局域網(wǎng)UPS的應(yīng)用

2019-11-05 03:10:44

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供稿：網(wǎng)友

　　0　引言

　　UPS即不間斷電源，是信息技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)重要組成部分，它是一種集電力技術(shù)、控制技術(shù)和信號(hào)檢測(cè)及通訊技術(shù)于一身的高科技電源設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電信／移動(dòng)通訊及各種自動(dòng)生產(chǎn)流水線等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，局域網(wǎng)及其應(yīng)用越來(lái)越普及，但人們對(duì)局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)和電源配置尚未引起足夠的重視。據(jù)有關(guān)部門調(diào)查表明，局域網(wǎng)最輕易發(fā)生的問(wèn)題往往是由于電源停電以及電源異常造成的各種故障。經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)測(cè)試統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)平均每月要遭遇120多次的各種電源問(wèn)題。為了保證局域網(wǎng)的安全運(yùn)行，對(duì)較為重要的應(yīng)用場(chǎng)合都必須安裝UPS，用以防止忽然斷電引起的數(shù)據(jù)丟失與出錯(cuò)。因此，局域網(wǎng)如何合理正確配置和選擇不間斷電源裝置(UPS)已成為局域網(wǎng)正常運(yùn)行的要害因素之一。

　　在局域網(wǎng)中，配置UPS 的主要目的是用來(lái)為局域網(wǎng)中各類用電設(shè)備提供穩(wěn)定可靠和高品質(zhì)的電力供給。它主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

　　（1）為各類用電設(shè)備提供后備電源，以防止忽然斷電給局域網(wǎng)造成損害，影響正常運(yùn)行；

　　（2）可以消除供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諸如浪涌、諧波干擾、頻率漂移、波形斷續(xù)、電壓過(guò)高或過(guò)低等現(xiàn)象，改善電源質(zhì)量，使局域網(wǎng)中各類設(shè)備的電子元部件免受破壞性損害；

　　（3）UPS還可以抑制電網(wǎng)中其他用電設(shè)備產(chǎn)生的諸如高頻信號(hào)等雜波，以免除因雜波造成數(shù)據(jù)傳輸失效等故障，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

1　 UPS的作用及特點(diǎn)

1.1　UPS的作用

　　UPS的作用主要有以下幾個(gè)：

　　(l)市電中斷的情況下，能利用自身所帶的蓄電池通過(guò)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)換為220V交流電給計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)供電，保證計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(2）對(duì)市電有穩(wěn)壓作用，能在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定電壓。

　　(3）能抑制電網(wǎng)的電力諧波干擾、電壓瞬間跌落、高壓浪涌、電壓波形畸變、電磁干擾等電力污染，為計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備提供電壓穩(wěn)定、波形純正的電力供給，保證計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)不受干擾。

1.2　UPS的特點(diǎn)

　　對(duì)于一套高質(zhì)量UPS供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它應(yīng)具有如下特性：

　　(l)高可靠性

　　系統(tǒng)應(yīng)具有能提供365×24連續(xù)提供高質(zhì)量的UPS逆變電源的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運(yùn)行中，既不答應(yīng)出現(xiàn)任何瞬間供電中斷／停電事故，也不答應(yīng)出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶負(fù)載供電的情況。為此，要求UPS供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求：

　　由于UPS單機(jī)本身的故障率低，因此目前大型UPS產(chǎn)品的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF）為20萬(wàn)～40萬(wàn)小時(shí)。

　　采用具有高度容錯(cuò)功能的“N＋1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性（“1＋l”型冗余并機(jī)系統(tǒng)的典型MTBF值可達(dá)140萬(wàn)～200萬(wàn)小時(shí)）。

　　在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在單點(diǎn)瓶頸故障隱患。

　　答應(yīng)在UPS逆變電源連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行不停電的維護(hù)和檢修操作。

　　萬(wàn)一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)短路故障時(shí)，應(yīng)將故障的影響縮小到盡可能小的范圍。

　　(2）高抗干擾性

　　UPS供電系統(tǒng)能使互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備獲得高“可利用率”，并可為其創(chuàng)造優(yōu)良的運(yùn)行環(huán)境。

　　大量的運(yùn)行實(shí)踐表明：電源干擾問(wèn)題是造成互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的“可利用率”下降的重要原因之一。在此需說(shuō)明的是：電源干擾不僅來(lái)源于普通的市電電網(wǎng)，它還來(lái)源于設(shè)計(jì)不完善的UPS本身及用戶的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身。這是因?yàn)榕渲迷贗DC和MDC機(jī)房?jī)?nèi)的服務(wù)器、磁盤陣列機(jī)和交換機(jī)等均內(nèi)置有開關(guān)電源，這種整流濾波型非線性負(fù)載會(huì)向UPS供電系統(tǒng)反射3～23次低次諧波干擾，可能帶來(lái)降低話音質(zhì)量的惡果。實(shí)踐證實(shí)，過(guò)大和過(guò)頻地出現(xiàn)電源干擾，輕者會(huì)導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率下降，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)丟包率增大等隱性故障，從而導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被迫進(jìn)入“降額使用”狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

　　由此可見，高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)UPS 供電系統(tǒng)所能提供的電源質(zhì)量提出更為嚴(yán)格的要求。

2　 UPS的分類

　　UPS分為后備式、在線式和在線互動(dòng)式三種。

　　（1）后備式UPS

　　當(dāng)市電正常時(shí)由市電給負(fù)載設(shè)備供電，并給蓄電池浮動(dòng)充電。當(dāng)市電電壓波動(dòng)超過(guò)規(guī)定值時(shí)時(shí)啟動(dòng)逆變電路將電池的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的交流電輸出，給負(fù)載供電。后備式UPS平時(shí)由于是由市電直接給負(fù)載供電，所以無(wú)法消除市電電網(wǎng)上存在的浪涌、尖峰、頻率漂移等電氣污染，而且容量比較小。但是它的技術(shù)簡(jiǎn)單，成本較低，價(jià)格相對(duì)低廉，用于許多對(duì)電壓穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。

　　(2)在線式UPS

　　在線式UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，市電正常時(shí)它是首先通過(guò)電路將市電交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為正弦波交流電給負(fù)載供電，在供電情況下還能對(duì)輸出進(jìn)行穩(wěn)壓及防止電磁干擾，而且還通過(guò)充電電路給蓄電池浮動(dòng)充電。當(dāng)停電時(shí)，則使用電池的直流電，所以逆變器不存在切換時(shí)間，所以適用于對(duì)電源有較高要求的場(chǎng)合。

　　(3)在線互動(dòng)式UPS

　　這是一種智能化的UPS，除具有在線式UPS的功能外，還可以自動(dòng)偵測(cè)市電的電壓，可以提供高精度的正弦波交流電輸出。在線互動(dòng)式UPS 還具有與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的功能，有的還可以連接互聯(lián)網(wǎng)，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)UPS 進(jìn)行治理，而且可以根據(jù)計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作狀況自動(dòng)調(diào)整UPS 本身的工作狀況和輸出狀況，并且在UPS 出現(xiàn)故障時(shí)，可以通知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，啟動(dòng)冗余的備用電源，所以稱之為智能型UPS。一般用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的服務(wù)器、路由器和大型骨干網(wǎng)的交換機(jī)以及部分工作站等對(duì)電源要求較高的場(chǎng)合。它將大大提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

3　 UPS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

3.1智能型UPS

　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，有很多新技術(shù)、新元件不斷應(yīng)用到UPS 產(chǎn)品中，所以UPS 產(chǎn)品的發(fā)展己經(jīng)走出了一味追求高電氣性能的老路，開始追求產(chǎn)品的高可靠性和高穩(wěn)定性。

　　現(xiàn)在的在線互動(dòng)式UPS都具備通過(guò)RS232/ RS485或者是以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的功能，配合相應(yīng)軟件就能對(duì)UPS 進(jìn)行本地／遠(yuǎn)程監(jiān)控，大大提高了UPS 的可用性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信事業(yè)迅猛發(fā)展的推動(dòng)下，當(dāng)今的UPS已在大量引進(jìn)微處理器監(jiān)控技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展成為智能化UPS。所謂“智能化UPS”是指在UPS主機(jī)上增設(shè)通信接口，利用它經(jīng)過(guò)專用的通信電纜或經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器等與計(jì)算機(jī)服務(wù)器、路由器、網(wǎng)關(guān)等設(shè)備上相對(duì)應(yīng)的通信接口相連，建立起雙向通信調(diào)控治理功能，并安裝能適應(yīng)各種操作平臺(tái)的電源監(jiān)控軟件，治理UPS的運(yùn)行、操作，提高UPS效能的供電系統(tǒng)。智能化UPS能實(shí)時(shí)監(jiān)視UPS的輸入、輸出電壓，輸入、輸出頻率，輸出電流，電池電壓，UPS主機(jī)溫度等運(yùn)行參數(shù)，在UPS故障或電池供電規(guī)定時(shí)間后將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)存檔，退出并關(guān)閉系統(tǒng)，能通過(guò)傳呼、E－mail等方式通知系統(tǒng)治理人員等。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化智能UPS還必須配置相應(yīng)的網(wǎng)卡，將UPS治理納入網(wǎng)絡(luò)治理系統(tǒng)中來(lái)。

3.2　UPS的智能化治理

　　為了達(dá)到UPS對(duì)整個(gè)局域網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的目的，UPS的智能化治理功能顯得尤為重要。因此，內(nèi)部配置微處理器的智能化UPS是當(dāng)今UPS發(fā)展的一個(gè)新趨勢(shì)。它通過(guò)UPS 內(nèi)部硬件與軟件的結(jié)合，并利用接口或網(wǎng)絡(luò)專用的適配器，由系統(tǒng)治理員對(duì)UPS 的運(yùn)行工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程化和智能化控制，以大幅度提高UPS 的功能。例如，它可以用作監(jiān)控UPS 的輸出電壓頻率、市電電壓頻率、蓄電池狀態(tài)以及故障記錄等。它還可以通過(guò)軟件對(duì)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)、自動(dòng)充放電以及遙控開關(guān)機(jī)等。

3.3　UPS的監(jiān)控技術(shù)

　　要實(shí)現(xiàn)UPS的治理，就必須建立有效的電源治理系統(tǒng)，即建立物理上的信息傳輸接口和邏輯上的通信協(xié)議以及UPS信息數(shù)據(jù)庫(kù)的治理。一個(gè)完整的電源治理系統(tǒng)，通常由電源治理軟件和智能附件組成，也就是說(shuō)，智能UPS的監(jiān)控是由硬件、軟件監(jiān)控兩部分組成。

　　一般UPS 監(jiān)控技術(shù)可分為以下幾種：

　　(1)基于串行通信方式的監(jiān)控技術(shù)

　　串行通信是傳統(tǒng)的UPS 軟件／附件通信方式，多用于中小功率UPS 解決方案，其優(yōu)點(diǎn)是安全、可靠、安裝簡(jiǎn)單，但這種通信方式的局限性是通信距離短，主要用于局域網(wǎng)中UPS的監(jiān)控及其所連接計(jì)算機(jī)的安全保護(hù)。

　　(2)基于Web 的監(jiān)控技術(shù)

　　基于Web的軟件／附件監(jiān)控技術(shù)是隨著Internet的發(fā)展而誕生的，附件主要是Web/ SNMP Management Card。在數(shù)據(jù)中心或大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，UPS 通常要保護(hù)多臺(tái)計(jì)算機(jī)。通過(guò)TCP/ip與計(jì)算機(jī)及UPS 通信，同時(shí)系統(tǒng)治理員通過(guò)Web瀏覽器對(duì)分布在WAN范圍內(nèi)的UPS 進(jìn)行監(jiān)控，定期產(chǎn)生UPS的狀態(tài)報(bào)告。

　　(3）基于SNMP的監(jiān)控技術(shù)

　　基于SNMP 的軟件／附件監(jiān)控技術(shù)與網(wǎng)管產(chǎn)品的發(fā)展有緊密的聯(lián)系，主要用于UPS數(shù)量多、分布廣的企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)中。給UPS 配上網(wǎng)卡或直接將SNMP適配器集成到UPS里，把UPS作為網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和診斷。

　　(4）基于Modem/電話／尋呼網(wǎng)絡(luò)方式的監(jiān)控技術(shù)

　　撥號(hào)上網(wǎng)，使用Internet瀏覽器實(shí)現(xiàn)UPS 的遠(yuǎn)程監(jiān)控，以各種方式顯示UPS 的工作狀態(tài)，定時(shí)開／關(guān)機(jī)、自檢，在故障情況下通過(guò)多種方式報(bào)警，恢復(fù)后，取消關(guān)機(jī)動(dòng)作，并發(fā)出相應(yīng)的信息。

3.4　UPS監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　UPS系統(tǒng)與Internet技術(shù)的緊密結(jié)合，使其增加整個(gè)信息系統(tǒng)的易用性比以往任何時(shí)候都更有意義。雖然傳統(tǒng)技術(shù)如電話撥號(hào)、SNMP 、Telnet等已實(shí)現(xiàn)了對(duì)UPS的遠(yuǎn)程和集中監(jiān)控，但這些技術(shù)通常要求特定的設(shè)備配置和操作技能。隨著Internet的普及，使用瀏覽器監(jiān)控UPS將成為UPS監(jiān)控技術(shù)的主流。

　　由于未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的廣泛化和全球化，必然帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，多種形式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將連接在一起。作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一部分，要求UPS能夠?qū)崿F(xiàn)在各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的監(jiān)控，而且隨著Internet、Intranet 和電子商務(wù)的高速發(fā)展，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的要求會(huì)越來(lái)越高，使UPS從對(duì)網(wǎng)絡(luò)要害設(shè)備的保護(hù)延伸至對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)路徑的保護(hù)。因此，監(jiān)控軟件除了要提

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