自動化應用基于SNMP協議實現

　　本篇文章是由《自動化應用》發表的一篇電子論文，(月刊)創刊于1960年，由國家科技部主管，科技部西南信息中心主辦，以自動化科技前沿技術為基礎,主要報道系統工程應用技術�！蹲詣踊瘧�用》主要欄目有：1.前沿技術：主要報道國內外自動化技術發展的新動向、新技術、新產品及其在各應用領域中的經驗和體會。

　　[摘 要] 在“發展大油田、建設大氣田，實現油氣當量5000萬噸”的宏偉目標下，大規模產能建設和數字化應用對油田信息化設備的管理提出了前所未有的高要求。基于SNMP協議的網絡監控管理平臺，實現了對油區數字化設備的遠程、有效的管理，為油田生產提供了可靠的服務保障。

　　[關鍵詞] SNMP; 數字化; 網絡監控

　　1概述

　　在油田數字化的進程中，大量數字化設備的安裝部署，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工作量。目前對于這些數字化設備的管理基本上采取一種分散、被動的方式，如何實現數字化設備的集中管理和數字化系統的信息化管理，是當前必須考慮的一個問題。

　　目前，有兩種網絡管理協議在計算機網絡管理中占主導地位：一種是開放系統互連組織(OSI)提出的公共管理信息及協議(CMIS/CMIP);另一種是Internet工程任務組(IETF)提出的簡單網絡管理協議(SNMP)。IETF指定的SNMP協議顯得簡單實用，容易實現，因而被迅速地推廣開來，得到了廣泛支持。

　　SNMP是為網絡管理服務而定義的應用協議，SNMP實際上是指網絡管理的一系列標準，包括協議、數據庫定義和一系列數據對象。作為基于TCP/IP協議的網絡管理協議，它工作在傳輸層之上，完全獨立于底層的傳輸機制，采用“管理者-代理”模型來監視和控制各種可管理的網絡設備，利用無連接的UDP協議在管理者和代理之間進行信息的傳遞。

　　在油田開展的EPON組網改造中，由于油區數字化網絡設備的管理沒有統一的管理平臺，造成改造過程中出現故障不能及時發現，并且故障上報后由于所掌握的信息較少，往往也很難快速準確判斷出故障源，使得維護工作非常被動，不能從全局上把握目前網絡的整體運行情況。針對這一現狀，在EPON二期改造的工程中，采用了基于SNMP協議的網絡監控平臺對部分站點的數字化網絡設備運行狀態進行監測，監測設備包括：MOXA串口服務器、視頻服務器、視頻工作站、PLC柜、工控機、無線網橋、交換機、ONU等。重要設備采用網絡層和應用層兩個層面的監測，不僅對這些設備的網絡通道進行監測，而且還對這些設備的服務狀態進行監測。管理人員可以實時掌握油區網絡的運行狀態，及時發現故障，解決故障，確保油區生產網絡的正常運行。

　　2系統設計

　　目前要實現所有作業區和廠部的數字化網絡監控，可以按照如下方案進行部署：

　　(1) 在作業區(聯合站)的網絡匯聚點可以各安裝一臺嵌入式服務器，實現對本作業區(聯合站)的數字化網絡設備的監控，在作業區(聯合站)網絡管理部門可以安裝一臺客戶端，實現轄區內的網絡設備監控。

　　(2) 在廠部信息中心安裝一臺嵌入式服務器，實現廠部的全部應用服務器和數字化網絡設備的監控，廠部服務器可以將各作業區的服務器作為代理，實現各作業區數字化網絡設備的監控管理。

　　(3) 網絡監控布局按照聯合站-增壓點、增壓點-井場兩級布局。

　　3系統功能

　　從數字化管理的角度看，油區網絡監控平臺實現了四大管理功能。即服務管理、故障管理、拓撲管理和資產管理。

　　3.1服務管理

　　油區數字化網絡設備是油田生產的關鍵設備，要實時監控其服務狀態，只通過網絡層的監控是不能確保萬無一失的。由于在用設備都是模塊化設計的，有專門的網絡模塊來處理網絡通信。在其他服務模塊出現問題而網絡處理模塊正常的情況下，網絡層監控是無法確定設備服務狀態的，需要使用應用層的探針。應用層的探針可以通過發送特定的協議消息來探測被監控設備的服務狀態，同樣可以將采集到的數據采用實時曲線圖的方式呈現給管理者。通過應用層的探針可以確保重點設備的服務狀態。

　　這一特點在油區EPON改造中得到了證實。由于先前網絡存在不穩定因素，造成了增壓點的視頻監控無法在西安控制中心顯示，但是本地可以顯示，因此認為是增壓點的網絡傳輸有問題，但是通過Ping測發現所有的視頻服務器都可以在西安Ping通，說明網絡傳輸沒有問題的，前后得出的兩種相反的測試結果，對處理故障帶來了困惑。而后通過查看油區網絡監控平臺發現，增壓點和轉油站應用層探針有同樣的告警提示，網絡層探針無告警，于是將注意力轉移到增壓點和轉油站的連接情況，通過交換機端口數據的對比，發現增壓點和轉油站之間存在環路，從而找出了故障原因。

　　更重要的是油區網絡監控平臺可以通過SNMP協議采集各種網絡設備的運行參數，如端口狀態、端口速率、地址表等參數，并將各參數實時地顯示在網絡拓撲圖上，這些運行參數同樣可以采用實時曲線圖的方式呈現給管理者，方便對網絡的整體性能做出評估和優化。例如目前油區中井場到增壓點的數據傳輸設備大量使用的是無線網橋，采用監控平臺SNMP協議可以實時地監測各站點無線網橋的信號強度和工作狀態，使整個無線網絡處于可管理的狀態下。

　　3.2故障管理

　　油區網絡監控平臺對網絡設備的監控是實時的，設備出現故障后可以通過多種方式上報，包括彈出窗口、聲音告警、記錄日志、發送郵件、發送短信等。同時為了避免誤報，系統采用的是狀態管理機制，將設備劃分為正常、不穩定、故障3種狀態，通過不穩定期作為一個緩沖，可以大大提高故障上報的準確度，故障設備和故障類型可以實時顯示在拓撲圖上。

　　所有故障均可以在系統日志中查詢到開始時間、結束時間、經歷時間等相關信息，對于已知的故障可以進行確認，確認后故障將暫停上報。通過油區網絡監控平臺的故障管理功能，可以實時地掌握油區網絡設備的運行狀況，出現故障及時上報，及時解決，保證油田數字化系統的安全穩定運行。

　　3.3拓撲管理

　　隨著油田數字化建設的推進，油區的數字化網絡規模已經越來越龐大，網絡的拓撲結構也在不斷更新，如果擁有一張能夠動態更新的拓撲圖對網絡的管理是非常必要的。油區網絡監控平臺正是一張能夠動態更新的網絡拓撲圖，平臺可以與電子地圖相結合，顯示節點的地理位置，管理人員可以直觀地看到當前網絡結構，便于優化網絡布局。

　　油區網絡監控平臺的網絡拓撲圖采用的是多級子網結構，可以按照不同的等級劃分網絡層次。目前在油區采用的是兩級結構，聯合站到增壓點為網絡的第一級，增壓點到井場為網絡的第二級，采用分級的方式使整個網絡由單層的平面結構，變成了多層的立體結構，管理起來更加方便，同時拓撲圖的顯示也更加清晰明了。

　　3.4資產管理

　　油田數字化建設投入了大量的資金，所安裝的數字化設備是油田的重要資產，如果這些設備停止工作將是一種損失。如何確保數字化設備的穩定工作，以最大限度地保護資產不受損失，是值得關注的問題。油區網絡監控平臺的應用，是通過服務管理、故障管理實時監控油區的各種數字化設備的運行狀態，管理人員可以通過油區網絡監控平臺實時掌握當前資產的運行情況，出現故障可以及時發現解決，確保資產有效運行。

　　4系統優點

　　4.1提高故障處理的效率

　　在傳統方式下，只有當故障發生影響到數字化平臺運行后，監控人員才會上報故障，由于沒有全局的信息，無法準確判斷出故障點的位置，網絡維護人員通常需要從網絡的末端開始排查故障，效率較低。在應用了網絡監控平臺后，網絡的故障是實時上報的，網絡維護人員在發生故障后可以準確地判斷出故障點，主動出擊排除故障，從而使從故障發生到排除的時間大大縮短，效率得到了很大提高。

　　4.2降低網絡維護成本

　　油區網絡具有分布范圍廣、站點分散的特點，隨著網絡規模的增加，維護人員的數量也需要增加;采用網絡監控平臺之后，網絡維護的工作量得到減少，維護人員的數量也相應得到了減少，同時網絡維護人員在出發前基本就可以定位故障點，可以直接前往故障點處理故障，減少了車輛的行駛里程，降低了網絡的維護成本。

　　4.3多種設備統一管理

　　目前油區的網絡設備種類、型號多樣，各廠商的設備管理軟件無法管理其他廠商的設備;采用SNMP協議可以管理不同廠家的各種型號的設備。SNMP協議是網絡設備管理最通用的協議，可以兼容豐富多樣的網絡設備，對于新類型的設備可以通過加載相應的MIB(管理信息庫)實現管理，因此基于SNMP協議的油區網絡監控平臺可以無縫兼容各種新類型的設備，實現平臺的平滑升級。

　　4.4提高數字化網絡設備管理水平

　　隨著油田數字化的建設，油區網絡設備數量和類型都在快速增長，如果繼續使用傳統的維護方式，將很難滿足網絡維護的需求。基于SNMP協議的油區網絡監控平臺改變了傳統的網絡維護方式，網絡管理人員通過平臺可以實時掌握油區網絡的運行狀態，出現故障可以及時定位處理，提高了數字化網絡的管理水平，確保了油田數字化系統的安全可靠運行。

　　5結束語

　　本文以油田數字化網絡為背景，針對油區網絡系統在管理方面還相對落后，排除故障還停留在傳統模式上等問題，開展了基于SNMP協議的網絡管理軟件在油區網絡監控方面的應用實驗，通過部分故障處理案例和日常網絡管理方面的作用來看效果良好，有效地提高了網絡故障的排除效率，降低了網絡管理的成本，提高了油區數字化網絡的管理水平。

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