数据中心UPS供电系统智能监控与管理

　　一、UPS智能管理与通信的基本功能

　　智能化管理与通信功能系统由一系列UPS软件、智能附件组成。借助于这些管理软件和智能附件，不仅可以帮助系统维护人员了解UPS设备及整个供电系统的运行状态，已经发生了哪些问题，正在发生哪些问题，可能会发生哪些问题，还可以实时地完成系统管理功能，提高UPS及整个供电系统的可用性。这一切工作都可以自动完成。

　　(1)UPS及电源系统潜在问题预测

　　这实际上是指UPS软件、智能附件所具有的诊断和问题预测等功能。这些功能可由软件、智能附件自动实现，也可以由系统管理员人工操作完成，这两方面是相辅相成的。一般而言，UPS软件和智能附件可自动定期测试UPS的主要部件如逆变器、充电器、电池的状态，一且发现潜在的问题，它就通知系统管理员采取措施以防患于末然。同时，系统管理员也可以通过UPS软件和智能附件远程检测UPS的状态。

　　(2)电源问题实时报警、远程诊断

　　这是指UPS软件、智能附件所具有的事件通知和报告生成功能。这类功能可以将UPS供电系统已经或正在发生的问题通过各种远程方式及时通知系统管理员，以便采取相应措施，并将采集到的异常数据和事件形成报告供分析使用。显然，如果系统管理员能及时得到事件报警或通知，并能根据所采集到的异常数据和事件形成报告，准确判断故障发生的部位和发生故障的真正原因，就可以在一定程度上缩短故障修复和系统恢复时间。

　　(3)故障状态及时反应

　　很多情况下，有可能发生意想不到的问题。例如，某一地区因台风造成的停电要持续2天，而大多数单位配置的UPS电池只能供电2h，临时增加电池绝无可能。这样，在UPS电池电量耗尽之前，UPS软件需要自动安全关闭其保护的计算机上的应用程序、数据库和操作系统，以保证系统和数据的完整性，从而来电后使系统可恢复，并且恢复时间最短。另外，如果UPS此时的负载不仅有服务器、路由器等关键TT设备，还可能有PC、显示器、照明设备、传真机、打印机等，则可以通过UPS软件和智能附件远程操作将非关键设备如PC、照明设备、传真机、打印机等关闭，而尽量使服务器等关键设备的运行时间最大化。在很多情况下，这也是提高系统可用性的重要方法。

　　总之，UPS软件和智能附件提供的可管理性能够延伸系统管理员的功能，在很多情况下可以完成人工无法完成的事情。这样，系统管理员可以在问题出现之前就将其消灭在萌芽状态，问题出现后以最快速度进行报警，以便维护人员及时采取措施，即使无人值守也可以自动执行保护功能。所有这一切，都可以在相当程度上缩短故障检测、修复及系统恢复时间，即可以提高系统的可用性。

　　二、对电源管理软件和智能附件功能的具体要求

　　上述UPS智能管理与通信的基本功能的实现主要体现在电源管理软件和智能附件中，而且电源管理软件和智能附件要与计算机网络行业的主流操作系统平台和网管系统有机集成。实际上，正是因为与计算机网络系统的有机集成，电源管理软件和智能附件的作用才得以体现。对于电源管理软件与智能附件功能的具体需求可以概括为以下几个方面。

　　(1)自动报警功能

　　当UPS软件与附件侦测到UPS系统故障时，可以通过电源管理软件与智能附件自动报警实时地通知系统管理员，可以使管理人员在最短的时间内得到通知并采取相应的措施，这已成为缩短故障维修和系统恢复时间的重要手段之一。报警方式有多种，包括电子邮件、寻呼、弹出式信息、声音、手机短信等。

　　(2)系统自动保护功能

　　当UPS系统发生故障或电池能量将要耗尽时，UPS软件与智能附件可以执行定制化的数据保护功能，并可安全关闭应用程序、数据库及操作系统，从而保证数据及系统的完整性和可恢复性。另外，用户还可根据实际需要定制其特定程序的自动关闭功能。需要特别提出的是，有效的数据恢复手段(故障维修/系统恢复时间)对于提高系统的可用性非常重要，它代表着UPS可管理性的优劣。

　　(3)UPS运行状态和故障预测及其诊断

　　目前，比较先进的UPS都配备有专用的管理软件和智能附件(即接口/协议转换器)，提供定期UPS自检功能，并可以实时地检测UPS的主要部件(包括逆变器、充电器、电池和控制单元)的状态，防患于末然。这是通过软件与附件的主动性操作，防止UPS发生故障的有效手段之一。

　　(4)UPS远程诊断与维护功能

　　通过软件与智能附件[诸如WebDeviceManager——一种基于Web的设备管理软件、PowerNetSNMPManager——一种基于SNMP协议的设备软件、Call-UPS(一种利用电话线进行UPS管理的附件)、Web/SNMPCard(一种基于Web和SNMP的管理附件等)可以提供UPS远程监测功能，可远程检查UPS的状态、查询UPS的预警信息、做电池校正试验等，这些预防性功能都可以在UPS系统故障发生之前采取适当措施，这是UPS软件与智能附件通过主动性操作，防止UPS故障的一种提高系统可用性的有力手段。这种类型的功能是计算机系统管理员最喜欢也是很容易掌握的。

　　(5)最大化的UPS运行时间控制

　　目前这方面的产品还较少，但已有非常好的方案出现。例如，MasterSwitch智能电源分配附件，当市电故障时系统管理员可通过远程操作关闭那些耗电量较大的(如打印机等)非核心设备，而保证核心设备(如服务器、路由器等)达到最长的运行时间。采用这种方式不仅可提高系统的可用性，而且可极大地降低系统的耗电量，降低系统运行成本。

　　(6)设置系统操作权限

　　UPS软件与智能附件可以为安全性要求高的用户提供定时开关机和不同级别的操作权限，防止由于非授权人员的非法操作而引起故障，一般用户、系统管理员及信息主管可获得不同的管理与操作权限。

　　(7)提高供电系统的可用性

　　对于要求可用性高但预算有限的中小用户，如何通过软件和附件提供合适的解决方案是UPS厂商面临的一个挑战。典型的解决方案如冗余转换开关RedundantSwitch(RS)与UPS配合使用，它可在两台互为备份的UPS之间进行供电选择，也可以为一台小功率(3一5kVA)UPS增加一个附加的高可靠旁路开关，可将UPS系统的可用性提升到99.999%。这是业界针对中小企业用户的最高可用性的UPS解决方案。

　　(8)数据采集及报告生成

　　数据采集及报告生成功能之所以重要，是因为它是故障分析与诊断的有力手段，它可以帮助系统管理员从数据中发现电力环境和UPS系统存在的问题，以便采取相应的措施。有时候，通过数据分析可以找出问题出在哪里，以便帮助用户和UPS厂家、电源/计算机网络系统服务商分清楚彼此的责任，减少不必要的推诿，它甚至可以用来作为法律责任判断的依据。但非常遗憾的是，大多数的系统管理员没有认识到数据分析和报告生成在UPS系统中的重要性，以致于对自已的电力系统缺乏全面、深刻的认识，等到问题发生时一切都晚了。

　　(9)提高数据传输的可靠性

　　为了提高计算机网络系统中所有与电源相关系统的可用性，在保证UPS提供持续电力供应的同时，还要强调整个网络路径的安全性和可靠性，开发用于防止浪涌的数据保护器系列产品可抑制这些浪涌的侵害，从而提高整个计算机网络系统工作的稳定性。

　　(10)电源软件的兼容性要求

　　为了能把电源管理系统能有机地集成在网管系统中，UPS管理软件与智能附件应支持业界流行的大多数操作系统、网管软件、应用程序和标准，如MicrosoftWindows95/98/NT/2000、NetWare、Unix、Linux;HP—OpenView、SunNetManager、IBMNetView/Tivoli、CAUnicenterTNG、CabletronSpectrum、CiscoWorks2000;SNMPMIB-II、Telnet、FIP、MIBBrowser、InternetExplorer等。

　　这样，用户可以在局域网、广域网、Internet及Intranet等层次对UPS系统进行管理，增加了系统的易用性。

　　(11)电源软件与附件的安全性要求

　　电源软件与附件的安全性要与Internet的发展保持同步，如支持用标准的Web测览器远程管理的UPS系统要满足4A标准(Anywhere,Anywhen,Anyone,Anything)和MD5级别的安全性等。

　　三、UPS通信接口、软件、智能附件的类型与配置

　　UPS管理软件和智能福建随着应用的要求而逐渐开发和不断完善，不同的UPS品牌和厂商所提供的软件和智能附件的版本也不尽相同。这里以目前已经成熟并且在系统中得到成功应用的几种有代表性的UPS管理软件和智能附件为例，简要介绍UPS管理软件和智能附件的类型和应具备的功能。UPS管理软件和智能附件随着应用的要求而

　　2.1UPS的通信接口

　　UPS的智能管理与通信功能是通过各种通信接口实现的。用户的不同应用需要UPS提供不同的通信接口来支持。一个具备良好管理性能的UPS，应该具备为用户提供各种通信接口的选择。下面具体介绍常见的UPS系统通信接口类型及其基本通信协议。

　　(1)RS一232/485串行通信接口

　　大多数UPS采用串口通信接口与电源管理系统进行通信，常用的通信协议有RS232,RS485等，通信接口形式有DB9,DB25或者RJII等。

　　用户能通过串行通信接口可以实现:对UPS参数进行设置;完成维修后对UPS进行的校验，并可配合厂家配套的软件系统、图形化方式直观地监视到UPS的所有运行状态参数状况;控制UPS进行相应的操作。

　　(2)继电器通信接口

　　这种接口的通信模式是UPS通过继电器开关量信号与电源管理系统进行通信，可以将UPS的状态信号，如正常运行、旁路运行及故障状态等，以开关量形式通知管理系统，而用户则可以通过简单的开关信号对UPS进行开关机、自检等操作。继电器通信接口的形式有DB25、接线端子等。

　　继电器接口方式的主要应用领域是，将UPS的管理集成到传统的通过开关量进行管理的系统中，系统通过读取继电器开关信号来获取相应UPS工作状态参数，并通过继电器信号实现对UPS的远程控制。这些系统包括PBX交换机管理系统，以及自动控制领域的开关量管理、控制系统等。

　　(3)AS/400通信接口

　　适用于IBM的AS/400机器，通过AS/400内嵌的电源管理程序对UPS进行管理，并且可以在电力异常时安全关闭操作系统。

　　(4)网络通信接口

　　网络通信接口(Inband)通过赋予UPS一个网络TP地址，将UPS连接到用户的局域网内，从而实现对UPS的网络管理。该接口支持TCP/IP、HTTP、SNMP协议，接口形式有RJ45、BNC等。

　　该接口的主要应用是，通过网络对UPS进行管理，配合目前市场上流行的网管平台可以实现对大量UPS的集中监控。

　　(5)电话通信接口

　　电话通信接口(Outofband)配合Modem及电话线，通过公用电话通信网络，对UPS实现远程管理，同时亦可在电力异常时寻呼用户发出报警信息，接口形式为RJIIo

　　(6)J-Bus通信接口

　　J一Bus通信接口支持ModBus/JBus协议，可以将UPS的管理集成到楼宇管理系统(BMS)中，可实现对电力环境及UPS的智能监控。目前，世界上主要的楼宇管理系统提供商都支持该协议，主要有西门子、霍尼韦尔、江森控制和AutomatedLogi等。

　　(7)USB通信接口

　　此通信方式等效于RS一232串口通信，当计算机的串口已全部被占用时，为用户提供另外一种可扩充的USB(UniversalSerialBus)接口方式。

　　USE接口支持即插即用和热插拔功能，具有强大的可扩展性，为外围设备提供了低成本的标准数据传输形式。无论是诸如键盘、鼠标、游戏摇杆之类的简单输入设备，还是诸如打印机、扫描仪、存储设备、modem、摄像头之类的高级外部设备，部可以采用USB接口。因此，所有使用PS/2、串行、并行传统接口的外围设备均可采用此种接口形式。

　　USB1.0/1.1标准对于低速设备传输速率可达1.5Mbit/s,对于高速设备，传输速率最大可达12Mbit/S。Microsoft,HP、Compaq、Intel、Agere、NEC和Philips是USB-IF中致力于制定USB2.0标准的7个主要成员。USB2.0标准对于高速设备可支持高达480Mbit/s的数据传输速率，它主要适用于高画质的摄像头、高分辨率扫描仪以及大容量的便携存储器之类的高性能外部设备。而且，USB2.0也向下兼容旧的USB1.0/1.1软件和设备，这样，用户可以避免由于兼容性而引起的问题。