自動(dòng)化應(yīng)用基于SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)

　　本篇文章是由《自動(dòng)化應(yīng)用》發(fā)表的一篇電子論文，(月刊)創(chuàng)刊于1960年，由國家科技部主管，科技部西南信息中心主辦，以自動(dòng)化科技前沿技術(shù)為基礎(chǔ),主要報(bào)道系統(tǒng)工程應(yīng)用技術(shù)�！蹲詣�(dòng)化應(yīng)用》主要欄目有：1.前沿技術(shù)：主要報(bào)道國內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向、新技術(shù)、新產(chǎn)品及其在各應(yīng)用領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)和體會。

　　[摘 要] 在“發(fā)展大油田、建設(shè)大氣田，實(shí)現(xiàn)油氣當(dāng)量5000萬噸”的宏偉目標(biāo)下，大規(guī)模產(chǎn)能建設(shè)和數(shù)字化應(yīng)用對油田信息化設(shè)備的管理提出了前所未有的高要求�；�于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺，實(shí)現(xiàn)了對油區(qū)數(shù)字化設(shè)備的遠(yuǎn)程、有效的管理，為油田生產(chǎn)提供了可靠的服務(wù)保障。

　　[關(guān)鍵詞] SNMP; 數(shù)字化; 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

　　1概述

　　在油田數(shù)字化的進(jìn)程中，大量數(shù)字化設(shè)備的安裝部署，一方面為油田管理帶來了便利，另一方面也帶來了巨大的維護(hù)工作量。目前對于這些數(shù)字化設(shè)備的管理基本上采取一種分散、被動(dòng)的方式，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)備的集中管理和數(shù)字化系統(tǒng)的信息化管理，是當(dāng)前必須考慮的一個(gè)問題。

　　目前，有兩種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中占主導(dǎo)地位：一種是開放系統(tǒng)互連組織(OSI)提出的公共管理信息及協(xié)議(CMIS/CMIP);另一種是Internet工程任務(wù)組(IETF)提出的簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)。IETF指定的SNMP協(xié)議顯得簡單實(shí)用，容易實(shí)現(xiàn)，因而被迅速地推廣開來，得到了廣泛支持。

　　SNMP是為網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)而定義的應(yīng)用協(xié)議，SNMP實(shí)際上是指網(wǎng)絡(luò)管理的一系列標(biāo)準(zhǔn)，包括協(xié)議、數(shù)據(jù)庫定義和一系列數(shù)據(jù)對象。作為基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，它工作在傳輸層之上，完全獨(dú)立于底層的傳輸機(jī)制，采用“管理者-代理”模型來監(jiān)視和控制各種可管理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，利用無連接的UDP協(xié)議在管理者和代理之間進(jìn)行信息的傳遞。

　　在油田開展的EPON組網(wǎng)改造中，由于油區(qū)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理沒有統(tǒng)一的管理平臺，造成改造過程中出現(xiàn)故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且故障上報(bào)后由于所掌握的信息較少，往往也很難快速準(zhǔn)確判斷出故障源，使得維護(hù)工作非常被動(dòng)，不能從全局上把握目前網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行情況。針對這一現(xiàn)狀，在EPON二期改造的工程中，采用了基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺對部分站點(diǎn)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測設(shè)備包括：MOXA串口服務(wù)器、視頻服務(wù)器、視頻工作站、PLC柜、工控機(jī)、無線網(wǎng)橋、交換機(jī)、ONU等。重要設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層兩個(gè)層面的監(jiān)測，不僅對這些設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行監(jiān)測，而且還對這些設(shè)備的服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。管理人員可以實(shí)時(shí)掌握油區(qū)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，解決故障，確保油區(qū)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　目前要實(shí)現(xiàn)所有作業(yè)區(qū)和廠部的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，可以按照如下方案進(jìn)行部署：

　　(1) 在作業(yè)區(qū)(聯(lián)合站)的網(wǎng)絡(luò)匯聚點(diǎn)可以各安裝一臺嵌入式服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對本作業(yè)區(qū)(聯(lián)合站)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控，在作業(yè)區(qū)(聯(lián)合站)網(wǎng)絡(luò)管理部門可以安裝一臺客戶端，實(shí)現(xiàn)轄區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控。

　　(2) 在廠部信息中心安裝一臺嵌入式服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)廠部的全部應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控，廠部服務(wù)器可以將各作業(yè)區(qū)的服務(wù)器作為代理，實(shí)現(xiàn)各作業(yè)區(qū)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控管理。

　　(3) 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控布局按照聯(lián)合站-增壓點(diǎn)、增壓點(diǎn)-井場兩級布局。

　　3系統(tǒng)功能

　　從數(shù)字化管理的角度看，油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺實(shí)現(xiàn)了四大管理功能。即服務(wù)管理、故障管理、拓?fù)涔芾砗唾Y產(chǎn)管理。

　　3.1服務(wù)管理

　　油區(qū)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是油田生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，要實(shí)時(shí)監(jiān)控其服務(wù)狀態(tài)，只通過網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)控是不能確保萬無一失的。由于在用設(shè)備都是模塊化設(shè)計(jì)的，有專門的網(wǎng)絡(luò)模塊來處理網(wǎng)絡(luò)通信。在其他服務(wù)模塊出現(xiàn)問題而網(wǎng)絡(luò)處理模塊正常的情況下，網(wǎng)絡(luò)層監(jiān)控是無法確定設(shè)備服務(wù)狀態(tài)的，需要使用應(yīng)用層的探針。應(yīng)用層的探針可以通過發(fā)送特定的協(xié)議消息來探測被監(jiān)控設(shè)備的服務(wù)狀態(tài)，同樣可以將采集到的數(shù)據(jù)采用實(shí)時(shí)曲線圖的方式呈現(xiàn)給管理者。通過應(yīng)用層的探針可以確保重點(diǎn)設(shè)備的服務(wù)狀態(tài)。

　　這一特點(diǎn)在油區(qū)EPON改造中得到了證實(shí)。由于先前網(wǎng)絡(luò)存在不穩(wěn)定因素，造成了增壓點(diǎn)的視頻監(jiān)控?zé)o法在西安控制中心顯示，但是本地可以顯示，因此認(rèn)為是增壓點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸有問題，但是通過Ping測發(fā)現(xiàn)所有的視頻服務(wù)器都可以在西安Ping通，說明網(wǎng)絡(luò)傳輸沒有問題的，前后得出的兩種相反的測試結(jié)果，對處理故障帶來了困惑。而后通過查看油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺發(fā)現(xiàn)，增壓點(diǎn)和轉(zhuǎn)油站應(yīng)用層探針有同樣的告警提示，網(wǎng)絡(luò)層探針無告警，于是將注意力轉(zhuǎn)移到增壓點(diǎn)和轉(zhuǎn)油站的連接情況，通過交換機(jī)端口數(shù)據(jù)的對比，發(fā)現(xiàn)增壓點(diǎn)和轉(zhuǎn)油站之間存在環(huán)路，從而找出了故障原因。

　　更重要的是油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺可以通過SNMP協(xié)議采集各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如端口狀態(tài)、端口速率、地址表等參數(shù)，并將各參數(shù)實(shí)時(shí)地顯示在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上，這些運(yùn)行參數(shù)同樣可以采用實(shí)時(shí)曲線圖的方式呈現(xiàn)給管理者，方便對網(wǎng)絡(luò)的整體性能做出評估和優(yōu)化。例如目前油區(qū)中井場到增壓點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備大量使用的是無線網(wǎng)橋，采用監(jiān)控平臺SNMP協(xié)議可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測各站點(diǎn)無線網(wǎng)橋的信號強(qiáng)度和工作狀態(tài)，使整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)處于可管理的狀態(tài)下。

　　3.2故障管理

　　油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控是實(shí)時(shí)的，設(shè)備出現(xiàn)故障后可以通過多種方式上報(bào)，包括彈出窗口、聲音告警、記錄日志、發(fā)送郵件、發(fā)送短信等。同時(shí)為了避免誤報(bào)，系統(tǒng)采用的是狀態(tài)管理機(jī)制，將設(shè)備劃分為正常、不穩(wěn)定、故障3種狀態(tài)，通過不穩(wěn)定期作為一個(gè)緩沖，可以大大提高故障上報(bào)的準(zhǔn)確度，故障設(shè)備和故障類型可以實(shí)時(shí)顯示在拓?fù)鋱D上。

　　所有故障均可以在系統(tǒng)日志中查詢到開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、經(jīng)歷時(shí)間等相關(guān)信息，對于已知的故障可以進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)后故障將暫停上報(bào)。通過油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺的故障管理功能，可以實(shí)時(shí)地掌握油區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀況，出現(xiàn)故障及時(shí)上報(bào)，及時(shí)解決，保證油田數(shù)字化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3.3拓?fù)涔芾?/p>

　　隨著油田數(shù)字化建設(shè)的推進(jìn)，油區(qū)的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)規(guī)模已經(jīng)越來越龐大，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也在不斷更新，如果擁有一張能夠動(dòng)態(tài)更新的拓?fù)鋱D對網(wǎng)絡(luò)的管理是非常必要的。油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺正是一張能夠動(dòng)態(tài)更新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，平臺可以與電子地圖相結(jié)合，顯示節(jié)點(diǎn)的地理位置，管理人員可以直觀地看到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，便于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布局。

　　油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D采用的是多級子網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以按照不同的等級劃分網(wǎng)絡(luò)層次。目前在油區(qū)采用的是兩級結(jié)構(gòu)，聯(lián)合站到增壓點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)的第一級，增壓點(diǎn)到井場為網(wǎng)絡(luò)的第二級，采用分級的方式使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由單層的平面結(jié)構(gòu)，變成了多層的立體結(jié)構(gòu)，管理起來更加方便，同時(shí)拓?fù)鋱D的顯示也更加清晰明了。

　　3.4資產(chǎn)管理

　　油田數(shù)字化建設(shè)投入了大量的資金，所安裝的數(shù)字化設(shè)備是油田的重要資產(chǎn)，如果這些設(shè)備停止工作將是一種損失。如何確保數(shù)字化設(shè)備的穩(wěn)定工作，以最大限度地保護(hù)資產(chǎn)不受損失，是值得關(guān)注的問題。油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺的應(yīng)用，是通過服務(wù)管理、故障管理實(shí)時(shí)監(jiān)控油區(qū)的各種數(shù)字化設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，管理人員可以通過油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺實(shí)時(shí)掌握當(dāng)前資產(chǎn)的運(yùn)行情況，出現(xiàn)故障可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決，確保資產(chǎn)有效運(yùn)行。

　　4系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

　　4.1提高故障處理的效率

　　在傳統(tǒng)方式下，只有當(dāng)故障發(fā)生影響到數(shù)字化平臺運(yùn)行后，監(jiān)控人員才會上報(bào)故障，由于沒有全局的信息，無法準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)的位置，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員通常需要從網(wǎng)絡(luò)的末端開始排查故障，效率較低。在應(yīng)用了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺后，網(wǎng)絡(luò)的故障是實(shí)時(shí)上報(bào)的，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員在發(fā)生故障后可以準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)，主動(dòng)出擊排除故障，從而使從故障發(fā)生到排除的時(shí)間大大縮短，效率得到了很大提高。

　　4.2降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本

　　油區(qū)網(wǎng)絡(luò)具有分布范圍廣、站點(diǎn)分散的特點(diǎn)，隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，維護(hù)人員的數(shù)量也需要增加;采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺之后，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作量得到減少，維護(hù)人員的數(shù)量也相應(yīng)得到了減少，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員在出發(fā)前基本就可以定位故障點(diǎn)，可以直接前往故障點(diǎn)處理故障，減少了車輛的行駛里程，降低了網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本。

　　4.3多種設(shè)備統(tǒng)一管理

　　目前油區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類、型號多樣，各廠商的設(shè)備管理軟件無法管理其他廠商的設(shè)備;采用SNMP協(xié)議可以管理不同廠家的各種型號的設(shè)備。SNMP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理最通用的協(xié)議，可以兼容豐富多樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對于新類型的設(shè)備可以通過加載相應(yīng)的MIB(管理信息庫)實(shí)現(xiàn)管理，因此基于SNMP協(xié)議的油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺可以無縫兼容各種新類型的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)平臺的平滑升級。

　　4.4提高數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理水平

　　隨著油田數(shù)字化的建設(shè)，油區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量和類型都在快速增長，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)的維護(hù)方式，將很難滿足網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的需求�；�于SNMP協(xié)議的油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺改變了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方式，網(wǎng)絡(luò)管理人員通過平臺可以實(shí)時(shí)掌握油區(qū)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障可以及時(shí)定位處理，提高了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的管理水平，確保了油田數(shù)字化系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

　　5結(jié)束語

　　本文以油田數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)為背景，針對油區(qū)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在管理方面還相對落后，排除故障還停留在傳統(tǒng)模式上等問題，開展了基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理軟件在油區(qū)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方面的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，通過部分故障處理案例和日常網(wǎng)絡(luò)管理方面的作用來看效果良好，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)故障的排除效率，降低了網(wǎng)絡(luò)管理的成本，提高了油區(qū)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)的管理水平。

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