融合以太网和物联网协议的机房监控系统及信息处理、控制方法与流程

本发明用于解决多种机房监控场景的统一与融合问题，具体涉及一种融合以太网和物联网协议的机房监控系统及信息处理、控制方法。

背景技术：

传统的机房环境监控平台采用的是相对独立的监控方式，数据通常在自身的设备与服务器之间流转，除非报警，数据不会传送给机房监控主机。这种情况往往使得机房内的设备运行数据成为信息孤岛，必须使用其自带的软件服务才能获取数据。目前较好地解决方式也只是自成逻辑地完成一些设备的自动化控制，无法将机房整体状态与每一台服务器的运行状态结合起来，形成智能的联动操作。

传统机房环境监控平台是把重点放在对机房整体环境、空调及配电柜的监控上，而忽视了对设备自身的健康状态监控，即使做了报警提示，也是存在安全隐患的。本发明利用SNMP通讯协议，将环境监控设备的自身健康状态与环境动力等监测获得的各类型数据一起实时地传送给机房监控主机。从而为机房内的服务器提供切换工作状态的依据，确保机房安全高效的运行。

传统机房环境监控一般只能实现机房动力设备与环境状态的监测与报警，监控系统通过对传感器、电表等智能设备收集到数据信息进行储存、分析与显示，仅当某项数据超过设定的阀值时将产生报警。运维人员获得大量的数据与报警信息，但却难以对数据进行分析或对场景进行模拟，无法掌握机房运行的整体情况与运行趋势，更无法全面了解机房的功耗情况。本发明不但将机房内的环境监控与网络监控等监控系统的信息进行高效地通讯整合，使运维人员获得完整的故障分析数据，而且可以实现机房内的设备联动。

传统的机房监控平台构架复杂，监控单元较分散，相互之间通讯方式又因供应商不同而存在无法兼容的现象，往往造成机房监控系统整体结构存在不必要的冗余，同时监控效果也存在许多不确定因素，导致项目的资本投入与产生的监控效果之间不成正比。本发明统一控制机房内的监控系统，规范了设备之间的通讯方式，避免了系统中不必要的硬件或功能上的冗余，降低了成本，提高了监控工作效率。

本发明可以解决上述问题，无论是机房的环境、动力和安防等方面发生问题，还是服务器微环境出现故障，都可以有序地进行关联操作。

技术实现要素：

本发明为多支维护团队的集中工作提供一种融合以太网和物联网协议的机房监控系统及信息处理、控制方法，系统可以快速响应，通过内部的通讯协议数据转换，快速传达指令，并启动有序的关机等控制流程；当服务器出现异常关机的状况时，系统可以将同一时刻所有的环境变量等相关数据集中呈现，帮助专业维护人员迅速找出事故原因。

本发明采用的技术方案为包括若干监控模块和智能机房监控平台、服务器集群、客户终端设备和本地声光报警器，其中，所述智能机房监控平台由环境监控主机、监控服务器、网络监控主机组成，所述若干监控模块通过通讯总线连接环境监控主机，环境监控主机通过MQTT协议连接监控服务器的MQTT引擎，同时机房环境监控主机连接本地声光报警；所述监控服务器上传监控数据到客户终端设备，监控服务器通过SNMP代理连接网络监控主机；所述网络监控主机通过SNMP协议连接服务器集群，同时通过IPMI协议连接被管理服务器上安设的基板管理控制器 (BMC)控制服务器。

其中，所述若干监控模块包括动力监控、环境监控、安防监控和消防监控模块。

其中，所述监控服务器还安装有报警模块，报警模块通过SMS/EMAIL/语音连接客户终端设备进行报警。

其中，MQTT引擎用于订阅机房环境监控主机发布的消息并发布消息至机房环境监控主机和MQTT-SNMP扩展模块。

其中，MQTT-SNMP扩展模块以SNMP子代理或者SNMP代理扩展动态链接库的形式挂接在SNMP代理上，同时以MQTT客户端的形式连接MQTT引擎。

本发明提供一种监控信息采集与上传方法，包含下列步骤：

步骤一，监控模块采集各种自身事件，发送地址、采集值数据包至环境监控主机；

步骤二，依据数据包对应策略表决定是否打开本地声光报警器；解析得到的地址、采集值按Json格式封装，通过MQTT协议发送至监控服务器MQTT引擎；

步骤三，网络监控主机查询服务器集群中的服务器，采集后发送信息至SNMP代理；

步骤四，MQTT-SNMP扩展模块从MQTT引擎处获得机房环境监控上传的数据，同时获取SNMP代理处被管理服务器的信息；

步骤五，MQTT-SNMP扩展模块将环境、网络监测信息发布至用户客户端。

本发明提供一种服务器控制方法，包含下列步骤：

步骤一，监控模块采集各种自身事件，发送地址、采集值数据包至环境监控主机；

步骤二，依据数据包对应策略表决定是否打开本地声光报警器；解析得到的地址、采集值按Json格式封装，通过MQTT协议发送至监控服务器MQTT引擎；

步骤三，MQTT-SNMP扩展模块从MQTT引擎处获得机房环境监控上传的数据，解析后将需要报警的数据给用户客户端报警，将需要传给网络监控主机的MQTT消息发送给SNMP代理；

步骤四，SNMP代理将SNMP消息发送至网络监控主机，网络监控主机根据Trap消息中的IDO依次通过SNMP协议操作各个被管理的服务器；

步骤五，对于SNMP协议无法执行的操作，网络监控主机通过IPMI协议命令被管理服务器上的BMC执行操作。

本发明提供一种机房环境设备控制方法，包含下列步骤：

步骤一，网络监控主机监控集群中服务器运行时的各种监控指标；

步骤二，网络监控主机收集返回的服务地址和各种监控指标，将该消息发送到监控服务器SNMP代理；

步骤三，监控服务器SNMP代理将消息发送到MQTT-SNMP扩展模块，扩展模块将需要报警的数据给用户客户端报警，对于需要发送给环境监测端的消息则发布至MQTT引擎；

步骤四，环境监控主机根据数据包中控制器地址和操作参数发送RS485命令给指定的控制器；

步骤五，机房环境监控主机根据最新的MQTT控制消息，解析数据包得到命令数据，发送命令至指定的控制器；指定控制器执行指定动作。

和现有技术相比，本发明提供了一种以计算机技术为基础、基于设备集中管理模式的自动化、智能化和高效率的机房监控方法，通过对SNMP、MQTT、IPMI三种协议的综合灵活运用，实现了对机房环境、动力系统、安防系统、消防系统、网络设备、服务器等机房各种设备的实时监测和智能控制；解决了机房环境设备和网络服务器设备需要采用不同系统分别进行监控管理的问题，实现了监测控制信息的统一发布、统一展示、统一管理。

进一步地，本发明使机房环境监控平台的数据传输方式得到了优化，利用互联网与物联网中的不同通讯协议的特点，统一监控多种机房设备，有利于机房内各类数据的集中展示。本发明在设备通讯方式上提出了诸多优化举措，使得机房整体监测数据更加易于管理、易于发布、易于分析运算。本发明更好地实现了机房设备的联动，提高了机房设备的运行效率，保障了机房设备的安全，为多支维护团队的集中工作提供了一种解决方法，降低系统维护的成本。本发明统一了机房内的监控系统，规范了设备之间的通讯方式，避免了系统中不必要的硬件或功能上的冗余，降低了机房监控系统建设成本，提高了监控工作效率, 为建设绿色、高效的智能机房提供一种解决方法。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一个实施例的实现流程说明图；

图3为本发明第二个实施例的实现流程说明图；

图4为本发明第三个实施例的实现流程说明图；

图5为本发明软件架构图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步地说明。

本发明主要用于解决多种机房监控场景的统一与融合问题，可改善因机房环境监控、动力系统监控、安防系统监控、消防系统监控、网络设备监控、服务器状态监控及应用状态监控等监控服务分散化而造成维护成本高、工作效率低、监控效果不理想等现象。

本发明为多支维护团队的集中工作提供一种解决方法，同时可拓宽相应的应用场景。比如，当环境温度过高或者其他需要触发服务器关机的外部条件出现时，系统可以快速响应，通过内部的通讯协议数据转换，快速传达指令，并启动有序的关机等控制流程。同样，当服务器出现异常关机的状况时，系统可以将同一时刻所有的环境变量等相关数据集中呈现，帮助专业维护人员迅速找出事故原因。

相关术语的说明：

IPMI协议：IPMI (Intelligent Platform Management Interface，智能平台管理接口)是一个开放的标准硬件管理接口规范。透过IPMI这样的标准接口，系统管理员可轻易地从远程监控到服务器及客户端计算机的各项健康状况，并可依此获得各项管理信息系统所需要的信息，即使当操作系统失效时，IPMI仍可独立运作，协助管理者迅速了解硬件失效的原因，并进一步诊断硬件的各项问题，以使系统能在最短时间内重新恢复运作。IPMI 信息通过基板管理控制器 (BMC)（位于 IPMI 规格的硬件组件上）进行交流；

MQTT协议：MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)是由IBM开发的一个即时通讯协议，已成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，MQTT是轻量级的、基于代理的发布/订阅消息传输协议，此协议的设计开放、简单、轻量、易于实现；

SNMP协议：SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议) 是一种在IP网络中管理网络节点（如服务器、工作站、路由器、交换机等）的标准协议。该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。SNMP得到了广泛应用，成为网络管理事实上的标准。

参见图1，图1是本发明的一个实施例的结构示意图，本实施例由包括动力1监控、环境监控2、安防监控3、消防监控4、智能机房监控平台5、服务器集群6、客户终端设备7和本地声光报警器8组成。所述动力监控1由UPS11、配电柜12、蓄电池13和变压器14组成，通过通讯总线连接环境监控主机51；所述环境监控模块2由漏水21监控、新风系统22、精密空调23、温湿度24监控组成，通过通讯总线连接环境监控主机51；所述安防监控模块3由门禁系统31、摄像机32和防盗系统33组成，通过通讯总线连接环境监控主机51；所述消防4监控由消防控制41和烟雾报警42组成，通过通讯总线连接监控主机51；

所述智能机房监控平台5由环境监控主机51、监控服务器52、网络监控主机53组成，所述监控服务器52由报警模块521、MQTT-SNMP扩展模块522、MQTT-SNMP映射表523、SNMP代理524和MQTT引擎525组成。环境监控主机51通过MQTT协议连接监控服务器52的MQTT引擎525，同时机房环境监控主机51连接本地声光报警8；所述监控服务器52通过B/S架构上传监控数据到客户终端设备7，所述监控服务器52安装有报警模块521，通过SMS/EMAIL/语音连接客户终端设备7进行报警，所述监控服务器52通过SNMP代理524连接网络监控主机53；所述网络监控主机53通过SNMP协议连接服务器集群6，同时通过IPMI协议连接被管理服务器上安设的基板管理控制器 (BMC)控制服务器。

MQTT引擎，即MQTT服务器，用于订阅机房环境监控主机发布的消息并发布消息至机房环境监控主机和MQTT-SNMP扩展模块；MQTT-SNMP扩展模块，在自定义管理信息基础（MIB）文件生成的代理扩展框架的基础上结合MQTT协议而来，以SNMP子代理或者SNMP代理扩展动态链接库的形式挂接在SNMP代理上，同时以MQTT客户端的形式连接MQTT引擎，提供从MQTT引擎订阅得的消息给SNMP代理，同时将SNMP代理处得到的消息发布给MQTT引擎；MQTT-SNMP映射表，提供MQTT消息和SNMP消息的映射关系给MQTT-SNMP扩展模块，实现MQTT消息和SNMP消息的转换。参见图5，图5则是本发明软件架构图，可以看到该系统实现了机房环境监控、服务器设备监控和用户交互等各种功能。

上述融合以太网和物联网协议的机房监控系统的技术目的的实现，通常通过下列方法来完成。

本发明还包括一种监控信息采集与上传方法，步骤依次为：

1.环境监控模块采集各种自身事件，将包含传感器地址和采集值的数据包通过RS485通讯发送消息至环境监控主机。

2.机房环境监控配置有声光报警策略表，可以通过传感器地址、类型、值决定对应是否启动本地声光报警操。通过解析485数据包，得到上传数据，依据策略表决定是否打开本地声光报警。解析得到的数据中的传感器地址、采集值按Json格式封装，通过MQTT协议发送至监控服务器MQTT引擎。

3.网络监控主机53通过SNMP协议查询服务器集群中的服务器，采集数据后，通过SNMP协议发送信息至SNMP代理。

4.MQTT-SNMP扩展模块通过MQTT协议的订阅方式从MQTT引擎处获得机房环境监控上传的数据，同时通过SNMP协议获取SNMP代理处被管理服务器的信息。

5.MQTT-SNMP扩展模块通过B/S架构将环境监测和网络监测信息发布至用户客户端。

本发明还包括一种服务器控制方法，步骤依次为：

1.环境监控模块采集各种自身事件，将包含传感器地址和采集值的数据包通过RS485通讯发送消息至环境监控主机。

2.机房环境监控配置有声光报警策略表，可以通过传感器地址、类型、值决定对应是否启动本地声光报警操。通过解析485数据包，得到上传数据，依据策略表决定是否打开本地声光报警。解析得到的数据中的传感器地址、采集值按Json格式封装，通过MQTT协议发送至监控服务器MQTT引擎。

3.MQTT-SNMP扩展模块配置有MQTT-SNMP映射表，映射表包含MQTT数据和SNMP数据的转换方式和具体处理方式。扩展模块通过MQTT协议的订阅方式从MQTT引擎处获得机房环境监控上传的数据，根据MQTT-SNMP映射表解析后，将需要报警的数据通过报警模块以SMS/EMAIL/语音方式给用户客户端报警，将需要传给网络监控主机的MQTT消息转换成SNMP消息（其中包括被管理服务器编号和操作方式）后，发送给SNMP代理。

4.SNMP代理将SNMP消息以Trap方式发送至网络监控主机，网络监控主机根据Trap消息中的IDO依次通过SNMP协议操作各个被管理的服务器。

5.对于SNMP协议无法执行的操作，网络监控主机通过IPMI协议命令被管理服务器上的BMC执行操作。

本发明还包括一种机房环境设备控制方法，步骤依次为：

1.网络监控主机通过SNMP协议中get-request消息监控服务器集群中服务器运行时的各种监控指标。

2.网络监控主机收集服务器集群中服务器返回的get-response消息（包含服务地址和各种监控指标），通过SNMP协议set-request方式发送到监控服务器SNMP代理。

3.监控服务器SNMP代理将消息发送到MQTT-SNMP扩展模块，扩展模块根据MQTT-SNMP映射表解析SNMP消息，将需要报警的数据通过报警模块以SMS/EMAIL/语音方式给用户客户端报警，对于需要发送给环境监测端的消息，根据MQTT-SNMP映射表转为Json格式的MQTT消息（其中包括控制器地址和操作参数），发布至MQTT引擎。

4.环境监控主机通过MQTT协议订阅方式从MQTT引擎处获得最新的MQTT控制消息，解析后，根据数据包中控制器地址和操作参数发送RS485命令给指定的控制器。

5.机房环境监控主机根据MQTT协议订阅方式MQTT引擎处获得最新的MQTT控制消息，解析数据包得到命令数据，通过RS485发送命令至指定的控制器。指定控制器通过RS485通讯接收到命令，执行指定动作。

参见图2，图2为本发明第一个实施例的实现流程说明图；实施例一中，机房发生了漏水事故，因此本系统采用如下方法来解决：漏水模块21检测到漏水事件，上传漏水事件RS485数据包（包括地址和数据）至机房环境监控主机51；

机房环境监控主机51接收到漏水事件后打开本地声光报警模块8报警，并通过MQTT协议的发布方式上传至监控服务器52；

监控服务器52发送漏水事件消息至客户终端设备7显示并报警，同时发送漏水事件消息至网络监控主机53；

网络监控主机53收到漏水事件消息后先控制服务器关闭所有运行的服务，然后关机。服务器集群关闭后，网络监控主机53向监控服务器52发送切断动力命令；

监控服务器52通过MQTT协议发送切断动力命令至环境监控主机51，环境监控主机51通过RS485通讯控制对应的配电柜12执行切断动力命令。

参见图3，图3为本发明第二个实施例的实现流程说明图；实施例二中，机房发生了断电事故，因此：

发生断电事件后，机房动力自动切换至UPS11供电。UPS11剩余电量达到一定的警戒线时，上传低电量事件到机房环境监控主机51；

机房环境监控主机51接收到低电量事件通过MQTT协议上传至监控服务器52；

监控服务器52在客户终端设备7发布断电事件，并将事件发送给网络监控主机53；

网络监控主机53收到断电事件后，按照SNMP协议中的set-request消息类型封装，通过SNMP协议发送至服务器集群6；

服务器集群6收到set-request消息后关闭剩余运行服务器的所有服务，包括数据库服务和网络服务然后关机。

参见图4，图4为本发明第三个实施例的实现流程说明图；实施例三中，服务器发生了故障，因此：

服务器集群6中的服务器n发生网络故障时，将服务器n的地址和事件类型发送至网络监控主机53；

网络监控主机53通过SNMP协议将服务器n的地址和事件类型发送至监控服务器52；

监控服务器52将信息发布至客户终端设备7，并将信息以MQTT方式发送至机房环境监控主机51；

机房环境监控主机51接收到信息，控制对应的摄像机32进行指定的动作获取故障服务器n的现场视频，同时以Web Service方式提供视频。

基于上述实施例可以看出，本发明的创新点主要有以下两点：

1.通过对SNMP、MQTT、IPMI三种协议的综合灵活运用，实现了对机房环境、动力系统、安防系统、消防系统、网络设备、服务器等机房各种设备的实时监测和智能控制；

2.设计了一个融合以太网和物联网协议的一体化机房监控系统，解决了机房环境设备和网络服务器设备需要采用不同系统分别进行监控管理的问题，实现了监测控制信息的统一发布、统一展示、统一管理。

上面结合附图及实施例描述了本发明的实施方式，实施例给出的并不构成对本发明的限制，本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整，在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。