集中告警专业系统设计专项方案.doc

2.10通信集中告警系统设计

目 录
2.7.1. 概述
集中告警系统就是运用计算机数据解决和计算机网络传播技术，对西安地铁一号线各通信子系统设备信息进行采集并集中反映到告警终端，使通信维护人员能及时、精确理解整个通信系统设备故障信息以便于解决。系统可以对通信各专业系统告警进行汇总、显示、确认及报告，能进行故障定位，使维护管理人员可以精确、迅速地获得设备运营状态信息，及时进行维护。
集中告警系统监测各通信专业系统涉及传播系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、视频监视系统、有线广播系统、时钟分派系统、通信电源设备、乘客信息系统等。
2.7.2. 系统功能及原理阐明
通信集中告警系统重要实现了对通信各系统设备告警集中监管，为维护人员提供以便、快捷集中监控管理平台。重要涉及故障管理、报表管理、拓扑管理、资源管理、自身监控、工单管理、流程管理、系统管理、参数管理和外部接口等模块。
2.7.2.1. 故障管理
集中告警系统通过数据采集模块从各通信系统中采集各种设备告警、性能越限告警和网络告警等信息，通过各种分析解决后，以适当方式呈现给运维人员，实现对各通信系统告警信息管理。重要涉及告警采集、告警解决、告警呈现、告警操作和查询四大功能，通过故障管理功能，通信系统运维人员可以速度懂得各系统故障发生位置、也许因素等信息。
2.7.2.1.1. 告警采集
告警采集重要是指集中告警系统从各通信系统网管中采集告警和告警恢复数据功能。集中告警系统是通过以太网从各通信系统网管接口自动采集各网元设备告警、性能越限告警和网络告警和各种告警恢复等信息后，把原始告警/告警恢复存储到数据库中，并通过过虑和转换，统一成集中告警系统告警格式，及时告知应用服务层进行告警分析和解决。
告警采集方式依照厂家网管接口可以分为两种：
(1) 积极上报：各专业系统网管积极向集中告警系统上报各种告警信息。
(2) 被动采集：集中告警系统积极从各厂家网管中获得告警信息。
正常状况下，普通采用积极上报方式，但限于某些网管功能和某些需要进行告警同步应用场景，需要采用被动采集方式。
采集告警信息内容应涉及告警源（也就是产生告警设备）、告警发生因素、告警级别、告警编码、告警名称、告警类型、告警产生/恢复时间等。其中告警级别是按告警严重限度进行划分，在集中告警系统中分为紧急告警、重要告警、次要告警、提示告警四级；告警类别分为设备告警、性能超限告警、网络通信告警三类；按告警状态分为当前告警和历史告警。
2.7.2.1.2. 告警解决
集中告警应用服务层接受到告警采集模块告警告知信息后，会及时对告警信息进行各种分析和解决，重要涉及告警过滤、告警压缩、告警升级、告警告知等功能。
告警过滤：可依照不同级别、不同类型、不同系统、不同设备告警设立过滤条件，系统提供和谐告警过虑设立界面。
告警压缩：对于重复浮现同一告警信息，系统将其压缩成一条告警信息，并给出第一次发生时间和最后更新时间以及重复次数。
告警升级：对单位时间内频次过高或历时过长（阈值可以设立）告警，系统将自动提高告警级别，以保证得到优先及时解决，告警提高档次可由顾客设立。
告警告知：集中告警应用服务层接受到告警采集模块告警告知信息后，通过度析解决，如发现告警状态发生变化（涉及产生新告警、告警恢复或告警升级等各种状态），则及时告知各告警终端，更新告警状态，及时告知运维人员。
2.7.2.1.3. 告警呈现
系统及时把采集到各种告警信息以图形、声音、颜色、报表、窗口等方式呈现给运维护人员。
(1) 对于不同级别告警信息，系统将以不同颜色进行显示。
(2) 顾客可以通过视图列表和拓扑图方式查看各系统设备状态。其中拓扑图涉及车站线路图和系统拓扑图。车站线路图可以非常直观用不同颜色呈现当前哪些车站有设备告警；系统拓扑图可以非常直观用不同颜色呈现网络节点中哪个设备产生了告警。
(3) 对于高档别告警，系统将其呈当前明显位置，系统可以按照告警产生时间顺序和告警严重程序进行排序显示。
(4) 系统会自动依照当前最高档别告警，用不同声音提提示运维护人员注意，顾客可以设立每种级别告警提示音，也可以手工关闭或打开告警声音。
(5) 系统将向管理者提示当前已发生告警条数、已确认告警条数等实时记录信息。
(6) 系统可以以便查看告警详细信息，涉及产生告警设备名称、类型、位置，系统，告警级别，告警因素，告警产生时间，告警确认时间，告警恢复时间，告警类型等信息。
(7) 系统可以以便查看某系统、某车站或某设备告警信息。
(8) 系统可以以便查看历史告警信息。
(9) 系统可以以便查看指定对象基本信息，涉及对象名称、位置、状态、当前告警数量、当前取高告警级别、最高告警级别内容及因素等属性。
2.7.2.1.4. 告警操作和查询
告警操作和查询功能是指维护人员也许通过集中告警系统告警管理人机界面，实现各种操作功能，涉及告警恢复、告警确认、告警清除、告警查询、告警同步等操作功能。
告警恢复：即告警清除，系统提供两种告警恢复方式：手工和自动。自动恢复告警是指集中告警系统采集到各通信系统告警恢复信息后，自动消除相应告警信息。手工恢复是指集中告警系统提供人机操作界面，顾客可以选取某条或多条告警记录，手动变化告警状态信息。告警恢复操作会记录告警恢复时间和告警恢复方式（是手工还是自动）。告警恢复并不从数据库中清除数据，只是把当告警从当前告警移到了历史告警中。
告警确认：系统提供告警确认操作，当集中告警系统产生告警时并被确认是需要解决告警信息，顾客可以使用告警确认操作，把告警放入一种专门告警确认视图中显示，以便维护人员及时跟踪告警恢复状况。可以依照告警源、告警级别、状态、类型、产生时间等条件对告警信息进行确认。
告警清除：当集顾客确认告警已消除时，顾客可以手工清除告警。
告警查询：顾客可以按系统、车站、设备名称、告警类型、告警级别、告警状态、时间等各种条件组合来查询当前或历史告警信息。
告警同步：当因某种因素（例如系统维护），需要对集中告警系统告警信息与某通信系统进行同步时，可以通过告警同步操作按钮手工触发，使集中告警系统告警信息与通信系统告警信息保持一致。
告警查记录及分析
顾客可通过告警记录及分析功能理解网络中既有告警数量、级别、维护人员对告警进行确认状况，历史告警数量、厂家分布、系统分布、区域分布等状况。通过对以上成果进一步分析，可对改进运营维护工作提供数据参照。
2.7.2.2. 报表管理
告警系统对当前告警和历史告警信息提供了记录分析功能，可以在一定期期内按告警级别、告警类型、车站、系统、时间等进行记录分析。
报表管理还支持对资源信息记录分析，可以记录一段时期内，各系统、车站、设备类型等设备数量状况。
报表系统支持表格和图形方式（直方图、曲线图、饼图）方式，支持EXCEL输出方式，并可以保存在本地和打印。
2.7.2.3. 拓扑管理
拓扑管理重要实现对车站线路图和各通信系统拓扑图维护和操作等功能。使系统可以以拓扑图方式呈现各种资源和告警信息。
2.7.2.3.1. 拓扑信息范畴
集中告警系统提供各种类型拓扑图，如：
(1) 车站线路图
(2) 各专业系统网络拓扑图
2.7.2.3.2. 拓扑图维护
系统提供车站线路图和各系统网络拓扑图更新维护功能。
2.7.2.3.3. 拓扑视图操作
集中告警系统可提供本期工程中各通信子系统拓扑图和线路图进行各种视图操作，实现对拓扑图中元素选中、移动、删除、增长等操作，可以对各种视图显示控制功能，如视图放大、缩小、漫游等。支持对拓扑图节点信息查询、修改，显示对视图对象有关配备和状态详细信息。
2.7.2.4. 资源管理
资源管理模块负责对车站，系统，设备信息等进行管理和维护。以满足日后系统升级和扩展需要。该模块包括车站管理、系统管理、网元信息管理等。通过资源管理模块，具备相应权限顾客可以以便修改集中告警系统所管理网元设备。
资源管理是实现告警管理基本，所有告警信息都与资源信息有关连。
2.7.2.5. 自身监测
系统自身监测功能涉及三某些：集中告警终端和警服务器之间网络状态监测、集中告警服务器与各通讯子系统网管之间网络状态监测以及集中告警服务器与综合监控系统网络状态监测
当集中告警终端与集中告警服务器之间网络状态异常时，或者集中告警服务器异常时，集中告警终端界面中会显示异常图标并有声音提示，图标和声音顾客可自行设立。
当集中告警系统与其她通信系统网管网络状态异常时，集中告警终端界面中会显示异常图标并有声音提示，图标和声音顾客可自行设立。并可以查询当前哪些通信系统网管在线，哪些通信系统管理是离线。
当集中告警系统与与综合监控系统网络状态异常时，集中告警终端界面中会显示异常图标并有声音提示。
2.7.2.6. 工单管理
工单管理是流程管理系统中一种重要模块，实现了故障工单管理，涉及对工单查询、工单记录、自动生成工单，实现对故障解决全面监控。
工单查询：可以按系统、状态、时间、告警信息、设备信息、解决人等各种条件组合进行查询。
工单记录：顾客可以手工记录一段时期按状态、系统、告警级别等对工单数量、解决状况（完毕状况等）等进行记录，可以记录各维护人员在一段时期内解决工单数量，为维护人员工作量考核提供数据支持，为工单流程改进提供决策参照。
自动生成工单：当告警发生时，系统自动生成或提供工单生成按钮来完毕工单填写工作，也提供手工填写工单功能，通过自动生成功能功能可以在工单上填写告警信息、故障定位信息、派工信息等。
2.7.2.7. 流程管理
流程管理涉及三某些内容：流程定义、工单流转和工单解决跟踪。
流程定义：集中告警系统采用工作流引擎实现对流程定义，可以增长、修改、删除流程环节，以保障工单流转流程可以满足系统维护制度不断变化需求。系统为流程定义提供图形化界面。
工单流转：工单可以按已定义好流程自动进行流转，把需要解决工单以合理方式告知和呈现给相应维护人员。
工单解决跟踪：维护人员可以实时跟踪工单已完毕哪些解决，当前处在哪个环节，尚有哪些后续解决。
工单管理和流程管理构成了通信系统维护和管理平台，为整个通信网络寻常维护、故障解决建立一套自动化流程。
2.7.2.8. 系统管理
系统管理是集中告警系统重要支撑模块，是保证集中告警系统信息安全重要模块。重要涉及顾客管理、角色管理、权限管理、日记管理、数据管理和使用协助等功能。
顾客管理：顾客管理是对顾客信息维护和管理，顾客信息用于系统登录验证、以保证系统信息安全性，防止未授权顾客非法访问。重要我括登陆名称、顾客姓名、部门、顾客创立时间、联系电话等信息。系统支持对顾客增长、删除、修改、授权、重置密码等操作。
角色管理：为了便于顾客授权，因此系统设立了角色管理功能，不同角色代码不同功能集。角色管理重要涉及添加角色、删除角色、分派角色权限等功能。
权限管理：权限管理重要是指把不同顾客赋与不同角色，一种顾客可以有各种角色，一种角色可以赋给各种顾客。顾客所具备权限是顾客被授与角色权限并集。
日记管理：系统对顾客进行某些重要操作系进行了日记记录，例如登陆和注销、数据清除等。顾客可以对日记进行查询和清除。
数据管理：系统提供数据自动清除和备份功能。为了保障系统运营速度，系统会定期自动清除数据，其间隔顾客可以设立，系统可以限制一定期期内数据不容许清除。系统提供自动数据备份功能，按不同周期进行完全备份和增长备份，满足数据安全规定同步，减少对存储空间规定，减少系统投资。
使用协助：系统提供在线协助手册，供顾客使用系统过程中查阅用。
2.7.2.9. 参数管理
为了增长灵活性和可维护性，系统提供了参数管理功能，可以实现对如下参数管理：
数据备份参数：可以设立完全备份和增量备份周期。
信息采集参数：可以对集中告警系统采集各通信系统时需要某些网络通信参数进行设立，涉及IP地址、端标语等
时间同步参数：可以对与时钟系统接口通信参数、同步周期等参数进行设立。
综合监控参数：可以对与综合监控系统接口通信参数进行设立。
2.7.2.10. 外部接口
2.7.2.10.1. 时间同步接口
时间同步涉及集中告警服务器与时钟系统进行时间同步和集中告警系统告警终端与告警服务器之间时间同步功能。
集中告警服务器通过RS422接口定期获取时钟系统时间信息，来更新集中告警服务器时间，在更新服务器时间时，会对获取时间信息进行验证，对比获取时间与集中告警服务器上当前时间，如发现时间差不不大于某一阈值时，不修改服务器时间，而是重新去获取时间信息。
集中告警系统告警终端与告警服务器之间时间同步，是通过集中告警终端定期与集中告警服务器进行通信，获取集中告警服务器时间后，更新集中告警终端时间。
2.7.2.10.2. 与综合监控系统接口
集中告警系统向综合监控系统开放接口，通过双方商量数据格式向综合监控系统发送集中告警系统接受并解决后告警及告警恢复信息。
1. 物理接口：
建议采用原则RJ45接口，综合监控系统通过网线连接至集中告警系统互换机，如距离较远，为保证信号传播质量可以采用光纤（需另配光纤及单端口光端机，此某些设备不涉及在投标供货范畴中）。
2. 软件合同
采用TCP/IP 合同簇，由综合监控系统和集中告警系统双方商定通讯端口及报文格式。
3. 功能描述
a) 告警上报：集中告警系统应可以通过该接口实时向综合监控系统发送告警及告警恢复信息
b) 历史告警上报：集中告警系统可以将在于综合监控系统网络中断期间接受到告警信息在网络连通后积极上报至综合监控系统。
2.7.3. 系统构成
2.7.3.1. 软件构造
集中告警系统采用分层和模块化设计方式，系统由数据采集适配层、应用层和表达层构成。其中表达层布置在集中告警终端上、应用层和数据采集层布置在集中告警服务器上。其软件构造图如下所示：
表达层
监控终端模块
应用层
支持模块
系统管理

参数管理
监控模块
报表管理
拓扑管理

故障管理

自身监控

资源管理

运维管理
工单管理

流程管理

数据采集适配层
传播系统
无线通信系统
公务电话系统
专用电话系统
视频监控系统
有线广播系统
时钟分派系统
通信电源设备
乘客信息系统
分
布
总
线
平
台
数据库
各通信系统网管
外部接口
综合监控
时间同步

数据流
信息或控制流
时钟系统
综合监控系统

图2.7.2.1-1集中告警系统软件构造图
应用层涉及监控、系统支持，运维管理以及外部接口四类模块，监控类涉及故障管理、报表管理、拓扑管理、资源管理、自身监控5个模块；系统支持涉及系统管理和参数据管理两个模块；运维护管理涉及工作管理和流程管理2个模块；外部接口类涉及时钟同步和综合监控2个模块。
在数据采集适配层，对传播系统、无线通讯系统、公务电话系统、专用电话系统、视频监视系统、有线广播系统、时钟分派系统、通信电源设备、乘客信息等系统分别采用相对独立采集适配模块，它们之间互不相干，有助于系统扩展和维护。
表达层、应用层和数据采集适配器层之间通过度布式总线平台进行通信，以消息模式实现各种模块信息交互，这样各层不但相对独立，并且可以灵活布置在不同物理位置，有助于系统扩展和维护。各通信系统网管与直接与数据采集接口适配模块进行通信。表达层、应用层和数据采集适配器层都可以直接访问数据库，这样不但可以简化系统构造，并且可以提高系统响应速度。
与时钟同步和综合监控系统接口是通过应用层接口模块来实现，针对每个接口，采用一种完全独立模块，增长系统灵活性和可扩展性。与外部接口通信是通过应用层接口模块直接与外部系统进行通信，以减少分布式总线平台复杂性。
2.7.3.2. 物理构造
西安地铁一号线各通信系统网管和集中告警系统都部置在OCC，它们之间通过以太网进行传播， 时钟系统通过RS422与集中告警服务器进行通信，集中告警系统通过以太网给综合监控系统输送信息，其物理构造图如下图所示：

图2.10.2.2-1集中告警系统物理构造图
集中告警系统在OCC设立服务器、终端、打印机和互换机各一台。终端与服务器直接连接到互换机上，通过以太网实现集中告警系统内部通信，打印机直接与终端相连接。传播系统、无线通信系统、公务电话系统、专用电话系统、视频监视系统、有线广播系统、时钟分派系统、通信电源设备、乘客信息系统等各子系统网管分别提供以太网接口连接到集中告警系统互换机上，实现与集中告警系统服务器通信，实时向集中告警系统提供各种告警信息。综合监控系统通过以太网接口与集中告警系统互换机相连，实现与集中告警系统服务器通信，集中告警系统通过以太网向综合监控系统提供各种信息。时钟系统通过RS422接口直接与集中告警服务器相连接，为集中告警系统提供时间信息。
2.7.4. 系统指标及阐明
告警响应时间：网络设备运营正常状况下，集中告警系统告警最长响应时间（指从厂家网管上传告警到集中告警系统显示告警）不大于5秒。
操作响应时间：简朴操作及普通数据查询操作界面响应时间不大于3秒，大数据量报表数据查询操作界面响应时间不大于15秒。
数据精确性：不不大于 99.99%。
数所完整性：不不大于99.99%。
系统存储能力：原始告警和性能数据不少于2个月。
系统平均维护时间（MTTR）：不大于8小时。
系统平均无端障时间（MTBF）:不不大于10000小时。
2.7.5. 网络管理功能
集中告警系统软件提供对网络环境监测，涉及对集中告警系统主机与服务器监控及集中告警系统与其她专业网管系统网络状态及与综合监控系统网络状态监测，其功能详见系统功能及在原理阐明中自身监测功能。
2.7.6. 设备和重要材料数量及计算阐明
序号
设备名称
制造商
规格型号
单位
数量
备注
1
集中告警终端
HP
型号：DX7510
规格：E8400(3.0GHz)解决器，2G内存，320G 硬盘，DVD光驱,集成声卡、显卡，千兆以太网卡，外置音箱，17寸液晶显示屏，Windows 7简体中文专业版
套
1

2
集中告警服务器
HP
型号：ML150G6
规格：Xeon E5506（2.13GHz）解决器，4G内存,千兆网卡，3*146GB硬盘,RAID5，千兆以太网卡，DVD光驱
套
1

3
以太网互换机
Cisco
Catalyst 3560-24TS
台
1

4
UPS电源
艾默生
UHA1R-0050L（电池>=38Ah）
套
1

5
打印机
HP
1505N
台
1

6
便携式计算机
HP
型号：6450b
规格：酷睿i5 450M(2.4GHz)解决器，2GB内存，160GB硬盘，DVD刻录机，千兆以太网卡，Windows 7简体中文专业版
台
2

7
计算机桌椅

1200×800 mm
套
5

8
网线（含水晶头）

超五类非屏蔽双绞线
米
m

9
电缆线

根
2

10
串口线（含转换头）

RS422接口
套
1
连接母钟设备
11
防病毒软件
卡巴斯基

套
1

12
Office套件
Microsoft

套
1

13
数据库软件
Microsoft
SQL Server 原则版
套
1

14
操作系统软件
Microsoft
Windows server 简体中文原则版
套
1

2.7.7. 备品备件
集中告警系统所使用设备为原则IBM-PC设备及网络设备，因而所提供备件为原则PC设备附件及网络设备，并满足质保期后持续正常使用3年需求
名称
规格
厂商
单位
数量
硬盘
146GB
惠普
块
1
互换机
Catalyst 3560-24TS
思科
台
1

2.7.8. 所供设备规定
1. 功耗
名称
规格
功耗(W)
集中告警服务器
惠普ML150G6
500
集中告警终端
惠普DX7510
400
以太网互换机
思科Catalyst 3560-24TS
50
打印机
惠普1505N
300
便携式计算机
惠普6450b
100
2. 电磁干扰和抗电磁干扰
产品符合FCC、Certified Class A、CE Markto CISPR 22 Class B电磁兼容性原则。
3. 所供电线、电缆技术规定
网络连接线缆采用超五类非屏蔽双绞线。
阻燃聚氯乙烯或低烟无卤电缆构造，支持100 Base T、ATM、迅速以太网、令牌环、TP-PMD语音、电话、多媒体等网络应用。
使用频率达到155MHz；
传播速度超过200Mbps；
2.7.9. 仪器、仪表配备和功能阐明
集中告警系统无专用仪器、仪表。
2.7.10. 全寿命周期成本分析阐明
系统全寿命周期涉及：产品寿命周期和消费者成本。
产品寿命周期涉及：开发、研制、生产、销售、使用、维护至报废。在此周期内各项费用总和即是“产品寿命周期成本”。产品寿命周期成本可按三个产品寿命周期阶段划分，可按三个阶段分别对成本进行分析。分述如下：
第一阶段：按业重规定进行研究、开发、方案论证、初步设计、详细设计、完毕产品设计和软件编制。由于我公司有设计开发成功应用于北京地铁四号线集中告警系统经验及成熟软件模块。因而可以保证在为西安地铁一号线开发集中告警系统时采用成熟软件模块及有丰富经验开发工程师，使开发质量和进度得到保证，从而实现开发成本最优化。
本阶段成本约占生产成本38％左右。
第二阶段：本阶段为系统实行阶段。成本涉及：设备采购、检查、测试、包装运送、现场安装、开通调试、联调及验收、培训等费用，该费用共占生产成本55％左右。
决定本费用多少有关因素有：①设备功能和技术性能，如不同设备配备等，我公司会依照西安地铁一号线实际状况，对设备配备进行优化，在预留设备扩容能力同步尽量减少设备成本。②有关人员素质，素质高纯熟人员可以高效、高质量完毕工作。
第三阶段：本阶段是指消费者成本。系统设备预测寿命不不大于。本成本应涉及设备维护、维修费用、使用者人员费用等，我公司系统设备有如下特点可减少消费者成本：
（1）系统设备采用原则IBM-PC设备及网络设备，大大减少设备成本和维护维修成本。
（2）系统具备良好人机界面，大大减少人员培训时间和使用难度，节约人工成本。
（3）系统具备良好自身监控功能及详细日记记录，可以对自身故障进行显示，减少系统维护难度。
（4）系统具备一定性能冗余，可以在一定限度上满足西安地铁一号线扩容需求。
本阶段费用约占生产成本7％左右
2.7.11. 系统RAMS阐明
集中告警系统是由告警服务器、互换机和告警终端串联构成系统，其RAMS分析模型如下：
告警服务器
互换机
告警终端

图2.7.12-1:集中告警系统RAMS分析图
依照设备厂家资料，各设备RAMS指标如下表所示：
序号
设备名称
MTBF（H）
MTTR（H）
可用性
1
告警服务器
>100000
≤4
＞99.995%
2
互换机
>300000
≤2
＞99.999%
3
告警终端
>50000
≤2
＞99.996%
系统可用性：Rs ＞ 99.995% * 99.999% * 99.996% ＞ 99.99%
Rs = MTBF/(MTBF+MTTR) => MTBF = (Rs*MTTR)/(1-Rs)
由上表可知，每个设备平均维护时间都不大于等于4，因此系统平均维护时间按4小时算，系统平均无端障时间 ＞ (99.99%*4)/(1-99.99%) >30000
由以上计算可知，集中告警系统平均无端障时间不不大于30000小时，平均维护时间不大于5小时，系统可用性不不大于等于99.99%