大功率發(fā)射機(jī)機(jī)房UPS監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李毅

【摘 要】由于我臺(tái)對(duì)500KW發(fā)射機(jī)的供電系統(tǒng)進(jìn)行了UPS改造，為了保障機(jī)房UPS、溫濕度模塊、煙霧傳感器、漏水傳感器等設(shè)備及其周邊環(huán)境的安全、可靠和不間斷運(yùn)行，我們研制開(kāi)發(fā)UPS監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)建成后，能對(duì)各機(jī)房UPS、周邊環(huán)境溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的動(dòng)力環(huán)境設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理智能化，加強(qiáng)運(yùn)維保障，提高數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行安全性和可靠性，減少值班運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】UPS；監(jiān)控報(bào)警；大功率發(fā)射機(jī)房

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與特點(diǎn)

針對(duì)發(fā)射機(jī)房環(huán)境的實(shí)際情況，UPS等設(shè)備需要全年全天不間斷運(yùn)行，安全、可靠性要求高，運(yùn)維管理責(zé)任大，實(shí)時(shí)管理難度大的情況，為實(shí)現(xiàn)機(jī)房動(dòng)力環(huán)境事故預(yù)防，保障數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提供了高可靠的綜合動(dòng)力環(huán)境網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理報(bào)警系統(tǒng)解決方案，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房的UPS設(shè)備，其周邊環(huán)境情況。從實(shí)際出發(fā)，在有限的預(yù)算下，追求最高的性能。

1.1 通用性

本監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合國(guó)際工業(yè)監(jiān)控之通用性和開(kāi)放性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 可靠性

本監(jiān)控系統(tǒng)符合電磁兼容性和電氣隔離性能設(shè)計(jì)要求，不影響被監(jiān)控設(shè)備的正常工作。

本監(jiān)控系統(tǒng)具有自診斷功能，對(duì)通信故障、軟硬件故障功能能夠自動(dòng)診斷出來(lái)并及時(shí)告警；本監(jiān)控系統(tǒng)硬件能在用戶給出的基礎(chǔ)電源條件下不間斷工作。

本監(jiān)控系統(tǒng)硬件模塊具有良好的抗干擾能力。

1.3 穩(wěn)定性

本監(jiān)控系統(tǒng)中某一子系統(tǒng)運(yùn)行異常，不影響系統(tǒng)中其他子系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.4 安全性

本監(jiān)控系統(tǒng)與被監(jiān)控對(duì)象間具有可靠的電氣隔離，本系統(tǒng)的軟硬件在任何情況下，均不影響被監(jiān)控對(duì)象運(yùn)行的安全性。

本監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)管理和維護(hù)人員進(jìn)行多級(jí)權(quán)限分類以區(qū)分和限制各級(jí)用戶對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的訪問(wèn)能力。

本監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)用戶的管理和維護(hù)操作進(jìn)行跟蹤記錄，為運(yùn)行事故提供分析依據(jù)以追究相關(guān)的事故責(zé)任。

1.5 可維護(hù)性

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行在線運(yùn)行狀態(tài)診斷和監(jiān)測(cè)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)各功能單元故障情況，便于系統(tǒng)故障的維護(hù)處理。

軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和規(guī)范化標(biāo)識(shí)，保證軟件的可維護(hù)性要求。

1.6 擴(kuò)充性

系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)采用模塊化可擴(kuò)充結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化模塊接口，便于系統(tǒng)適應(yīng)不同規(guī)模和功能要求的網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控系統(tǒng)要求。

1.7 開(kāi)放性

監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議符合國(guó)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，操作系統(tǒng)選用國(guó)際廣泛使用的Windows操作平臺(tái)。

2 系統(tǒng)的先進(jìn)性、穩(wěn)定性和安全性

2.1 網(wǎng)絡(luò)化存儲(chǔ)和跨網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)訪問(wèn)

IP Power網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控系統(tǒng)可以同時(shí)采集UPS的輸入電壓、輸出電壓、頻率、溫度、負(fù)載、電池電壓、電池容量、市電狀態(tài)、電池狀態(tài)、故障狀態(tài)、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等狀態(tài)參量，采集的數(shù)值在監(jiān)控軟件界面上動(dòng)態(tài)地顯示出來(lái)。且前端采集設(shè)備有可擴(kuò)展的傳感器接口，用戶可以自由定義。后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，具有告警自定義的功能，當(dāng)參量達(dá)到警告值時(shí)，頁(yè)面自動(dòng)圖形顯示報(bào)警提示。網(wǎng)絡(luò)管理員可以在界面上設(shè)置被測(cè)參量的變化范圍、報(bào)警上下限數(shù)值、IP地址、監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔、在修改監(jiān)測(cè)量的上下限時(shí)，修改人被同時(shí)記錄。前端網(wǎng)絡(luò)采集設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器獨(dú)有的內(nèi)嵌Web Server可允許用戶通過(guò)PC的IE瀏覽器或其他標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器訪問(wèn)其內(nèi)嵌的網(wǎng)頁(yè)來(lái)查看設(shè)備的情況，而不需要額外的軟件。

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

本監(jiān)控系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸接口，可以通過(guò)IP數(shù)據(jù)包傳送網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。監(jiān)控系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)以報(bào)告的形式傳送回來(lái)，這樣遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算、整合和存儲(chǔ)。

2.3 簡(jiǎn)單和安全的使用

對(duì)前端網(wǎng)絡(luò)采集設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器的的配置和管理可以通過(guò)瀏覽器進(jìn)行，用戶不需要安裝額外的軟件。通過(guò)簡(jiǎn)潔的網(wǎng)頁(yè)，用戶就可以進(jìn)行配置，簡(jiǎn)單易用，節(jié)省安裝維護(hù)人員。用戶可配置儀器的IP地址、網(wǎng)關(guān)地址、子網(wǎng)掩碼、數(shù)據(jù)端口等設(shè)置。為了滿足數(shù)據(jù)安全性的需要，前端設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器提供了密碼機(jī)制，管理員必須通過(guò)密碼才能訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行修改和配置。為了防止網(wǎng)絡(luò)病毒的攻擊和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)干擾，前端網(wǎng)絡(luò)采集設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器設(shè)計(jì)了特有的包過(guò)濾功能和抗病毒機(jī)制，保證高可靠度的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.4 支持標(biāo)準(zhǔn)智能/通用傳感器

前端設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器是一種基于IEEE1451標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)傳感器適配器和傳感器與微處理器的數(shù)字接口集成化單元，具備完善的和通用性很強(qiáng)的二次開(kāi)發(fā)性能。

3 系統(tǒng)配置與組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)采用七層結(jié)構(gòu)的TCP/IP內(nèi)部局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

嵌入式網(wǎng)絡(luò)型監(jiān)控設(shè)備UPS網(wǎng)絡(luò)適配器分別安裝在各中心機(jī)房，與現(xiàn)場(chǎng)的UPS、設(shè)備相連。

組網(wǎng)傳輸方式：

各中心機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控設(shè)備采用TCP/IP協(xié)議通過(guò)以太接口接入內(nèi)部局域網(wǎng)。

電源、空調(diào)、UPS等設(shè)備監(jiān)控：

智能設(shè)備類：機(jī)房?jī)?nèi)采用協(xié)議轉(zhuǎn)換器與各種智能設(shè)備之間通過(guò)RS485/232網(wǎng)絡(luò)連接，采用主從方式通過(guò)各種通訊協(xié)議相互通訊，取得各設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為保障系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)采用多線程方式，同時(shí)與各端口的設(shè)備通訊，便于對(duì)事件的即時(shí)響應(yīng)。

非智能設(shè)備類：通過(guò)報(bào)警干接點(diǎn)接口和各種模擬變送器直接接入監(jiān)控主機(jī)的遙信、遙測(cè)接口（需加裝信號(hào)采集卡模塊）。

管理員電腦具備以下功能：

負(fù)責(zé)收集匯總每一個(gè)被監(jiān)控設(shè)備的各種數(shù)據(jù)或狀態(tài)。

對(duì)前端UPS網(wǎng)絡(luò)適配器采集上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷和整理，必要時(shí)將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

用戶可以隨時(shí)地查詢被監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)、數(shù)據(jù)。

對(duì)歷史數(shù)據(jù)按機(jī)房、設(shè)備或信號(hào)量提供曲線、表格的報(bào)表和統(tǒng)計(jì)功能。

對(duì)發(fā)生故障的被監(jiān)控設(shè)備，可彈出報(bào)警信息框和播放報(bào)警聲音，將故障情況通知現(xiàn)場(chǎng)的使用者和系統(tǒng)管理員，并可通過(guò)EMAIL自動(dòng)發(fā)送告警信息郵件到指定的電子信箱，可通過(guò)MODEM自動(dòng)發(fā)送告警訊息到指定的傳呼機(jī)上，可通過(guò)GSM MODEM自動(dòng)發(fā)送告警短消息到指定的手機(jī)上。

支持多用戶、權(quán)限設(shè)置功能。

4 中心機(jī)房監(jiān)控設(shè)備組成

4.1 UPS網(wǎng)絡(luò)適配器

通過(guò)RS232串口查詢UPS，外置于UPS，提供標(biāo)準(zhǔn)的10/100M網(wǎng)絡(luò)連接，為系統(tǒng)提供基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的UPS監(jiān)控、配置、控制和事件處理功能。當(dāng)只需要監(jiān)控機(jī)房溫濕度時(shí)，或者當(dāng)機(jī)房UPS多臺(tái)時(shí)配合SITEMATE使用。

4.1.1 技術(shù)接口參數(shù)

1）電源功耗

額定輸入電壓：12V，允許的范圍為[9V～15V]；額定輸入電流：300mA，實(shí)際正常工作消耗額定功率平均為230mA，SNMP卡核心消耗功率為200mA；網(wǎng)絡(luò)消耗30mA；擴(kuò)展設(shè)備電源由SNMP卡提供，最大可以接2個(gè)溫濕度設(shè)備。

2）RS232配置接口

用RS232串行通訊接口進(jìn)行參數(shù)配置，使用時(shí)需連接隨配的PS2->DB9M的轉(zhuǎn)換線。

接口方式：PS/2座，9針接口。

3）RS422擴(kuò)展接口

用于擴(kuò)展監(jiān)控環(huán)境或其他設(shè)備，使用時(shí)需連接隨配的PS2->RJ45的轉(zhuǎn)換線，該總線還提供5V電源。

接口形式：PS/2，9針。

4）Network接口

網(wǎng)絡(luò)匹配：支持1、10M半雙工、10M全雙工、100M半雙工、100全雙工。

接口形式：RJ45。

5）適配卡設(shè)備口：用于和UPS通訊

接口形式：DB9M。

4.1.2 性能與特點(diǎn)

12V直流電源供電；

2個(gè)RS232異步串行通信口（用于與UPS通信和參數(shù)配置）；

1個(gè)RS422/485可級(jí)聯(lián)Modbus總線通信口（用于連接智能溫濕度偵測(cè)模塊等）；

1個(gè)10/100M自適應(yīng)高速以太口（物理接口：RJ-45插座）；

提供開(kāi)放的軟件接口（如SNMP、OPC等），便于與第三方軟件無(wú)縫集成；

內(nèi)建完善的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)功能模塊，支持SNMP、HTTP、DNS、SMTP、DHCP、SNTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

可Web瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程動(dòng)力機(jī)房的UPS電源、環(huán)境溫濕度進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理，特別建立強(qiáng)大的Web Server管理功能模塊，使用戶可以在任何操作系統(tǒng)平臺(tái)上通過(guò)Web瀏覽器方便地進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢、基本信息管理、遠(yuǎn)程操作控制、各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置、用戶管理、歷史資料查詢等等全面完善的監(jiān)控管理功能，以及能夠通過(guò)手機(jī)短消息或Email向使用者或系統(tǒng)管理員發(fā)送警報(bào)信息；

可在主機(jī)上記錄一定長(zhǎng)度的歷史事件和歷史數(shù)據(jù)；

支持在線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，可直接在遠(yuǎn)程管理中心進(jìn)行監(jiān)控設(shè)備的軟件升級(jí)；

內(nèi)建式超長(zhǎng)壽命系統(tǒng)時(shí)鐘，且支持自動(dòng)校時(shí)以達(dá)到時(shí)鐘同步功能；

可以配合網(wǎng)絡(luò)短信報(bào)警服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)的短信告警功能。

4.2 監(jiān)控系統(tǒng)專用短信報(bào)警機(jī)

4.2.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

基于提供一種簡(jiǎn)便實(shí)用的GSM通訊解決方案的需求。它內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，解決了用戶在使用普通模塊時(shí)無(wú)TCP/IP協(xié)議棧而需在客戶機(jī)系統(tǒng)嵌入TCP/IP的局限性，利用可靠的GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。

同時(shí)簡(jiǎn)化了接口設(shè)計(jì)和外部伺服電路，更適合于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。用戶通過(guò)RS-232、RS-485或TTL電平接口，使用簡(jiǎn)單的AT+i命令，就可以完成端到端的可靠數(shù)據(jù)通信，極大減輕了用戶開(kāi)發(fā)時(shí)間和維護(hù)的工作量。

另外該產(chǎn)品可靈活地實(shí)現(xiàn)多種設(shè)備接入，工程安裝簡(jiǎn)單。適用于使用串口通訊的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、PLC或RTU以及工控機(jī)等，它可以使客戶原有的有線串口設(shè)備無(wú)須改動(dòng)立即變?yōu)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備。減少了系統(tǒng)更新的投入。

4.2.2 技術(shù)參數(shù)

1）外界環(huán)境指標(biāo)

工作溫度：-30-60℃；濕度范圍：≤90%；可在強(qiáng)電強(qiáng)磁環(huán)境下正常工作。

2）性能指標(biāo)

支持EGSM900和GSM1800雙頻；支持?jǐn)?shù)字、語(yǔ)音、短消息和傳真；采用電路交換最高速率為14.4kbps；支持電壓范圍：5V-25V、低功耗。

5 網(wǎng)絡(luò)化動(dòng)力環(huán)境集中監(jiān)控軟件IP Power SE

5.1 軟件功能描述

IP Power是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)房管理業(yè)務(wù)綜合軟件平臺(tái)，完全建立在標(biāo)準(zhǔn)的C/S構(gòu)架上，采用Winsock、組態(tài)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，OPC協(xié)議數(shù)據(jù)接口，處理來(lái)自各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警信息，值班人員管理。這些數(shù)據(jù)通過(guò)受理、分析、處理、校驗(yàn)等處理過(guò)程，保證報(bào)警信息及時(shí)、正確地得到記錄分析，同時(shí)為維護(hù)部門(mén)提供日常維護(hù)報(bào)表、性能狀況統(tǒng)計(jì)報(bào)表等分析數(shù)據(jù)。

整個(gè)監(jiān)控軟件平臺(tái)的配置非常簡(jiǎn)便，可以在線進(jìn)行不中斷系統(tǒng)正常運(yùn)行。配置可在中心遠(yuǎn)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)配置及修改和軟件升級(jí)。

監(jiān)控平臺(tái)內(nèi)置軟件看門(mén)狗，監(jiān)控軟件不會(huì)因用戶誤操作等原因而使系統(tǒng)出錯(cuò)、退出或死機(jī)，具有極強(qiáng)的容錯(cuò)能力。

5.2 監(jiān)控平臺(tái)具備以下功能模塊

網(wǎng)絡(luò)集中管理；實(shí)時(shí)監(jiān)控管理；歷史事件管理；歷史數(shù)據(jù)管理；系統(tǒng)操作日志管理；報(bào)表管理功能；告警定位與通知管理；用戶與權(quán)限管理；系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。

5.3 系統(tǒng)特色

支持多品牌多類型的UPS、精密空調(diào)等設(shè)備集中統(tǒng)一管理；

純中文顯示，操作界面直觀友好，安裝使用方便；

具有多種告警方式，如短信、語(yǔ)音、郵件、系統(tǒng)廣播、BP傳呼等；

能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)IP的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控；

采用大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠保存海量的歷史事件、歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)日志記錄；

豐富的報(bào)表打印功能，提供用戶各種方便使用的管理報(bào)表，使管理員可以輕松地掌握和分析一段時(shí)期內(nèi)UPS、精密空調(diào)等設(shè)備的運(yùn)行情況；

可支持已有的短信平臺(tái)接口或網(wǎng)絡(luò)短信告警器，短信告警服務(wù)更加靈活、方便、穩(wěn)定、安全、可靠；

具備告警確認(rèn)服務(wù)，要求運(yùn)維人員對(duì)告警訊息進(jìn)行確認(rèn)，使管理責(zé)任清晰明確；

可實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)點(diǎn)的告警信息只發(fā)給其相應(yīng)的分管人員；

提供強(qiáng)大的用戶和權(quán)限管理功能，切實(shí)保障系統(tǒng)的安全；

具備系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能，確保用戶數(shù)據(jù)安全；

靈活的告警自定義支持，用戶可根據(jù)管理維護(hù)的需要，設(shè)定自有的告警條件；

基于標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，可支持多種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，如以太網(wǎng)，WIFI、GPRS、CDMA、DDN、等等。

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[責(zé)任編輯：王楠]