智能網(wǎng)絡(luò)UPS電源監(jiān)控技術(shù)的研究

　　UPS(UninterruptiblePowerSystem)即不間斷電源，是一種以逆變器為主要元件、穩(wěn)壓穩(wěn)頻輸出的計(jì)算機(jī)電源保護(hù)設(shè)備。UPS是伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而出現(xiàn)的。特別是微型計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，客觀上促進(jìn)了UPS電源的發(fā)展[1]。UPS的基本功能就是停電時(shí)能夠接替市電持續(xù)地供應(yīng)電力，由于電子元器件反應(yīng)速度快，停電的瞬間在4-8ms內(nèi)繼續(xù)供應(yīng)電力，解決現(xiàn)有電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現(xiàn)象，使我們的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)對(duì)相應(yīng)的電力保障提出了更高的要求，在這樣的前提下，智能網(wǎng)絡(luò)UPS電源應(yīng)運(yùn)而生。智能網(wǎng)絡(luò)UPS電源系統(tǒng)，主要是以網(wǎng)絡(luò)為管理對(duì)象，在UPS主機(jī)的輸出端增設(shè)RS232，485接El，SNMP(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)卡等類型的通信接13，利用接口經(jīng)過專用的通信電纜同服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上相對(duì)應(yīng)的通信接口相連，把UPS電源與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)具有監(jiān)控功能的智能網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)。目前UPS網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)主要有2個(gè)方面：一是與服務(wù)器上的軟件協(xié)調(diào)工作，使UPS除了完成不問斷供電外，還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障報(bào)警、事件、數(shù)據(jù)日志記錄、UPS參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分折、調(diào)節(jié)功能等；二是將傳統(tǒng)UPS通過硬件接口與計(jì)算機(jī)相連，結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的軟件，提供完整的電源管理方案，以加強(qiáng)UPS節(jié)能功能。

　　UPS的監(jiān)控技術(shù)主要有三種[2]：(1)基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)；(2)基于Web的監(jiān)控技術(shù)；(3)基于SNMP的監(jiān)控技術(shù)。

　　基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)受通信距離的限制，主要用于局域網(wǎng)中UPS的監(jiān)控；基于web的監(jiān)控技術(shù)將UPS與一臺(tái)主機(jī)相連，通過主機(jī)上的Web瀏覽器對(duì)分布在WAN范圍內(nèi)的UPS進(jìn)行監(jiān)控，定期產(chǎn)生UPS的狀態(tài)報(bào)告(包括UPS狀態(tài)和電池狀態(tài))并轉(zhuǎn)換成一定的格式文件，以便于UPS的管理、診斷、事件處理，保證電力或UPS故障時(shí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全關(guān)閉，使UPS處于健康的運(yùn)行狀態(tài)，提高電力故障時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可用性。它的便利在于無需對(duì)現(xiàn)有的電源系統(tǒng)作任何改造。但是通過主機(jī)上網(wǎng)，通信監(jiān)控軟件安裝在系統(tǒng)主機(jī)上，它工作時(shí)需要占用大量主機(jī)資源，如果UPS的信息量很大，勢(shì)必會(huì)影響到主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行和性能?；赟NMP的監(jiān)控技術(shù)主要用于UPS數(shù)量多、分布廣的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)中。給UPS配個(gè)網(wǎng)卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里，把UPS作為網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和診斷，通過網(wǎng)絡(luò)訪問自己的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)站，或通過串口與網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控或網(wǎng)絡(luò)關(guān)機(jī)，實(shí)時(shí)提供UPS的電流、電壓、電池后備時(shí)間和負(fù)載量的狀態(tài)分析，出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)通知用戶，以便系統(tǒng)管理員可以迅速簡(jiǎn)便地判斷出電源故障的發(fā)生處并迅速得以解決，使對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響減至最小，并能定時(shí)開關(guān)UPS和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)UPS的自檢等。這種方式的UPS系統(tǒng)反映靈敏，可操控性強(qiáng)，應(yīng)用范圍十分廣泛。下面主要論述基于SN—MP監(jiān)控技術(shù)的智能網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)。

　　一個(gè)完整的智能網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)硬件部分應(yīng)當(dāng)至少包含整流濾波部分、逆變部分、蓄電池系統(tǒng)以及其他的輔助部分，各部分協(xié)調(diào)一致才能形成一個(gè)良好的UPS運(yùn)行環(huán)境，它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖l所示，該系統(tǒng)通過R8232電源發(fā)生電路與UPS適配器相連，而UPS適配器代替相應(yīng)的計(jì)算機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)，也就是說每一個(gè)UPS都有其獨(dú)市的口地由}，網(wǎng)絡(luò)上的其他用戶和網(wǎng)絡(luò)管理員只要輸人IP地址，就可看到UPS的任何信息Ⅲ。管理員可以使用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)相應(yīng)的UPS進(jìn)行監(jiān)挎。有特殊情況時(shí)，軟件可以通過傳呼、E—mail等方式通知維護(hù)人員作出相應(yīng)的反映，當(dāng)UPS遇到特殊情況時(shí)，也町從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)觀察UPS的基本情況，并實(shí)施有效的措施。它的基本設(shè)計(jì)原理如圖2所示。

　　高度智能的UPS監(jiān)控技術(shù)不僅僅需要硬件系統(tǒng)的支持，更要有相應(yīng)的電源監(jiān)控軟件、SNMP管理器的支持，用戶可執(zhí)行UPS與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之間的遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信操作，使UPS具有遠(yuǎn)程管理能力，成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分。智能化UPS監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分主要由智能網(wǎng)絡(luò)UPS通迅顯示模塊、與計(jì)算機(jī)的通訊部分和看門狗電路三部分組成。

　　通迅顯示模塊的主要功能是把UPS使用過程中的各種信息顯示到控制面板上的液晶屏上，主要的硬件連接方式是利用單片機(jī)(例如AT89C51)與液晶顯示屏以模接口方式連接；開關(guān)機(jī)鍵直接與89C51的INTO相連接，以中斷的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)功能，同時(shí)設(shè)計(jì)相府的菜單結(jié)構(gòu)以簡(jiǎn)化操作。

　　通訊部分主要負(fù)責(zé)UPS與計(jì)算機(jī)之間的通訊，一般采用雙路驅(qū)動(dòng)器／接收器Max232來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。軟件設(shè)計(jì)中，其接I：l程序主要由發(fā)送子程序和通訊口中斷處理接收子程序組成，發(fā)送時(shí)，先發(fā)送一個(gè)起始位(低電平)，接著按低位在先的順序發(fā)送8位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。接收時(shí)，先判斷RXU接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有則按低位在先的順序接收8位數(shù)，最后判斷RXD是否有高電平出現(xiàn)，如有則完成一個(gè)數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。程序流程圖如下圖所示。其中圖3為發(fā)送過程流程圖，圖4為接收過程流程圖。

　　結(jié)論：UPS系統(tǒng)與Internet技術(shù)的緊密結(jié)合，使得UPS系統(tǒng)比以往任何時(shí)候都更易用，也更安全。隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛化和全球化。用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的要求會(huì)越來越高，使UPS從對(duì)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備的保護(hù)延伸至對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑的保護(hù)，這也對(duì)UPS電源的進(jìn)一步發(fā)展提出了更高的要求。