摘? 要: 基于網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)的定義,介紹了智能UPS的實(shí)現(xiàn)過程。為了獲得最佳運(yùn)行狀態(tài),UPS系統(tǒng)內(nèi)容包括了多種技術(shù)并具有典型的特點(diǎn),包括網(wǎng)絡(luò)化、智能化、自動(dòng)化、保護(hù)性等。

　　關(guān)鍵詞: 智能化? UPS? 網(wǎng)絡(luò)

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　　隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,通信與計(jì)算機(jī)互相促進(jìn),各種局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)廣泛用于各部門。金融及其他系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)過多依賴互聯(lián)網(wǎng),而對(duì)其中所使用的電子設(shè)備(如:計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī))、工業(yè)過程控制及各行業(yè)的實(shí)時(shí)控制及運(yùn)算系統(tǒng)的供電質(zhì)量要求越來越高。雖然集電力電子技術(shù)、信號(hào)處理與自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件及硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)于一體的UPS(不間斷電源)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)也日臻完善,但是UPS在運(yùn)行管理上存在著事故隱患。UPS作為儀表電源,可以說是整個(gè)裝置的總開關(guān)。UPS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障,裝置面臨的將是被迫癱瘓。為滿足不間斷供電要求,全面改善供電質(zhì)量,為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備乃至數(shù)據(jù)傳輸途徑提供端到端的全面保護(hù),需要新一代的更智能、更具靈活管理特性、更可靠的網(wǎng)絡(luò)UPS系統(tǒng)。

1? 網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)定義

　　網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)主要是以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)為管理對(duì)象,是指在UPS的主機(jī)輸出端增設(shè)RS232、R485接口和SNMP簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議卡通信接口。這些接口通過電纜或調(diào)制解調(diào)器同計(jì)算機(jī)服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上的相應(yīng)的通信接口相連。再在微機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理平臺(tái)上裝上能適應(yīng)各種操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的具有電源監(jiān)控軟件功能的UPS供電系統(tǒng)。這樣就能把UPS電源與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(包括以太網(wǎng)和令牌網(wǎng))構(gòu)成一個(gè)具有相應(yīng)監(jiān)控功能的智能化UPS供電系統(tǒng)。目前UPS網(wǎng)絡(luò)智能化技術(shù)主要包括二個(gè)方面:一是加強(qiáng)UPS新功能,與服務(wù)器上的軟件協(xié)調(diào)工作,使得UPS除了完成最基本的不間斷功能外,還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上事件記錄、故障告警、UPS參數(shù)自動(dòng)測(cè)試分折、調(diào)節(jié)功能等;二是加強(qiáng)UPS節(jié)能功能。網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)將傳統(tǒng)式UPS通過與計(jì)算機(jī)相連的硬件接口,結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的軟件,以提供計(jì)算機(jī)軟件及資料的雙重保護(hù)。與服務(wù)器上的復(fù)雜軟件一起工作以提供完全的電源管理方案。

2? 網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　計(jì)算機(jī)與UPS電源是通過接口進(jìn)行通信。要使供電系統(tǒng)的故障信息和UPS狀態(tài)信息能夠傳送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng),首先要完成計(jì)算機(jī)與UPS之間的連接電纜的自動(dòng)查詢。為保證通信的準(zhǔn)確性,需按規(guī)定的通信協(xié)議進(jìn)行初始化。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的軟件和硬件產(chǎn)品通常基于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。它在網(wǎng)絡(luò)上與管理信息庫交互起作用;通過發(fā)布簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議命令,網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上檢索信息和發(fā)布控制命令來控制網(wǎng)絡(luò);還具有處理消息軟中斷(消息軟中斷是警告網(wǎng)絡(luò)管理站重要事件諸如UPS使用電池供電的消息)的能力。簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議產(chǎn)品是任何能按照簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議交流管理信息的應(yīng)用或設(shè)備。對(duì)于服從簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的設(shè)備可以通過簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議網(wǎng)絡(luò)管理軟件進(jìn)行監(jiān)視和管理。網(wǎng)絡(luò)管理員利用簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)。由于簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),因此它被大量供應(yīng)商廣泛地用于硬件和軟件平臺(tái)中。

　　計(jì)算機(jī)用戶還可靈活地配置參數(shù)文件,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知道如何處理各種故障及信息。通過網(wǎng)絡(luò)UPS可以利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)通信接口與UPS通信接口相連,再在計(jì)算機(jī)上安裝相應(yīng)的監(jiān)控軟件。有了監(jiān)控軟件后,計(jì)算機(jī)便與UPS建立了通信聯(lián)系,計(jì)算機(jī)定時(shí)發(fā)送指令,UPS在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)返回信息。當(dāng)電源出現(xiàn)異常時(shí),UPS內(nèi)部的微控制器會(huì)及時(shí)把異常信息發(fā)給計(jì)算機(jī),并由監(jiān)控軟件在計(jì)算機(jī)上發(fā)出告警信息,提醒操作員或網(wǎng)絡(luò)管理員及時(shí)處理。若有關(guān)人員不在現(xiàn)場(chǎng),則監(jiān)控軟件會(huì)在UPS供電時(shí)間結(jié)束時(shí)自動(dòng)中止各種軟件的運(yùn)行程序,禁止用戶登錄,自動(dòng)存盤,保持現(xiàn)場(chǎng)等,并通過網(wǎng)絡(luò)向有關(guān)用戶發(fā)出警告信息,通報(bào)電源異常信息。同時(shí)監(jiān)控軟件還具備完備的UPS自我測(cè)試功能,測(cè)試UPS的狀態(tài)及電池容量等,能以數(shù)據(jù)和圖形形式顯示并記錄UPS輸出和輸入電壓、頻率、負(fù)載、溫度、電池容量等數(shù)據(jù),使用戶可以分析、診斷、預(yù)作防范。

　　連接UPS的計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上是一個(gè)節(jié)點(diǎn),有其獨(dú)有的IP地址。網(wǎng)絡(luò)上的其他用戶或網(wǎng)絡(luò)管理人員只要輸入連接UPS的計(jì)算機(jī)IP地址即可看到UPS的任何信息。SNMP卡與上述計(jì)算機(jī)與UPS連接方式基本相同,而且此SNMP適配器亦有其獨(dú)有的IP地址。網(wǎng)絡(luò)上其他用戶或網(wǎng)絡(luò)管理人員只要輸入相應(yīng)的IP地址,即可看到UPS的所有信息。采用SNMP卡可在網(wǎng)管工作站上對(duì)UPS進(jìn)行管理。使用UPS接口擴(kuò)展器后使同一臺(tái)UPS電源可以支持多個(gè)服務(wù)器,每個(gè)服務(wù)器可以運(yùn)行不同的操作系統(tǒng),可支持多種作業(yè)平臺(tái)操作,并且能互傳UPS的內(nèi)部信息,適用于LAN、WAN及Internet運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)每臺(tái)服務(wù)器的獨(dú)立性。然后通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS電源的遠(yuǎn)程控制,提供UPS的有關(guān)信息,最后只需用通信電纜把UPS電源與服務(wù)器相連接即可。其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

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3? 網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)特點(diǎn)

　　網(wǎng)絡(luò)UPS智能系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)通信、計(jì)算機(jī)硬件/軟件和其他多種技術(shù)組成的綜合管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)UPS不間斷電源外,而且有它本身的特點(diǎn)。

　　(1)網(wǎng)絡(luò)化

　　通過SNMP標(biāo)準(zhǔn),可以監(jiān)控或管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何一臺(tái)UPS的運(yùn)行,并能在自己的辦公室里同時(shí)偵測(cè)和管理多個(gè)遠(yuǎn)地工作站的UPS狀態(tài)參數(shù),從而大大提高網(wǎng)絡(luò)的效能和安全性。網(wǎng)絡(luò)的特征決定了網(wǎng)絡(luò)管理員與UPS以及受UPS保護(hù)的計(jì)算機(jī)之間的物理距離明顯拉大。過去一臺(tái)計(jì)算機(jī)配一臺(tái)UPS,即一臺(tái)UPS只負(fù)責(zé)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。正如在網(wǎng)絡(luò)中需要使用網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)來為多個(gè)用戶服務(wù)一樣,在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,同樣需要“網(wǎng)絡(luò)UPS”。它擁有更大的蓄電量,可以同時(shí)為多臺(tái)計(jì)算機(jī)或其他外設(shè)服務(wù),并能夠通過某種機(jī)制達(dá)成負(fù)載之間的動(dòng)態(tài)平衡。此外,將UPS系統(tǒng)與Internet技術(shù)緊密集成,增加整個(gè)信息系統(tǒng)的易用性。雖然傳統(tǒng)的技術(shù)如電話撥號(hào)、SNMP協(xié)議,Telnet等已實(shí)現(xiàn)了對(duì)UPS的遠(yuǎn)程和集中監(jiān)控,但這些技術(shù)通常要求特定的設(shè)備配置和操作技能。Internet的普及對(duì)UPS系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。UPS廠商如APC已推出了可使用瀏覽器監(jiān)控UPS的產(chǎn)品。使用Internet技術(shù)監(jiān)控UPS系統(tǒng)將成為未來UPS技術(shù)的主流之一。

　　(2)智能化

　　為克服傳統(tǒng)的UPS與計(jì)算機(jī)負(fù)載間、通信設(shè)備間互為獨(dú)立,相互之間無任何協(xié)調(diào)關(guān)系的弊端,近年來,出現(xiàn)了一種“智能化”的UPS供電系統(tǒng)。由于微處理器技術(shù)的應(yīng)用,UPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能化。智能型網(wǎng)絡(luò)UPS內(nèi)部都有微處理器,一般采用8位或16位微處理器。通過微處理器的串行接口與服務(wù)器、PC或終端之間實(shí)現(xiàn)通信,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,包括UPS工作狀態(tài)、輸入輸出參數(shù)及各種指令。智能化UPS一方面實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行過程中自我狀態(tài)的監(jiān)控,對(duì)一些故障現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)處理,使其始終平穩(wěn)可靠運(yùn)行;另一方面實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)與UPS之間的雙向數(shù)據(jù)通信,用戶可以在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上實(shí)時(shí)監(jiān)視可控制UPS電源的運(yùn)行狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的UPS產(chǎn)品已經(jīng)由獨(dú)立的外設(shè)產(chǎn)品發(fā)展成為整個(gè)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可分割的一部分。除了要求其產(chǎn)品可以方便地接入網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)外,更主要是因?yàn)樵黾又悄芑δ苓M(jìn)行電源管理,能使Internet/Intranet管理無人值守成為可能。

　　(3)自動(dòng)化

　　自動(dòng)化是指UPS電源自動(dòng)完成的一些自我檢測(cè),達(dá)到全方位自動(dòng)監(jiān)管功能。無需人工干預(yù)的UPS自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和保證系統(tǒng)高可靠性的重要因素。并加強(qiáng)了對(duì)電源過壓保護(hù)、短路保護(hù)、過溫保護(hù)等防護(hù)機(jī)制。UPS的自動(dòng)化主要體現(xiàn)在:①電池放電自動(dòng)保護(hù)。在UPS欠壓保護(hù)前,系統(tǒng)存盤退出,隨后發(fā)出UPS關(guān)機(jī)命令。此時(shí)UPS等待市電恢復(fù),同時(shí)隨時(shí)監(jiān)控市電情況,保留電源資料,以供分析供電質(zhì)量。②當(dāng)市電恢復(fù)正常時(shí),自動(dòng)啟動(dòng)UPS,恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)行。③記錄各種類型的故障,包括電網(wǎng)、負(fù)載及UPS本身故障信息自動(dòng)保存,以備日后分析。④可定期對(duì)UPS進(jìn)行測(cè)試,包括系統(tǒng)測(cè)試、電池測(cè)試等。

　　(4)實(shí)時(shí)性

　　實(shí)時(shí)性就是要求監(jiān)視電路中各部分的狀態(tài),隨時(shí)獲取主機(jī)工作時(shí)的有關(guān)參數(shù)。應(yīng)用戶的要求提供電源品質(zhì)的歷史記錄。這樣以便系統(tǒng)管理員可以迅速、簡(jiǎn)便地判斷出電源故障發(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,UPS的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)包括:輸入/輸出的電壓、電流和頻率、蓄電池的充放電壓和電流、UPS的負(fù)載百分比(代表UPS的實(shí)際負(fù)載量是其標(biāo)稱輸出功率的百分之幾)和狀態(tài)分析及工作溫度等。

　　(5)保護(hù)性

　　UPS對(duì)于組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各類電子設(shè)備從PC和工作站,服務(wù)器到網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備以及電信設(shè)備,提供具有針對(duì)性的保護(hù)。它保護(hù)不同的電子元件的UPS具有不同的特征。在市電出現(xiàn)停電的時(shí)刻,UPS能瞬間完成切換到后備電源的過程,使計(jì)算機(jī)在短時(shí)斷電時(shí)仍能順暢運(yùn)行,不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)關(guān)閉現(xiàn)象。在超長市電電源中斷的情況下,UPS設(shè)備可以啟動(dòng)電源管理軟件實(shí)現(xiàn)安全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)關(guān)閉過程,還也保證數(shù)據(jù)的完整性。這樣UPS不僅保護(hù)PC的硬件,也保護(hù)了硬件內(nèi)的數(shù)據(jù)。此外PC工作站內(nèi)UPS電池在耗盡電量后,還會(huì)以極快的速度恢復(fù)到滿充狀態(tài),以備下一次斷電的發(fā)生。由于要對(duì)大多數(shù)服務(wù)器不斷進(jìn)行讀寫,不斷地存儲(chǔ)、檢索或處理信息,因此需要有不同的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方案,例如:只給服務(wù)器提供保護(hù),或者給服務(wù)器、工作站提供集中式保護(hù),或者給服務(wù)器、工作站提供分布式保護(hù)。

　　(6)安全性

　　安全性是信息系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理必須解決的問題。除了通常的用戶名和口令保護(hù)之外,采用各種安全認(rèn)證,用戶可以自行設(shè)定遠(yuǎn)程管理方式,關(guān)閉自動(dòng)認(rèn)為不必要的遠(yuǎn)程管理通道,進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程管理的安全性,以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全性。當(dāng)用戶在對(duì)某些設(shè)備執(zhí)行某些關(guān)鍵性操作時(shí)(例如:開機(jī)或關(guān)機(jī)等操作),必須首先輸入密碼,待操作系統(tǒng)確認(rèn)用戶的密碼、使用權(quán)的合法性后,才可真正執(zhí)行所希望的操作。在通常情況下,需要為不同的用戶配置不同級(jí)別的操作密碼,以限制不同人員可能執(zhí)行的操作范圍,所有被監(jiān)控的設(shè)備都會(huì)被監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)操作數(shù)據(jù)記錄:用戶名,操作的日期和時(shí)間,被操作的設(shè)備和相應(yīng)的控制參數(shù)等。

　　(7)數(shù)字化

　　UPS的數(shù)字化控制已成為發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化UPS軟件取代了大量的模擬器件,在很大程度上提高了產(chǎn)品的集成度。而且通過修改軟件,可以很方便地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各種特性,這就增強(qiáng)了系統(tǒng)的柔性和智能性。另外DSP的采用,使得一些早期的控制策略應(yīng)用于UPS的控制之中成為可能。DSP技術(shù)的使用提高了UPS產(chǎn)品輸出電壓的穩(wěn)定性和純凈度,同時(shí)也提高了UPS產(chǎn)品自身的可靠性。UPS全數(shù)字化技術(shù)使UPS許多特性從硬件的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到靈活并可升級(jí)的軟件上來,為用戶提供十分快捷的設(shè)計(jì)與制造功能以及更完善、更靈活的運(yùn)行與控制模式,并提供非常簡(jiǎn)單方便的使用、安裝、維護(hù)操作功能。全數(shù)字化UPS是新一代UPS,它除具有高質(zhì)量、高可靠、高指標(biāo)、多功能等特點(diǎn)外,還符合當(dāng)今節(jié)能環(huán)保的要求,所以它是未來發(fā)展所需要的UPS。

4? 總? 結(jié)

　　UPS技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)不再是一種孤立的電源技術(shù),UPS本身不再是單獨(dú)的電源系統(tǒng),也不是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中一個(gè)不被人們重視的外設(shè)。UPS已經(jīng)完全融入計(jì)算機(jī)環(huán)境,成為系統(tǒng)中必不可少的一員,其間的信息交流確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著信息科技和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展,UPS技術(shù)的發(fā)展將受到越來越多的關(guān)注。今后,網(wǎng)絡(luò)UPS必將在保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定、可靠及信息處理技術(shù)的安全領(lǐng)域發(fā)揮其舉足輕重的作用。

參考文獻(xiàn)

1? 李成章.智能化UPS供電系統(tǒng)原理與維修.北京:電子工業(yè)出版社,1999

2? 丁一.UPS在信息網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用.電氣&智能建筑,2003;(3)