网络监测系统
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网络监测系统范文第1篇
1.1 项目概述
福建电力数据通信网是服务于省电力公司生产管理应用的，网络承载的业务主要是生产管理区（安全区Ⅲ）和管理信息区（安全区Ⅳ）的应用系统。具体业务种类主要包括电力调度MIS、省公司信息MIS、通信监控、负荷管理、95598语音视频、各地电力公司网站系统等，同时需要承载语音业务和视频业务，如变电站视频监控。
福建电力信息网络已经深入到电力生产和管理的全过程，涉及到电力生产的各个层面，电力生产与管理对其依赖性日益增大。电力系统的日益发展，电力系统的全面信息化需求也越来越迫切。现在福建电力已经建设了一个覆盖省公司和全省各供电公司及省属直调变电站的数据网络，实现了全省电力系统生产管理信息资源的共享，网络可以承载语音、视频、数据。同时由于电力行业的特殊性对安全的需要，在省电力ATM 广域网上应用了MPLS 技术，实现了北电PASSPORT ATM 数据网络与其他基于路由器的纯IP/MPLS 网络的互联互通以及MPLS VPN 在ATM/MPLS 混合网络中的应用。
电力数据通信网的覆盖范围在不断扩大，网络结构越来越复杂，同时各类应用系统对网络的质量要求也在不断提高，为了切实提高承载网络维护水平和服务质量，必须掌握网络每时每刻的运行质量，尤其对于广域骨干网络更为迫切，因此福建电力有必要部署一套有效的网络性能自动监测系统，能够对在运网络进行7×24小时的实时在线性能监测，及时发现网络的隐患和性能缺陷，在网络服务的质量出现下降之前或在性能问题真正危害到应用系统运行之前探知问题，并报告给网络的维护人员，这样就可以减少由于网络服务质量的下降而导致对电力生产的影响，为全省数据通信网络的优化、改造和扩容提供科学的决策依据。
1.2 引入网络性能自动化监测系统测试方案的必要性
1.2.1 现有网络的问题
网络已经进入了IP时代，在IP上承载的业务也越来越多。如何保证语音和关键业务逐步开展，如何保证有效的测试网络服务的质量和服务效率，以及如何发现网络的性能瓶颈，已经成为福建电力一个非常紧迫的问题。传统的数据通信信令监测系统由于采取被动监测的方式，已经不能够满足用户主动发现网络性能瓶颈的要求;另外测试仪本身虽然能够满足用户主动测试的需求，但是却无法有效的对测量结果进行统一的管理和分析。
图1由于IP包交换本身具有不可靠性，造成包可能在不同的时间到达目的地，从而使包出现错序的现象，而对端可能必须按照序列进行组合包丢失本身对于视频业务的影响是很大的。
图2
图3
1.2.2 解决方案
网络性能自动监控系统在待测网络中部署若干个测试点，放置分布式网络监控软件，由中心节点的AX/4000，发送一定速率和一定长度的测试数据包到达这些测试点，并通过测试点分布式网络监控软件处理后环回，发送方接收数据包并进行分析，从而得出该数据流从发送方到测试点来回的时间延迟、抖动以及丢包率等网络性能参数。
在中心服务器上运行着数据显示和配置组件（TestManager），其主要功能是分析和显示数据以及生成报表，给网络维护人员提供实时的测试数据，从而帮助他们进行网络规划以及网络瓶颈的发现。
通过网络性能自动检测系统的实施，用户可以更高效的配置和管理网络，并将发现的问题报告给网管系统。该系统可以把性能监控数据按照规定的格式写入到文件或者数据库，然后网管程序读取这些文件或者数据库，也可以支持将告警信息以SNMP Trap方式上报，然后由网管软件显示。
图2该系统可以主动探测和管理网络，可以主动发现网络中的异常情况，在问题发现之前可以预先警示并可以对网络的异常情况告警显示。
图3该系统可以对采集的性能数据进行全面分析，发现存在性能瓶颈的区域，为进一步优化优化网络提供参考，对网络各个组成部分的性能有全面的了解。
1.3 本项目的主要目的和工作
本研究报告的主要目的是研究在福建省电力ATM广域网上部署网络性能自动检测系统的可行性。主要的工作是在下面9个地市部署分布式网络监控软件，在省中心部署AX/4000以及中心服务器测试软件，对网络进行实时监控，研究该系统在ATM/MPLS混合网络中的应用，并根据研究结果对网络的优化提出建议。
2.网络性能测试方法学
网络拓扑如图4所示。
图4
图4所示中，网络性能自动监测核心监控探头可以部署在核心路由器边;在各个地市部署分布式网络监控软件，放置分布式网络监控软件，由中心节点的TestControl测试控制软件，发送一定速率和一定长度的测试数据包到达这些测试点，并通过测试点的分布式网络监控软件处理后环回，发送方接收数据包并进行分析，从而得出该数据流从发送方到测试点来回的时间延迟、抖动以及丢包率等网络性能参数。
AX4000测试仪表测试精度达到10ns，对于承载各种应用，特别是今后承载IP语音业务的承载网很有帮助，IP语音业务对于网络延时的要求很高，一般IP语音的端到端延时要求在50ms内。这样对于一款测试网络时延的仪表来说，1ms的精度是远远不够的，而AX4000测试仪表测试精度达到1E-10以上，另外AX4000仪表可以记录任意时间长度，如一天，一周，一个月或更长时间段内的任意一个包的丢失。或者设备或网络对于包收发的次序和数量的变化，如包重发，乱序等等。
除此之外，AX4000测试仪表测试结果采样间隔最小100ms，对于测试仪表的采样间隔，如果过大的采样间隔，会把这一段时间内的网络性能变化（如延时，抖动）平滑掉，如对于网络延时和抖动要求高的VOIP业务，设备对于网络的抖动要求很高，所以测试设备需要捕获短时间内的网络性能变化，需要测试设备采样间隔100ms内。
3.网络性能自动化监测系统体系结构
图5
如图5所示，监测系统由TestManager性能数据分析软件，TestControl测试控制软件，DataGather数据采集软件，AX/4000宽带测试仪，分布式网络监控软件以及关系数据库组成。
在待测网络中部署若干个测试点，放置分布式网络监控软件，由中心节点的TestControl测试控制软件控制宽带测试仪AX/4000发送一定速率和一定长度的测试数据包到达这些测试点，并通过测试点的分布式网络监控软件处理后环回，发送方接收数据包并进行分析，从而得出该数据流从发送方到测试点来回的时间延迟、抖动以及丢包率等网络性能参数。
图6
AX/4000作为目前世界上支持接口技术最多、速率覆盖范围最广的宽带测试平台，已广泛的运行在产品研发、入网测试、设计验证、网络运维服务等多个领域，成熟的硬件平台为网络监测系统实现自动24小时不间断的实时监测奠定了可靠的基础。
4.测试网络设计
本项目中IP测似网网络选择ATM数据骨干网，该网络是福建省电力系统生产运行单位和有关部门传输数据、语音和视频通信的公共基础设施，承载了包括电力调度MIS、省公司信息MIS、通信监控、负荷管理、95598语音视频、各地电力公司网站系统等多种重要业务，业务流量较为复杂，图6所示因此选择它作为课题研究对象具有典型意义。
图6ATM网络上新建一个IP VPN做为测试用VPN，采用VR互联的方式，VR名为TEST，省调到各地市之间使用NPVC的方式VCC/1.80，使用一个C类地址192.168.10.0/24用于ATM VR/TEST的广域互联地址。使用192.168.11.0/24地址段做为测试服务器和PASSPORT7480以太网口的互联地址。整个测试VPN采用OSPF路由协议，并且与承载业务同时在线运行在骨干网的线路上，这样可以真实的反映出的业务的流量情况，为验证测试的准确性提供了基础，测试VPN的逻辑拓扑如图7所示。
5.系统功能说明
该系统主要包含中心服务器端的TestManager软件，TestControl软件和DataGather软件组成。远端站主要是分布式监控软件用于对AX/4000发送的软件包进行环回（见图8）。
6.网络性能自动化监测系统可靠性保证
由于福建电力数据通信网负责承载电力多种业务，整个网络具有比较高的可靠性。网络性能自动化监测系统本身需要具有比较高的可靠性。下面就网络性能自动化监测系统的可靠性设计进行介绍。
（1）核心测试设备AX/4000具有很高的可靠性，能够对网络进行Nx24不间断的实时测试和监控。
（2）分布式网络监控软件运行在linux平台上，而linux平台具有很好的可靠性。
（3）采用了关系数据库来进行监控数据的存储和管理，使用了健壮性、可靠性在业界得到充分验证的MYSQL数据库。
作者简介：
张明扬（1965―），男，福建福州人，福建省电力信息通信有限公司高级工程师，主要从事电力系统通信管理工作。
网络监测系统范文第2篇
作为国家重点新闻网站，同时也是大陆最大的涉藏网站，中国网的担心并非多余。2012年2月以来，受到一系列藏人自焚事件的影响，大陆地区一些颇具人气的藏文博客被关闭。青海湖网的藏文博客一度发出公告称：“由于部分用户不按照此博客宗旨发表日志，暂时关闭此博客，敬请广大博友谅解。”
此前亦有境外媒体报道称，著名的藏文博客网站也曾被关停，“原因是该网站发表的诗歌《哀痛》描述了发生在的自焚事件。”
目前，内地基于中文的网络舆情监测系统已经有较为成熟的研究成果，但由于少数民族语言文字信息化处理水平整体相对滞后，监管部门尚没有成熟的软件系统对少数民族文字的网站进行舆情监测，于是，在一些敏感事件发生之后，不得不关闭网站以应对日益复杂的网络舆情。
中央民族大学等机构正在进行《藏、维文网络敏感信息自动发现和预警技术》的课题研究，或许可以从一定程度上改变这种简单化的管理方式，也将缓解娜科等网站编辑在内容监管方面的工作压力。
藏文、维文网站是管理重点
中国互联网络信中心（CNNIC）的《第28次中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2011年6月底，大陆网民数量已达4.85亿。在公众对中文网络的使用越来越熟练的同时，少数民族文字网站也提上官方管理日程。
赵小兵是中央民族大学信息工程学院教授，同时担任国家语言资源监测与研究中心少数民族语言分中心副主任。据他介绍，目前直接使用少数民族语言文字的网站并不多，主要有蒙古文、藏文、维吾尔文、哈萨克文、柯尔克孜文、朝鲜文、彝文、壮文、傣文等9个民族10种文字（傣文包含新傣文和老傣文两种文字）。根据该中心2011年的调查，大陆少数民族语言文字的网站总量在389个左右，其中维吾尔文网站175个、藏文网站109个。
1999年12月，世界首家藏文网站在西北民族学院建立，此后藏文网页的数量不断增长，大量的藏文论坛和藏文博客涌现出来。藏文网站从2009年的45个发展到2012年的130个。与全国网民增长速度相比，藏族网民的增速较为突出，增幅达86%，远远高于全国平均增长速度。
网络的普及正在改变藏族民众的生活方式。一些藏传佛教寺庙里的佛学院也为修行的学僧开设了计算机课程，学习打字、排版和网页设计等内容，并将推出自己的网站。考虑到民众使用藏语文的习惯，也―直致力于藏语言文字与现代化的信息技术同步发展的研究。早在1997年，藏文字符计算机编码就成为中国第一个具有国际标准、获得全球信息高速公路通行证的少数民族文字。
1998年，新疆诞生了第一个维文网站――塔克拉玛干，经过十几年的发展，维吾尔文网站也形成了一定的规模。但是2009年乌鲁木齐市发生“7.5”烧严重暴力事件之后，新疆网站数量明显下降。原因是新疆维吾尔自治区通信管理局对全区已备案网站主体信息进行人工电话核查，从7月到12月，依据《非经营性互联网信息服务备案管理办法》注销了包括中文和维文网站在内的4966家网站备案。
舆情监测的现实困境
少数民族网站在境内蓬勃发展的同时，境外网站数量也有显著增加。2008年“3・14”事件发生之后，《环球时报》引述外媒的报道称，在过去几年内，有大量宣扬“”的网站和网页出现，“‘流亡政府’已将互联网当做了一个强有力的吸引藏人对抗中国的武器。”
一年之后，新疆乌鲁木齐“7・5”事件让官方再次注意到互联网的作用。“7・5”事件发生之前，有些维文网站大批转载广东韶关旭日玩具厂“6・26”聚众斗殴事件，利用网络论坛进行造谣煽动，直到7月4日晚，一些网民在QQ群、维吾尔文论坛和个人空间发帖，响应“世维会”在境外组织的游行示威。大陆学者撰文称，“从‘7・5’事件我们认识到，维吾尔文个人网站已经成为舆情的重要窗口。”“目前有些维吾尔文个人网站论坛转载境外信息，报道不实消息，在一定范围内造成了恶劣的影响。维文新闻信息，特别是时政类信息的宣传存在着极大的安全隐患。” 2006年6月27日，拉萨，一位年轻的喇嘛在网吧使用互联网。
其后，随着越来越多的少数民族运用本民族的文字，通过互联网来表达自己的情绪、态度、意见及要求，形成了少数民族地区的网络舆情。许多研究机构和市场主体声称，他们可以为客户提供这类网络舆情的监测服务：其舆情监控系统可在短时间内实现对新闻、论坛、博客、贴吧等各类网络信息进行汇集、分类、整合、筛选，也可对定制关键词的相关主题进行实时监测，全面分析网络舆隋发展趋势，提供基于网络舆情监测的决策参考和风险预警。
但政府部门对网络中藏文舆隋监控尚处于传统的人工方式，人民网舆情监测室尽管能够提供蒙古、藏、维吾尔、哈萨克、朝鲜等少数民族语言的舆情报告但也是通过人工检索进行分析，与中文舆情报告相比，欠缺科学的分析工具。
一些商业机构如谷尼国际软件公司，也开发了“谷尼互联网舆情监控系统（多语言版）”，支持维文、斯拉夫维文、拉丁维文的舆情服务。中科点击科技有限公司生产的“军犬网络舆情监测系统”，也声称“可有效监控藏文、维吾尔文、蒙古文、彝文、朝鲜文等少数民族语言舆情信息”。
谷尼国际软件公司副总邹鸿强告诉记者，针对少数民族语言舆情监测需求，在“3・14”事件和“7・5”事件后明显增多，客户不仅有宣传部门，还有公安机关和安全部门。
但是，谷尼国际软件公司提供的少数民族语言监测服务，目前仅能实现定向采集与全网搜索这两种监测方式，至于中文舆情监测中的内容情感分析、主题词自动提取、全文检索等服务则无法实现，主要原因是“没有少数民族语言的相关词库和知识库。”这些都有赖于相关学术机构提供基础性的研究成果。
预警敏感信息
目前大陆开展少数民族信息处理研究的学术机构并不多，主要集中在中央民族大学、新疆大学、大学、内蒙古大学、西北民族大学、青海师范大学和中国社会科学院等高等院校和科研机构。随着少数民族网络舆情监控系统的应用需求越来越强烈，大陆近年来明显加强了这方面的研究投入。
中央民族大学承担的“藏、维文网络敏感信息自动发现和预警技术研究”课题，获得了国家民委的资助;西北民族大学中国民族信息技术研究院也开展了相关研究，其研究论文《基于藏文网页的网络舆情监控系统研究》获得了国家863项目“多语言基础资源库研制和共享”的基金资助。
赵小兵介绍说：“藏文信息处理技术的发展与中英文相比具有一定的滞后性，存在着编码方式不统一、藏文分词技术不成熟等问题，这样将对敏感词的监控以及话题的发现与跟踪造成极大的困难，很大程度上影响舆情监控的质量。”
中央民大学信息工程学院副教授闫晓东是“藏、维文网络敏感信息自动发现和预警技术研究”课题负责人。她告诉记者，该项目到2013年结项，预期目的是能够针对各类敏感信息，提出不同级别的预警方案，“目前能做到敏感词的自动发现和跟踪。”
赵小兵补充说，如果仅仅依靠关键词匹配的方式进行网站管理，发现敏感词就进行过滤的话，非常容易产生误判，也会带来负面效果。“少数民族语言本身的含义非常丰富，它有很多同义词，一个所谓的敏感词放在一句话中也许表达的意思可能并不敏感，同样，一个非敏感词恰恰可以用来表达敏感的意思。这种语言的多义胜与复杂性要求我们的检测软件更加智能，能够从词语的深层含义去判断它是否敏感，而不是简单地抓出一个表面形式上的词。这就要求我们的管理者不能将管理简单化，一定要人性化、智能化。”
西北民族大学研发的舆情监控系统目前据称可以“对藏文网页的‘敏感点’进行监控以及对‘热点’实现预警，有效地解决政府部门以传统人工方式对藏文进行舆情监测的实施难题，为政府掌握藏族地区的舆情状况以及网络文化安全作出贡献。”
另据记者了解，公安部门也在开发一套藏文舆情监测系统，其目的是掌握境内外藏文网络舆隋，从源头上了解境外“”（敌对势力、民族分裂势力和暴力恐怖势力）的最新动向，在应对其可能对境内造成的影响时把握主动权。该软件目前已经在公安系统内部测试使用。
由于现有技术手段不够成熟，内地少数民族文字网站普遍面临较大的监管压力，对于用户创造内容的博客和微博业务，一般不会轻易涉足。即使开通了这一业务，也都采用先审核后的办法，以应对可能出现的内容风险。
网络监测系统范文第3篇
关键词：SNMP；SYSLOG；NAQ；UDP-jitter
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）28-0020-03
1 概述
目前，我国检察机关已建成覆盖从最高检到区县级层检察院的专线网络，并建立了大量应用系统，如电子邮件、内网网站、网上办公、网上办案等。但由于检察院信息化平台没有统一的架构，各业务系统之间的连接不紧密，没有统一的管理系统和监测系统，检察业务的连续性存在潜在威胁，响应速度滞后。2014年，检察系统统一业务软件正式运行后，大部分业务均需网上办理，这就对网络和整个硬件平台的稳定性提出了很高的要求。因此，对网络实施不间断的智能监控，实时监测网络上各类设备的运行状态，对可能影响网络稳定的隐患提早发现、提早解决变得尤为重要。目前，检察系统的信息化硬件设备不仅会有多厂家多品牌设备共存的情况，而且会拥有数量众多的网络设备、存储、服务器、安全设备等，统一的网络监测系统在进行设计时，如何对各类设备的数据的进行采集和分析则是一大重点。
本文将分析最广泛适应的数据采集手段，规划数据采集范围，并提供数据分析的基本方法，完成监测系统的数据采集与分析的功能设计。
2 数据采集的基本方法
目前，对各类网络设备、服务器等硬件设备的信息进行采集主要遵循了SNMP和Syslog协议。SNMP协议主要用于收集各类设备管理信息库（MIB）中的信息，Syslog协议主要用于收集设备的运行日志信息。
2.1 SNMP协议原理
简单网络管理协议（SNMP）是管理进程和进程之间的通信协议，由一组网络管理的标准组成，包含应用层协议、数据库模型和资源对象。网络管理包含两个部分：被管网络单元（也叫被管设备）和网络管理站（也叫管理进程，manager）。被管设备端与网络管理站通讯的程序被称为程序（agent）或进程。一般来说，管理进程和进程之间的通信为两种方式。一种是管理进程主动向进程发出请求，询问一个具体的参数值或修改某一个具体的参数值，这种方式一般由管理方自主设定通讯的时间间隔。另一种方式是进程主动向管理进程报告有重要事情的发生，这种方式被称为被动式，通讯的时间间隔不定[1]。基于SNMP协议的网络管理模型如下：
上图中，NMS是网络管理站，MIB是所有进程包含的，且能够被管理进程进行查询和设置的信息的集合，其包含一套所有设备通用的结构和表示符号（SMI）。网络管理站通过SNMP协议与设备上的进程通信，以完成对MIB的读取和修改操作，从而实现对网络设备上的监控与管理功能。SNMP是网络管理站与设备之间通信的载体，通过其定义的PDU（协议数据单元）来完成信息的交换。进程的主要工作包括与NMS通信（接受NMS的信息，报告特殊事件Trap）、监控设备的各项参数并对设备的MIB库进行维护。而设备的MIB库信息类别一般由设备厂商指定。
2.2 Syslog协议原理
Syslog是一种工业标准的协议，用于记录设备的日志，一般用在嵌入式系统中。路由器、交换机等网络设备的系统日志一般记录系统中任何时间发生的大小事件。管理者可以通过查看系统日志随时掌握系统状况，其可记录的事件类别也必须由设备厂商预先定义好。在嵌入式系统里，可被syslog协议记录的事件可以被记录到不同的文件，还可以通过网络实现机器之间的信息传递[2]。Syslog协议提供了一个传递方式，允许一个设备通过网络把事件信息传递给事件信息接受者（也称之为日志服务器）。Syslog协议的发送者和接受者之间不要求有严格的相互协调。目前，几乎所有的网络设备都可以通过syslog 协议将日志信息以发送UDP数据包的方式传送到远端日志服务器，远端日志服务器通过监听UDP 514端口来接收日志，并且根据syslog.conf中的配置来处理本机和接收访问系统的日志信息，通过筛选后把指定的事件写入档案中，供后台数据库管理之用。Syslog协议存在不足之处，由于syslog是以UDP方式传送，当网络状态不稳定时，某些日志消息可能会丢失。在网络设备崩溃的情况下，难以将有用的信息发送到syslog服务器上，这对于排除故障难以起到指引作用。
由于大多数网络设备、安全设备以及服务器均支持SNMP协议，而各类设备的MIB库中存放的数据信息也比设备日志信息完善不少。因此，在进行检察系统网络监测系统设计时，在数据采集手段方面，本文建议以SNMP为主，Syslog协议为辅的方法。
3 所需采集的数据类型
数据采集的类型与范围直接决定了监测系统所能发挥的功能，因此应尽可能地多采集数据，以便进行综合全面地分析，得出最准确的结论。目前，架设在检察专线网上的设备有网络设备、安全设备、服务器、存储设备、视频设备等，设备类型多样且品牌型号均不一致，但一般均有MIB或日志信息库。下面，本文按设备分类，给出网络上运行的四大类主要设备的数据采集的基本范围。
1）网络设备：网络设备的信息收集是所有设备中最重要的，因为网络的稳定是整个监测系统发挥作用的基石。若网络发送中断，则整个监测系统面临失效的风险。网络设备中最重要的信息为性能状态信息（如CPU、内存、缓存状态信息等）、设备告警信息、路由信息、网络拓扑信息和接口状态信息（如接口速率、丢包率、错误包率、广播包率等），考虑到网络设备本身的硬件故障率很小，绝大部分网络故障是由于网络结构发生变化或因病毒等原因导致数据风暴造成数据阻塞所致，因此路由信息、网络拓扑信息和接口状态信息的收集尤为重要，这三类信息是判定绝大多数网络故障所必需的。其次，设备的运行日志信息、所有者信息、配置文件信息、链路管理信息、IP地址等也应一并收集。
2）服务器、存储设备：服务器和存储设备一般用于承载应用系统，其稳定的运行是应用系统不瘫痪的重要保障。由于这类设备的监测目的主要是保障其稳定运行，因此主要应收集性能状态信息（如CPU、内存、缓存状态信息等）、设备告警信息、IP地址、硬盘Smart信息、设备运行日志信息、设备所有者信息这几类。
3）安全设备：安全设备监测的主要目的是为了查找网络安全隐患，发现潜在的漏洞和攻击行为，因此主要应收集设备告警信息、配置文件信息、安全防护日志、IP地址这几类。其接口状态信息、性能状态信息（如CPU、内存、缓存状态信息等）、网络拓扑信息、设备运行日志信息、设备所有者信息也可一并收集用于辅助判断。
4）视频设备：在检察系统，视频会议的保障一般都较为重要，因此也要做好视频设备的运行监测。其监测的目的是为了防止设备突然崩溃导致会议中断，所以主要应收集设备告警信息、性能状态信息（如CPU、内存、缓存状态信息等）、设备运行日志信息、IP地址、设备所有者信息、接口状态信息（如接口速率、丢包率、错误包率、广播包率等）这几类。
本文认为，检察系统的网络监测系统应该至少能采集到四大类设备的以上信息，才可能保证全面地获取系统监测和分析所需的数据。
4 数据的分析方法
监测系统除了收集数据还必须能根据在所收集的数据对网络及各类设备的实时性能进行仔细评估，从而预判系统存在的风险。尤其在视频会议过程中，网络的丢包、抖动、延时均能明显影响到视频会议的音视频效果。监测系统可通过在会议前和会议中收集网络设备上的各项性能指标了解网络的健康情况，对可能出现的风险进行预判。网络监控主要的内容为网络可靠性、延迟、抖动和带宽等方面。一般来说，网络性能监测按采集流量数据的方法可以分为主动（Active）方式和被动（Passive）方式。主动方式是指管理方主动发数据包探测网络设备的运行情况，从反馈结果中分析网络的现有性能来得到需要的信息。被动方式是指管理方被动地采集网络中现有的标志性数据以分析网络设备的运行情况。主动方式由于是管理方主动发起，因此具备实时性，而且不受管理权限、范围的限制，但会对网络性能造成影响。被动方式实时性差，一般需要得到被管理设备的管理权限，但一般不会对网络性能造成影响。以下分别对这两种方式进行简要说明：
4.1 被动方式
这种方式下，监测系统一般通过分析各类设备MIB II库中的信息来了解网络及设备的性能情况。MIB II库中，网络设备的管理信息库共包括9大类信息，对网络性能的监控需要采集所有网络设备MIB库中的接口组、IP组、TCP组、UDP组的数据。并结合相关公式计算出所需要的实时和历史数据性能指标值，比如接口速率、丢包率、错误率、转发率等。如在MIB库的接口组，监测系统可以根据以下采集的内容对设备当前接口的状态进行判断：
1）ifType（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.3）：用于定义接口的类型。
2）iMftu（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.4）： 用于定义在该接口上可发送或接受的最大包的大小。太小的MTU值会导致网络和设备效率低下。
3）ifSpeed（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.5）： 用于定义传输速率，单位为位/s。
4）ifInOctets（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.10）： 用于定义在接口处收到的总字节数。
5）ifIndiscards（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.13）： 用于定义由于资源紧张导致丢弃包的数目。如果一个接口的包丢弃率较高，则表示该设备存在拥塞问题。
6）ifInErrors（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.14）： 用于定义由于出错而导致丢弃的接受包的数目。错误率较高时表示存在接收器问题或坏线路问题。
7）ifOutOctests（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.16）： 用于定义从该接口上发送的字节总数。
8）ifOutDiscards（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.19）： 用于定义由于资源局限而导致丢弃的发出包的总数。高丢包率表示需要为该口分配更多的缓冲区空间。
9）ifOutErrors（OID为.1.3.6.1.2.1.2.2.1.20）： 用于定义由于出错而导致丢弃的发出包的总数目。高出错率表示存在硬件问题。
通过采集以上几组数据，可以大致分析出以下几类结果：
1）收集不同时间段网络接口的ifSpeed数据可以判断该接口连接的传输链路是否出现抖动；
2）计算ifOutDiscards除以ifOutOctests的值可得出该接口的发送数据丢包率，计算ifOutErrors除以ifOutOctests的值可得出该接口的发送数据错误率；
3）计算ifIndiscards除以ifInOctets的值可得出该接口的发送数据丢包率，计算ifInErrors除以ifInOctets的值可得出该接口的发送数据错误率；
4）通过ifSpeed、ifInOctets、ifOutOctests数据以及传输带宽可以计算出当前的带宽利用率。
4.2 主动方式
监测系统可采取NQA测试的方式来测试网络目前的性能状态。网络质量分析 （Network Quality Analyzer，NQA）是一种实时的网络性能探测和统计技术，可以对网络的响应时间、抖动、丢包率等信息进行统计。NQA一般通过发送测试报文来对网络性能或服务质量进行分析，进而为用户提供网络性能参数，如HTTP的总时延、抖动时延、DHCP响应时延、FTP连接时延、TCP连接时延和文件传输速率等[3]。利用NQA的测试结果，可以及时了解网络的性能状况，对网络故障进行诊断和定位，然后针对不同的情况进行相应的处理。NQA包括ICMP-echo、UDP-echo、UDP-jitter、Voice测试以及TCP测试等多种测试机制。而UDP-jitter则是探测网络状况，监视实时性业务服务质量的重要手段。在UDP-jitter测试中抖动 （Jitter）和单向延迟定义如下图所示，T1为A发送报文Packet1的发送时间，T2为报文Packet1的接收时间（这里将处理报文的时间忽略），T3为接收B所发出的响应报文的时间，T4、T5、T6的定义以此类推。
Jitter测试中，A端以固定的时间间隔向B端发送指定数量的UDP报文。每次探测发送的Jitter报文的数量和发送频率A端都可以根据自己的需要进行设置。假设一次Jitter探测发送了10个UDP报文，可以得到的探测结果有以下几点：
1）报文往返时延RTD（Round-Trip Delay）：Packet1的往返时延RTD1 = T3 - T1；
2）报文单向时延OWD（One-Way Delay）（这种测试需要A和B之间首先进行时钟同步）：SD（源地址到目的地址）、DS（目的地址到源地址）
Packet1：SD-Delay1=T2-T1，DS-Delay1=T3-T2；
Packet2：SD-Delay2=T5-T4，DS-Delay2=T6-T5；
3）网络抖动Jitter：
SD方向：SD Jitter1=（T5-T4）-（T2-T1）；
DS方向：DS Jitter1=（T6-T5）-（T3-T2）；
由此可见，如果成功收到的回应报文数为10，则计算得到的Jitter抖动数应该为9，UDP-jitter即可对这些统计值计算出抖动的最值、方差等做计算统计，从而了解到网络状况[4]。
不论是采取哪种方式采集数据，均应设置合理的数据采集周期以及数据分析函数，对某一时间段内的所有数据进行综合分析来进行判断，不可能只针对某一时刻所采集的数据进行分析。因此，数据采集周期和分析函数的确定将直接关系到数据分析的准确性和及时性。采集周期过大可能会导致无法及时地反映网络的实时状态，采集周期过小则会增加大大网络的负担、浪费网络资源。采用何种函数对所采集的数据进行分析也直接决定了监测系统的准确性。主动方式与被动方式各有其优缺点。主动方式和被动方式也都有其各自的用途。对于不同的参数、不同的目的，可采取不同的方式进行分析。对端到端的时延，丢包，时延变化等参数进行分析比较适合使用主动方式，而对于路径吞吐量等流量参数分析来说被动方式则更适合。
在检察机关网络监测系统中，可采取主动与被动结合的方式对网络进行监测，在不对网络性能造成较大影响的情况下，力求做到监测信息的及时、准确。
5 总结
本文概括了目前在网络性能监测方面的发展、技术和理论。根据检察系统的网络现状，描述了网络监测系统在设计时可采取的数据采集手段，划定了大致的数据采集范围，并给出了数据分析的两种基本方法与设计原则。在进行检察系统网络监测系统设计时，本文具有现实的指导意义。
参考文献：
[1] 陈海蓉，张玉明.SNMP协议及其应用开发[J].华北电力大学学报，2000，19（3）：58-61.
[2] 王晓文. Syslog在网络管理中的应用[J].电信快报》，2005，6（6）：7-10.
网络监测系统范文第4篇
关键词: 煤矿；瓦斯监控； 数字瓦斯传感器；无线传感器网络；AVR 单片机
Abstract:In order to meet the need of coal mine gas monitoring, development of a wireless sensor network based on the intelligent gas monitoring system. The system uses digital gas sensor for real-time detection of the gas, improves the measurement accuracy; the use of wireless sensor network, to avoid other wireless communication technologies of high power consumption.
Key words: Coal mine Gas monitoring Digital gas sensor Wireless sensor networkAVR single chip microcomputer
中图分类号：TD76 文献标识码：A文章编号：
1 系统硬件设计
该系统主要由流量传感器节点和汇聚节点 2 个部分组成，流量传感器节点负责传感器的数据采集以及将采集到的数据发送给汇聚节点，汇聚节点负责控制子节点的数据采集和发送，并且负责将各个子节点的采集数据发送给嵌入式计算机。系统硬件原理如图 1 所示。
1.1 微处理器模块
系统采用 AT mega128L 单片机作为节点的微处理器。AT mega128L 采用精简指令集 (RISC) 结构,加上哈佛总线的存储器结构、两级流水线指令结构、单周期指令等技术, 大大提高了系统运行的效率。AT m ega128L 具备以电池供电的无线传感器网络应用所需的主要功能, 包括纳瓦功耗管理、自编程闪存程序存储及先进的模拟、控制和通信外设。采用A T mega128L与射频收发器CC2430结合, 实现了高度集成、成本低廉的节点。
1.2无线收发模块
无线收发模块是一个射频集成电路模块,作为无线网络的物理层射频前端实现无线数据的收发。本系统选用CC2430射频芯片。CC2430延用了以往 CC2420 的架构,在单个芯片上整合了ZigBee 射频( RF ) 前端、内存和微控制器。它使用1个8 位M CU, 具有 128 KB 可编程闪存和 8 KB 的 RAM,还包括模拟数字转换器、定时器、AES- 128 协同处理器、看门狗定时器、32 kH z 晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及 21 个可编程I/ O 引脚。CC2430 采用 0. 18m CM OS 工艺生产, 工作时的电流损耗为 27 mA; 在接收和发射模式下, 电流损耗分别低于 27 mA 或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适用于电池寿命要求较长的场合。
1.3报警和显示模块
系统采用 128× 64 的图形点阵式 H G128643 液晶显示器进行流量显示, 利用 AT mega128L 的2 个端口分 别驱 动 1 个蜂鸣器和1 个高亮度的红色L ED 来进行流量越限声光报警。HG 128643 液晶显示模块是使用 KS0108B及其兼容控制驱动器作为列驱动器, 同时使用 KS0107B 及其兼容驱动器作为行驱动器的液晶模块。由于KS0107B不与 M PU发生联系, 只要提供电源就能产生行驱信号和各种同步信号, 故设计较为简单。另外, 该液晶显示器能显示 ASCII 字符、汉字和各种曲线, 可与单片机连接构成功能强大、结构简单的人机界面, 因此,广泛用于各种智能仪表和控制系统。
1.4 串口模块
串口电路只有网关( sink) 节点才有。sink节点是传感器网络殊的节点, 负责嵌入式计算机与传感器网络的通信, 向下级节点发送查询命令, 接收下级节点回传的数据并由串口发送给嵌入式计算机。本系统选用低电压高速传输的 RS232 收发器M AX3318。MAX3318工作电压为 2. 5~ 3 V, 传输速率可达 460 kbit / s, 满足接收器和嵌入式计算机之间的大量数据传输的需要;工作温量为 - 40~+ 85, 能适应煤矿井下恶劣的环境。
2 系统软件设计
2.1WSN 通信协议及网络结构
根据井下的具体情况, 决定采用簇状拓扑结构。簇状拓扑结构的优点是将很大的网络化分成若干独立区域, 在这些区域内, 数据独立地进行处理和汇聚。在每一簇内部的通信可以是单跳也可以是多跳通信。上级网络将利用更高的传输带宽, 或者将上级网络连接到一个有线网络上, 再通过基站接入井下环网把数据传到井上来。
2.2汇聚节点程序设计
汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点,也可以是没有监测功能、仅带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点具有 2 种功能: 网络维护功能和数据传输功能，网络维护功能主要是负责组建 ZigBee 网络、分配网络地址及维护绑定表。数据传输功能主要是充当 ZigBee 网络与互联网的网关, 将 2 个使用不同协议的网络连接在一起, 实现 2 种协议栈之间的通信协议转换。所有流量传感器节点将所采集到的传感器数据以无线的方式发送到汇聚节点上, 汇聚节点将这些数据转换之后通过串口传给嵌入式计算机; 另一方面, 汇聚节点接收嵌入式计算机发送过来的数据, 并将这些数据转换之后发送给目标节点。汇聚节点程序流程如图 2 所示。
2.3流量传感器节点程序设计
流量传感器节点主要负责采集传感器数据并将这些数据传送给网关节点, 同时接收来自网关节点的数据并根据这些数据进行相关操作。当没有数据发送或接收时转入休眠模式, 节点 功耗降到最低。流量传感器节点程序流程如图 3 所示。
主程序初始化相应的寄存器和变量及相应的管脚后, 进入主循环。主循环负责对外部传感器信号转换后的电压信号进行采样及处理, 转换成相应的值, 并送到对应的缓冲区, 然后判断是否超限, 若是则启动相应的报警程序, 否则结束此次循环。
3 测试结果
将按上述方案设计的瓦斯监测系统应用到煤矿井下进行现场试验, 测试结果如表1所示。从表1可看出, 该系统测量误差较小, 能够满足使用要求。测量值与标准值之间的误差主要是由于传感器本身存在误差以及井下环境的限制所致, 但网络传输过程中几乎不会引入误差,而且系统运行稳定可靠。
4 结束语
本文提出了一种以AT mega128L单片机为中央处理器, 基于无线传感器网络的集监测、显示、报警、通信等多功能于一体的智能瓦斯监测系统。它充分利用 AT m eg a128L 集成度高、功能强、体积小、功耗低、性能可靠等特点, 同时利用无线传感器网络对监测数据进行传输, 有效地实现了对煤矿井下瓦斯的实时监测。
参考文献：
[1]孙利民，李建中，陈渝等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.
网络监测系统范文第5篇
一、远程机房监测系统的设计
1、系统结构。某企业远程机房监测系统主要利用的就是计算机网络分布式系统，监测中心设置在网络管制中，远程机房监测单元主要就是14个独立设置管理网络的节点。
2、设计机房监测节点系统的方案。机房节点检测系统主要就是能够交换处理电源电压、温度、湿度、UPS电压等信号，并且合理变为能够依据计算机和网络通讯的相关数据，然后在远程监测计算机上显示检测数据的系统[1]。采集监测设备收集的湿度、温度信号主要就是湿度、温度中具备的4～20A电流信号，UPS电池电压信号、UPS输出电压信号、电源电压信号是220V，经过信号转换采集信号以后，形成的电压信号是0～5V，单片机滤波器处理上述信号以后获得数字，利用RS-232口对数据进行串行，利用网络数据MOXA网关来形成相应的网络信号，传输网络的介质就是以太网，最终把信号输送到计算机中。机房监测节点系统主要功能包括：UPS输出电压、电源输入电压、温度、电池电压等检测数据信号，RJ45接口。系统设计过程中应用驱动程序是Windows、交流供电是220V，能够支持IP/TCP协议[2]。
3、集中化管理监测方案。计算机中集中网络集中监测管理中心，主要就是应用工业控制计算机，配备一定外接设备，如大屏幕显示器、宽行打印机，是维护、控制、统计、分析监测系统评估数据的主要方式，具备一定管理、自我诊断、报表、警告、监测的功能、在计算机整体管理集中监测的时候，主要功能就是，采集数据、管理数据库、存储数据、管理用户、自动报警、报表输出、显示功能等。如下图所示是系统功能结构。
4、系统数据流程。依据现场采集数据来分析采集程序，如果不存在采集数据，说明系统出现故障，第四次连续出现故障的时候系统开始报警，采集数据表中合理安置实时采集数据，然后监控部分可以定时取出采集数据表中的相关数据，合理分析判断取出数据，如果存在已经超过预先设定的设备对照表、警戒线表临界值的采集数据值，采集系统会进行报警，系统能够自动维护历史数据表和故障数据表，超过一年的数据需要合理删除，并且系统也能够合理查询一年中收集的数据信息，此外能够查询和打印一年内系统出现的故障数据信息[3]。
二、实现嵌入式网络技术方式
开发远程机房监测系统的时候，合理应用嵌入式网络技术，促使远程机房采集设备相对较小，并且还能具备一定的计算机网络能力，从而符合系统实际规范需求。远程机房监测系统中应用嵌入式网络技术的时候最重要的两个问题就是广域网传输以及数据网关和单片机通讯。利用串口通讯形式来合理分析和解决数据网关以及单片机通讯的问题，从而达到保证传输数据可靠性和稳定性的目的。利用企业主干网运行在广域网传输链路上，解决网络数据传输问题的有效方式就是应用IP/TCP协议。远程机房监测系统中运用嵌入式网络能够在一定程度上保证系统运行稳定性、安全性、可靠性，降低维护和操作系统的复杂性，从而达到降低系统成本的目的。在监控计算机网络系统上完成嵌入式采集设备的整体安装，安装过程中需要企业配备相关专业人员，在正式安装系统以前，需要统一规划和分析远程机房监控系统，以便于系统能够安全、有效的运行远程机房监测系统[4]。
三、结束语
总之，企业在正式投入使用远程机房监测集中控制系统以后，能够在一定程度上降低企业人力、物力的消耗，并且还可以为企业进行网络管理提供技术保证。更加方便进行设备安装调试、稳定系统运行，可以适当降低或者避免由于停电给系统带来的危害和影响，为稳定运行远程机房监测系统提供依据和保证，促使相关企业能够提高经济效益和社会效益。
参 考 文 献
[1] 姜文周，于广辉，苏和等.嵌入式IPv4/IPv6校园网机房远程监控系统设计与实现[J].大连理工大学学报，2011，45（z1）：261-264.
[2] 郝亚平.基于ZigBee技术的网络中心机房环境监测系统设计[J].电脑与电信，2015（6）：66-68，71.
网络监测系统范文第6篇
关键词：无线传感器；网络；水质监测系统；研究
水质监测的目的是为了对水资源环境进行全面保护与管理，从而提高水体环境的质量，保障人们的生活用水与工业用水。但是从当前我国水质监测的实际情况来看，还存在着许多方面的问题，例如水质监测中心的采样能力不足；机动监测能力不高；自动水质监测站数量过少等。因此，为了解决这一问题，在实际工作中我们必须要采用有效的监测方法。本文提出了在无线传感器网络的基础上建立了水质监测系统，旨在提高水质监测数据的可靠性。
一、在无线传感器网络的基础上初步建立水质监测系统架构
1、水质监测系统的要求
当前，相关工作人员在对水质监测的过程中，往往会采用传统的监测方式，但是这一监测方式极不容易获取可靠的信息数据，这就导致其监测数据失去了可靠性，影响到水质监测工作的正常开展。无线传感器网络是现代化水质监测工作中常见的一种监测方式，其能够在实际监测过程中降低能耗、提高信息数据的传输速率，从而确保监测数据的可靠性。本文在构建无线传感器网络的过程中，将Zigbee技术应用在了其中，形成了一种新的网络结构，通过该结构的应用能够实时采集目标区域的水质信息，并且有利于采用更好的监测方式，以对水质进行全面监测，对自然环境进行全面控制。
水质监测站将这一网络结构应用在其中，实现了无人值守的目的，并且水质监测站在实际监测过程中，能够对控制中心进行远程控制，使其实时采集水质水量参数，从而有利于后期水质的监测。
2、网络拓扑结构
在无线传感器网络中，传感器节点、汇聚节点、管理节点是三大主要因素。其中传感器节点在监测目标区域内随处可见，是以自组织的形式将各个节点连接起来，从而形成一个网络；此时该网络会采用多跳中继方式将监测到的信息与数据直接传递到汇聚节点，最后再由汇聚节点通过互联网的方式传递给管理节点，使管理节点对监测信息与数据进行全面管理。同时，用户也可根据管理节点发出命令，从而使传感器节点有目的性的获取信息。
GSM网络是一种覆盖面积广、性能好的无线网络，在实际工作中，GSM的纠错能力相对比较强，即使在传输速率较高的情况下依然能够确保数据的可靠性与实效性。本文中采用的是SIEMENSTC35模块作为GSM网数据传输终端。Zigbee技术实际上是一种短距离无线通信技术。该项技术具有能耗小、成本低等优点，一般被人们应用在速率较低的领域中应用。
我们将Zigbee技术应用在无线传感器网络当中，可以使整个网络系统结构从复杂转变为简单，具有体积小、成本低等多种优点。另外，还将GSM网络与无线传感器网络有机的结合起来，更能够提高水质环境监测的质量与监测数据的可靠性，从而对水质参数进行全面处理，以便于后期水质环境的治理，提高水体环境的质量。
3、水质监测网络体系结构
通过上述，我们将无线传感器网络应用在水质监测系统的建立当中。将Zigbee技术应用在无线传感器系统当中，使其形成Zigbee无线网络系统。此时，工作人员需要将该系统与以太网相互连接起来，这样也就能够提高无线传感器网络节点的管理水平，从而对水质环境进行全面监测。本方案则基于每个传感器节点和汇节点之间通信量较小的特点。提出了一种基于需求时唤醒的星型网络拓扑模式，需求时唤醒的基本思想就是传感器节点在监测的环境发生变化时，传感器节点能自动醒来和汇节点进行通信，并上报相关信息。
二、水质监测网络设计和部署研究
1、系统硬件结构
（1）Zigbee无线传感器节点
对于一个完整的传感器节点，需要具有小尺寸、低功耗、适应性强的特点，Zigbee设备为低功耗设备，其发射输出0-3.6dbm，通信距离为50-100m，具有能量检测和链路质量指示，根据这些检测结果，设备可自动调整设备的发射功率，在保证通信链路质量的条件下，最小地消耗设备能量，本文提出的无线传感器网络其节点在睡眠状态时，功耗电流约为30uA。在网络安全方面，无线传感器网络在Zigbee技术上，采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行加密处理。
（2）中央信息控制中心
中央信息控制中心由监控模块、配置模块，数据库3个部分组成。它通过GSM网络与多个汇节点间接连接在一起，监控模块通过对通信串口的实时监控，实现对分布式汇节点上报信息的及时接收、解析、处理以及发送控制信令给不同D的汇节点实现对传感器节点的间接、实时性的监控和数据采集。
2、水质监测系统实现
（1）水质监测基站
水质监测基站主要负责采集水样并通过各种水质监测仪器对水样的各种参数进行监测，包括PH值、DO、浊度、水温、电导、氨氮、TOC、COD等基本参数。并且对这些基本参数数据进行缓存。按照一定时间设定通过各种通讯方式上传到中心服务器。监测基站采用FLEX3500控制器作为控制器，来完成数据的采集和通讯控制功能，FLEX3500是一款先进的C编程控制器，带有模拟量输入，模拟量输出，数字量I / O，RS232，RS485，并且支持TCP / IP，可满足众多的数据采集系统、远程监控系统等，这一板卡的最大特点就是它的可定制性，用户可以根据自己的需要灵活的配置控制器的输入输出、存储器大小和通讯端口，这样既满足了应用的需要又大大节省了成本。
（2）控制中心站
控制中心站服务器为配置较高的PC服务器，安装了专用的无线传感器网络和水质监测数据处理软件，负责上传数据的存储和分析，并设置了相应的服务，其它联网的客户机可以浏览监控各水质监测站的监测数据和工作状态。
三、结束语
随着社会的发展以及技术水平的不断提高，人们在水质监测过程中提出了许多新的方法。本文提出了基于无线传感器网络的水质监测系统，在实际研究过程中，工作人员还将一些先进的技术应用在其中，提高了其技术水平。通过实践证明，该系统能够更好地应用在水质监测工作中，提高了其理想的监测效果，满足了当前社会发展的要求。■
参考文献
网络监测系统范文第7篇
【关键词】无线传感器网络 ZigBee IEEE 802.15.4 能源管理 数据融合
近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对于环境保护和环境监督提出的更高要求，越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的研究。通过在监测区域内布署大量的廉价微型传感器节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知对象的信息的采集量化、处理融合和传输应用。无线传感器网络技术是应用性非常强的技术，它在当前我国环境监测系统中的应用潜力是巨大的。
一、无线传感器网络和ZigBee
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器结点通过无线通信技术自组织构成的网络系统。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界，在工业自动化领域，利用无线传感器网络技术实现远程检测、控制，从而极大地扩展现有网络的功能。传感器网络、塑料电子学和仿生人体器官又被称为全球未来的三大高科技产业。ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。
二、IEEE 802.15.4/ZigBee协议
1、IEEE 802.15.4标准
IEEE标准化协会针对无线传感器网络需要低功耗短距离的无线通信技术为低速无线个人区域网络（LR—WPAN）制定了IEEE 802.15.4标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间低速互连提供统一标准。同时ZigBee联盟也开始推出与之相配套的网络层及应用层的协议，目的是为了给传感器网络和控制系统推出一个标准的解决方案。该标准一出现短短一年多的时间内便有上百家集成电路、运营商等宣布支持IEEE 802.15.4/ZigBee，并且很快在全球自发成立了若干联盟。IEEE 802.15.4/ZigBee协议栈结构如图1所示。协议栈中物理层与MAC层由IEEE定义，网络层与应用程序框架由ZigBee联盟定义，上层应用程序由用户自行定义。
2、ZigBee标准
ZigBee这个字源自于蜜蜂群藉由跳ZigZag形状的舞蹈，来通知其他蜜蜂有关花粉位置等资讯，以达到彼此沟通讯息之目的，故以此作为新一代无线通讯技术之电磁干扰。因此，经过人们长期努力，zigbee协议在2003年中通过后，于2004正式问世了。
ZigBee网络是自组织的，并能实现自我功能恢复，动态路由，自动组网，直序扩频的方式故非常具有吸引力。节点搜索其它节点，并利用软件“选中”某个节点后进行自动链接。它指定地址，提供路由表以识别已经证实的通信伙伴。
三、无线传感器网络技术特点
无线传感器网络由大量低功耗、低速率、低成本、高密度的微型节点组成，节点通过自我组织、自我愈合的方式组成网络。区域中分散的无线传感器节点通过自组织方式形成传感器网络。节点负责采集周围的相关信息，并采用多跳方式将这些信息通过Internet或其他网络传递到远端的监控设备。
四、系统概述
环境监测应用中无线传感器网络属于层次型的异构网络结构，最底层为部署在实际监测环境中的传感器节点。向上层依次为传输网络，基站，最终连接到Internet。传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块组成，传感器节点的体系结构如图2所示。为获得准确的数据，传感器节点的部署密度往往很大，并且可能部署在若干个不相邻的监控区域内，从而形成多个传感器网络。传感器节点将感应到的数据传送到一个网关节点，网关节点负责将传感器节点传来的数据经由一个传输网络发送到基站上。传输网络是负责协同各个传感器网络网关节点、综合网关节点信息的局部网络。基站是能够和Internet
相连的一台计算机（或卫星通信站），它将传感数据通过Internet发送到数据处理中心，同时它还具有一个本地数据库副本以缓存最新的传感数据。监护人员（或用户）可以通过任意一台连入Internet的终端访问数据中心，或者向基站发出命令。基于无线传感器网络的环境监测系统适合于在煤矿、油田安全监测，温室环境监测、环保部门的大气监测、突发性环境事故的预测及分析、特殊污染企业的监测，生物群种的生态环境监测以及家庭、办公室及商场空气质量监测等领域应用。
五、系统应用特点及架构
1、系统特点
利用无线传感器网络实现环境监测的应用领域一般具有以下特点：
（1）无人环境、环境恶劣或超远距离情况下信息的采集和传送，保证系统工业级品质安全可靠。（2）生物群种对于外来因素非常敏感，人类直接进行的生态环境监控可能反而会破坏环境的完整性，包括影响生态环境中种群的习性和分布等。（3）需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备相对比较多，但仅仅用于监测或控制。（4）系统实施、运行费用要低，无需铺设大量电缆，支持临时性安装，系统易于扩展和更新。（5）具有数据存储和归档能力，能够使大量的传感数据存储到后台或远程数据库，并能够进行离线的数据挖掘，数据分析也是系统实现中非常重要的一个方面。
2、系统架构
（1）矿井安全监控
矿井利用无线传感器网络实现井下安全监控的系统结构框图如图3所示。传感器节点负责井下多点数据采集，主要包括CO、CO2、O2、瓦斯、风速和气压等参数，通过井场监控终端（基站）和地面基站传送给后台监控中心。后台监护人员通过该监测系统可及时、有效、全面的掌握矿井情况，有利于矿井实施指挥调度、安全监测，从而可以有效的防止矿井事故的发生。
（2）生态环境监测
传感器网络在生态环境监测方面的应用非常典型。美国加州大学伯克利分校计算机系3Intel实验室和大西洋学院（The College of the Atlantic，COA）联合开展了一个名为“in—situ”的利用传感器网络监控海岛生态环境的项目。该研究组在大鸭岛（Great Ducklsland）上部署了由43个传感器节点组成的传感器网络，节点上安装有多种传感器以监测海岛上不同类型的数据。如使用光敏传感器、数字温湿度传感器和压力传感器监测海燕地下巢穴的微观环境；使用低能耗的被动红外传感器监测巢穴的使用情况，系统的结构框图如图4所不。
（3）智能家居
无线传感器网络还可以应用于家居中，其家用远程环境监控系统的结构框图如图5所示。通过在家电和家具中嵌入传感器节点，通过无线网络与Internet连接在一起，用户可以通过远程监控系统完成对家电的远程遥控，例如用户可以在回家之前半小时打开空调，这样回家的时候就可以直接享受适合的室温，从而给用户提供更加舒适、方便和更具人性化的智能家居环境。
六、关键技术研究
1、数据融合技术
环境监测应用的最终目标是对监测环境的数据采样和数据收集。采样频率和精度由具体应用确定，并由控制中心向传感器网络发出指令。对于传感器节点来说，需要考虑采样数据量和能量消耗之间的折中。处于监控区域边缘的节点由于只需要将收集的数据发送给基站，能量消耗相对较少，而靠近基站的节点由于同时还需要为边缘节点路由数据，消耗的能量要多2个数量级左右。因此，边缘节点必须对采集到的数据进行一定的压缩和融合处理后再发送给基站。Intel实验室的实验中使用了标准的Huffman算法和Lempel—Ziv算法对原始数据进行压缩，使得数据通信量减少了2～4个数量级。如果使用类似于GSM语音压缩机制的有损算法进一步处理，还可以获得更好的压缩效果。表1表明了几种经典压缩算法的压缩效果。
2、安全管理
传统网络中的许多安全策略和机制不再适合于无线传感器网络，主要表现在以下四个方面：（1）无线传感器网络缺乏基础设施支持，没有中心授权和认证机构，节点的计算能力很低，这些都使得传统的加密和认证机制在无线传感器网络中难以实现，并且节点之间难以建立起信任关系；（2）有限的计算和能源资源往往需要系统对各种技术综合考虑，以减少系统代码的数量，如安全路由技术等；（3）无线传感器网络任务的协作特性和路由的局部特性使节点之间存在安全耦合，单个节点的安全泄露必然威胁网络的安全，所以在考虑安全算法的时候要尽量减小这种耦合性；（4）在无线传感器网络中，由于节点的移动性和无线信道的时变特性，使得网络拓扑结构、网络成员及其各成员之间的信任关系处于动态变化之中。目前无线传感器网络SPINS安全框架在机密性、点到点的消息认证、完整性鉴别、新鲜性、认证广播方面已经定义了完整有效的机制和算法，安全管理方面目前以密钥预分布模型作为安全初始化和维护的主要机制，其中随机密钥对模型、基于多项式的密钥对模型等是目前最有代表性的算法。
七、展望
环境监测是一类典型的传感器网络应用，在实际的应用中还有很多关键技术，包括节点部署、远程控制、数据采样和通信机制等。由于传感器网络具有很强的应用相关性，在环境监测应用中的关键技术需要根据实际情况进行具体的研究。并且随着无线传感器网络技术的日益成熟和完善，我们还可以在各个方面开展许多新的应用，比如军用传感网络可以监测战场的态势；交通传感网络可以配置在交通要道用于监测交通的流量，包括车辆的数量、种类、速度和方向等相关参数；监视传感网络可以用于商场、银行等场合来提高安全性。可以预见，随着无线传感设备性价比的提高以及相关研究的不断深入和传感网络应用的不断普及，无线传感器网络将给人们的工作和生活带来更多的方便。
参考文献
[1]马祖长，孙怡宁，梅涛，无线传感器网络综述.通信学报
[2]丰原.无线传感器网络
[3]郦亮.802.15.4标准及其应用.电子设计应用
网络监测系统范文第8篇
（浙江经济职业技术学院，浙江杭州310018）
【摘要】根据目前农产品冷链物流中出现的问题，设计和开发了一种基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测系统。该系统能够远程监测农产品在冷链环境中的信息，实时对冷链物流过程进行监测，并实现温度自动报警的功能。
关键词 冷链物流；无线传感器网络；终端节点；协调器
RealtimeMonitoringSystemforColdChainLogisticsofAgriculturalProductsBasedonWSN
WANGYi-yong
（ZhejiangTechnicalInstituteofEconomies,HangzhouZhejiang310018,China)
【Abstract】Accordingtothecurrentproblemsexistingintheagriculturalcoldchainlogistics,areal-timemonitoringsystemwasproposedanddevelopedforcoldchainlogisticsofagriculturalproductsbasedonWSN.Thesystemcanbereal-timeremotemonitoringofthecoldchainlogisticsenvironment,andrealizetheautomatictemperaturealarmfunction.
【Keywords】Coldchainlogistics;WSN;Terminalnode;Coordinator
0引言
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，人们对生活质量有了更高的追求，消费观念也发生了很大的变化，农产品的市场需求正逐步向绿色安全、生态新鲜方向发展[1]。从总体上看，我国农产品质量安全形势依然严峻，特别是在农产品冷链物流环节上问题经常发生，其中主要原因是对农产品流通环节安全监控上缺乏行之有效的措施[2]。
本文针对农产品在物流环节中的质量安全监控需求，设计基于Zigbee技术用于环境监测的无线传感器终端节点、集合信息的协调器网关节点和提供信息查询、自动报警的远程监控中心，构建一个基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测系统。该系统能够远程监测农产品在运输过程中的温度、湿度等信息，实现对冷链物流环境的实时监控，对解决现阶段冷链物流存在的问题具有重要的实际意义。
1系统基本结构
农产品冷链物流实时监测系统的基本结构主要由无线传感器网络单元和远程监控单元组成，基本结构如图1所示。无线传感器网络终端节点采集信息后，通过Zigbee无线传感网络将采集到的信息发送给协调器，协调器对接收到的信息进行分析和存储，对超过一定数值的信息进行报警，最后协调器通过GPRS将数据传输给远程实时监控端。
本文的无线传感器网络采用星型网络结构，即只有一个协调器，其余的都是终端节点，协调器负责网络管理工作，接收和发送由终端节点传输来的数据。在网络协调器的覆盖范围内布置若干终端节点，实现数据的采集和相互通讯。
2无线传感器网络设计
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者[3]。无线传感器网络作为一种全新的信息获取技术，凭借其低功耗、低成本、高可靠性等特点，已广泛应用于工业、农业等领域[4]。该无线传感器网络主要由终端节点和协调器节点组成，如图1所示。
2.1终端节点设计
无线传感器终端节点是整个冷链物流监控系统的重要部件，负责实时感知整个冷链物流过程环境的温度、湿度等信息，主要由温湿度采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块4部分组成[5]。传感器设备通过使用温湿度采集模块采集冷链物流环境信息后，经过数据处理模块的微处理器处理后，由数据传输模块的无线收发设备传出。终端节点结构如图2所示。
本系统采用TI公司的CC2530芯片作为节点的主控芯片。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，是一个真正的片上系统（SoC）解决方案，能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点。温湿度采集模块采用瑞士SENSIRION公司出品的SHT75温湿度传感器。SHT75是基于Comsens技术的新型传感器，测湿精度±1.8%RH，测温精度±0.3℃，量程范围-40℃至123.8℃，所以这款传感器较适合在冷链运输中的监测过程使用。
2.2协调器节点设计
协调器节点是整个无线传感器网络的中心，各个环境信息采集节点采集到的环境信息都经过无线传输到协调节点，由协调节点进行处理。它既负责建立和维护整个ZigBee网络，同时还需要接收采集节点的信息并将汇集来的数据信息整合传至远程监控端。协调器的基本结构如图3所示。
本系统设计的协调器节点通过RS-232串行接口与GPRS模块相连接以实现无线传感器网络与远程实时监控端的远程通信，实现无线网关的功能。通过配置GPRS模块的相关网络参数以实现GPRS与Intemet的连接，最终实现将无线传感器网络实时采集的数据传送至远程监控端。
3远程监控中心设计
远程监控中心主要由监控服务器和数据库组成。监控服务器的主要作用是接收GPRS终端发送的数据，对接收到的信息进行分析和存储，对超过一定数值的信息进行报警，并通过GSM网络通知到管理员手机。数据库中的货物状态表包括：货物编号，货物温度，货物湿度，地理位置和日期时间等。另外，远程监控中心需要构建一个Web站点，方便管理员和用户访问以得知冷藏车和冷库中货物的环境参数、品质特征等信息。
4结束语
该农产品冷链物流实时监测系统由终端节点、协调器节点以及远程监控中心三部分组成，终端节点采集模块负责实时采集冷链环境信息，并将信息通过Zigbee无线传感网络发送到协调器，协调器将汇集来的数据信息整合传至远程实时监控中心。监控服务器对接收到的信息进行分析和存储，对超过一定数值的信息进行报警。同时，管理员和用户可以通过监控服务器了解冷链系统各个单元的温度、湿度等信息，对整个冷链物流环境进行实时监控。
参考文献
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