基于新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

鄭杰文，盧科帆，于小淞，丁陳杰

（1.杭州市余杭區(qū)供電公司，浙江 杭州 311100；2.杭州凱達(dá)電力運(yùn)維分公司，浙江 杭州 311100）

引言

新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于第三次信息科技革命的產(chǎn)物，其主要技術(shù)原理為借助傳感裝置以特定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)絡(luò)的連接，即以信息傳播為媒介實(shí)現(xiàn)物體與網(wǎng)絡(luò)通信的信息交換。主要功能包括智能識(shí)別、跟蹤、定位和監(jiān)管等。新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的關(guān)鍵技術(shù)有傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)等?，F(xiàn)階段的新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，尤其是在嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的作用下，被應(yīng)用于各類智能終端產(chǎn)品中[1]。針對(duì)UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，也可運(yùn)用新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

1 新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的必要性

UPS通常被作為支持設(shè)備正常運(yùn)行的后備電源，旨在提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性，在一些對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)要求較高的領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。例如，供電領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域和交通領(lǐng)域。從某一層面來講，UPS設(shè)備的運(yùn)行效果對(duì)各類設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生直接影響。UPS系統(tǒng)運(yùn)維不當(dāng)，出現(xiàn)電源失效問題時(shí)，將對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行效果造成嚴(yán)重威脅。在前期的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，投入使用3年之后的UPS會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行異常狀況，難以為設(shè)備運(yùn)行提供可靠的電源服務(wù)，這將帶來極大的安全隱患[2]。因此，采用新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這種高效可靠的技術(shù)手段，對(duì)UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)十分必要。

2 UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下，建立了UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還可以針對(duì)UPS系統(tǒng)組成中的單體蓄電池及其相關(guān)電壓、電流和環(huán)境因素等進(jìn)行全面檢測(cè)，對(duì)UPS的外圍電力參數(shù)也可起到一定的監(jiān)測(cè)作用。除此之外，該系統(tǒng)還可針對(duì)各類現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面保存，并支持遠(yuǎn)程訪問和監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)同步至云計(jì)算平臺(tái)，相關(guān)人員可以通過訪問云平臺(tái)對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)出UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的變化規(guī)律，以此為依據(jù)針對(duì)UPS設(shè)備的檢修計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，有效提升UPS設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的科學(xué)化水平。UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架如圖1所示。

3 UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)Zig Be e網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)組成包括后臺(tái)處理和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)部分，其中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的Zig Bee技術(shù)，其中還包括應(yīng)用層與網(wǎng)絡(luò)層，在一些傳輸速率要求較低且傳輸距離短的數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)中較為適用。Zig Bee協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，其中的最高層為APL層，子系統(tǒng)為Zig Bee設(shè)備對(duì)象、應(yīng)用支持子層和自定義應(yīng)用對(duì)象。應(yīng)用支持子層對(duì)設(shè)備綁定表進(jìn)行維護(hù)，同時(shí)明確在個(gè)人操作空間內(nèi)操作的設(shè)備。在Zig Bee設(shè)備對(duì)象則用于管理設(shè)備角色，使設(shè)備之間建立起安全的連接。網(wǎng)絡(luò)層是該系統(tǒng)的核心部分，主要用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全、路由和設(shè)備加入信息的管理。Zig Bee的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中，雖然每一層的功能性不同，但均由數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù)實(shí)體兩個(gè)部分組成，其中的數(shù)據(jù)服務(wù)主要用于為上層提供服務(wù)，而管理服務(wù)實(shí)體則負(fù)責(zé)提供其他服務(wù)。

在該系統(tǒng)中主要是借助Zig Bee技術(shù)對(duì)UPS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行采集，并上傳至系統(tǒng)中心，由系統(tǒng)提供解決方案。系統(tǒng)功能包括對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)圖表的顯示以及網(wǎng)關(guān)管理，旨在借助云計(jì)算平臺(tái)完成一些工作量較大的工作，如監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、處理和分析等。因云平臺(tái)具備大容量和超強(qiáng)的計(jì)算能力，可以為用戶提供可靠的功能服務(wù)。

4 UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)處理中心設(shè)計(jì)

4.1 基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)后臺(tái)處理中心的設(shè)計(jì)中選用了嵌入式設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。嵌入式設(shè)備與Zig Bee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議直接連接，并接收來自Zig Bee網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將該監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于本地系統(tǒng)中并實(shí)時(shí)顯示出來，用戶可直接通過訪問后臺(tái)系統(tǒng)查詢歷史檢測(cè)數(shù)據(jù)。除此之外，嵌入式設(shè)備還可以支持多種接入方式，如WiFi接入和GPRS接入等，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳。用戶可以通過遠(yuǎn)程訪問的形式及時(shí)獲取UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)信息，當(dāng)發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，也可通過網(wǎng)頁(yè)和短信的形式發(fā)出報(bào)警信息。

考慮到嵌入式設(shè)備的操作性能問題，在選用操作系統(tǒng)時(shí)可優(yōu)先選用具備免費(fèi)、開源和兼容性較大的Linux或Android操作系統(tǒng)。選用這兩種系統(tǒng)，可以有效降低嵌入式設(shè)備的應(yīng)用成本，并且能夠提高用戶體驗(yàn)，系統(tǒng)界面功能較為豐富，界面設(shè)計(jì)更具人性化特征。除此之外，開源和兼容的特性也可降低軟件開發(fā)的難度。

4.2 云計(jì)算平臺(tái)

云計(jì)算技術(shù)在發(fā)展之初便受到社會(huì)各界的關(guān)注，很多專家認(rèn)為云計(jì)算技術(shù)很可能推動(dòng)IT產(chǎn)業(yè)的重大變革。云計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于具備超強(qiáng)的計(jì)算能力、超大的存儲(chǔ)容量、超強(qiáng)的服務(wù)功能以及超低的成本，但同時(shí)也存在一定的弊端，即反應(yīng)速度較慢，安全系數(shù)也偏低。大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用可以有效提升數(shù)據(jù)挖掘能力，將其應(yīng)用于UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的快速挖掘與處理，并且通過整合歷史數(shù)據(jù)信息對(duì)UPS設(shè)備的后備容量進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，以此來保障對(duì)UPS設(shè)備的智能化管理。

5 結(jié)語(yǔ)

UPS即不間斷電源系統(tǒng)，在我國(guó)的電力、軍事等領(lǐng)域均被廣泛應(yīng)用，其自身的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生直接影響，如在出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異?，F(xiàn)象時(shí)，不能得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，必定會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行效果，也可能帶來諸多安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，亟需采取有效的技術(shù)措施對(duì)UPS的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測(cè)。新型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能識(shí)別和監(jiān)管技術(shù)能夠有效提升設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的可靠性，并且在Zig Bee協(xié)議的支持下可有效增強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為不間斷電源系統(tǒng)的合理應(yīng)用保駕護(hù)航。