文四名 高昌保 文遠(yuǎn)靜 袁良 韓福泉 程鵬(中國石油塔里木油田分公司， 新疆 庫爾勒 841000)

APC Smart UPS遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

文四名 高昌保 文遠(yuǎn)靜 袁良 韓福泉 程鵬(中國石油塔里木油田分公司， 新疆 庫爾勒 841000)

本文介紹了通過使用VB6.0作為開發(fā)設(shè)計語言進(jìn)行APC Smart UPS遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法以及多臺UPS與上位機數(shù)據(jù)通訊的硬件連接形式。UPS遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了全天候?qū)崟r在線監(jiān)測UPS各項參數(shù)，縮短了反應(yīng)處理時間，避免了誤關(guān)井事件發(fā)生，保障了正常的安全生產(chǎn)。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確，參數(shù)報警靈敏，提升了UPS設(shè)備管理水平。

VB6.0;APC;Smart;UPS;遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)

UPS電源為井口RTU系統(tǒng)提供不間斷的電力供應(yīng)，可以保護(hù)RTU設(shè)備免受市電斷電、電壓波動、沖擊的影響。由于UPS可靠平穩(wěn)運行對油氣井場安全生產(chǎn)起到了關(guān)鍵性作用，因此實現(xiàn)對UPS電源的集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)報警等功能是改善設(shè)備管理模式、提高工作效率的最好方式。

1 UPS通訊接口

1.1 通訊協(xié)議

APC Smart UPS主機的通訊接口為9針RS232串口，其針腳定義為：1-Rx，2-Tx，9-GND，與標(biāo)準(zhǔn)的9針RS232串口針腳連接對應(yīng)方式為：2-2、1-3、9-5。主機數(shù)據(jù)通訊為全雙工模式，協(xié)議為：2400bit/s波特率，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗。

1.2 通訊命令

APC Smart UPS數(shù)據(jù)通訊命令包括連接UPS通訊命令、UPS狀態(tài)命令、電池參數(shù)命令、UPS輸出信息命令4類命令。通訊命令碼制為ASCII碼，所有UPS返回信息都加上回車換行符(0d 0a)作為結(jié)束符。UPS數(shù)據(jù)通訊命令及含義見表1。

2 集中監(jiān)控思路

單臺APC Smart UPS只能以RS232協(xié)議與上位機通訊，屬于點對點通訊。若要多臺UPS實現(xiàn)集中監(jiān)控功能，可以采用串口服務(wù)器映射虛擬串口來實現(xiàn)。每口單井安裝一臺設(shè)置有位于同一網(wǎng)段內(nèi)且IP地址固定的串口服務(wù)器，并將該IP地址分別映射為不同的虛擬串口。

UPS數(shù)據(jù)通訊依次按照打開串口1、發(fā)送訪問命令、返回訪問數(shù)據(jù)、關(guān)閉串口1；打開串口2、發(fā)送訪問命令、返回訪問數(shù)據(jù)、關(guān)閉串口2的方式進(jìn)行。直至訪問完所有的有效串口再進(jìn)行下一個循環(huán)。數(shù)據(jù)集中監(jiān)控流程如圖1所示。

3 硬件設(shè)計

單臺APC Smart UPS只能以RS232協(xié)議與上位機通訊，通訊距離短。由于單井井場位置分散，距離監(jiān)控室最遠(yuǎn)距離可達(dá)十幾公里。若要實現(xiàn)各單井UPS的集中遠(yuǎn)程監(jiān)控，則需將RS232協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過串口服務(wù)器則可將RS232信號轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號，再通過光纖即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。串口服務(wù)器選用ADAM4571模塊。

硬件系統(tǒng)構(gòu)成方式：使用串口線連接UPS與ADAM4571的串口端，使用網(wǎng)線連接ADAM4571與光端機的網(wǎng)口端。通過光纖將各UPS數(shù)據(jù)信號遠(yuǎn)程傳輸?shù)奖O(jiān)控室，將各單井光端機的網(wǎng)口端用網(wǎng)線匯總連接至多口交換機上，再將交換機連接至監(jiān)控上位機。如圖2所示。

4 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4.1開發(fā)工具

UPS監(jiān)控系統(tǒng)采用VB 6.0作為開發(fā)設(shè)計語言進(jìn)行程序編寫。以Microsoft Access 2007作為存儲數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)可運行于Windows 2007及以上操作系統(tǒng)平臺，有利于系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。監(jiān)控系統(tǒng)主界面如圖3所示。

4.2 系統(tǒng)功能

表1 APC Smart UPS數(shù)據(jù)通訊命令及含義

圖1 數(shù)據(jù)集中監(jiān)控流程

UPS遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)包括有UPS參數(shù)監(jiān)測顯示及報警、通訊參數(shù)設(shè)置、報警參數(shù)設(shè)置、通訊連接測試、參數(shù)實時趨勢查看、參數(shù)歷史曲線查看6項功能。每項功能都有相應(yīng)的操作界面，通過菜單欄和工具欄中的快捷方式可以直接打開。系統(tǒng)主要設(shè)計功能如下：

圖2 硬件連接方式

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)主界面

(1)參數(shù)監(jiān)測顯示及報警 系統(tǒng)主界面窗口用于顯示UPS的工作參數(shù)及狀態(tài)。包括UPS電源名稱、串口服務(wù)器IP地址、通訊狀態(tài)、UPS內(nèi)部溫度、電池電壓、電池容量、負(fù)載電流、負(fù)載功率、市電輸入電壓、輸入最小電壓、輸入最大電壓、UPS輸出電壓、輸出電壓頻率以及UPS工作方式。報警信息顯示窗口用于顯示參數(shù)報警信息，點擊“清除報警信息”按鈕可清除報警信息窗口中的報警信息，點擊“報警消音”按鈕可停止報警聲音。

(2)通訊參數(shù)設(shè)置 用于設(shè)置UPS與監(jiān)控上位機的通訊參數(shù)。包括UPS電源名稱、串口服務(wù)器IP地址、通訊串口號。設(shè)置后，點擊“添加”按鈕可開始通訊。在第二列之后，點擊“刪除”按鈕可停止相應(yīng)UPS的通訊。

(3)報警參數(shù)設(shè)置 用于設(shè)置UPS內(nèi)部溫度上限、電池電壓下限、電池容量下限、負(fù)載電流上限、負(fù)載功率上限五個參數(shù)的報警值。

(4)通訊連接測試 用于測試串口服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通訊是否正常。單擊左側(cè)列表中的UPS電源名稱，IP地址欄中就顯示對應(yīng)串口服務(wù)器的IP地址。點擊“開始測試”按鈕，通訊測試結(jié)果顯示在下方窗口中。

5 結(jié)語

遠(yuǎn)程集中監(jiān)控的設(shè)計方法以及多臺UPS與上位機數(shù)據(jù)通訊的硬件連接,實現(xiàn)了全天候?qū)崟r在線監(jiān)測UPS各項參數(shù),避免了誤關(guān)井事件發(fā)生，保障了正常的安全生產(chǎn).

[1]李建國.UPS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用,2008.

[2]李小慧.利用VB編寫串口通信程序[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報,2004.