基于電源復(fù)位器的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站監(jiān)控設(shè)備電源和UPS管理系統(tǒng)

賈澤莘

（1.廣西大學(xué)計算機(jī)與電子信息學(xué)院；2.廣西廣播電視技術(shù)中心）

1 引言

隨著廣西整省區(qū)600多座鄉(xiāng)鎮(zhèn)無線發(fā)射臺站的大規(guī)模建設(shè)，無線覆蓋延伸到了鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級，極大的滿足了廣大人民群眾對收聽收看廣播電視的需求，要管理數(shù)量如此眾多的臺站，智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為必要，而其中監(jiān)控設(shè)備的電源管里又是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不可或缺的一環(huán)，它對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起到了重要的作用，本文利用自主研發(fā)的OEM設(shè)備-電源復(fù)位器進(jìn)行二次開發(fā)，將鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站監(jiān)控設(shè)備的電源監(jiān)測信息統(tǒng)一回傳至監(jiān)控中心實現(xiàn)統(tǒng)一管理。

2 總體方案與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 設(shè)計目標(biāo)

結(jié)合以往臺站運(yùn)行中的相關(guān)經(jīng)驗，部分監(jiān)控設(shè)備如主控電腦、3G路由器、采集器、交換機(jī)、音視頻服務(wù)器等設(shè)備在長時間運(yùn)行后容易出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，一般只需斷電重啟設(shè)備即可恢復(fù)正常，如果維護(hù)人員到臺站只為了按電源開關(guān)顯得人工、時間成本太高，同時UPS又是保證臺站意外斷電后監(jiān)控平臺不完全失去臺站控制權(quán)的重要基礎(chǔ)，所以本系統(tǒng)的主要實現(xiàn)的功能是在不依賴臺站主控電腦運(yùn)行的情況下，將臺站主要監(jiān)控設(shè)備的電源接入電源復(fù)位器，同時利用電源復(fù)位器232串口連接UPS通信口，通過光纖網(wǎng)絡(luò)回傳至監(jiān)控中心，達(dá)到在值班平臺就能能遠(yuǎn)程統(tǒng)一管理鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站監(jiān)控設(shè)備電源和臺站UPS狀態(tài)的目的。整體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 電源復(fù)位器二次開發(fā)

原版電源復(fù)位器硬件已具備了電源通斷功能，要實現(xiàn)統(tǒng)一管理系統(tǒng)的功能則需要在在其基礎(chǔ)上重新編程和改進(jìn)硬件，以保證功能性和穩(wěn)定性，主要做以下幾點(diǎn)改動：

2.2.1.1 遠(yuǎn)程升級

遠(yuǎn)程升級是提高設(shè)備易維護(hù)、功能擴(kuò)展的有效手段，例如不用維護(hù)人員到臺站現(xiàn)場升級，新型號UPS納入管理時只需更新通信協(xié)議等等，本次遠(yuǎn)程升級功能主要是采用AVR單片機(jī)自身的BootLoader編程技術(shù)來實現(xiàn)，BootLoader程序是一種引導(dǎo)程序，可以對應(yīng)用程序flash區(qū)進(jìn)行重新編程，從而達(dá)到升級的目的，首先在熔絲中配置單片機(jī)復(fù)位后首先進(jìn)入BootLoader引導(dǎo)區(qū)，在引導(dǎo)程序中接收網(wǎng)口數(shù)據(jù)，并將升級數(shù)據(jù)寫入到指定的應(yīng)用程序區(qū)，最后進(jìn)行校驗，完成升級過程，程序流程如圖2。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 BootLoader遠(yuǎn)程升級流程圖

2.2.1.2 串口防護(hù)

根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)多年運(yùn)行的經(jīng)驗積累，oem設(shè)備中串口芯片相對容易損壞，主要由靜電、浪涌、雷電、熱拔插等等原因造成，最終導(dǎo)致串口通信異常，本系統(tǒng)中因為涉及到UPS的232協(xié)議通信，為保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少維護(hù)量，有必要對串口電路進(jìn)行重新設(shè)計，復(fù)位器原版電路中232串口采用的是美信（MAXIM）公司的MAX3232芯片，該芯片本身不具備電源隔離和信號隔離功能，易受外界因素影響，本次設(shè)計選型為廣州致遠(yuǎn)RSM232串口芯片，其主要特點(diǎn)是集成了隔離電路，同時具了電源隔離，電氣隔離功能，隔離電壓可達(dá)2500VDC，ESD保護(hù)也達(dá)到8kv，完全滿足EIA/TIA-232E和ITU-T V28的標(biāo)準(zhǔn)。另外為提高串口抗干擾和防沖擊能力，在接口電路還增加由磁珠、瞬態(tài)抑制二極管、限流電阻等元器件組成的防護(hù)電路，保證整個串口電路的穩(wěn)定性，整個串口電路升級的原理圖如圖3。

2.2.1.3 UPS數(shù)據(jù)讀取

鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站的UPS均預(yù)留了RS-232作為通信端口，默認(rèn)波特率為2400bps，同時廠家也提供了相應(yīng)的協(xié)議文檔，但因為UPS電源的通信方式為主從式，即上位機(jī)發(fā)送命令至UPS的監(jiān)控單元，UPS內(nèi)的監(jiān)控單元在接收到上位機(jī)的請求命令后，才對命令進(jìn)行判斷并作出響應(yīng)，因此為了實時獲取UPS狀態(tài)參數(shù)，需要編寫程序通過電源復(fù)位器串口定時發(fā)送查詢命令，然后將從UPS串口回傳的數(shù)據(jù)分析處理，來作出數(shù)據(jù)有效性和通信時效性的判斷，最終將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后保存至專用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，供其他函數(shù)調(diào)用回傳至監(jiān)控中心服務(wù)器，具體流程圖見圖4。

2.2.1.4 數(shù)據(jù)主動上報

因鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站數(shù)量眾多，而且還在不斷的建設(shè)當(dāng)中，同時每個臺站中還存在有數(shù)量眾多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以為了方便統(tǒng)一管理，作為本系統(tǒng)核心的電源復(fù)位器必須增加主動上報數(shù)據(jù)的功能，一是可以回傳設(shè)備基本信息用于客戶端呈現(xiàn)、告警分析、數(shù)據(jù)庫記錄等，二是起到心跳包作用檢查設(shè)備是否在線， 三是上位機(jī)無需增加線程來頻繁主動訪問眾多設(shè)備，減輕中心服務(wù)器資源占用，四是可以做到向多個IP回傳，可受多IP控制，不依賴于某臺特定設(shè)備比如主控電腦等運(yùn)行，實現(xiàn)主動上報的主要編程工作是對服務(wù)器IP進(jìn)行地址解析，然后按協(xié)議規(guī)范對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集調(diào)用，接著進(jìn)行對UDP幀包進(jìn)行填充，最后由enc28j60以太網(wǎng)控制器將數(shù)據(jù)通過RJ45網(wǎng)口發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 基于C#的服務(wù)程序設(shè)計

圖3 串口接口電路

圖4 UPS數(shù)據(jù)讀取流程圖

為讓監(jiān)控中心值班平臺能夠直觀的監(jiān)控全區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站監(jiān)控設(shè)備電源狀態(tài)信息，需在中心服務(wù)器端開發(fā)專門的程序?qū)嫶蟮纳蠄髷?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，本次上位機(jī)程序開發(fā)環(huán)境為微軟Visual Studio 2010可視化開發(fā)平臺，編程語言為C#，數(shù)據(jù)庫方面則選擇了可伸縮性好、集成度高的關(guān)系數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)—SQL Server 2008，實現(xiàn)的功能主要是對復(fù)位器上報數(shù)據(jù)做分析呈現(xiàn)，如復(fù)位器端口狀態(tài)、UPS電壓、頻率，同時對一些緊急告警信息進(jìn)行提示，如市電電壓低、電池電壓低、旁路等等，除了顯示和告警之外還提供了控制功能，如遠(yuǎn)程重啟設(shè)備，開關(guān)UPS，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)重新配置下發(fā)等，程序編譯后的界面如圖5所示。

3 結(jié)束語

在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控設(shè)備電源復(fù)位重啟是一項非常實用的操作，能解決大部分設(shè)備因不穩(wěn)定而死機(jī)問題，同時UPS是整個監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，必須建立起一套可靠的管理系統(tǒng)，集中統(tǒng)一監(jiān)控，本文基于電源復(fù)位器的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站監(jiān)控設(shè)備電源管理系統(tǒng)，是利用了電源復(fù)位器原有硬件進(jìn)行二次開發(fā)，并將其作為串口服務(wù)器將UPS數(shù)據(jù)讀取、轉(zhuǎn)換回傳，同時開發(fā)了基于C#的服務(wù)器上位機(jī)程序，達(dá)到了集中監(jiān)控鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站部分監(jiān)控設(shè)備電源的目的，整套系統(tǒng)在進(jìn)兩年的鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站實際運(yùn)行過程中，穩(wěn)定可靠，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)射臺站安全播出起到了很好的保障基礎(chǔ)。

圖5 鄉(xiāng)鎮(zhèn)臺站OEM設(shè)備監(jiān)控服務(wù)程序