基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)研究分析

丁韶程

（維諦技術(shù)（西安）有限公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Thing，IoT）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)處理機(jī)制完成不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）監(jiān)控系統(tǒng)的控制處理，可以健全信息化數(shù)據(jù)鏈，更好地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)目標(biāo)，維持綜合應(yīng)用管理效率。

1 UPS 概述

UPS 具備儲(chǔ)能裝置，主要利用逆變器等元件實(shí)現(xiàn)恒壓恒頻控制，目前已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電力設(shè)備等設(shè)施，有效建立完整且安全的電力供應(yīng)模式。一旦出現(xiàn)市電中斷或者事故停電等問(wèn)題，UPS 能立即啟動(dòng)電池并完成電能供給，利用逆變器繼續(xù)為負(fù)載供應(yīng)交流電，并能對(duì)電池電壓狀態(tài)提供保護(hù)。例如，在電池電壓低于終止電壓的狀態(tài)下，逆變器會(huì)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)切換到旁路供電模式。同時(shí)，為避免電池長(zhǎng)時(shí)間小電流放電造成電池?fù)p壞，UPS 能設(shè)定具體的時(shí)間。當(dāng)電池為逆變器供電達(dá)到2T時(shí)，UPS 會(huì)顯示“電池低電壓”的預(yù)警信號(hào)；當(dāng)電池為逆變器供電達(dá)到3t時(shí)，逆變器自動(dòng)停機(jī)切換到旁路供電；當(dāng)電池為逆變器供電超出3t時(shí)，達(dá)到一定限值，電池開關(guān)就會(huì)處于斷開狀態(tài)。如圖1 所示。

圖1 過(guò)放電自動(dòng)保護(hù)

UPS 主要包括主路、旁路以及電池等，利用AC/DC 變換整流器處理工作，以完成系統(tǒng)的穩(wěn)壓控制，并配合逆變器和旁路輸出切換電路進(jìn)行相應(yīng)工作，使用可控硅或者是高頻開關(guān)整流器維持實(shí)際功能。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，UPS 應(yīng)用于通信基站可以更好地發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建構(gòu)完整的運(yùn)行管理模式，滿足行業(yè)發(fā)展需求的同時(shí)，可以維持電網(wǎng)應(yīng)用管理的基本水平，提高運(yùn)行管理效率，為落實(shí)監(jiān)控局域網(wǎng)控制工作奠定了基礎(chǔ)[1]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)要求

在UPS 監(jiān)控過(guò)程中，需要從通信基站的實(shí)際需求落實(shí)具體工作，保證通信基站環(huán)境監(jiān)控、電源設(shè)備監(jiān)控以及基站電源管理等狀態(tài)信息匯總的及時(shí)性，更好地建構(gòu)完整的監(jiān)控平臺(tái)。通信基站結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 通信基站結(jié)構(gòu)

第一，通信基站環(huán)境監(jiān)控。通信基站環(huán)境監(jiān)控主要是對(duì)基站溫度、濕度、門禁狀態(tài)以及空調(diào)等設(shè)備運(yùn)行情況的管理，有效評(píng)估相關(guān)監(jiān)測(cè)信息，落實(shí)完整的分析機(jī)制，全面提升信息交互處理的及時(shí)性和可控性。物聯(lián)網(wǎng)通信基站環(huán)境監(jiān)測(cè)體系如圖3 所示。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)通信基站環(huán)境檢測(cè)體系

第二，基站電源設(shè)備監(jiān)控。針對(duì)UPS 電源、低壓配電設(shè)備、蓄電池組以及直流開關(guān)電源等設(shè)備予以實(shí)時(shí)性管理，匯總監(jiān)控信息的同時(shí)了解其可能存在的問(wèn)題，并及時(shí)發(fā)送預(yù)警報(bào)告，更好地提高階段性管理水平，減少隱患問(wèn)題的留存[2]。

第三，電源運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。在使用UPS 的過(guò)程中，為更好地發(fā)揮其實(shí)際作用，需要對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)管理，在綜合監(jiān)督市電電壓參數(shù)和市電電流參數(shù)等信息的同時(shí)，對(duì)電源開關(guān)狀態(tài)、直流電壓參數(shù)、直流電流參數(shù)、電能信息以及蓄電池電流電壓參數(shù)等予以統(tǒng)籌處理，確保符合基站電源監(jiān)控的具體要求。

綜上所述，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)中，利用智能化定位識(shí)別功能模塊、跟蹤管理模塊以及監(jiān)控管理技術(shù)等，建構(gòu)完整的技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，確保可以發(fā)揮相應(yīng)技術(shù)處理單元的優(yōu)勢(shì)作用。有效分析UPS 的運(yùn)行情況，及時(shí)檢索并落實(shí)規(guī)范控制方案，提高技術(shù)應(yīng)用效率，維持便捷化智能變電站不間斷電源的控制效率，更好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化管理目標(biāo)[3]。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

在明確監(jiān)控系統(tǒng)具體要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范，建立更加完整的系統(tǒng)分析模式，確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和細(xì)節(jié)可以貼合實(shí)際需求，維持UPS 監(jiān)控工作的規(guī)范性，為落實(shí)通信基站系統(tǒng)化管理予以保障。

3.1 總體設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)建構(gòu)完整的信息管理模式，保證相關(guān)內(nèi)容連接的合理性，更好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌控制，確保相應(yīng)處理單元都能發(fā)揮實(shí)際價(jià)值。在通信基站內(nèi)設(shè)置紅外傳感器、電流互感器、電壓互感器以及溫濕度傳感器等，可以更好地匯總采集信息和數(shù)據(jù)，從而配合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)打造完整的信息平臺(tái)，共建科學(xué)規(guī)范的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控流程，以滿足集中化應(yīng)用需求，更好地維護(hù)監(jiān)控處理工作的基本效能，并實(shí)時(shí)分析和匯總數(shù)據(jù)信息，確保可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常警告內(nèi)容，提高通信基站綜合管理效率[4]。

3.2 基本方法

建立基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的UPS 電源監(jiān)控模式，在運(yùn)行設(shè)備監(jiān)控管理流程的基礎(chǔ)上，配合層級(jí)分析結(jié)構(gòu)，在客戶端設(shè)置對(duì)應(yīng)的管理單元，進(jìn)入U(xiǎn)PS 遠(yuǎn)程智能控制平臺(tái)后，就能及時(shí)檢索電源的運(yùn)行情況和額定信息，更好地管理報(bào)警記錄，確保監(jiān)控管理的實(shí)時(shí)性和科學(xué)性，以維護(hù)UPS 的應(yīng)用效能。

3.2 具體內(nèi)容

基于具體的監(jiān)控管理要求，在UPS 監(jiān)控系統(tǒng)體系運(yùn)行過(guò)程中，需要建立集應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層以及感知層于一體的系統(tǒng)，打造協(xié)同控制體系，在發(fā)揮各個(gè)層級(jí)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，滿足UPS 監(jiān)控的具體需求，一定程度上實(shí)現(xiàn)綜合管理的目標(biāo)[5]。系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)布局

3.2.1 感知層

感知層作為整個(gè)監(jiān)控體系的基礎(chǔ)，主要包括基站電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)前置機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。

（1）基站。電源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備能實(shí)現(xiàn)對(duì)基站整體電源結(jié)構(gòu)電壓參數(shù)、電流互感器參數(shù)、電能采集器參數(shù)以及溫濕度傳感器參數(shù)的匯總，配合實(shí)際應(yīng)用要求還能獲取紅外線感應(yīng)器和視頻信號(hào)器的管理信息，更好地落實(shí)相應(yīng)設(shè)備的監(jiān)督控制環(huán)節(jié)，以便于維持后續(xù)作業(yè)的合理性。

（2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)前置機(jī)。其可以處理數(shù)據(jù)采集的信號(hào)，并將相關(guān)信號(hào)內(nèi)容直接輸入到前置機(jī)內(nèi)。常見的信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，完成信號(hào)分析后，按照通信協(xié)議完成信息的初步轉(zhuǎn)換處理和計(jì)算分析處理，保證綜合應(yīng)用控制的科學(xué)性和規(guī)范性。

（3）網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備。它屬于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)前置機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)性通信管理，并且配合感知層的綜合應(yīng)用要求直接與網(wǎng)絡(luò)層建立互通互聯(lián)模式。

除此之外，感知層利用ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)性接入處理，共同打造科學(xué)規(guī)范的設(shè)備應(yīng)用模式，保證相應(yīng)工作內(nèi)容和應(yīng)用環(huán)節(jié)更加科學(xué)，維持統(tǒng)一化管理效能，實(shí)現(xiàn)基站綜合控制的目標(biāo)。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是連接應(yīng)用層和感知層的紐帶，借助對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)體系搭建完整的信息交互平臺(tái)，從而確保信息傳遞處理的科學(xué)性，更好地維系相關(guān)內(nèi)容處理的基本效果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)要建立以5G 為核心的通信系統(tǒng)，配合使用通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)（General Packet Radio Service，GPRS）網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)性傳輸管理，發(fā)揮載體的應(yīng)用價(jià)值，以更好地滿足數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.3 應(yīng)用層

完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)后，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)應(yīng)用層的控制工作，更好地滿足統(tǒng)籌管理要求。在應(yīng)用層運(yùn)行體系中，面向通信基站電源監(jiān)管機(jī)構(gòu)或者維修管理人員，需要結(jié)合差異化需求和應(yīng)用界面落實(shí)具體的功能內(nèi)容。

（1）基站電源監(jiān)控機(jī)構(gòu)。它主要是利用基站電源智能化監(jiān)管模式，建立完整的分析平臺(tái)，從而有效整合具體的控制體系，更好地維持實(shí)時(shí)性監(jiān)控內(nèi)容的精準(zhǔn)性。該基站不僅能對(duì)管轄范圍內(nèi)通信基站的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督，還能對(duì)電源監(jiān)控工作進(jìn)行管理，從而確保UPS 電源運(yùn)行的穩(wěn)定性。基站支持實(shí)時(shí)查詢故障信息或者報(bào)警信息，更好地維系統(tǒng)管理的基本水平。另外，在基站電源監(jiān)控機(jī)構(gòu)運(yùn)行管理模式中，還能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，完成電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)分析和蓄電池管理，一旦出現(xiàn)異常現(xiàn)象，可以對(duì)維修派單進(jìn)行實(shí)時(shí)性管理，保證處理控制環(huán)節(jié)的科學(xué)性。

（2）基站整體情況。維修管理人員可以綜合了解基站整體情況，一旦電源出現(xiàn)故障問(wèn)題或者異常運(yùn)行情況，系統(tǒng)就可以直接向維護(hù)人員發(fā)送相應(yīng)的短信信息數(shù)據(jù)，提示工作人員檢查和校準(zhǔn)問(wèn)題。與此同時(shí)，能落實(shí)問(wèn)題評(píng)估、跟進(jìn)處理以及反饋處理等工作，最大限度維護(hù)統(tǒng)一化管理的科學(xué)性。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)還能建立閉環(huán)管理模式，利用“故障查詢-故障整改-故障處理回饋-故障工單數(shù)據(jù)記錄”的方式最大限度保證監(jiān)控體系的完整性。

（3）客戶端。管理機(jī)構(gòu)和維護(hù)人員利用權(quán)限登錄，配合手機(jī)端完成信息檢索，有效了解監(jiān)控系統(tǒng)的訪問(wèn)情況，落實(shí)信息服務(wù)工作，維持整體應(yīng)用控制環(huán)節(jié)的科學(xué)性。

4 結(jié) 論

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的UPS 監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可以為電能供給管理和可控化運(yùn)行提供保障，優(yōu)化數(shù)據(jù)監(jiān)管水平，保證數(shù)據(jù)傳輸處理的實(shí)時(shí)性以及監(jiān)控的合理性，利用感知層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層建立明確的層級(jí)模式，更好地提高UPS 應(yīng)用效率，維護(hù)基站統(tǒng)一發(fā)展，為通信基站綜合發(fā)展進(jìn)步奠定基礎(chǔ)。