大功率發(fā)射機機房UPS監(jiān)控報警系統設計與實現

李毅

【摘 要】由于我臺對500KW發(fā)射機的供電系統進行了UPS改造，為了保障機房UPS、溫濕度模塊、煙霧傳感器、漏水傳感器等設備及其周邊環(huán)境的安全、可靠和不間斷運行，我們研制開發(fā)UPS監(jiān)控報警系統。該系統建成后，能對各機房UPS、周邊環(huán)境溫濕度進行實時監(jiān)控和智能管理，實現數據中心的動力環(huán)境設備運行維護管理智能化，加強運維保障，提高數據中心的運行安全性和可靠性，減少值班運維人員的工作強度。

【關鍵詞】UPS；監(jiān)控報警；大功率發(fā)射機房

1 系統設計原則與特點

針對發(fā)射機房環(huán)境的實際情況，UPS等設備需要全年全天不間斷運行，安全、可靠性要求高，運維管理責任大，實時管理難度大的情況，為實現機房動力環(huán)境事故預防，保障數據中心業(yè)務正常運轉，提供了高可靠的綜合動力環(huán)境網絡監(jiān)控管理報警系統解決方案，實時監(jiān)控機房的UPS設備，其周邊環(huán)境情況。從實際出發(fā)，在有限的預算下，追求最高的性能。

1.1 通用性

本監(jiān)控系統的設計符合國際工業(yè)監(jiān)控之通用性和開放性設計標準。

1.2 可靠性

本監(jiān)控系統符合電磁兼容性和電氣隔離性能設計要求，不影響被監(jiān)控設備的正常工作。

本監(jiān)控系統具有自診斷功能，對通信故障、軟硬件故障功能能夠自動診斷出來并及時告警；本監(jiān)控系統硬件能在用戶給出的基礎電源條件下不間斷工作。

本監(jiān)控系統硬件模塊具有良好的抗干擾能力。

1.3 穩(wěn)定性

本監(jiān)控系統中某一子系統運行異常，不影響系統中其他子系統的正常運行。

1.4 安全性

本監(jiān)控系統與被監(jiān)控對象間具有可靠的電氣隔離，本系統的軟硬件在任何情況下，均不影響被監(jiān)控對象運行的安全性。

本監(jiān)控系統對系統管理和維護人員進行多級權限分類以區(qū)分和限制各級用戶對系統和設備的訪問能力。

本監(jiān)控系統對用戶的管理和維護操作進行跟蹤記錄，為運行事故提供分析依據以追究相關的事故責任。

1.5 可維護性

系統運行時進行在線運行狀態(tài)診斷和監(jiān)測，能及時發(fā)現系統各功能單元故障情況，便于系統故障的維護處理。

軟件系統的設計采用模塊化結構設計和規(guī)范化標識，保證軟件的可維護性要求。

1.6 擴充性

系統的軟硬件設計采用模塊化可擴充結構及標準化模塊接口，便于系統適應不同規(guī)模和功能要求的網絡集中監(jiān)控系統要求。

1.7 開放性

監(jiān)控系統網絡通信協議符合國際網絡協議標準，操作系統選用國際廣泛使用的Windows操作平臺。

2 系統的先進性、穩(wěn)定性和安全性

2.1 網絡化存儲和跨網絡平臺訪問

IP Power網絡型監(jiān)控系統可以同時采集UPS的輸入電壓、輸出電壓、頻率、溫度、負載、電池電壓、電池容量、市電狀態(tài)、電池狀態(tài)、故障狀態(tài)、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等狀態(tài)參量，采集的數值在監(jiān)控軟件界面上動態(tài)地顯示出來。且前端采集設備有可擴展的傳感器接口，用戶可以自由定義。后臺監(jiān)控系統軟件，具有告警自定義的功能，當參量達到警告值時，頁面自動圖形顯示報警提示。網絡管理員可以在界面上設置被測參量的變化范圍、報警上下限數值、IP地址、監(jiān)測時間間隔、在修改監(jiān)測量的上下限時，修改人被同時記錄。前端網絡采集設備UPS網絡適配器獨有的內嵌Web Server可允許用戶通過PC的IE瀏覽器或其他標準的瀏覽器訪問其內嵌的網頁來查看設備的情況，而不需要額外的軟件。

2.2 實時監(jiān)測

本監(jiān)控系統具有網絡數據傳輸接口，可以通過IP數據包傳送網絡數據。監(jiān)控系統將采集的數據以報告的形式傳送回來，這樣遠程計算機可以將數據存入數據庫，利用數據庫訪問進行數據計算、整合和存儲。

2.3 簡單和安全的使用

對前端網絡采集設備UPS網絡適配器的的配置和管理可以通過瀏覽器進行，用戶不需要安裝額外的軟件。通過簡潔的網頁，用戶就可以進行配置，簡單易用，節(jié)省安裝維護人員。用戶可配置儀器的IP地址、網關地址、子網掩碼、數據端口等設置。為了滿足數據安全性的需要，前端設備UPS網絡適配器提供了密碼機制，管理員必須通過密碼才能訪問網頁進行修改和配置。為了防止網絡病毒的攻擊和網絡數據干擾，前端網絡采集設備UPS網絡適配器設計了特有的包過濾功能和抗病毒機制，保證高可靠度的網絡傳輸。

2.4 支持標準智能/通用傳感器

前端設備UPS網絡適配器是一種基于IEEE1451標準的網絡傳感器適配器和傳感器與微處理器的數字接口集成化單元，具備完善的和通用性很強的二次開發(fā)性能。

3 系統配置與組網結構圖

該系統采用七層結構的TCP/IP內部局域網結構。

嵌入式網絡型監(jiān)控設備UPS網絡適配器分別安裝在各中心機房，與現場的UPS、設備相連。

組網傳輸方式：

各中心機房的動力環(huán)境監(jiān)控設備采用TCP/IP協議通過以太接口接入內部局域網。

電源、空調、UPS等設備監(jiān)控：

智能設備類：機房內采用協議轉換器與各種智能設備之間通過RS485/232網絡連接，采用主從方式通過各種通訊協議相互通訊，取得各設備的實時數據，為保障系統實時性，系統采用多線程方式，同時與各端口的設備通訊，便于對事件的即時響應。

非智能設備類：通過報警干接點接口和各種模擬變送器直接接入監(jiān)控主機的遙信、遙測接口（需加裝信號采集卡模塊）。

管理員電腦具備以下功能：

負責收集匯總每一個被監(jiān)控設備的各種數據或狀態(tài)。

對前端UPS網絡適配器采集上來的數據進行分析、判斷和整理，必要時將數據進行保存。

用戶可以隨時地查詢被監(jiān)控設備的狀態(tài)、數據。

對歷史數據按機房、設備或信號量提供曲線、表格的報表和統計功能。

對發(fā)生故障的被監(jiān)控設備，可彈出報警信息框和播放報警聲音，將故障情況通知現場的使用者和系統管理員，并可通過EMAIL自動發(fā)送告警信息郵件到指定的電子信箱，可通過MODEM自動發(fā)送告警訊息到指定的傳呼機上，可通過GSM MODEM自動發(fā)送告警短消息到指定的手機上。

支持多用戶、權限設置功能。

4 中心機房監(jiān)控設備組成

4.1 UPS網絡適配器

通過RS232串口查詢UPS，外置于UPS，提供標準的10/100M網絡連接，為系統提供基于行業(yè)標準的UPS監(jiān)控、配置、控制和事件處理功能。當只需要監(jiān)控機房溫濕度時，或者當機房UPS多臺時配合SITEMATE使用。

4.1.1 技術接口參數

1）電源功耗

額定輸入電壓：12V，允許的范圍為[9V～15V]；額定輸入電流：300mA，實際正常工作消耗額定功率平均為230mA，SNMP卡核心消耗功率為200mA；網絡消耗30mA；擴展設備電源由SNMP卡提供，最大可以接2個溫濕度設備。

2）RS232配置接口

用RS232串行通訊接口進行參數配置，使用時需連接隨配的PS2->DB9M的轉換線。

接口方式：PS/2座，9針接口。

3）RS422擴展接口

用于擴展監(jiān)控環(huán)境或其他設備，使用時需連接隨配的PS2->RJ45的轉換線，該總線還提供5V電源。

接口形式：PS/2，9針。

4）Network接口

網絡匹配：支持1、10M半雙工、10M全雙工、100M半雙工、100全雙工。

接口形式：RJ45。

5）適配卡設備口：用于和UPS通訊

接口形式：DB9M。

4.1.2 性能與特點

12V直流電源供電；

2個RS232異步串行通信口（用于與UPS通信和參數配置）；

1個RS422/485可級聯Modbus總線通信口（用于連接智能溫濕度偵測模塊等）；

1個10/100M自適應高速以太口（物理接口：RJ-45插座）；

提供開放的軟件接口（如SNMP、OPC等），便于與第三方軟件無縫集成；

內建完善的TCP/IP網絡功能模塊，支持SNMP、HTTP、DNS、SMTP、DHCP、SNTP等網絡協議；

可Web瀏覽器進行遠程動力機房的UPS電源、環(huán)境溫濕度進行網絡監(jiān)控管理，特別建立強大的Web Server管理功能模塊，使用戶可以在任何操作系統平臺上通過Web瀏覽器方便地進行實時狀態(tài)查詢、基本信息管理、遠程操作控制、各項參數設置、用戶管理、歷史資料查詢等等全面完善的監(jiān)控管理功能，以及能夠通過手機短消息或Email向使用者或系統管理員發(fā)送警報信息；

可在主機上記錄一定長度的歷史事件和歷史數據；

支持在線網絡升級，可直接在遠程管理中心進行監(jiān)控設備的軟件升級；

內建式超長壽命系統時鐘，且支持自動校時以達到時鐘同步功能；

可以配合網絡短信報警服務器，實現設備故障時的短信告警功能。

4.2 監(jiān)控系統專用短信報警機

4.2.1 產品簡介

基于提供一種簡便實用的GSM通訊解決方案的需求。它內嵌了TCP/IP協議棧，解決了用戶在使用普通模塊時無TCP/IP協議棧而需在客戶機系統嵌入TCP/IP的局限性，利用可靠的GSM網絡實現數據信息的透明傳輸。

同時簡化了接口設計和外部伺服電路，更適合于惡劣的工業(yè)現場。用戶通過RS-232、RS-485或TTL電平接口，使用簡單的AT+i命令，就可以完成端到端的可靠數據通信，極大減輕了用戶開發(fā)時間和維護的工作量。

另外該產品可靈活地實現多種設備接入，工程安裝簡單。適用于使用串口通訊的單片機數據采集傳輸系統、PLC或RTU以及工控機等，它可以使客戶原有的有線串口設備無須改動立即變?yōu)闊o線網絡通訊設備。減少了系統更新的投入。

4.2.2 技術參數

1）外界環(huán)境指標

工作溫度：-30-60℃；濕度范圍：≤90%；可在強電強磁環(huán)境下正常工作。

2）性能指標

支持EGSM900和GSM1800雙頻；支持數字、語音、短消息和傳真；采用電路交換最高速率為14.4kbps；支持電壓范圍：5V-25V、低功耗。

5 網絡化動力環(huán)境集中監(jiān)控軟件IP Power SE

5.1 軟件功能描述

IP Power是一個網絡化機房管理業(yè)務綜合軟件平臺，完全建立在標準的C/S構架上，采用Winsock、組態(tài)和實時數據庫技術，OPC協議數據接口，處理來自各個現場的報警信息，值班人員管理。這些數據通過受理、分析、處理、校驗等處理過程，保證報警信息及時、正確地得到記錄分析，同時為維護部門提供日常維護報表、性能狀況統計報表等分析數據。

整個監(jiān)控軟件平臺的配置非常簡便，可以在線進行不中斷系統正常運行。配置可在中心遠程對現場參數配置及修改和軟件升級。

監(jiān)控平臺內置軟件看門狗，監(jiān)控軟件不會因用戶誤操作等原因而使系統出錯、退出或死機，具有極強的容錯能力。

5.2 監(jiān)控平臺具備以下功能模塊

網絡集中管理；實時監(jiān)控管理；歷史事件管理；歷史數據管理；系統操作日志管理；報表管理功能；告警定位與通知管理；用戶與權限管理；系統數據備份與恢復。

5.3 系統特色

支持多品牌多類型的UPS、精密空調等設備集中統一管理；

純中文顯示，操作界面直觀友好，安裝使用方便；

具有多種告警方式，如短信、語音、郵件、系統廣播、BP傳呼等；

能夠實現對動態(tài)IP的設備進行網絡監(jiān)控；

采用大型網絡數據庫，能夠保存海量的歷史事件、歷史數據和系統日志記錄；

豐富的報表打印功能，提供用戶各種方便使用的管理報表，使管理員可以輕松地掌握和分析一段時期內UPS、精密空調等設備的運行情況；

可支持已有的短信平臺接口或網絡短信告警器，短信告警服務更加靈活、方便、穩(wěn)定、安全、可靠；

具備告警確認服務，要求運維人員對告警訊息進行確認，使管理責任清晰明確；

可實現各網點的告警信息只發(fā)給其相應的分管人員；

提供強大的用戶和權限管理功能，切實保障系統的安全；

具備系統數據備份與恢復功能，確保用戶數據安全；

靈活的告警自定義支持，用戶可根據管理維護的需要，設定自有的告警條件；

基于標準的TCP/IP網絡，可支持多種網絡構架，如以太網，WIFI、GPRS、CDMA、DDN、等等。

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[責任編輯：王楠]