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  • 金融業機房UPS監控技術探究

    2020-04-26 15:55:48

    一、UPS監控、報警系統的重要作用
      
      作為提高電源系統質量的主要設備,UPS本身的可靠性、可用性是衡量UPS系統性能最重要、最根本的指標。優秀的UPS監控、報警系統不僅可以監視和控制UPS設備,并可在出現故障、異常情況時及時通知相關維護人員。一般來說,監視功能是給普通用戶使用的,而控制功能是給具有特權的用戶使用的。普通用戶只能讀取電源事件和數據信息,供用戶分析、判斷UPS故障。特權用戶才可以對被監控的UPS進行診斷、測試、配置參數等操作。
      
      具體來說,實施電源監控的意義有以下幾個方面:
      
     ?、偈褂酶鞣N圖形用戶界面顯示UPS的輸入電壓、輸出電壓、輸入頻率、輸出頻率、電池電壓、輸出電流等參數,以便系統管理員或用戶掌握當前UPS的實時狀態,確保在第一時間發現問題并采取相應的應急措施予以及時處理。
      
     ?、谕ㄟ^監控系統可查看UPS的事件日志和數據日志,連續記錄設備的運行和負荷情況,進行數據采集和報告生成,全面分析電源的歷史狀況,真正做到設備的預檢預修。
      
     ?、郾O控系統可實現無人值守時一旦發生嚴重電源故障,文件能自動保存并關閉系統,使已做的工作不會因電源故障丟失。
      
     ?、芡ㄟ^軟件和智能附件可以提高UPS遠程監測功能,如遠程檢查UPS狀態、遠程查詢UPS報警信息以及進行電池校正試驗等。這些預防性功能都可以在UPS系統故障發生之前采取適當措施,提高UPS系統的可用性。
      
     ?、菘深A定UPS的關機、重啟和測試計劃。
      
      二、UPS的通信接口分類
      
      UPS的智能管理與通信功能是通過各種通信接口實現的。用戶的不同應用需要UPS提供不同的通信接口來支持。目前市場上主要品牌UPS可提供各種通信接口和智能附件,其中包括:
      
     ?、俅?5通信接15。其接口形式有DB9、DB25或者RJll等,通信協議有RS232、RS485等。
     ?、诶^電器通信接15。其接VI形式有DB25、接線端子等。
     ?、劬W絡通信接VI(InBand)。通過賦予UPS一個網絡IP地址,將UPS接人用戶局域網,同時支持TCP/IP、SNMP(SNMP是簡易網絡管理協議的英文縮寫)等協議,接口形式有RJ45、BNC等。
     ?、茈娫捦ㄐ沤涌?OutOfBand)。配合Modem及電話線實現遠程監控,接口形式為RJll。
     ?、莶稡US通信接口。支持ModBus/JBus協議,可將UPS的管理集成到樓宇管理系統(BMS)。
     ?、辵sB(UniversalSerialBus)接口。此通信方式等效于RS一232串口通信。
      
      三、UPS監控、報警系統的技術方案
      
      目前針對UPS可供選擇的監控、報警方案很多,各具不同的優缺點和可行性,分析歸納起來有以下常見方案。
      
      1.輔助繼電器方式
      
      干接點接口板綜合報警,也就是通過機器本身輔助繼電器模塊接口,可以按常閉或常開使用每一個觸點,一旦事先定義的觸點正常狀態發生變化,則表示有報警產生。將這些觸點信號連接至相應的報警設備(如燈、警鈴),就可以通過UPS的狀態信號(如正常運行、旁路運行及故障報警狀態等)以開關量形式及時通知用戶。另外,也可以利用UPS提供的繼電器通信口,增加繼電器接口板(RIM,Relay Interface Module)或監控接觸器模塊(SCM,Supervisory Contact Module)連接相應的報警設備。如果UPS放置得比較遠而UPS的峰嗚報警不能立即聽見,這種監控、報警就顯得很有用。
      
      2.遠程監控板方式
      
      這種方式是利用UPS提供的串行通信口(R232/485)連接遠程監控板(RMP,Remote Monitor Pannel)監控UPS操作狀態(顯示信息可與UPS上LCD相同),同時使用指示燈和警報鈴提供遠程報警指示(如輸入電壓故障、電池電壓低等)。遠程監控板距設備的距離一般為150m(最長300m),適合安裝在24小時有人值班區域,實現簡單的UPS運行狀態顯示及報警功能。遠程監控面板連接如圖1所示。


      3.基于Modem/電話/尋呼方式的監控技術這是一種較容易實現的UPS報警及監控方案,使用單獨電話線和Modem。當UPS在運行中出現異常狀況時(如市電中斷、電池快耗盡等情況),自動撥號就會通過設定的傳呼或手機號碼通知管理員UPS發生故障。此方案的不足之處在于,不能全面了解UPS狀態,同時無法控制UPS,只能作為報警使用?;贛odem的監控方式如圖2所示。


      4.遠程監控服務中心方式
      
      由UPS提供商建立遠程監控服務中心,為未安裝監控系統的用戶提供監控、報警服務。它通過調制解調器及電話線可在全球任何地點監測無限數量的UPS,管理用戶設備,管理關鍵系統報警,進行遠程診斷,提供信息報告。其連接方式是,將某區域或站點用戶的幾臺UPS采用二線制RS485總線通信卡連接到一臺主UPS,該主UPS通過通信卡和一根電話線(當然也需提供一個電話號碼)與遠程監控服務中心的PC機相連。PC上安裝遠程監控軟件(Teleguard或Teleservice),同時配置2個Modem,一個連接遠端UPS撥人的電話號碼,另一個作為UPS報警時發送信息通知管理人員,實現4種實時的傳送報警信息:撥打手機電話、短信SMS、傳真和E—mail。該方案主要為UPS維護中心遠程診斷UPS服務,監測距離不受限制。遠程監控服務中心如圖3所示。


    圖3遠程監控服務中心

      5.基于串行通信方式的JBUS監控方式
      
      該方式利用集中監控通信接口卡JBUS/RS485,通過JBUS網絡把多臺UPS與Pc相連,Pc安裝UPS監控軟件放置在動力值班區域來監控UPS狀態,并具有報警功能,同時可發送命令控制UPS(如關機、電池測試等)。
      
      J—BUS通信協議是MOD—BUS通信協議的子集,而MOD—BUS通信協議是在工業現場和樓宇自動化控制中最為常用的動力監控協議標準,支持總線多點方式,數據格式為幀格式,具有CRC校驗功能。UPS標準配置的J-BUS通信協議的物理接口為RS232/RS485/RS422,其監控距離可達1.2公里、32個節點數。如果超出了這個限制,那么必須采用485中繼器或485集線器來拓展網絡距離或節點數?;诖型ㄐ欧绞降腏BUS監控方式如圖4所示。


    圖4基于串行通信方式的監控  

    6.Web/SNMP卡網絡監控方式
      
      該方式為基于Web的UPS監控和管理方式,使用SNMP卡使UPS具備以太網通信能力,成為網絡上的一個節點,支持TCP/IP、SNMP等網絡協議,接口方式為RJ45,提供包括Web瀏覽,NMS網絡管理系統的接入等多種服務,并通過Telnet、HTTP、FTP、SNMP等標準工具對UPS做遠程監控和管理。
      
      其實現方式是,將UPS配上網卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里,把UPS作為網絡中的獨立節點進行控制和診斷,通過SNMP代理的遠程網絡(WANS)監控UPS,讓計算機及外圍設備能夠不透過計算機而直接接上網絡,在網絡環境下檢測、控制本地或遠程UPS,實現網絡中多臺PC可同時檢測UPS。這種監控方式主要用于UPS數量多、分布廣的企業級網絡,可以將UPS作為網絡上的一個(些)設備,通過網絡完成對UPS的監控,特別是支持HTTP通訊協議和HTML,可以直接使用通用瀏覽器IE進行UPS的監控,在IE瀏覽器上直接察看某臺UPS的工作狀態、輸入/輸出參數、電池后備時間等信息。其監控連接方式如圖5所示。


    圖5基于SNMP卡網絡監控方式

      四、UPS設備和其他環境動力設備
      
      集中監控技術隨著電源設備大量增加且分布分散,為了保障動力設備的安全運行,做到無人或少人值守,維護方式已從傳統的分散型人工現場檢測方式,向集中監控、集中維護和集中管理方向發展。目前許多企業已推出模塊化結構的基于多種操作系統的客戶機/服務器方式的智能化機房環境集中監控系統,用于管理包括UPS、轉換開關、機房空調、發電機組、門禁系統、電池檢測系統在內的上百種智能設備及系統,具有強大的監控與管理功能。
      
      1.集中監控系統可靠的科學管理
      
      集中監控系統根據用戶機房管理需求,對不同地域的機房場地的動力環境實現集中監控,包括對機房動力系統(包括配電柜、UPS)、環境系統(機房專用精密空調、漏水檢測、溫濕度監測)、消防系統(消防報警監測)、保安系統(門禁系統、視頻監控系統),具有完善的監測和控制功能,更為重要的是其融合了機房的管理措施,對發生的各種事件都結合機房的具體情況非常務實的給出處理信息,提示值班人員進行操作。它減輕了機房維護人員負擔,有效提高了系統的可靠性,實現了機房可靠的科學管理。
      
      2.集中監控系統實現的方式
      
      (1)集中監控系統基于TCP/IP及SNMP,客戶軟件通過計算機網絡與代理軟件系統連接,計算機網絡可以是局域網,廣域網,傳輸介質可以是以太網、FDDI、ATM及ISDN、PSTN等,傳輸協議為TCP/IP、SNMP等,支持各大廠商生產的各種智能UPS、空調及其他設備。集中監控系統一般采用逐級匯接的結構,分別由監控中心、監控單元/監控模塊和遠端監控站(遠端用戶)組成。監控單元和監控模塊是一系列的信號采集單元(如模擬量采集模塊、數字量采集模塊)、測量傳感器、協議轉換器及相應的控制執行器和智能設備的智能控制器。這些監控硬件與軟件的結合實現了機房環境動力設備的集中監控。集中監控系統拓樸結構如圖6所示。
      
      (2)集中監控系統一般包括客戶軟件Client、運行軟件及監控硬件三部份。其中,客戶軟件是集中監控系統重要組成部分??蛻糗浖橛脩舯O控界面,監控結果通過客戶軟件反映給用戶,用戶通過客戶軟件控制或設置監控對象。運行軟件在計算機后臺運行,通過接口從一個機房讀取環境設備的監控數據,然后組成TCP/IP的數據包,通過計算機的網卡發送到網絡,在網絡上的任何客戶(Client)都可接收到數據包(數據包包含機房設備運行情況的數據)。運行軟件同時接收網絡上任何客戶送來的TCP/IP數據包(用戶控制機房設備的數據),運行軟件把接收來的TCP/IP數據包分拆出控制數據,通過接口控制機房環境的設備。而客戶軟件為用戶端機房監控界面,它負責接收送來的TCP/IP數據包(數據包包含機房設備運行情況的數據),把設備運行情況數據通過各種形式表達到計算機的屏幕上,用戶則通過屏幕界面對設備進行控制,產生的控制數據由客戶把它組成TCP/IP包,通過計算機網卡送給相應的代理。


    圖6集中監控系統拓撲結構

      五、UPS監控技術的發展趨勢
      
      由于未來網絡的全球化必然帶來網絡的進一步復雜化。作為網絡系統的一部分,就要求UPS能夠實現在各種網絡平臺上的監控,而且隨著互聯網、局域網和電子商務的高速發展,用戶對網絡可用性的要求會越來越高,使UPS從對網絡關鍵設備的保護延伸至對整個網絡路徑的保護。UPS系統與互聯網技術將緊密結合在一起。雖然傳統技術如電話撥號、SNMP、Telnet等已實現了對UPS的遠程和集中監控,但這些技術通常要求特定的設備配置和操作技能。隨著互聯網的普及,使用瀏覽器監控UPS將成為UPS監控技術的主流。因此,監控軟件除了要提供完善的監控保護功能,還必須支持主流操作系統、跨平臺操作并具有即插即用的功能;支持主流數據庫及應用軟件;與主流服務器管理工具集成;與主流網絡管理系統集成。
      
      通過互聯網瀏覽器,從網絡中的任何工作站對所有UPS進行同時、全面的監控和管理,而且無須任何昂貴的網管軟件NMS平臺。UPS監控軟件發展的新趨勢將是界面更加新穎、功能進一步完善、穩定性好。


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