的综合服务系统建设；朱新菊等[3]提出了综合自动化系统远程维护方法；张锫[4]提出了Linux系统远程管理研究与应用；尹常红等[5]提出了服务器系统远程管理技术与应用。

1 监测站监控管理结构

监测站多系统设备集成监控管理是系统可靠运行的关键，在系统设计中，采用基于多级管理架构的实时监控管理技术，构建三层管理网络，即现场监控层、管理控制层和远程监控层，如图1所示。

图1 监测站监控管理结构图

2 现场监控层

现场监控层为监测站各个设备单元，包括卫星导航高精度测量设备、气象设备、时频设备、卫通扩频终端设备、功放设备、天线设备和供电设备等不同类型的设备。为了实现对这些设备工作状态的集中管理，监测站中设计每台设备都具备通过网络上报自身工作状态信息和接收控制指令并自动执行的功能，并针对监测站运行过程中对各类设备监视控制的实际需求，分别设计每一台设备上报的工作状态信息和能够接收执行的控制指令，其中设备工作状态信息主要包括设备工作模式、各模块工作状态、工作参数、故障告警信息和指令回执等，控制指令主要包括设备工作模式设置、工作参数设置和主备切换设置等。

3 管理控制层

管理层为监测站的数据处理与监控设备，包括业务处理服务器、数据库服务器、监视控制Web服务器和监视控制Web客户端。现场监控层的各个设备将工作状态信息周期性地发送给业务处理服务器，由业务处理服务器进行收集和统一处理后，按照统一的自定义格式发送到数据库服务器中进行存储。监视控制Web服务器上的监视控制软件周期性地访问数据库服务器中的数据，获取监测站各个设备工作状态信息。用户在监视控制Web客户端上利用Web浏览器登录监视控制Web服务器，即可通过网页查看到各个设备详细的工作状态信息。同时，用户还可以在网页上通过人机界面直接对各个设备设置控制指令，监视控制软件按照统一的自定义接口格式将控制指令发送给业务处理服务器，由业务处理服务器进行处理后发送给对应的设备执行，指令回执则包含在设备工作状态信息中，经业务处理服务器发送至数据库服务器，用户通过监视控制软件即可及时得知控制指令执行情况。在管理控制层中，用户通过一台监视控制Web客户端即可集中查看和管理监测站所有设备的详细工作状态。

表1 监测站监测接收机本地监控管理主要内容

通过现场监控层和管理控制层，监测站实现了设备本地集中监视控制功能，现场监控层设备上报工作状态给管理控制层，管理控制层进行统一监视，并产生相应控制指令发送给现场监控层设备执行。

这种通过现场监控层和管理控制层实现监测站多系统设备本地集中监控管理的方式，已经得到成功应用。监测站在此基础上重点增强了对设备监控管理的深度和广度，尽量使得通过监视控制软件即可完成对设备所有工作模式及参数的设置，以监测接收机为例，对其主要监控管理内容如表1所示。

4 远程监控层

为了提升监测站远程监控的深度与广度，全面加强监测站远程监控管理能力，远程监控管理单元就能够实现对所有外场监测站的远程集中监控管理。监测站远程监控管理单元组成如图2所示，系统采用目前主流的B/S架构。B/S模式中，在客户端运行浏览器。浏览器访问数据库时，是以超文本形式向Web服务器提出访问请求，Web服务器接受客户端请求后，把这个请求转化为数据库语法，并交给数据库服务器；数据库服务器得到请求后，验证其合法性，并进行数据处理；然后将处理后的结果返回给Web服务器，Web服务器再一次将得到的结果进行转化，变成HTML文档形式，转发给客户端；客户端浏览器以友好的Web页面形式将数据显示出来。

图2 监测站远程监控管理单元组成架构示意图

监测站远程监控管理单元集成度高，集监视与控制两大功能于一体，用户只需登录Web服务即可实现对所有监测站的监视与控制管理操作，监视与控制全面、操作直观方便、沉浸感强、效率高，实现了对所有外场监测站的多层次的、全覆盖的监控与管理。

4.1 多层次的状态监控

监测站远程监控管理单元实现多层次的状态监控，有两个方面的体现：一是系统接收各个监测站的系统级、分系统级、设备级、模块级等多个层次的工作状态并进行监控；二是为节省通信带宽，各个监测站在没有故障或告警时，回传基本工作状态，在出现故障或告警时，回传出现故障部分的详细工作状态。

4.2 多层次的设备控制

监测站远程监控管理单元对各个监测站设备的控制分为四个层次：一是实现信息处理中心与监测站之间接口文件规定的控制指令，通常接口文件只规定了对主要设备的基本控制；二是除接口文件规定的控制指令外，将各个设备中能够通过网络实现的控制指令，全部在远程监控管理单元中实现；三是为了避免设备异常导致无法正常执行控制指令的问题，在各个设备中增加重启指令，远程监控管理单元通过发送重启指令完成设备重启（软重启）；四是在软重启能力上进一步增加硬重启能力，避免软重启也失效的问题。监测站选用智能PDU，并将设备设置为加电启动模式，当设备因故障或异常导致无法正常执行重启指令时，可以通过远程监控管理单元远程控制相应PDU孔位通断电状态来实现设备硬重启，恢复设备工作状态。

4.3 多层次的界面显示

为提升用户使用体验，监测站远程监控管理单元实现多层次的界面显示：

图3 远程监控监测站地图示意图

1）监测站地图：用户通过Web浏览器登录远程监视控制软件后，最先呈现给用户的界面是监测站地图界面，该界面显示中国地图，并对所有监测站按照其地理位置在地图上进行标识，同时显示该监测站的综合工作状态信息，绿色标识表示工作状态正常，红色标识表示工作状态异常，如图3所示。这样，用户能够直观地了解到所有监测站的运行状况。

2）机房三维场景：在监测站地图界面，用户点击某一监测站时即可进入该监测站的访问界面，显示给用户的是与该监测站实际布局相同的机房三维场景，如图4所示。各个设备均按照实物进行三维建模并渲染显示，每台设备上显示当前运行的工况状态，故障或告警设备以高亮状态进行显示，如图5所示。这样，用户可以非常直观地了解该监测站的整体运行情况。同时，屏幕一侧也显示按照逻辑功能划分的菜单供用户访问。

图4 机房三维场景示意图

图5 设备故障或告警高亮显示示意图

基于三级管理架构的实时监控管理技术具备以下特点：

1）站点全覆盖：监测站远程监控管理单元通过地面网实现对外场监测站的远程监控管理，覆盖所有站点；

2）监视全覆盖：监测站远程监控管理单元对监测站的监视，覆盖监测站本地监控实现的所有监视，即监测站本地监视控制软件实现的所有监视功能，在远程监控管理单元中全部具备，本地监视功能覆盖率100%；

3）控制全覆盖：远程监控管理单元对监测站的控制，覆盖监测站本地监控实现的所有控制，即监测站本地监视控制软件实现的所有控制功能，在远程监控管理单元中全部具备，本地控制功能覆盖率100%。

5 结论

本文提出了基于三级管理架构的实时监控管理技术来实现监测站多系统设备集成监控管理。经实际应用验证，本文提出的多系统设备集成监控管理技术能够100%覆盖本地的监视和控制功能，极大地提高了监测站的自主监控管理和自动化运行能力，确保监测站能够长期稳定运行。

[1] 王贤良，马煦. 卫星监测站智能监控系统的设计与实现 [J]. 电讯技术，2006，5：118-121.

[2] 黄俊华，陈文森. 连续运行卫星地位综合服务系统建设与应用[M]. 北京：科学教育出版社，2009.

[3] 朱新菊，张亚峰. 综合自动化系统远程维护方法[J]. 安徽电气工程职业技术学院学报，2011，9：44-47.

[4] 张锫. Linux系统远程管理研究与应用[J]. 中国科技信息，2005（14）.

[5] 尹常红，袁文波，谢晓宇. 服务器系统远程管理技术与应用[J]. 电脑知识与技术，2013（30）.

Monitoring and Management Technology of Multisystem for Satellite Navigation Monitoring Station

YAO Xu, ZHANG Ke

In the satellite navigation system, the monitoring station carries on the signal receiving and observation of the on orbit satellite, completes the basic navigation, the location report and other kinds of business processing. The sable operation of the monitoring station is a crucial factor related to the stability of satellite navigation system to provide satellite navigation and other services. Due to the large number of monitoring stations which contains of multiple subsystems, how to achieve the independent monitoring and management, and automatic operation of monitoring stations is the key factor to ensure long-term, stable and reliable operation of monitoring stations. A real-time monitoring and management technology based on three level management architecture is proposed to realize the unified management of different subsystems and different equipments. Through the simulation, the monitoring and management technology of multiple systems has good effect, and it realizes the automation management of multi subsystem and equipment of the monitoring stations.

Satellite Navigation; Monitoring Station; Monitoring and Management Technology

TN967

A

1674-7976-(2022)-01-067-04

2021-06-03。

姚旭（1991.01—），陕西西安人，硕士，工程师，主要研究方向为卫星导航监测站。