UPS远程监控系统

UPS远程监控系统（精选8篇）

UPS远程监控系统 第1篇

1 机房UPS传统管理与维护存在的问题

1.1 UPS简介

为保证分前端机房设备供电的正常运行,在每一个分前端机房都设立了UPS作为电源供给的保障系统。UPS(Uninterruptible Power Supply),也就是不间断电源。它是一种具有储备电能功能,以整流器、稳压器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源设备,主要是利用12V DC储电电池组成的电池组,在市电停电时给正向光发射机、反向光接收机、IPQAM、CMTS、交换机、光纤收发器等需要持续运转的广电设备提供不间断的交流电力供应。当市电输入正常的时候,输入到UPS的市电经稳压后供应给负载使用,此时的UPS就相当于是一台交流稳压器,同时还向电池组充电;当市电电压异常(掉电、欠压、过压等)时,UPS立即把存储在电池组中的电能,通过逆变转换的方式使电池组输出的直流电转换为交流电向负载继续供应电源,使负载维持正常的工作状态。

1.2 UPS传统运维方式存在的问题

其一,传统的机房UPS管理与维护采用巡检模式,随着区镇网络整合的步伐逐渐加快,日后区镇机房的UPS也将纳入维护范围,需要巡检的UPS数量会不断增加,而且路程也比现在更远,巡检的工作难度逐步增加;此外,由于UPS品牌及型号的差异,管理难度也将加大。

其二,当输入到UPS的市电出现计划外停电、故障停电时,由于缺少相应的实时监测手段,导致不能及时发现问题,以致最终电池组输出电力耗尽,引起机房设备断电事故。

其三,当UPS的输出负载过载、逆变器故障等原因造成UPS转旁路(ByPass)工作,由市电直接向负载进行供电,而传统的管理方式没有办法能够及时获取得到UPS的实时工作状况,此时一旦发生市电断电,将会导致机房设备异常关闭,导致信号中断的播出事故。

其四,电池组是UPS在停电状况下能够持续进行电力输出的保障,而在平时UPS的电池长时间处于一种浮充状态、小电流放电、短时间放电的供电环境中,UPS的电池比较容易出现异常。当UPS的电池故障、电池漏液、电池容量不足、电池电压低时,一旦市电故障中断,原本可以持续输出电力工作4小时的电池,只能够工作2小时或者1小时就已经到达了电池的截止保护状态(电池电压低),UPS将直接关闭电源输出,传统的管理方式没有办法可以及时发现相关问题。因此,无法采取相应的应急措施,继而转变为机房异常断电的电力事故。

其五,为了能够让UPS电池长期处于最佳的工作状态,传统的管理方式是运维人员定期到各个机房对UPS的电池做一次深度放电操作,以便激活电池的活性,由于机房分布于不同地址的各处,造成了传统的管理方式需要消耗大量的时间、人力及物力,而且随着日后区镇整合后机房数量的增加,UPS的数量也将逐步增多,而传统的管理方式是需要人员前往现场来完成的,造成UPS数量越多,管理人员的工作量也越大,效率却降低了。

2 UPSilon2000监控软件简介

现在主流的UPS厂商在设计和生产UPS主机时都把RS232通讯串口作为标配接口,UPS通过RS232串行接口线与计算机COM口相连接,配合UPSilon 2000监控软件,即可实现计算机本地访问UPS主机,读取UPS的各项数据,包括输入电压、输出电压、输入频率、输出频率、电池充电率、UPS负载率、机内温度等参数。

UPSilon 2000是一套适用于RS232智能型UPS的监控软件,它能以数据及图形的方式清楚地显示UPS各项资料的实时状态(如图1、图2、图3),帮助运维管理人员监控电力供应的品质;同时,还可透过与网络连接进行远程监控UPS,让管理者能够不受空间的限制,更为有效率地管理机房UPS。当市电发生中断或者UPS电池低电位时,UPSilon2000更能充分发挥其无人状态下的监控功能,通过在监控中心的计算机显示界面弹出告警信息窗,以及电子邮件传送警讯等功能,管理者不但不必担心市电的突然中断,更能够在第一时间内掌握UPS的状态,进行必要的应急处理。同时,还可以记录UPS的运行历史事件、历史数据和日志,当发生故障后,可根据上述数据帮助分析故障原因,为日后的维护工作提供有效的数据支持。

3 实现UPS远程监控的方案

3.1 串口服务器MOXA NPort5210介绍

NPort 5210是一款简单易用的串口设备联网服务器,它的基本功能是将RS232或RS422/485串口设备连接到IP-based Ethernet LAN (基于IP的以太网)。NPort5210主要用于把RS232串口转换为RJ-45网口,它具有2个下连的RS232串口(Port1、Port2),和1个上连的RJ45网口。在本方案中,通过应用NPort 5210串口服务器来实现在串口和以太网络之间进行资料传输,达到在监控终端集中管理各机房UPS主机以及在网络中分散管理各机房UPS主机的目的。同时,通过IP网络和NPort Administrator软件,实现远程切换NPort5210需要导通的RS232接口。

3.2 方案介绍

方案的总体思路是把各分前端机房的UPS主机连接到NPort 5210的RS232串口输入端(Port1或Port2),转换为RJ45网口输出;再充分利用各分前端机房现成的交换机划出专用VLAN,NPort 5210通过以太网线与交换机相连接;在总前端值班机房,可以通过连接到相应网络上的监控终端计算机配合NPort Administrator串口控制软件,和UPSilon 2000软件实现远程监控各个分前端UPS的目的(如图4)。

3.2.1 Nport 5210的安装与调试

在整体方案中,Nport 5210串口服务器的安装和调试是关键之处,这里必须应用到NPort Administrator软件,它是实现对Nport 5210参数设置、串口切换等功能的关键。为能实现对UPS的统一远程监控,在安装前首先要把所有与UPS连接的Nport 5210设置到同一网段。使用以太网线直接把Nport 5210与计算机连接,启动NPort Administrator,用Search功能找到设置对象,在Configure-Network里面设置IP地址、子网掩码、网关等参数(如图5)。

接着设置Port1、Port2端口的模式和参数,分别设置操作模式为Real COM Mode,波特率为9600,数据位为8,停止位为1。

设置完Nport 5210的相关参数后,便可以将其安装到各个分前端机房,按照系统原理图进行接线。

3.2.2 监控终端的操作

完成了硬件的安装和相关参数的设置后,在总前端值班机房的监控终端计算机上启动NPort Administrator软件,用Search功能找到在网的所有Nport 5210串口服务器,选择需要监控的相应设备(如图6)。然后,对该设备的两个串行端口做COM映射,在COM Mapping功能中点击Add添加需要做映射的设备,把Portl映射为COM 1、Port2映射为COM2。最后点击Apply使改动生效。

打开UPSilon 2000软件,在“选择UPS”项目中根据之前设定的IP地址,把所有的串口服务器按分前端命名的规则都添加到远程UPS列表中(如图7)。在“参数设定”项目里把“选择串行通讯口”设定为COM1,再回到“选择UPS”项目中选择需要监控的分前端,这时UPSilon 2000软件监控的UPS将会是对应Port1端口连接的UPS。若在“参数设定”项目里把“选择串行通讯口”设定为COM2,则监控的对象将会变更为连接Port2端口的UPS。

4 总结

ups管理信息系统 第2篇

2.了解企业是如何进行物流管理信息系统的管理和维护措施。

3.从调研材料上分析我国物流管理信息系统的现状、原因和发展趋势。

二． 实验内容。

调查企业：UPS（联合包裹）公司

公司规模：

UPS，或称为联合包裹服务公司，于1907年作为一家信使公司成立于美国，致力于鞭策全球商务同步发展，并已发展到拥有 360 亿美元资产的规模。UPS国际特快专递的总部设在美国乔治亚州的亚特兰大作为世界最大的特快专递承运商和包裹运送公司，同时也是专业的运输、物流、资本与电子商务服务等领域的领导者。UPS国际特快专递每天在两百多个国度和地区规模内递送超过一千四一百万份包裹日文件此外，谋划着世界第九大航空公司，每年管理着五十万次的运输。2005年初，UPS国际特快专递成为第一家在神州拥有国际特快专递营业谋划权的国际特快专递公司。2005年底，营业迅速扩大到全国两三个主要商业城市，笼罩全国200多个城市。UPS供应链集团公司在上海、姑苏和福田别离设立了三个堆栈和配送中心UPS国际特快专递的这三大营业均毗邻重要打造中心，日后将主要从事纺织品、服装、高科技产品、汽车和消费品的进出口配送。UPS的34万名工作人员分布在全球2400多个分送中心，他们每天驾驶着16万辆运送车、610架飞机，昼夜不停地为200多个国家和地区的客户提供门到门的收件、送件服务。UPS每日上门取件的固定客户已逾130万家，每个工作日处理包裹130万件，每年运送30亿各种包裹和文件，成为年营业额270亿美元的巨型公司。

UPS（联合包裹）公司的物流管理信息系统：

在信息系统上，联合包裹将应用在美国国内运输货物的物流信息系统，扩展到了所有国际运输货物上。这些物流信息系统包括署名追踪系统及比率运算系统等,其解决方案包括：自动仓库、指纹扫描、光拣技术、产品跟踪和决策软件工具等。这些解决方案从商品原起点流向市场或者最终消费者的供应链上帮助客户改进了业绩，真正实现了双赢。

在信息管理上，最典型的应用是联邦快递在美国国家半导体公司(NationalSemiconductor)位于新加坡仓库的物流信息管理系统，该系统有效的减少了仓储量及节省货品运送时间。今天我们可以看到，在联合包裹物流管理体系中的美国国家半导体公司新加坡仓库，一位管理员像挥动树支一样将一台扫描仪扫过一箱新制造的电脑芯片。随着这个简单的举动，他启动了高效和自动化、几乎像魔术般的送货程序。这座巨大仓库是由联合包裹的运输奇才们设计建造的。联合包裹的物流信息管理系统将这箱芯片发往码头，而后送上卡车和飞机，接着又是卡车，在短短的12小时内，这些芯片就会送到国家半导体公司的客户---远在万里之外硅谷的个人电脑制造商---手中。在整个途中，芯片中嵌入的电子标签将让客户以高达三英尺的精确度跟踪订货。

由此可见，物流信息技术通过切入物流企业的业务流程来实现对物流企业各生产要素（车、仓、驾等）进行合理组合与高效利用，降低了经营成本，直接产生了明显的经营效益。它有效地把各种零散数据变为商业智慧，赋予了物流企业新型的生产要素--信息，大大提高了物流企业的业务预测和管理能力，通过“点、线、面”的立体式综合管理，实现了物流企业内部一体化和外部供应链的统一管理，有效地帮助物流企业提高了服务质素，提升了物流企业的整体效益。具体地说，它有效地为物流企业解决了单点管理和网络化业务之间的矛盾、成本和客户服务质量之间的矛盾、有限的静态资源和动态市场之间的矛盾，现在和未来预测之间的矛盾等等。

以现代物流信息技术为核心竞争力基础的联合包裹已经在我国北京、上海、广州开办了代表处。1996年6月，联合包裹与中方合作伙伴中国外运集团共同在北京成立其在中国的第一家合资企业。目前该公司在中国有130多名员工，有60多辆带有UPS的车辆奔驰在国内的大街小巷，业务范围已覆盖了190多个城市。2001年1月，联合包裹公司的飞机被允许直飞中国，自从其首班飞机飞抵了上海后,目前联合包裹在北京、上海、深圳都建立了自己的航空基地，每星期有10个货运航班飞往中国。现在联合包裹中国区员工已从去年的200人增加到今年的530人，预计在未来的6到12个月还将再增一倍。就此，世界物流业巨头联合包裹公司参与到了中国快递行业正方兴未艾的激烈竞争中来。

电子商务战略

UPS电子商务已逐渐形成全球化的产业，UPS 的电子商务战略是将自己的物流解决方案最大限度地融合到用户的业务流程中去，用物流服务使虚拟世界中的电子交易得以在现实世界中完成。

1997 年，UPS 推出一套基于互联网的运输“应用程序界面”，名为“UPS在线工具”。这套工具是一个独立的应用程序模块，可以直接嵌入电子商务网站，完成网站的运输派送功能。工具可以为用户提供各种服务，包括运输服务种类的选择、运费和处理费计算、运输时间计算、UPS 收货点的选择、运输标签打印、运件的追踪等等。比如顾客到麦克隆电脑公司的网站订购产品，该网站已通过“UPS 在线工具”与UPS 服务器相连，顾客定下产品后，为其提供派送服务的事实上就是UPS。顾客会相应地得到一个UPS 的追踪号码，并且随时在麦克隆的网站上查询到其订购产品的生产进度和派送情况。“UPS 在线工具”推出以来，在不到三年的时间里，就被接入到4 万多个网站，既解除了这些网站网下派送的后顾之忧，又使UPS 与成千上万的消费者紧密联系起来，扩大并控制了包裹派送业务。“UPS 在线工具”是目前世界上最先进、功能最强大的运输应用程序。

UPS能够对每日运送的1300万个邮包进行电子跟踪。例如—个出差在外的销售员在某地等待某些样品的送达．他可以通过UPS安排的丑刀髓网络系统中输入UPS运单跟踪号码．即可知道货物在哪里。当需要将货物送达另一个目的地时，可再次通过网络以及附近的蜂窝式塔台．找出贷物的位置．并指引到最近的投递点。

UPS的司机是公司大型电子跟踪系统中的关键人物。他们摄带了一块电子操作扳．称作DLAD(运送信息获取装置)，可同时捕捉和发送运贷信息。一旦用户在DLAD签收了包裹，信息将会在网络中传播。寄件人可以登录UPS网站了解货物情况。同时．司机行驶路线的塞车情况，或用户需即时提货等信息也可发放给DLAD。

除利用网络对货件运送与监控外．利用其网络，公司还可以开拓新的综合商务渠道，既做中间商．又当担保人。ty5通过送货件、担保及运货后向收件入收款，成为商务社会链中—个重要链接点。

表面上联合包裹公司的核心竞争优势来源于其由15.25万辆卡车和560架飞机组成的运输队伍，而实际上联合包裹公司今天的成功并非仅仅如此。

80年代初，联合包裹公司以其大型的棕色卡车车队和及时的递送服务，控制了美国路面和陆路的包裹速递市场。然而，到了80年代后期，随着竞争对手利用不同的定价策略以及跟踪和开单的创新技术对联合包裹的市场进行蚕食，联合包裹的收入开始下滑。许多大型托运人希望通过单一服务来源提供全程的配送服务，进一步,顾客们希望通过掌握更多的物流信息，以利于自身控制成本和提高效率。随着竞争的白热化,这种服务需求变得逾来逾迫切。正是基于这种服务需求联合包裹公司从90年代初开始了致力于物流信息技术的广泛利用和不断升级。今天，提供全面物流信息服务已经成为包裹速递业务中的一个至关重要的核心竞争要素。

联合包裹公司通过应用三项以物流信息技术为基础的服务提高了竞争能力：

第一，条形码和扫描仪使联合包裹公司能够有选择地每周七天、每天24小时地跟踪和报告装运状况，顾客只需拨个免费电话号码，即可获得“地面跟踪”和航空递送这样的增值服务

第二，联合包裹公司的递送驾驶员现在携带着以数控技术为基础的笔记本电脑到排好顺序的线路上收集递送信息。这种笔记本电脑使驾驶员能够用数字记录装运接受者的签字，以提供收货核实。通过电脑协调驾驶员信息，减少了差错，加快了递送速度。

第三，联合包裹公司最先进的信息技术应用，是创建于1993年的一个全美无线通信网络，该网络使用了55个蜂窝状载波电话。蜂窝状载波电话技术使驾驶员能够把适时跟踪的信息从卡车上传送到联合包裹公司的中央电脑。无线移动技术和系统能够提供电子数据储存，并能恢复跟踪公司在全球范围内的数百万笔递送业务。通过安装卫星地面站和扩大系统，到1997年适时包裹跟踪成为了现实。

物流信息系统的管理和维护：

一、完善人才激励机制，强化物流成本意。

二、实施TCM战略，建立物流成本管理组织体系

三、提高物资周转率，严格控制存储费用

四、构筑有效的物资采购成本控制体系

五、正确处理物流成本与物流服务的效益背反效应

六、完善营销绩效评价体系，控制退货现象的发生

七、系统分析综合控制，实现供应链一体化

八、建立科学合理的物流成本核算体系。

.一、我国现代物流业发展的现状

第一，国家和政府有关部门务实推进物流业发展，制度和政策环境有较大改善第二，物流市场进一步开放，竞争更加激烈

第三，物流企业群体逐步形成，供应服务能力有较大提高

第四，企业物流分离外包速度加快，二产与三产联动发展

第五，港口物流加速发展，区域物流加强合作

第六，物流行业基础工作全面推开，物流产业地位已经确立

二．原因：

1.现代物流管理意识淡薄

2.信息技术应用和物流设备落后3.物流信息资源管理混乱

三．我国物流业发展的趋势

第一，商贸物流规模扩大和结构调整的趋势

第二，新型业态和现代流通方式迅猛发展的趋势

第三，商流、物流、资金流、信息流“四流融合”，产业联动的趋势第四，商品批发市场强化和扩展物流功能的趋势

第五，农村流通体系建设加快发展的趋势

UPS远程监控系统 第3篇

1应用系统环境结构

传统的UPS分布在网络监控室、多媒体训练中心、办公楼、可视会议室等各个地方, 这给管理员维护带来了很大的不便。我们可根据实际网络结构解决了传统UPS监控距离受限、不具备网络功能的问题。利用基于Web的UPS管理模式使得管理员既可以在网络中心进行管理操作, 也可以通过Web浏览器从内部网络任何一台连网的PC机进行监控操作。使得管理员身边只要有本系统的网络即可以在任何时间任何地点远程、实时、集中地监控现场UPS设备。操作系统的类型也不受限制, 平台具有独立性。通过简单通用的Web浏览器进行操作, 就可以完成UPS管理的各项任务。

所需硬件说明:所需传输媒体有光纤、双绞线。所需交换设备有网管中心的核心交换机, 连接外部的路由器。还有覆盖到各个部以及连下的交换机或集线器, 以及各个终端工作站及计算机辅助设备。采用的嵌入式Web服务器是Web Power V1.03产品。它支持多种网络协议、支持UPS的Mega Tec通信协议、10M以太网口。无需对原有的UPS进行太多改造, 就可以轻松实现对UPS进行网上监控和管理。

所需软件说明:选用的Web Power V1.03软件, 可以为UPS提供独特的远程监控能力, 允许通过以下任何方式对UPS的各项信息进行监视和控制。采用以太网为运行环境, 监控系统采用TCP/IP协议, 监控端只要有Web浏览器并和网络连通就可以监控UPS。

2监控的具体实施

首先是硬件之间的连接。要使用合适的网络端口, 将Web Power连接到网络上。然后将Web Power的串行电缆一端连接到UPS的串行端口上, 另一端连接到Web Power的串口上;用串行电缆连接Web Power的串口与配置Web Power所要用到的计算机串口。然后将9V电源的插头插入市电电源插座, 另一端接到Web Power的电源插座上。最后按下UPS前面板的“ON”按钮, 启动UPS。通过UPS的Console线连接计算机的串行口, 用于对UPS的初始化设置, 还有一个网络接口则可以通过双绞线直接连接至集线设备, 作为网络中的一个设备, 被网络中任何一台计算机访问和管理。

怎样对参数初始化。我们首先要了解UPS监控参数有哪些。UPS信息参数有UPS的型号、制造商、版本号、UPS的类型、额定电压、额定电流。电池额定电压、额定频率、输入电压、输入故障电压、输入频率。最近一分钟最大输入电压、最近一分钟最小输入电压。输出电压、输出负载电池电压、电池温度。UPS控制功能参数有UPS延迟关机时间、UPS休眠时间;测试10秒钟、测试到电池电压低、测试指定时间;蜂鸣器开/关、关闭UPS、关闭并重起间隔时间;终止关闭命令、终止测试命令。连接设备参数有IP地址、用户电脑名、关机延迟、已连接状态。系统参数有系统启动时间、历史记录时间间隔、清除历史记录、清除事件记录、上次测试时间。关机参数有市电中断、电池低电位、UPS无法运作、UPS过载、温度过限、周计划表。计划表包括:有效/无效、日期 (年/月/日) 时间 (时:分:秒:) 星期、延迟时间、重起间隔时间、警告间隔。事件记录包括历史记录 (年/月/日时:分:秒:星期) 、输入电压、输入频率、输出电压、电池电压、电池温度。

通过控制台程序 (即Console口) 可以完成对Web Power的所有有关Web和SNMP的配置进行查看和修改, 还可以对UPS及Web Power的一些基本信息进行查询和修改。进行初始设置时Web Power必须设定其本身的网络MAC地址、IP地址和网关和子网掩码地址值, 以便使SNMP、嵌入式Web对与其连接的UPS控制运行正常。使用Console口对Web访问Web Power进行初始设置内容有:配置Web用户及权限;配置通过Web访问时的缺省页;配置通过Web访问时缺省的HTTP端口;配置通过Web访问使能。

如何通过网络对UPS运行状态实时监控。实时性就是要求监视电路中各部分的状态, 随时获取主机工作时的有关参数, 本UPS监控系统提供电源品质的历史记录, 这样以便系统管理员可以迅速简便地判断出电源故障发生处, 并迅速得以解决, 使对网络性能的影响减至最小。UPS的实时运行参数包括:输入/输出的电压, 电流和频率, 蓄电池的充放电压和电流, UPS的负载百分比 (它代表UPS的实际负载量是它的标称输出功率的百分之几) 和状态分析及工作温度等。

通过Web控制UPS可以实现以下功能:一是即时监控UPS工作时的各项参数;二是查看和配置控制UPS的各项参数;三是查看和配置Web Power的系统参数;四是查看和修改通过网路访问UPS涉及的各项参数;五是查看、清除和保存事件日志和数据日志。在网页浏览器的地址栏中键入正确的Web Power IP地址, 屏幕上将会出现对话窗口。单击“授予该会话”进入界面。这里对每组的控制选项分别说明如下:

一是UPS即时监控 (该组选项可以对UPS工作中的各项参数进行即时查看) 。UPS即时监控组中的选项及其功能分别为UPS识别、电池参数、输入参数、输出参数、已连接UPS设备清单、动态监控。

二是UPS控制。包括四项内容:第一是关机参数。该项控制功能是针对关机控制程序控制的设备而言。即当时电中断、电池低电位、UPS无法运作、UPS过载、温度过限发生且该选项设为有效时, 关机控制程序控制的设备将自动关机。第二是每周计划表。该选项提供7条对UPS每周固定时间工作计划的查看和设定功能。第三是特定时期计划表。对特定日期特定时间UPS的工作进行安排, 其功能及使用方法请参看每周计划表。第四是自动侦测。选择了对UPS测试十秒钟, 在任何一种测试期间内, UPS蜂鸣器都会有规律的发出警告声。

三是系统设定。共包括设备名称、账号/密码、日期&时间 (其功能为查看和设置系统时间) 、历史记录事件间隔 (其功能为查看和设置记录数据日志的间隔时间, 范围在10~65000秒之间) 、取值时间间隔、网页更新时间 (其功能为查看和修改网页刷新的时间间隔, 范围在3~65000秒之间) 、系统提供者 (其功能为查看有关Web Power的系统提供者信息) 内容。

四是网路设定。网路设定通常是根据实际要求对网络参数来进行设定的。

五是事件记录。包括两项内容, 第一是事件日志。事件日志用于记录发生在UPS上的突发事件, 事件日志提供按日期分类查看日志的功能。第二是数据日志。数据日志用于在已设定的时间记录下UPS状态, 数据日志提供按小时分类查看日志的功能事件日志和数据日志的最大存储条数为255条, 超过此范围, 新日志将覆盖时间最早的日志。

六是下载Web页面程序。当需要对Web Power中Web页面的版本进行替换、升级或者需要改变Web Power中Web页面的语言版本时, 可以下载想使用的Web页面到Web Power中。

关于关机程序。当UPS出现异常情况时, Web Power会发出关机命令通过关机程序给配置好的计算机, 计算机就会通过此程序的预先设定进行关机, 在一定程度上可以保证计算机上的数据不会因突然断电而丢失。也可以通过程序对UPS和本机进行关机的相关设定。

UPS电池远程监测技术的研究 第4篇

关键词：UPS电池,模块化,远程监测系统

1引言

随着无人值守变电的推广及电力系统和自动化水平的不断提高,UPS电池的远程监测作为一种新的应用能源技术,被广泛的应用在工业、企业及商业领域,旨在解决电池组中单体电池性能优劣的判定问题[1]。

电池组是后备电源的重要组成部分,它可以提供稳定而持续的供电。因此,需对UPS电池充放电过程进行控制,并在线实时监测各单体电池在充放电过程中电压、电流和温度参数,以便及时找出损坏或性能显著降低的单体蓄电池,进而挑选出故障电池,减少突然断电等突发情况下事故的发生[2,3]。为实现以上功能,文章设计了U P S电池远程监测系统。

2系统设计需求分析

据IDC统计,全部电脑故障的45%是由电源问题引起的,人们使用电脑进行数据文件处理和工程编辑等实现的价值会大大超过一台崭新的PC机。像是以服务器为核心的网络中心,UPS电池成为必不可少的后备电源以保障精密网络设备和通信领域因外电突发间断而造成的不良影响。因此,配备UPS电源可以很好的防止数据丢失,同时,现有的UPS电池远程监测系统依赖高性能CPU作为主控制器,增加了设计成本,降低了性价比;此外,目前该系统的硬件监测电路设计较为繁琐,由于外因干扰,使数据不够精确,硬件系统不够稳定[4,5]。

针对以上问题,文章在硬件方面设计了精简的监测电路,减少能源浪费,并基于模块化思想完善整体结构,提高了稳定性,实现对电池组中单体电池性能的判定。

3远程监测技术总体结构设计

在市电中断的情况下,作为后备应用能源的UPS系统通过逆变电路将直流电转换为220V交流电给计算机及网络系统供电,保证计算机及网络系统能正常运转,避免了突发断电对企业、工厂带来的损害。同时,UPS系统能对市电有稳压作用,能在电网电压波动时稳定电压。更重要的是,远程监测技术结合上位机软件设计,由C P U控制的U P S可以在其电池电量耗尽以前,让电脑自动存盘关机。总体结构设计如图1所示。

4硬件结构设计

4.1可行性分析

当前,随着计算机网络通信技术的发展,使得自动化技术在“无人值守”领域得到显著改进[3,4]。经过多方调研,决定采用模块化设计方式,其优点在于可扩展性强,性价比高安全稳定,便于软硬件扩充,在突发情况下对故障电池的报警功能,实时采集数据,实现远程监控。

4.2结构设计

U P S电池监测系统由较高级的微处理器和必要的外围电路构成,收集各电池组中单体电池的当前状态参数:电压、电流和温度等,并将这些信息进行处理后由RS485进行通信传输。

UPS电池性能监测模块称为下位机,对下位机进行硬件设计,主要包括显示模块、控制模块以及监测数据采集模块三部分,如图2所示。

4.3功能设计

1．监测数据采集模块:实现了单一电池与其他电池、系统的隔离,绝缘强度高,能保证系统的安全可靠。用于UPS电池数据的巡检,内置CPU独立工作,配有电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路,实现了常规电压、电流及温度的在线实时测量。

2．控制模块:作为UPS电池远程监测系统硬件设计的核心,这里采用MSP430单片机作为控制芯片实现对电池的监测功能,它能同时实现对数据的高速处理分析和保存查询。控制模块接收到来自电压采集模块的电压信号后,高速电子开关将快速读取每节单体电池的电压,进而输入12位A/D芯片,进行模数转换,再将输出的数字信号输入430单片机进行处理分析,最终显示在液晶面板上。当系统处在监测过程时,对单体电池电压、电流和温度进行常规巡检,对超出限值电压的电池予以提示报警。控制模块内置如R S 2 3 2、R S 4 8 5或M O D E M的通信接口,有多路A/D、D/A、P W M等I/O接口,能实现到远端计算机的数据传输,调整参数和接收指令,同时可以灵活的应用在相关直流信息的数据采集和控制系统中。

4.4 通讯模块设计

MSP430单片机的接口有两种工作模式:其一是异步通信模式;其二是同步通信模式。通过波特率发生器产生的同步信号来标识每位数据的位置,这是串行通讯的基础。在实验所需的电路设计中,另外需要一个MAX1480芯片,该芯片带有完整的光电隔离的RS485数据通讯接口,并且将二极管、转换器、光电耦合器等器件组装在单一2 8引脚双列直插封装内,形成最终的R S 4 8 5收发器。以半双工串行通讯模式为基础,MAX1480的逻辑侧工作电压从Vcc1到Vcc5皆为5V供电。在此,我们搭建的MSP430单片机的RS485通讯电路图(如图3所示)中,异或门芯片74AHC86的Vcc接3.3V,再将逻辑侧Vccl至Vcc3接5V,Vcc4、Vcc5接3.3V。因为Vcc4和Vcc5的工作电压不同于MAX1480B,所以需要调整部分元件的参数。

5软件结构设计

5.1 可行性分析

以正确性、可扩展性为设计原则,达到功能适用、操作方便、形象直观等要求,设计一个控制并管理监测系统的上位机软件,使整个后备电力系统安全稳定的运行,搭建人机交互平台,实现工作人员远程实时监测[6]。

5.2 上位机模块设计

系统上位机程序大体分为四个部分,在不同的功能模块中还包含小模块,更有效的完善了模块化的设计思想,使系统更富有逻辑和层次。UPS上位机软件结构设计如图4所示。

5.3 功能设计

1．控制模块:控制模块在上位机软件设计过程中依然占据主要的领导地位,它包含用户权限管理模块、系统通讯模块、数据监控模块以及异常处理、报警模块。当工作中的电池突发异常状况时,上位机可以对电池提示报警显示,并且可以及时停止该工作电池,维护了系统的稳定性,挑选出故障电池。

2．数据处理模块:该模块由许多子模块组成,包含记录模块、分析模块、储存模块、显示模块和生成报表模块。记录模块能暂存电视监测过程中的电压、电流和温度等实时信息,为下一步的分析做准备;分析模块将上传的数据进行对比分析,将实际值与标准值校对;储存模块将满足要求的数据存储起来以供日后使用;显示模块以曲线、图表为主将数据直观的显示出来;报表的生成模块基于Excel文档,将数据进行统计。

3．工步编辑模块:该模块具有整体工步编辑和工艺检查两个功能。在U P S电池远程监测系统的上位机软件设计中,工步编辑模块的逻辑功能十分强大,并且它能及时查询异常,然后进行处理。

4．电池分选、配组模块:在电池监测过程中,基于上传数据显示的电池实时性能参数,对整个电池组中的单体电池进行自动化智能分选,挑出故障电池,提高U P S电池组的一致性。

5.4 流程设计

在UPS电池远程监测技术的研究过程中,单片机作为主控CPU以从机的形式实现对电池组中单体电池的电压、电流和温度等性能参数的实时采集,通过八路巡检技术和中断相结合的方式,将采集的数据保存在特定的ROM中,当上位机发出通讯指令后,进入中断服务程序,上传实时数据,在保障实时性数据采集传输的同时,提高了单片机的工作效率[7],单片机软件设计流程如图5所示。

上位机在整个UPS电池远程监测系统中,像人的大脑一样完成控制指令的发送。当主控单片机接收到来自上位机的信号时开始对电池性能参数进行采集并上传,上位机实现对数据的汇总、分析、处理和保存,同时完成与LCD显示屏的通讯连接,将电池异常信息及故障出处及时显示,供操作人员观察电池组中单体电池的实际运行状态[8],上位机软件设计流程如图6所示。

6结束语

本文基于模块化思想,对UPS电池远程监测系统进行了总体设计,解决了目前实时监测所耗大量人力的现实问题,并且很好的对突发情况下的故障电池做出报警。实践证明,通过对相关硬件和软件的设计,结合R S 4 8 5通讯,能够实现对U P S电池组中单体电池的电压、电流和温度的监测,第一时间向操作人员传递故障信息,有效的降低了事故的发生,保障了用电系统的安全、稳定。此外,该系统扩展性强,可基于成组技术和云模块技术等,可扩展进行大范围远程监控。这样一来,可大幅度提高U P S电池远程监测技术的自动化水平。

参考文献

[1]江海.蓄电池智能在线监测系统的研究与设计[D].哈尔滨理工大学硕士论文,2007.

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[3]刘文杰.电池组故障诊断专家系统的研究与实现[D].湖南大学,2005.

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[7]祁润田.智能网络UPS电源监控技术的研究[J].电源技术2009,33(7):606-607

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[9]宋彦达.远程检测技术在故障诊断系统中的应用[J].信息技术.2014(3):179-181.

UPS网络集中监控系统设计与实现 第5篇

随着计算机在各行各业中的广泛应用, 越来越多的重要数据、图像等需要计算机来处理和存储, 如果计算机在工作中突然停电, 计算机内随机存储器中的数据和程序就会丢失或者损坏, 甚至造成设备的损坏[1]。

UPS可为智能设备提供可靠的供电保障, 其设备的增加远远超过了人员的增加, 分布式站点的机房也使管理负担越来越重[2]。作为智能设备而没有智能化集中管理, 增加了管理者的工作量和工作强度。如何有效管理这些设备, 提高工作效益, 降低管理维护成本已成为UPS用户必须考虑面对的问题。

因此, 需要设计一个UPS网络集中监控系统, 以对众多品牌与型号的UPS网络实行集中监控。管理员只需要通过在监控主机的网络集中监控软件即可对各分行网点的UPS运行情况一目了然, 并对异常情况进行报警, 真正实现UPS的无人化管理[1], 强大的数据库功能能够实现UPS详细历史数据及历史事件的存储, 以便管理员能够定期地对UPS运行的数据及状态进行分析。

1 方案设计

监控系统设计首先需要解决通讯信号问题, 通讯信号只有被传送到计算机上才能进行分析和控制。UPS监控和通讯通过通讯接口和相应的通讯协议来实现。下面介绍一种常用的通讯接口--RS-232串行通讯接口。RS-232标准规定了连接电缆和电气特性以及信号传送过程等[1]。大多数UPS能够使用RS-232与计算机进行通讯。主流的UPS基本上都支持RS-232接口, 电路也基本相似, 只是不同UPS的通讯协议有所不同, 但是通讯协议的原理也比较接近。

用户能够通过串行通讯接口来实现:对UPS进行参数设置;完成维护后对UPS进行校验;通过可视化软件编程来监视各种UPS所有的运行参数及运行状态;控制UPS进行各种操作。串口通讯技术的关键是对串行通讯设备进行初始化、数据发送和接收数据。在Windows系统下, 一般是通过Windows提供的设备驱动程序来进行数据传输[4]。

对每个UPS机房配备一个主机, 各种不同型号的UPS通过RS-232通信线与各主机相连, 然后通过以太网连接到集中监控机房的路由器, 最终与集中监控主机相连。这样不仅在每个站点的主机通过可视化软件编程来实现对该站点的UPS状态进行监控, 而且在集中监控主机便能访问到所有的UPS状态信息, 在监控主机上通过可视化编程软件编程来实现对各个UPS的监控。

UPS网络集中监控系统方案设计图如下:

2 UPS网络集中监控系统的实现

要实现UPS网络集中监控系统, 首先要深入了解各种型号UPS的通讯协议, 其中最重要的就是要掌握其指令格式以及数据帧格式。不同型号的UPS具有不同的通讯协议, 下面以伊顿9390UPS为例[5], 分析其通讯协议。

2.1 分析通讯协议

2.1.1 输入指令格式

伊顿9390UPS输入指令格式如下:

SFD:开始结构元素:0x AB=10101011;

LEN:数据信息的字节数 (不包括Header和Checksum) ;

CMD:控制码的第一个字节, 代表所需要的那条指令;

PARAM:指令信息附加的相关数据域;

CSUM:校验码。

2.1.2 返回数据帧格式

伊顿9390UPS返回的数据帧格式如下:

SFD开始结构元素:0x AB=10101011;

BLOCK:返回的数据信息所在的数据块;

LEN:数据信息的字节数。在一个数据包中, 数据信息最短为1个字节, 最长为121个字节;

SEQ:指出返回的数据中数据包的序列, 这些被数字化的数据包以升序排列, 0x81代表返回数据信息中只有一个数据包;

DATA:数据信息;

CSUM:校验码。

2.2 利用通讯协议分析数据

利用串口调试工具向伊顿9390UPS发送指令:AB 01 34 20, UPS返回的信息如下:

通过分析9390UPS的通讯协议, 可以知道其数据帧可以包含多个数据包。每个数据包均包括包头 (Header) 、数据 (Data) 、校验码 (Checksum) 。在一个数据包中, 数据信息最短为1个字节, 最长为121个字节。如果返回数据信息中只有一个数据包则SEQ值为0x81;如果返回数据信息中有三个数据包则SEQ值分别为0x01、0x02、0x83。从9390UPS采集的状态数据包含三个数据包, 而且数据信息的数据类型包括1个长整数和27个浮点数。

经分析, 上面的信息共包括三个数据包。

第一个数据包信息如下:

该数据包共有69个字节, 其中Header占4个字节, Checksum占1个字节, Data占64个字节 (即该数据包包含16个UPS状态数据) 。

第二个数据包信息如下:

该数据包共有69个字节, 其中Header占4个字节, Checksum占1个字节, Data占64个字节 (即该数据包包含16个UPS状态数据) 。

第三个数据包信息如下:

该数据包共有9个字节, 其中Header占4个字节, Checksum占1个字节, Data占4个字节 (即该数据包包含1个UPS状态数据) 。

2.3 数据格式的实现

UPS返回的数据为二进制数据, 其中UPS状态数据全部为浮点数或长整数, 每个UPS状态数据均占4个字节。

例如第一个数据包中从第4个字节到第7个字节 (AB为第0个字节) 为输入电流A, 其二进制数据为9099 69 41。这是在内存中的排列顺序, 左面为低位, 右面为高位。

利用Copy Memory函数将UPS返回的二进制数据转换成十进制数据。

首先添加API函数:

Private Declare Sub Copy Memory Lib"kernel32"Alias"Rtl Move Memory" (p Dst As Any, p Src As Any, By Val Byte Len As Long)

然后在程序中的相应代码中调用Copy Memory函数。下面是输入电流A, 输入电流B和输入电流C的转换代码:

其中, My Data为定义的浮点数变量, In Buf为定义的字符串变量, In Buf中存储着从UPS返回的二进制数据。通过上面的代码, 便能够把从UPS采集出来的二进制数据转换成对应的十进制数据。

2.4 利用可视化编程软件实现监控系统

利用可视化编程软件实现监控系统步骤如下:

(1) 每个站点主机分别对每个UPS根据通讯协议进行初始化, 打开串口;

(2) 对该串口进行配置;

(3) 通过串口进行数据发送和数据接收, 并进行校验;

(4) 用完串口时, 关闭串口, 以使其它程序可以访问该串口;

(5) 通过对接收到的数据进行处理, 可以直观地监测UPS运行的各种参数;

(6) 通过向UPS发送指定格式的数据, 可以控制UPS进行不同的操作;

(7) 通过上面, 每个UPS站点可通过可视化软件实现对该站点UPS的监控;

(8) 集中监控主机采集各个UPS机房主机的数据, 对各UPS信息和运行状态进行集中监控。

通过可视化编程软件来实现监控系统, 该系统所具备的功能及特点如下:

(1) 能够在同一个UPS集中监控系统上实现对不同品牌和型号的UPS统一集中监控, 能够实时监测每台UPS的电流、电压、逆变器等的工作运行状况。

(2) 可以根据UPS计划的需要, 对UPS进行放电、关机等操作, 使得UPS的维护工作更加可靠, 减少对人的依赖。

(3) 系统提供的实时报警功能, 可以获知哪个站点UPS发生故障, 以便及时对该站点UPS的故障做出相应的安排和处理。

(4) 可以实现远程对UPS的检测、关机等控制, 从而达到进行远程管理和维护的目的, 大大减轻对UPS进行管理的难度, 提升了工作效率, 极大地提高了UPS的管理水平。

3 总结

UPS可为智能设备提供可靠的供电保障, 其设备的增加远远超过了人员的增加, 分布式站点的机房也使管理负担越来越重。作为智能设备而没有智能化集中管理, 增加了管理者的工作量和工作强度。如何有效管理这些设备, 提高工作效益, 降低管理维护成本已成为UPS用户必须考虑面对的问题。

本文设计的UPS网络集中监控系统, 可以实现对众多品牌与型号的UPS网络实行集中监控, 能够存储UPS详细历史数据并对异常情况进行报警, 真正实现UPS的无人化管理。并以9390UPS为例介绍了其通讯协议和数据帧格式, 以及软件设计过程。本系统减少了管理者的工作量和工作强度, 有效管理了设备, 提高了工作效益, 降低了管理维护成本, 并提高了系统的安全可靠性。

参考文献

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UPS系统双总线的应用 第6篇

根据负载的重要性、容量大小、实际安装条件等方面的要求, UPS系统用法很多, 较常见的有在线式、在线互动式、后备式及Delta变换型等类型。在线互动式UPS的单机输出功率为0.7～20kVA, 后备式单机UPS输出功率为0.25～2kVA, 两种类型产品在市电供电正常时逆变器均不投入工作, 而是向用户提供经过简单处理的一般市电电源, 该类产品供电质量差, 输出功率小, 只适用于要求不高的用户环境, 在通信领域使用不多。Delta变换型UPS也称为双逆变电压补偿在线式UPS, 其单机输出功率为10～480kVA, 它的原理是将交流稳压控制技术中的电压补偿原理运用到UPS的主电路中, 利用补偿变压器对不稳定的市电电压进行电压调整。

通信系统中主要使用在线式UPS, 在线式UPS的单机输出功率为0.7～1500kVA, 它采用以微处理器、数字信号处理的调控技术使逆变器连续不断地向负载提供高质量的纯净正弦波电源, 其系统连接方式主要包括单机系统、1+1并机系统、2+1并机系统等等。

由于1+1系统相对应用较多, 在此特地将1+1并机系统框图列在下面:

由上图可见, 1+1并机系统可以很好地完成负载的供电:对于双电源设备与单电源设备, 正常工作时, 2台UPS分别给它供电;当1台UPS发生故障或检修时, 另一台UPS承担全部负载, 所以每台UPS最大负荷不得超过其标称容量的50%。

这种连接方式的优点在于:系统简单, 无论是电源系统 (UPS系统) 还是负载端, 均维护简单。

缺点:这种连接方式的缺点在于, UPS一级分配屏的输入端存在单点故障隐患, 即如果这点出现故障, 将影响到整个供电系统的安全, 且难以恢复。另外, 有些大型服务器等设备需要“两路来自不同源”的供电, 即“1+1”系统的连接方式无法满足这类服务器的要求。

需要指出的是:各种并机系统2+1/3+1等方式其安全性将随着并机台数的增加而降低, 所以N+1系统在实际生产中主要使用1+1与2+1的方式。另外, 为了更好地满足业务系统的要求, 同时为了大幅度提高系统的安全等级, 提出了UPS双总线系统的接法。

2 UPS双总线系统

UPS双总线系统是指UPS部分由2个相互独立的系统组成, 每个系统可以是UPS单机, 可以是2台或3台并机配置, 也可以一个系统为单机、另一系统为并机, 但应满足2个系统容量基本相同的要求。以下就各种双总线结构的不同组成与使用情况进行比较:

各系统均为单机的系统对双电源设备来说, 系统稳定性高;对单电源来说必须加装STS (静态转换开关) , 才能保证其中1台UPS在检修时单电源设备不掉电;由于目前1套大型UPS通常情况是给多个机房供电, 因此需要各个机房均安装加装STS的二次分配屏 (由于电力室面积与STS开关容量问题, 不宜在电力室安装加装STS的分配屏) , 在后期各个专业系统加电时需特别注意电源引入位置。

这种方式投资少、占地面积少、维护相对简单。

各系统均为双机的系统对双电源设备来说, 系统稳定性高;对单电源设备来说不必必加装STS (静态转换开关) , 只要保证1套系统的2台UPS不会同时检修即可。由于4台UPS的单台负荷均不能超过20%, 即4台UPS均处于较低负载的工作状态, 不利于系统的稳定工作、机器效率低。

这种方式投资大、占地面积多、电源系统与终端配电维护都比较简单。

这种接法需保证单电源设备接在双机系统上, 双电源设备则可以自2各配电屏各取1路用电。这种方式投资较少、占地面积也较少, 但是维护较为复杂, 各个设备用电都需要十分清楚其接电情况与配电屏的分配。

由于各系统为单机的双总线系统需要STS开关, 所以下面就STS (静态转换开关) 的安装位置作一说明, 静态转换开关是一个双路输入的转换开关, 平时一路接通, 另一路断开。由一路UPS向负载供电。当供电一路UPS故障时, STS自动断开原接通的一路, 接通原断开的一路, 将负载接到另一路电源上。静态转换开关的构造, 和UPS内部逆变器与旁路之间的静态转换开关一样, 都是由两组可控硅组成, 两个开关的工作状态是相反的, 一个接通, 另一个断开。但是它们的工作原理却是不一样的。UPS内部的静态转换开关是先通后断, 不间断地转换。而这里的STS却是先断后通的, 是有间断地转换。相当于一个手动双投转换开关, 只不过动作时间快罢了。这是这种STS的一个非常重要的特点。

一般来讲, STS可以安装在集装架内部、部分二次屏输入端以及一次输出屏输出端的等位置。由于STS是“先断后通”, 因此为了避免STS成为单点故障的隐患、确保大型UPS系统的安全, STS开关不宜安装在一次输出屏的输入端。如果在集装架底部设置STS开关, 意味着双路电源在最末端转换为1路电, 这样不满足部分多电源设备的供电需求, 小型STS开关的工艺也还有待改善, 因此STS开关最好设置在部分二次屏的输入端, 但是这样各个专业机房将存在3种配电屏:2路UPS输出屏与1路STS转换的输出屏, 各个单电源设备也需要几种安装在同一个集装架内部。

3 结语

由以上分析可知, 以上3种接法各有优、缺点, 各局址可以依据实际条件选择安装方法;由于电源系统的使用涉及各个专业与机房, 因此电源系统的安装、维护均需要考虑从电源设备的安装到用电设备的最终使用整个过程, 因此综合比较下来, 第一种接法即各系统均为单机的双总线结构更加简单、更加经济, 随着单电源用电设备的减少, 这种用法的优点也将更加突显。

摘要：主要就大型UPS系统各种双总线系统在通信系统的使用进行比较与分析。

关键词：UPS系统,双总线

参考文献

[1]张广明.UPS高可用供电系统设计与应用[M].人民邮电出版社, 2004

UPS远程监控系统 第7篇

UPS,即不间断电源,是将蓄电池与主机相连接,通过主机逆变器等模块电路,将直流电转换成市电的系统设备,它可为用电设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS将市电稳压后供应给负载使用,同时向机内电池充电;当市电中断时,UPS立即将电池的直流电能,通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电,使负载维持正常工作并保护负载硬件不受损坏。UPS主要分为后备式与在线式两种,其中在线式UPS较复杂,与后备式相比,最显著的特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等电源问题,通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求较高的环境中。监测台UPS大部分均设置为在线式UPS,当市电中断后,负载将继续工作,不受任何影响,此时监测台需要第一时间发现市电中断,并启动柴油发电机,以达到持续供电的目的。

2 UPS电力监控系统的设计与实现

2.1 需求分析

由于UPS电量有限,若停电超过一定时间而用户没有及时处理,设备同样会断电,同时UPS使用寿命到期后,各个部件同样存在故障隐患。目前,监测台维护人员需要每天按时去UPS室检查UPS运行状态并记录相关数据,这项工作耗时较多且无法实时掌握设备运行情况和关键数据,设备事故预防与处置能力也相对较低。所以开发一款对UPS实时监控、自动告警及事故追溯的软件系统非常必要。在现代化UPS供电系统设计中,实现对UPS的实时监控已逐步成为系统建设完善过程中必不可少的一部分,它可以配合维护人员更好地管理和维护设备,实时掌握设备的运行状态,将断电、电量过低、UPS温度过高等异常情况及时通知相关管理人员,使UPS的作用发挥到最大,将安全隐患降到最低。UPS的关键参数主要包括市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、机内温度、电池剩余容量百分比及剩余供电时间等约30多项参数,因此软件系统需要实现对上述内容的实时监测与发布,并判断其有无异常及时发出告警信息。

2.2 系统架构设计

大多数UPS系统通常都留有RS232、RS485、SNMP等物理接口,其中以RS485、RS232接口最为常见,后期用户可通过厂家提供的接口通信协议对UPS进行定制化开发,此次项目实践中,UPS系统提供了RS485接口对其进行访问,RS485具有抗噪声干扰性好的特点,但由于串行接口只能连接单一服务器,无法实现数据传输的网络化,不利于后期的管理与维护,因此在设计中加入了RS485-TCP/IP协议转换器,其具有价格低廉、性能稳定、配置简单等特点,一端通过RS485电缆接入UPS系统,另一端通过RJ45网线接入局域网交换机,便可实现将RS485串口通信协议转换为TCP/IP协议,从而实现了对UPS数据采集的网络化。

此次项目系统组成主要包括应用服务器、数据库服务器以及Web服务器。应用服务器的主要功能是与协议转换器建立TCP连接并实时采集UPS相关数据,控制短信猫设备以发送短信方式及时通知管理人员;数据库服务器的主要功能是存储应用服务器监测到的UPS运行状态信息及各类告警信息,记录告警事件的第一时间与恢复时间,便于日后查询追溯;Web服务器的主要功能是向监测台内相关部门展示当前UPS运行状态和告警状态,并提供历史告警信息查询功能。图1为局域网内的系统整体架构图。其中应用服务器端采用C#语言在VS2013平台环境中进行开发,数据库服务器端采用Oracle 11g数据库,Web服务器端使用Tomcat服务器,采用JSP技术在My Eclipes集成环境中进行开发。

2.3 数据库设计

数据库可以按一定的数据结构方便地存取、管理数据,提高记录和检索信息的效率,对历史数据随时可查。首先在数据库服务器端安装Oracle11g数据库管理软件,按顺序创建“运行维护管理数据库”实例,然后创建新用户并设置密码,同时赋予该用户DBA角色、CONNECT角色及RESOURCE角色权限,随后依次创建新用户表空间、临时表空间,并设置初始大小500M、增量1M,最后创建项目设计的相关表结构并设置主键及相关约束条件。UPS_Monitor表结构如图2所示。

2.4 控制台程序的实现

控制台程序是运行在应用服务器中的程序,是系统的核心程序,采用C#语言在VS2013平台中编写,主要包括三个功能:一是用来与UPS相互通信,二是访问数据库服务器,三是控制短信猫发送短信等。

2.4.1 与UPS通信模块的实现

UPS采用主从式的工作方式,内部监控单元在接收到应用服务器端请求命令后,对命令进行判断并作出正确的响应,从而实现数据通信。首先将UPS系统RS485接口与RS485-TCP/IP协议转换器连接后,登录协转(“协议转换器”简称)Web管理界面,如图3所示,按规格要求分别设置协转与UPS串口通信的波特率、数据位、奇偶校验位等,实现协转与UPS之间的通信。

随后需要实现协转与应用服务器端的通信,共分三个步骤,分别为服务器监听、客户端请求、连接确认等。这里我们把协转设置为服务器监听模式,为确保连接稳定,选用TCP协议,并分别设置其IP、子网掩码、网关及端口号。控制台程序用来发送客户端请求,项目实践中使用Socket技术实现与协议转换器建立TCP连接,Socket称为“套接字”,用于描述所使用的协议、IP地址和端口,下面代码采用多线程技术实现Socket与协议转换器的TCP连接,最终协转与应用服务器端进行3次握手后连接成功。

2.4.2 短信发送模块的实现

短信猫是一种用来收发短信的设备,通过服务器端USB端供电,和手机一样需要SIM卡的支持,利用其预留的接口,在应用服务器端可轻松实现短信发送功能,此次项目实践中对不同的告警状态均设置了不同的标识位,当出现告警时置为1,恢复告警时置为0,对标识位进行异或判断,从而确保了相同告警状态只会发送一次短信,同时在程序中设置了每天发送短信的最大条数,防止产生短信攻击行为。短信猫设备主要功能全部集中在SMS.DLL动态链接库文件中,我们只需在工程文件中导入SMS.DLL,并调用发送短信接口即可。

2.4.3 控制台主程序的实现

线程是进程内一个相对独立的、可调度的执行单元,线程之间共享内存非常容易,为使多个模块并发执行,提高资源的利用率,程序采用Windows多线程技术进行编写,如发送不同类型的查询请求、接收不同种类的数据并解析、与数据库交互、控制短信猫发送短信等均为独立线程。通过一个线程不断执行向UPS发送查询请求操作。

图4为经UTF8转码后UPS返回的数据截图,其中第二行至第五行包含了我们所需的全部数据。以第二行数据“(219.0 219.0 219.0 007 50.0 2.2624.0 00000000”为例,分别为输入电压、故障电压、输出电压、输出电流、输入频率、电池内部电压、环境温度、开关状态等。其中告警信息及部分系统运行状态均以8位二进制数显示。以第五行数据“!00000001 0000111100000000”为例,“!”后第一位0代表正常,1代表“整流器异常告警”;第二位0代表正常,1代表“电池欠压保护告警”;第八位0代表“整流器未运行”,1代表“整流器运行中”。

控制台程序在无告警时,每分钟向数据库UPS_Monitor表中插入一次数据,若在UPS返回的数据中出现告警,则将结果实时录入数据库,图5为控制台程序运行时界面。

2.5 Web程序的实现

Web程序主要是实现对UPS当前运行状态的展示及历史告警查询等。前端采用Html与CSS在Dreamweaver中进行编写,使用了少量的Java Script代码及Ajax技术,实现了页面内容的异步更新,页面轻巧简洁;后端采用Model1模型(如图6所示),即JSP+Java Bean技术,其优点是:架构简单,将页面显示与业务逻辑分开处理。JSP实现页面的显示,Java Bean仅用来读取数据和实现业务逻辑。

在服务器端分别建立Java Bean和Service两个package,其中在Java Bean中建立UPS对象模型,共包含32项重要参数和19项报警状态,在Service中建立了Oracle Tools、UPSQuery两个实现类,分别完成对数据库访问及UPS各项指标的查询工作等。

通过前端浏览器访问UPS电力监控系统,主界面如图7所示。

3 总结

该系统最终实现了对UPS室的32项重要参数和19项报警状态的实时监测,实现了对UPS数据采集的网络化与告警自动化。本文详细介绍了监测台UPS电力监控系统的具体实现方法,包括需求分析、系统架构设计、数据库设计、控制台程序以及Web程序的实现方法等,并给出了关键核心代码。系统经过在实际环境中测试,基本达到了预期效果。通过此次项目实践,提高了监测台对UPS系统运行和管理的效率,降低了管理成本,进一步增强了设备运行整体的稳定性和可靠性。

参考文献

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发电厂UPS系统故障处理 第8篇

某发电厂UPS系统由主机柜、旁路柜和馈线柜 (连接所有由UPS供电的负载) 组成 (图1) , 主要向DCS、计算机监控系统、继电保护装置等重要负荷供电。UPS系统额定容量为80kVA, 双机分段配置, 供热380V工作A段向主回路供电, 供热380V工作B段向旁路供电, 自带蓄电池提供直流电。正常情况下, 主回路输入三相交流电经整流器变成直流电, 再由逆变器变换为220V更平稳的交流电, 经馈线柜向负载供电。当380V交流电源或整流器发生故障, UPS将自动 (无延迟) 转由蓄电池组供电, 交流电源或整流器恢复正常后, 又自动转为整流器供电。当逆变器故障或输入电压过低且自动旁路工作正常时, UPS将自动转由旁路电源向负载供电, 逆变器恢复正常后, 自动切换至逆变器向负载供电。当旁路的补偿变压器和接触器故障, 则可以将旁路切换开关QN切换至市电继续向负载供电。UPS检修期间由旁路交流电源通过手动检修旁路直接向负载供电。

2.故障及应急处理

某锅炉UPS主机柜本体显示报警:“INV PHASE L3FAULT” (逆变器缺相故障) 和“MODULE NOTREADY” (模块未准备好) , 自动切至旁路供电。

运行人员将UPS转至检修旁路供电, 并停运主机柜。随后运行人员和检修人员联合处理故障, 运行人员启动UPS主机柜运行, 显示正常, 并无报警。检修人员查看主机柜面板上各项测量参数均正常, 使用万用表测量UPS主机柜整流输出电压正常, 运行人员合上蓄电池输出开关。检修和运行人员协商后认为UPS主机柜运行正常, 遂将UPS切为主路运行, 恢复正常运行方式。此时发现UPS馈线柜上电压表指示为“0”V, 紧急合上UPS检修旁路电源开关, 恢复供电, 但是如此短暂断电还是造成锅炉发生灭火事故 (就地辅助盘的当前电源为UPS电源供电, UPS电源中断后, 由于辅助盘失电导致就地压缩空气跳闸阀以及炉膛入口之气动燃料阀关闭, 锅炉主火焰丧失, 主火焰保护动作, 锅炉灭火) 。

3.故障处理

进一步分析故障原因, 由于主机柜显示逆变器故障, 因此更换逆变器电路板, 但是带上负载运行几分钟后, 报警重现。使用万用表检测与逆变器相连的电容, 发现1、3相电容存在严重问题, 规定的电容额定值是250±5%μF, 而实际测量值为1.87μF和1.75μF, 无法起到稳定波形的作用, 造成设备报警。而现场应急处理故障是临时测试, 未带负载, 对波形影响小, 因此未发出报警而显示主机柜正常。检查主机柜发现蓄电池还存在问题, 将蓄电池作为负载, 其正负极接在智能蓄电池测试仪上, 然后设定10A (10%In) 的电流对蓄电池进行放电实验。每隔1h用电压表分别测量每个蓄电池的电压, 并和规定比较, 当放电5h时发现有19块电池的电压已经低于90%Un, 放电10h后, 只有几块电池电压还能达到90%Un。此后, 合上蓄电池开关对其充电, 然后再放电检测, 未有改观。

更换电容和蓄电池, 设备故障消除。

4.故障总结及建议

初期故障判断以及运行人员操作错误是故障进一步扩大的主要原因。检修人员现场简单试验后即迅速判定为正常, 没有进行充分、深层次分析, 无视曾经出现的报警。运行人员切换操作前对操作后的风险认识不足, 未执行工作票、操作票制度。为此, 提出如下建议。

(1) 在主机柜上粘贴具体操作流程, 辅助指导现场检查修理。

(2) 图1UPS系统中若总输出开关QF2故障, 则负荷将全部失电, 存在安全隐患, 可去掉QF2。

(3) 在主路中增加隔离变压器, 当外界发生短路故障时, 保护其他装置。

(4) 更换、升级蓄电池柜, 如增加智能监测仪监测、记录电池充放电过程中的电压, 控制充电电流。