基于電源復位器的鄉鎮臺站監控設備電源和UPS管理系統

賈澤莘

（1.廣西大學計算機與電子信息學院；2.廣西廣播電視技術中心）

1 引言

隨著廣西整省區600多座鄉鎮無線發射臺站的大規模建設，無線覆蓋延伸到了鄉鎮一級，極大的滿足了廣大人民群眾對收聽收看廣播電視的需求，要管理數量如此眾多的臺站，智能遠程監控系統顯得尤為必要，而其中監控設備的電源管里又是遠程監控系統不可或缺的一環，它對遠程監控系統穩定運行起到了重要的作用，本文利用自主研發的OEM設備-電源復位器進行二次開發，將鄉鎮臺站監控設備的電源監測信息統一回傳至監控中心實現統一管理。

2 總體方案與關鍵技術

2.1 設計目標

結合以往臺站運行中的相關經驗，部分監控設備如主控電腦、3G路由器、采集器、交換機、音視頻服務器等設備在長時間運行后容易出現死機現象，一般只需斷電重啟設備即可恢復正常，如果維護人員到臺站只為了按電源開關顯得人工、時間成本太高，同時UPS又是保證臺站意外斷電后監控平臺不完全失去臺站控制權的重要基礎，所以本系統的主要實現的功能是在不依賴臺站主控電腦運行的情況下，將臺站主要監控設備的電源接入電源復位器，同時利用電源復位器232串口連接UPS通信口，通過光纖網絡回傳至監控中心，達到在值班平臺就能能遠程統一管理鄉鎮臺站監控設備電源和臺站UPS狀態的目的。整體系統架構如圖1。

2.2 關鍵技術

2.2.1 電源復位器二次開發

原版電源復位器硬件已具備了電源通斷功能，要實現統一管理系統的功能則需要在在其基礎上重新編程和改進硬件，以保證功能性和穩定性，主要做以下幾點改動：

2.2.1.1 遠程升級

遠程升級是提高設備易維護、功能擴展的有效手段，例如不用維護人員到臺站現場升級，新型號UPS納入管理時只需更新通信協議等等，本次遠程升級功能主要是采用AVR單片機自身的BootLoader編程技術來實現，BootLoader程序是一種引導程序，可以對應用程序flash區進行重新編程，從而達到升級的目的，首先在熔絲中配置單片機復位后首先進入BootLoader引導區，在引導程序中接收網口數據，并將升級數據寫入到指定的應用程序區，最后進行校驗，完成升級過程，程序流程如圖2。

圖1 系統架構

圖2 BootLoader遠程升級流程圖

2.2.1.2 串口防護

根據遠程監控系統多年運行的經驗積累，oem設備中串口芯片相對容易損壞，主要由靜電、浪涌、雷電、熱拔插等等原因造成，最終導致串口通信異常，本系統中因為涉及到UPS的232協議通信，為保證整個系統的穩定性，減少維護量，有必要對串口電路進行重新設計，復位器原版電路中232串口采用的是美信（MAXIM）公司的MAX3232芯片，該芯片本身不具備電源隔離和信號隔離功能，易受外界因素影響，本次設計選型為廣州致遠RSM232串口芯片，其主要特點是集成了隔離電路，同時具了電源隔離，電氣隔離功能，隔離電壓可達2500VDC，ESD保護也達到8kv，完全滿足EIA/TIA-232E和ITU-T V28的標準。另外為提高串口抗干擾和防沖擊能力，在接口電路還增加由磁珠、瞬態抑制二極管、限流電阻等元器件組成的防護電路，保證整個串口電路的穩定性，整個串口電路升級的原理圖如圖3。

2.2.1.3 UPS數據讀取

鄉鎮臺站的UPS均預留了RS-232作為通信端口，默認波特率為2400bps，同時廠家也提供了相應的協議文檔，但因為UPS電源的通信方式為主從式，即上位機發送命令至UPS的監控單元，UPS內的監控單元在接收到上位機的請求命令后，才對命令進行判斷并作出響應，因此為了實時獲取UPS狀態參數，需要編寫程序通過電源復位器串口定時發送查詢命令，然后將從UPS串口回傳的數據分析處理，來作出數據有效性和通信時效性的判斷，最終將數據轉換后保存至專用數據緩沖區，供其他函數調用回傳至監控中心服務器，具體流程圖見圖4。

2.2.1.4 數據主動上報

因鄉鎮臺站數量眾多，而且還在不斷的建設當中，同時每個臺站中還存在有數量眾多的網絡設備，所以為了方便統一管理，作為本系統核心的電源復位器必須增加主動上報數據的功能，一是可以回傳設備基本信息用于客戶端呈現、告警分析、數據庫記錄等，二是起到心跳包作用檢查設備是否在線， 三是上位機無需增加線程來頻繁主動訪問眾多設備，減輕中心服務器資源占用，四是可以做到向多個IP回傳，可受多IP控制，不依賴于某臺特定設備比如主控電腦等運行，實現主動上報的主要編程工作是對服務器IP進行地址解析，然后按協議規范對數據進行收集調用，接著進行對UDP幀包進行填充，最后由enc28j60以太網控制器將數據通過RJ45網口發送至網絡。

2.2.2 基于C#的服務程序設計

圖3 串口接口電路

圖4 UPS數據讀取流程圖

為讓監控中心值班平臺能夠直觀的監控全區鄉鎮臺站監控設備電源狀態信息，需在中心服務器端開發專門的程序對龐大的上報數據進行分析處理，本次上位機程序開發環境為微軟Visual Studio 2010可視化開發平臺，編程語言為C#，數據庫方面則選擇了可伸縮性好、集成度高的關系數據庫存儲系統—SQL Server 2008，實現的功能主要是對復位器上報數據做分析呈現，如復位器端口狀態、UPS電壓、頻率，同時對一些緊急告警信息進行提示，如市電電壓低、電池電壓低、旁路等等，除了顯示和告警之外還提供了控制功能，如遠程重啟設備，開關UPS，網絡參數重新配置下發等，程序編譯后的界面如圖5所示。

3 結束語

在遠程監控系統中，監控設備電源復位重啟是一項非常實用的操作，能解決大部分設備因不穩定而死機問題，同時UPS是整個監控系統穩定運行的基礎，必須建立起一套可靠的管理系統，集中統一監控，本文基于電源復位器的鄉鎮臺站監控設備電源管理系統，是利用了電源復位器原有硬件進行二次開發，并將其作為串口服務器將UPS數據讀取、轉換回傳，同時開發了基于C#的服務器上位機程序，達到了集中監控鄉鎮臺站部分監控設備電源的目的，整套系統在進兩年的鄉鎮臺站實際運行過程中，穩定可靠，為鄉鎮發射臺站安全播出起到了很好的保障基礎。

圖5 鄉鎮臺站OEM設備監控服務程序