摘? 要: 基于網絡UPS智能系統的定義,介紹了智能UPS的實現過程。為了獲得最佳運行狀態,UPS系統內容包括了多種技術并具有典型的特點,包括網絡化、智能化、自動化、保護性等。

　　關鍵詞: 智能化? UPS? 網絡

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　　隨著計算機互聯網絡的迅速發展,通信與計算機互相促進,各種局域網或廣域網廣泛用于各部門。金融及其他系統的核心業務過多依賴互聯網,而對其中所使用的電子設備(如:計算機、程控交換機)、工業過程控制及各行業的實時控制及運算系統的供電質量要求越來越高。雖然集電力電子技術、信號處理與自動控制技術、計算機軟件及硬件技術、網絡與通信技術于一體的UPS(不間斷電源)的設計與生產技術也日臻完善,但是UPS在運行管理上存在著事故隱患。UPS作為儀表電源,可以說是整個裝置的總開關。UPS系統一旦出現故障,裝置面臨的將是被迫癱瘓。為滿足不間斷供電要求,全面改善供電質量,為整個網絡的設備乃至數據傳輸途徑提供端到端的全面保護,需要新一代的更智能、更具靈活管理特性、更可靠的網絡UPS系統。

1? 網絡UPS智能系統定義

　　網絡UPS智能系統主要是以整個網絡為管理對象,是指在UPS的主機輸出端增設RS232、R485接口和SNMP簡單網絡管理協議卡通信接口。這些接口通過電纜或調制解調器同計算機服務器、路由器、網關等設備上的相應的通信接口相連。再在微機或計算機網絡的管理平臺上裝上能適應各種操作系統運行環境的具有電源監控軟件功能的UPS供電系統。這樣就能把UPS電源與計算機網絡(包括以太網和令牌網)構成一個具有相應監控功能的智能化UPS供電系統。目前UPS網絡智能化技術主要包括二個方面:一是加強UPS新功能,與服務器上的軟件協調工作,使得UPS除了完成最基本的不間斷功能外,還能實現網絡上事件記錄、故障告警、UPS參數自動測試分折、調節功能等;二是加強UPS節能功能。網絡UPS智能系統將傳統式UPS通過與計算機相連的硬件接口,結合特殊設計的軟件,以提供計算機軟件及資料的雙重保護。與服務器上的復雜軟件一起工作以提供完全的電源管理方案。

2? 網絡UPS智能系統實現

　　計算機與UPS電源是通過接口進行通信。要使供電系統的故障信息和UPS狀態信息能夠傳送到計算機系統,首先要完成計算機與UPS之間的連接電纜的自動查詢。為保證通信的準確性,需按規定的通信協議進行初始化。網絡設計的軟件和硬件產品通常基于簡單網絡管理協議。它在網絡上與管理信息庫交互起作用;通過發布簡單網絡管理協議命令,網絡管理員可以通過從網絡設備上檢索信息和發布控制命令來控制網絡;還具有處理消息軟中斷(消息軟中斷是警告網絡管理站重要事件諸如UPS使用電池供電的消息)的能力。簡單網絡管理協議產品是任何能按照簡單網絡管理協議交流管理信息的應用或設備。對于服從簡單網絡管理協議的設備可以通過簡單網絡管理協議網絡管理軟件進行監視和管理。網絡管理員利用簡單網絡管理協議產品進行網絡管理任務。由于簡單網絡管理協議相對容易實現,因此它被大量供應商廣泛地用于硬件和軟件平臺中。

　　計算機用戶還可靈活地配置參數文件,使計算機系統知道如何處理各種故障及信息。通過網絡UPS可以利用現有計算機通信接口與UPS通信接口相連,再在計算機上安裝相應的監控軟件。有了監控軟件后,計算機便與UPS建立了通信聯系,計算機定時發送指令,UPS在規定的時間內返回信息。當電源出現異常時,UPS內部的微控制器會及時把異常信息發給計算機,并由監控軟件在計算機上發出告警信息,提醒操作員或網絡管理員及時處理。若有關人員不在現場,則監控軟件會在UPS供電時間結束時自動中止各種軟件的運行程序,禁止用戶登錄,自動存盤,保持現場等,并通過網絡向有關用戶發出警告信息,通報電源異常信息。同時監控軟件還具備完備的UPS自我測試功能,測試UPS的狀態及電池容量等,能以數據和圖形形式顯示并記錄UPS輸出和輸入電壓、頻率、負載、溫度、電池容量等數據,使用戶可以分析、診斷、預作防范。

　　連接UPS的計算機在網絡上是一個節點,有其獨有的IP地址。網絡上的其他用戶或網絡管理人員只要輸入連接UPS的計算機IP地址即可看到UPS的任何信息。SNMP卡與上述計算機與UPS連接方式基本相同,而且此SNMP適配器亦有其獨有的IP地址。網絡上其他用戶或網絡管理人員只要輸入相應的IP地址,即可看到UPS的所有信息。采用SNMP卡可在網管工作站上對UPS進行管理。使用UPS接口擴展器后使同一臺UPS電源可以支持多個服務器,每個服務器可以運行不同的操作系統,可支持多種作業平臺操作,并且能互傳UPS的內部信息,適用于LAN、WAN及Internet運作,實現每臺服務器的獨立性。然后通過調制解調器實現對UPS電源的遠程控制,提供UPS的有關信息,最后只需用通信電纜把UPS電源與服務器相連接即可。其實現結構框圖如圖1所示。

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3? 網絡UPS智能系統特點

　　網絡UPS智能系統是由數據采集、網絡通信、計算機硬件/軟件和其他多種技術組成的綜合管理系統。這種系統除了具有傳統UPS不間斷電源外,而且有它本身的特點。

　　(1)網絡化

　　通過SNMP標準,可以監控或管理網絡內任何一臺UPS的運行,并能在自己的辦公室里同時偵測和管理多個遠地工作站的UPS狀態參數,從而大大提高網絡的效能和安全性。網絡的特征決定了網絡管理員與UPS以及受UPS保護的計算機之間的物理距離明顯拉大。過去一臺計算機配一臺UPS,即一臺UPS只負責一臺計算機的正常運行。正如在網絡中需要使用網絡打印機來為多個用戶服務一樣,在網絡時代,同樣需要“網絡UPS”。它擁有更大的蓄電量,可以同時為多臺計算機或其他外設服務,并能夠通過某種機制達成負載之間的動態平衡。此外,將UPS系統與Internet技術緊密集成,增加整個信息系統的易用性。雖然傳統的技術如電話撥號、SNMP協議,Telnet等已實現了對UPS的遠程和集中監控,但這些技術通常要求特定的設備配置和操作技能。Internet的普及對UPS系統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控UPS的產品。使用Internet技術監控UPS系統將成為未來UPS技術的主流之一。

　　(2)智能化

　　為克服傳統的UPS與計算機負載間、通信設備間互為獨立,相互之間無任何協調關系的弊端,近年來,出現了一種“智能化”的UPS供電系統。由于微處理器技術的應用,UPS系統實現了智能化。智能型網絡UPS內部都有微處理器,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器、PC或終端之間實現通信,進行數據傳輸,包括UPS工作狀態、輸入輸出參數及各種指令。智能化UPS一方面實現了設備運行過程中自我狀態的監控,對一些故障現象進行預處理,使其始終平穩可靠運行;另一方面實現了計算機和網絡與UPS之間的雙向數據通信,用戶可以在計算機和網絡中的各個節點上實時監視可控制UPS電源的運行狀態。網絡時代的UPS產品已經由獨立的外設產品發展成為整個計算機和網絡系統不可分割的一部分。除了要求其產品可以方便地接入網絡和計算機外,更主要是因為增加智能化功能進行電源管理,能使Internet/Intranet管理無人值守成為可能。

　　(3)自動化

　　自動化是指UPS電源自動完成的一些自我檢測,達到全方位自動監管功能。無需人工干預的UPS自動化是實現網絡化和保證系統高可靠性的重要因素。并加強了對電源過壓保護、短路保護、過溫保護等防護機制。UPS的自動化主要體現在:①電池放電自動保護。在UPS欠壓保護前,系統存盤退出,隨后發出UPS關機命令。此時UPS等待市電恢復,同時隨時監控市電情況,保留電源資料,以供分析供電質量。②當市電恢復正常時,自動啟動UPS,恢復網絡系統正常運行。③記錄各種類型的故障,包括電網、負載及UPS本身故障信息自動保存,以備日后分析。④可定期對UPS進行測試,包括系統測試、電池測試等。

　　(4)實時性

　　實時性就是要求監視電路中各部分的狀態,隨時獲取主機工作時的有關參數。應用戶的要求提供電源品質的歷史記錄。這樣以便系統管理員可以迅速、簡便地判斷出電源故障發生處,并迅速得以解決,使對網絡性能的影響減至最小,UPS的實時運行參數包括:輸入/輸出的電壓、電流和頻率、蓄電池的充放電壓和電流、UPS的負載百分比(代表UPS的實際負載量是其標稱輸出功率的百分之幾)和狀態分析及工作溫度等。

　　(5)保護性

　　UPS對于組成計算機網絡的各類電子設備從PC和工作站,服務器到網絡互聯設備以及電信設備,提供具有針對性的保護。它保護不同的電子元件的UPS具有不同的特征。在市電出現停電的時刻,UPS能瞬間完成切換到后備電源的過程,使計算機在短時斷電時仍能順暢運行,不會出現數據丟失和系統關閉現象。在超長市電電源中斷的情況下,UPS設備可以啟動電源管理軟件實現安全的計算機系統關閉過程,還也保證數據的完整性。這樣UPS不僅保護PC的硬件,也保護了硬件內的數據。此外PC工作站內UPS電池在耗盡電量后,還會以極快的速度恢復到滿充狀態,以備下一次斷電的發生。由于要對大多數服務器不斷進行讀寫,不斷地存儲、檢索或處理信息,因此需要有不同的網絡保護方案,例如:只給服務器提供保護,或者給服務器、工作站提供集中式保護,或者給服務器、工作站提供分布式保護。

　　(6)安全性

　　安全性是信息系統遠程管理必須解決的問題。除了通常的用戶名和口令保護之外,采用各種安全認證,用戶可以自行設定遠程管理方式,關閉自動認為不必要的遠程管理通道,進一步提高遠程管理的安全性,以保證整個網絡通信系統的安全性。當用戶在對某些設備執行某些關鍵性操作時(例如:開機或關機等操作),必須首先輸入密碼,待操作系統確認用戶的密碼、使用權的合法性后,才可真正執行所希望的操作。在通常情況下,需要為不同的用戶配置不同級別的操作密碼,以限制不同人員可能執行的操作范圍,所有被監控的設備都會被監控系統自動存儲操作數據記錄:用戶名,操作的日期和時間,被操作的設備和相應的控制參數等。

　　(7)數字化

　　UPS的數字化控制已成為發展趨勢。數字化UPS軟件取代了大量的模擬器件,在很大程度上提高了產品的集成度。而且通過修改軟件,可以很方便地調節系統的各種特性,這就增強了系統的柔性和智能性。另外DSP的采用,使得一些早期的控制策略應用于UPS的控制之中成為可能。DSP技術的使用提高了UPS產品輸出電壓的穩定性和純凈度,同時也提高了UPS產品自身的可靠性。UPS全數字化技術使UPS許多特性從硬件的設計轉移到靈活并可升級的軟件上來,為用戶提供十分快捷的設計與制造功能以及更完善、更靈活的運行與控制模式,并提供非常簡單方便的使用、安裝、維護操作功能。全數字化UPS是新一代UPS,它除具有高質量、高可靠、高指標、多功能等特點外,還符合當今節能環保的要求,所以它是未來發展所需要的UPS。

4? 總? 結

　　UPS技術發展到今天已經不再是一種孤立的電源技術,UPS本身不再是單獨的電源系統,也不是在計算機環境中一個不被人們重視的外設。UPS已經完全融入計算機環境,成為系統中必不可少的一員,其間的信息交流確保了系統的正常運行。隨著信息科技和網絡系統的不斷發展,UPS技術的發展將受到越來越多的關注。今后,網絡UPS必將在保證計算機網絡系統工作的穩定、可靠及信息處理技術的安全領域發揮其舉足輕重的作用。

參考文獻

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

2? 丁一.UPS在信息網絡中的應用.電氣&智能建筑,2003;(3)