潘志強(qiáng)

（浙江廣播電視集團(tuán)，浙江 杭州 310005）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和企業(yè)信息化的發(fā)展，數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲(chǔ)系統(tǒng)及配套設(shè)備的數(shù)量越來越多，計(jì)算機(jī)機(jī)房建設(shè)的數(shù)量及規(guī)模不斷擴(kuò)大。對(duì)早期建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，為供配電源、不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）系統(tǒng)、空調(diào)、安防等環(huán)境設(shè)施的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)，用現(xiàn)代化的手段實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，顯得更為重要。

1 系統(tǒng)建設(shè)必要性

1.1 UPS 基本知識(shí)

UPS 是不間斷電源保障系統(tǒng)，當(dāng)外部市電停供時(shí)，能在瞬間取代原有的電力供應(yīng)，保障負(fù)載系統(tǒng)正常使用而不受影響。UPS 的電力由電池組提供，由于電子元器件快捷的反應(yīng)速度，UPS 能夠在停電的4 ～8 ms 以內(nèi)甚至不間斷的情況下繼續(xù)供應(yīng)電力。其工作原理是：正常工作時(shí)，利用整流裝置將市電提供的交流輸入整流成直流電壓，一路直流電壓對(duì)蓄電池組充電，另一路提供給逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的交流電壓必須輸出[1]，經(jīng)過靜態(tài)開關(guān)裝置供負(fù)載系統(tǒng)正常使用；當(dāng)輸入市電中斷，蓄電池組內(nèi)儲(chǔ)存的直流電力瞬間供給逆變器，逆變器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的交流電壓供負(fù)載使用，直至外部市電恢復(fù)正常供應(yīng)，蓄電池組才恢復(fù)原輸出轉(zhuǎn)換鏈路。

1.2 UPS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性

數(shù)據(jù)機(jī)房的動(dòng)力、環(huán)境等狀態(tài)是機(jī)房設(shè)備正常運(yùn)行的基本保障，是保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)機(jī)房安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)前提，一旦出現(xiàn)故障（如電力系統(tǒng)不穩(wěn)定，機(jī)房的溫度、濕度過高，機(jī)房安全措施不完善等），很可能引發(fā)安全事故，導(dǎo)致重大或不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

為了保證基礎(chǔ)設(shè)施及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的電力、環(huán)境等設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、預(yù)警和現(xiàn)代化的科學(xué)管理尤為必要。大型UPS 系統(tǒng)智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，是機(jī)房管理人員全面、實(shí)時(shí)了解機(jī)房運(yùn)行情況并及時(shí)進(jìn)行有效控制和管理，管理機(jī)房不可或缺的重要助手。

2 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及設(shè)計(jì)原則

2.1 建設(shè)目標(biāo)

浙江廣播電視集團(tuán)的制作樓GE 400 kVA UPS系統(tǒng)為各演播廳、非編機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)核心機(jī)房以及融媒體技術(shù)中心中國(guó)藍(lán)云分布式數(shù)據(jù)中心機(jī)房等業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供用電保障。該UPS 系統(tǒng)于2012 年投入使用，目前仍采用人工值班的方式查驗(yàn)UPS 的運(yùn)行狀態(tài)。為確保UPS 系統(tǒng)正常運(yùn)行，保障制作樓各專業(yè)系統(tǒng)用電安全，需對(duì)UPS 電池進(jìn)行整體更換，同時(shí)加裝電池遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)要求和原則

本系統(tǒng)嚴(yán)格按照“少人值班或無人值守”和“可靠、合理、經(jīng)濟(jì)、完善”的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)必須全時(shí)段內(nèi)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控、運(yùn)行安全可靠，能促進(jìn)運(yùn)營(yíng)管理水平不斷提升。監(jiān)控目標(biāo)主要包括市電供配設(shè)備、UPS 系統(tǒng)及視頻監(jiān)控等。具體實(shí)現(xiàn)要求和原則如下。

第一，通用性。系統(tǒng)必須在符合國(guó)際工業(yè)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上秉持開放式設(shè)計(jì)理念。

第二，可靠性。新系統(tǒng)不能影響被監(jiān)測(cè)控制設(shè)備的正常運(yùn)行，且必須有很好的電氣隔離性能及電磁兼容性。系統(tǒng)需符合國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)，具有抗強(qiáng)干擾能力。監(jiān)控系統(tǒng)必須采用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，可靠性極高，平均無故障時(shí)間長(zhǎng)，并可以滿足7×24×365 全時(shí)段工作要求。

第三，兼容性。操作系統(tǒng)應(yīng)使用實(shí)時(shí)多任務(wù)管理的Windows XP 或Windows 2000 操作系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)采用符合國(guó)際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，并使用開放式數(shù)據(jù)庫(kù)接口以滿足各類型數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。

第四，安全性。必須采用嚴(yán)格的密碼管理體系，確保系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)安全。軟件系統(tǒng)必須能嚴(yán)格區(qū)分或設(shè)定維護(hù)人員和各級(jí)別用戶對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限和訪問能力。

3 UPS 系統(tǒng)智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)選型

經(jīng)過多方調(diào)研和專家論證，機(jī)房一體化遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)選用專業(yè)的環(huán)境監(jiān)控組態(tài)軟件。通過對(duì)“Cowin 集中監(jiān)控系統(tǒng)”案例的分析、論證，發(fā)現(xiàn)其可以很好地對(duì)大型UPS 系統(tǒng)進(jìn)行智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，方便地實(shí)施對(duì)UPS 系統(tǒng)、供配電源監(jiān)測(cè)、溫濕度實(shí)測(cè)、視頻監(jiān)控等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)或狀態(tài)的存儲(chǔ)、調(diào)用和輸出等功能，各個(gè)子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)具有強(qiáng)大交互能力。該系統(tǒng)有多種報(bào)警方式，一旦監(jiān)測(cè)到異常情況即自動(dòng)執(zhí)行預(yù)設(shè)的應(yīng)對(duì)策略，同時(shí)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警功能，極大地提高大型UPS系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性的同時(shí)，減輕了機(jī)房環(huán)境維護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)房環(huán)境科學(xué)管理水平的有效提升。系統(tǒng)具體有以下特點(diǎn)。第一，多案例證實(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集平臺(tái)建設(shè)思路科學(xué)。系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)理念，靈活可靠，各模塊相互之間獨(dú)立，互不影響。針對(duì)多次接入網(wǎng)絡(luò)帶來的安全隱患，系統(tǒng)采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)滿足各監(jiān)控子系統(tǒng)接入需求。第二，系統(tǒng)采用全開放的架構(gòu)，兼容性強(qiáng)大。系統(tǒng)對(duì)外協(xié)議接口多樣，可與其他平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接；采用平臺(tái)化設(shè)計(jì)理念，可根據(jù)不同需求提供用戶菜單式系統(tǒng)功能服務(wù)。第三，采用模塊化組合方式，實(shí)現(xiàn)不同類型、規(guī)模監(jiān)控系統(tǒng)定制化組網(wǎng)應(yīng)用。因是自主研發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)可以根據(jù)不同機(jī)房實(shí)現(xiàn)各種仿真或監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)要求，滿足用戶個(gè)性化組網(wǎng)方案。第四，支持在線專家診斷維護(hù)，實(shí)現(xiàn)隨需擴(kuò)容。系統(tǒng)可以根據(jù)先期需求先建設(shè)使用，并能快捷提供用戶再次開發(fā)升級(jí)支持，后續(xù)機(jī)房或監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)隨需擴(kuò)容、無縫接入[2]。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)支持客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）模式，也可以支持瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）模式，將各種（電力、環(huán)境、安防等）不同功能的子監(jiān)控模塊無縫融合到一個(gè)統(tǒng)一監(jiān)控平臺(tái)下[3]，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集層、監(jiān)控主機(jī)、遠(yuǎn)程IE（Internet Explorer，IE）瀏覽3 個(gè)部分構(gòu)成。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集層對(duì)機(jī)房市電供配、UPS 系統(tǒng)、安防、空調(diào)等監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過系統(tǒng)分析、處理后傳輸給監(jiān)控工作站。監(jiān)控主機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地化處理和存儲(chǔ)。遠(yuǎn)程IE 瀏覽是通過網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程主機(jī)上以IE 的方式進(jìn)行瀏覽，機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)工作情況一目了然，很好地實(shí)現(xiàn)了管控一體化理念。

本系統(tǒng)可以通過監(jiān)控App 查看設(shè)備所有取樣點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、通信狀態(tài)及告警事件，支持查看歷史事件和數(shù)據(jù)，還可在App 上查看系統(tǒng)當(dāng)前所有告警事件并確認(rèn)具體事件。一旦監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)或狀態(tài)超限，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行預(yù)設(shè)的應(yīng)對(duì)程序，同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息。系統(tǒng)報(bào)警方式很多，如固定電話、彈出窗口、提示語音等，可以根據(jù)需求選擇其中一種或多種。當(dāng)有多個(gè)報(bào)警同時(shí)發(fā)生，系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)的等級(jí)或順序逐一發(fā)出報(bào)警信息。

3.3 各監(jiān)控子系統(tǒng)

3.3.1 UPS 監(jiān)控系統(tǒng)

UPS 監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)2 套UPS 系統(tǒng)主機(jī)各取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，一旦監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)異常，相應(yīng)的報(bào)警信息系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出。UPS 監(jiān)控系統(tǒng)通過UPS 系統(tǒng)標(biāo)配的RS-232/RS-485 通信接口，將各種實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)送到服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。UPS 監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)UPS 系統(tǒng)內(nèi)部蓄電池、整流器、逆變器等部件的現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)超出正常范圍，自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息并切換到相應(yīng)的報(bào)警界面，將相應(yīng)數(shù)據(jù)直觀地顯示在界面上，如圖2所示。

圖2 UPS 監(jiān)測(cè)界面

報(bào)警界面內(nèi)異常的數(shù)據(jù)或狀態(tài)顯示紅色并閃爍，系統(tǒng)對(duì)異常情況顯示相應(yīng)處理信息，同時(shí)存儲(chǔ)記錄該事件，發(fā)出多媒體語音，通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)等級(jí)的高低對(duì)外發(fā)出報(bào)警信息。監(jiān)控系統(tǒng)界面能直觀顯示實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線，可查詢某一時(shí)段內(nèi)相應(yīng)數(shù)據(jù)的具體時(shí)間和數(shù)值，并可將歷史曲線或數(shù)據(jù)生成excel 格式輸出。系統(tǒng)能形成圖文并茂的報(bào)告，管理人員能隨時(shí)了解UPS 系統(tǒng)工作狀況[4]。

3.3.2 蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)

蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象為機(jī)房?jī)膳_(tái)UPS主機(jī)（GE SG Series S1 400 kVA UPS），配置了2 組共240 節(jié)12 V 電池。

通過加裝蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)單個(gè)電池和電池組的溫度、電流、電壓及功率等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5]。檢測(cè)到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RS-485 信號(hào)，直接接入多功能嵌入式控制器的串口，由其接入交換機(jī)，使監(jiān)控主機(jī)能夠?qū)崟r(shí)訪問其IP 地址，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、全面監(jiān)控蓄電池工作狀態(tài)。

采用電池檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻及溫度。每組電池加裝一個(gè)電流模塊，監(jiān)測(cè)一組電池的充放電流和環(huán)境溫度；加裝檢測(cè)采集主機(jī)，從電池檢測(cè)模塊中逐個(gè)讀取電壓、內(nèi)阻與溫度值，進(jìn)行分析處理與顯示，如圖3 所示。

圖3 蓄電池監(jiān)測(cè)界面

當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到電池參數(shù)異常，與前述流程一樣，系統(tǒng)相應(yīng)監(jiān)控界面的狀態(tài)或數(shù)據(jù)會(huì)變紅色并閃爍，同時(shí)發(fā)出報(bào)警，提示相應(yīng)的處理信息，進(jìn)行記錄存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)輸出。

4 結(jié)語

通過UPS 系統(tǒng)電池改造及加裝智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行效果顯示，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄完整，各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)間交互功能強(qiáng)大，監(jiān)測(cè)界面直觀，豐富的報(bào)警方式及圖文并茂的運(yùn)行參數(shù)呈現(xiàn)等功能，在提高大型UPS系統(tǒng)運(yùn)行效率和可靠性的同時(shí)，減輕了維護(hù)人員的工作壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)房運(yùn)行管理水平的極大提升。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)7×24 h 全天監(jiān)測(cè)，從大量數(shù)據(jù)中提取有用的關(guān)鍵信息，克服了人的局限性，時(shí)效性極大提高。