摘 要:基于网络UPS智能系统的定义,介绍了智能UPS的实现过程。为了获得最佳运行状态,UPS系统内容包括了多种技术并具有典型的特点,包括网络化、智能化、自动化、保护性等。

关键词:智能化 UPS 网络

　　随着计算机互联网络的迅速发展,通信与计算机互相促进,各种局域网或广域网广泛用于各部门。金融及其他系统的核心业务过多依赖互联网,而对其中所使用的电子设备(如:计算机、程控交换机)、工业过程控制及各行业的实时控制及运算系统的供电质量要求越来越高。虽然集电力电子技术、信号处理与自动控制技术、计算机软件及硬件技术、网络与通信技术于一体的UPS(不间断电源)的设计与生产技术也日臻完善,但是UPS在运行管理上存在着事故隐患。UPS作为仪表电源,可以说是整个装置的总开关。UPS系统一旦出现故障,装置面临的将是被迫瘫痪。为满足不间断供电要求,全面改善供电质量,为整个网络的设备乃至数据传输途径提供端到端的全面保护,需要新一代的更智能、更具灵活管理特性、更可靠的网络UPS系统。

1 网络UPS智能系统定义

　　网络UPS智能系统主要是以整个网络为管理对象,是指在UPS的主机输出端增设RS232、R485接口和SNMP简单网络管理协议卡通信接口。这些接口通过电缆或调制解调器同计算机服务器、路由器、网关等设备上的相应的通信接口相连。再在微机或计算机网络的管理平台上装上能适应各种操作系统运行环境的具有电源监控软件功能的UPS供电系统。这样就能把UPS电源与计算机网络(包括以太网和令牌网)构成一个具有相应监控功能的智能化UPS供电系统。目前UPS网络智能化技术主要包括二个方面:一是加强UPS新功能,与服务器上的软件协调工作,使得UPS除了完成最基本的不间断功能外,还能实现网络上事件记录、故障告警、UPS参数自动测试分折、调节功能等;二是加强UPS节能功能。网络UPS智能系统将传统式UPS通过与计算机相连的硬件接口,结合特殊设计的软件,以提供计算机软件及资料的双重保护。与服务器上的复杂软件一起工作以提供完全的电源管理方案。

2 网络UPS智能系统实现

　　计算机与UPS电源是通过接口进行通信。要使供电系统的故障信息和UPS状态信息能够传送到计算机系统,首先要完成计算机与UPS之间的连接电缆的自动查询。为保证通信的准确性,需按规定的通信协议进行初始化。网络设计的软件和硬件产品通常基于简单网络管理协议。它在网络上与管理信息库交互起作用;通过发布简单网络管理协议命令,网络管理员可以通过从网络设备上检索信息和发布控制命令来控制网络;还具有处理消息软中断(消息软中断是警告网络管理站重要事件诸如UPS使用电池供电的消息)的能力。简单网络管理协议产品是任何能按照简单网络管理协议交流管理信息的应用或设备。对于服从简单网络管理协议的设备可以通过简单网络管理协议网络管理软件进行监视和管理。网络管理员利用简单网络管理协议产品进行网络管理任务。由于简单网络管理协议相对容易实现,因此它被大量供应商广泛地用于硬件和软件平台中。

　　计算机用户还可灵活地配置参数文件,使计算机系统知道如何处理各种故障及信息。通过网络UPS可以利用现有计算机通信接口与UPS通信接口相连,再在计算机上安装相应的监控软件。有了监控软件后,计算机便与UPS建立了通信联系,计算机定时发送指令,UPS在规定的时间内返回信息。当电源出现异常时,UPS内部的微控制器会及时把异常信息发给计算机,并由监控软件在计算机上发出告警信息,提醒操作员或网络管理员及时处理。若有关人员不在现场,则监控软件会在UPS供电时间结束时自动中止各种软件的运行程序,禁止用户登录,自动存盘,保持现场等,并通过网络向有关用户发出警告信息,通报电源异常信息。同时监控软件还具备完备的UPS自我测试功能,测试UPS的状态及电池容量等,能以数据和图形形式显示并记录UPS输出和输入电压、频率、负载、温度、电池容量等数据,使用户可以分析、诊断、预作防范。

　　连接UPS的计算机在网络上是一个节点,有其独有的IP地址。网络上的其他用户或网络管理人员只要输入连接UPS的计算机IP地址即可看到UPS的任何信息。SNMP卡与上述计算机与UPS连接方式基本相同,而且此SNMP适配器亦有其独有的IP地址。网络上其他用户或网络管理人员只要输入相应的IP地址,即可看到UPS的所有信息。采用SNMP卡可在网管工作站上对UPS进行管理。使用UPS接口扩展器后使同一台UPS电源可以支持多个服务器,每个服务器可以运行不同的操作系统,可支持多种作业平台操作,并且能互传UPS的内部信息,适用于LAN、WAN及Internet运作,实现每台服务器的独立性。然后通过调制解调器实现对UPS电源的远程控制,提供UPS的有关信息,最后只需用通信电缆把UPS电源与服务器相连接即可。其实现结构框图如图1所示。

3 网络UPS智能系统特点

　　网络UPS智能系统是由数据采集、网络通信、计算机硬件/软件和其他多种技术组成的综合管理系统。这种系统除了具有传统UPS不间断电源外,而且有它本身的特点。

　　(1)网络化

　　通过SNMP标准,可以监控或管理网络内任何一台UPS的运行,并能在自己的办公室里同时侦测和管理多个远地工作站的UPS状态参数,从而大大提高网络的效能和安全性。网络的特征决定了网络管理员与UPS以及受UPS保护的计算机之间的物理距离明显拉大。过去一台计算机配一台UPS,即一台UPS只负责一台计算机的正常运行。正如在网络中需要使用网络打印机来为多个用户服务一样,在网络时代,同样需要“网络UPS”。它拥有更大的蓄电量,可以同时为多台计算机或其他外设服务,并能够通过某种机制达成负载之间的动态平衡。此外,将UPS系统与Internet技术紧密集成,增加整个信息系统的易用性。虽然传统的技术如电话拨号、SNMP协议,Telnet等已实现了对UPS的远程和集中监控,但这些技术通常要求特定的设备配置和操作技能。Internet的普及对UPS系统的可靠性提出了更高的要求。UPS厂商如APC已推出了可使用浏览器监控UPS的产品。使用Internet技术监控UPS系统将成为未来UPS技术的主流之一。

　　(2)智能化

　　为克服传统的UPS与计算机负载间、通信设备间互为独立,相互之间无任何协调关系的弊端,近年来,出现了一种“智能化”的UPS供电系统。由于微处理器技术的应用,UPS系统实现了智能化。智能型网络UPS内部都有微处理器,一般采用8位或16位微处理器。通过微处理器的串行接口与服务器、PC或终端之间实现通信,进行数据传输,包括UPS工作状态、输入输出参数及各种指令。智能化UPS一方面实现了设备运行过程中自我状态的监控,对一些故障现象进行预处理,使其始终平稳可靠运行;另一方面实现了计算机和网络与UPS之间的双向数据通信,用户可以在计算机和网络中的各个节点上实时监视可控制UPS电源的运行状态。网络时代的UPS产品已经由独立的外设产品发展成为整个计算机和网络系统不可分割的一部分。除了要求其产品可以方便地接入网络和计算机外,更主要是因为增加智能化功能进行电源管理,能使Internet/Intranet管理无人值守成为可能。

　　(3)自动化

　　自动化是指UPS电源自动完成的一些自我检测,达到全方位自动监管功能。无需人工干预的UPS自动化是实现网络化和保证系统高可靠性的重要因素。并加强了对电源过压保护、短路保护、过温保护等防护机制。UPS的自动化主要体现在:①电池放电自动保护。在UPS欠压保护前,系统存盘退出,随后发出UPS关机命令。此时UPS等待市电恢复,同时随时监控市电情况,保留电源资料,以供分析供电质量。②当市电恢复正常时,自动启动UPS,恢复网络系统正常运行。③记录各种类型的故障,包括电网、负载及UPS本身故障信息自动保存,以备日后分析。④可定期对UPS进行测试,包括系统测试、电池测试等。

　　(4)实时性

　　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。应用户的要求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(代表UPS的实际负载量是其标称输出功率的百分之几)和状态分析及工作温度等。

　　(5)保护性

　　UPS对于组成计算机网络的各类电子设备从PC和工作站,服务器到网络互联设备以及电信设备,提供具有针对性的保护。它保护不同的电子元件的UPS具有不同的特征。在市电出现停电的时刻,UPS能瞬间完成切换到后备电源的过程,使计算机在短时断电时仍能顺畅运行,不会出现数据丢失和系统关闭现象。在超长市电电源中断的情况下,UPS设备可以启动电源管理软件实现安全的计算机系统关闭过程,还也保证数据的完整性。这样UPS不仅保护PC的硬件,也保护了硬件内的数据。此外PC工作站内UPS电池在耗尽电量后,还会以极快的速度恢复到满充状态,以备下一次断电的发生。由于要对大多数服务器不断进行读写,不断地存储、检索或处理信息,因此需要有不同的网络保护方案,例如:只给服务器提供保护,或者给服务器、工作站提供集中式保护,或者给服务器、工作站提供分布式保护。

　　(6)安全性

　　安全性是信息系统远程管理必须解决的问题。除了通常的用户名和口令保护之外,采用各种安全认证,用户可以自行设定远程管理方式,关闭自动认为不必要的远程管理通道,进一步提高远程管理的安全性,以保证整个网络通信系统的安全性。当用户在对某些设备执行某些关键性操作时(例如:开机或关机等操作),必须首先输入密码,待操作系统确认用户的密码、使用权的合法性后,才可真正执行所希望的操作。在通常情况下,需要为不同的用户配置不同级别的操作密码,以限制不同人员可能执行的操作范围,所有被监控的设备都会被监控系统自动存储操作数据记录:用户名,操作的日期和时间,被操作的设备和相应的控制参数等。

　　(7)数字化

　　UPS的数字化控制已成为发展趋势。数字化UPS软件取代了大量的模拟器件,在很大程度上提高了产品的集成度。而且通过修改软件,可以很方便地调节系统的各种特性,这就增强了系统的柔性和智能性。另外DSP的采用,使得一些早期的控制策略应用于UPS的控制之中成为可能。DSP技术的使用提高了UPS产品输出电压的稳定性和纯净度,同时也提高了UPS产品自身的可靠性。UPS全数字化技术使UPS许多特性从硬件的设计转移到灵活并可升级的软件上来,为用户提供十分快捷的设计与制造功能以及更完善、更灵活的运行与控制模式,并提供非常简单方便的使用、安装、维护操作功能。全数字化UPS是新一代UPS,它除具有高质量、高可靠、高指标、多功能等特点外,还符合当今节能环保的要求,所以它是未来发展所需要的UPS。

4 总 结

　　UPS技术发展到今天已经不再是一种孤立的电源技术,UPS本身不再是单独的电源系统,也不是在计算机环境中一个不被人们重视的外设。UPS已经完全融入计算机环境,成为系统中必不可少的一员,其间的信息交流确保了系统的正常运行。随着信息科技和网络系统的不断发展,UPS技术的发展将受到越来越多的关注。今后,网络UPS必将在保证计算机网络系统工作的稳定、可靠及信息处理技术的安全领域发挥其举足轻重的作用。

参考文献

1 李成章.智能化UPS供电系统原理与维修.北京:电子工业出版社,1999

2 丁一.UPS在信息网络中的应用.电气&智能建筑,2003;(3)

3 张永强.UPS的网络监控.电力学报,2001;(54)