基于C#的全臺(tái)UPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

韋明萬 韋偉軍 閆雙飛 鐘麗華

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺(tái)）

一、引言

交流電是發(fā)射臺(tái)站大部分設(shè)備工作的動(dòng)力源泉，而UPS的投入使用，進(jìn)一步保障了信號(hào)源、發(fā)射機(jī)等相關(guān)設(shè)備的安全、有效、平穩(wěn)運(yùn)行。若UPS出現(xiàn)故障未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決，將有可能在外電停時(shí)導(dǎo)致許多設(shè)備瞬間斷電，造成重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)丟失。此外，許多設(shè)備上電初始化時(shí)間長(zhǎng)，諸如SDH、IP復(fù)用器、交換機(jī)等設(shè)備從開機(jī)到正常工作最快需要1～3分鐘，這將給安全播出工作帶來隱患。因此，將UPS納入日常監(jiān)測(cè)十分必要。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)目標(biāo)

本軟件可對(duì)多個(gè)UPS進(jìn)行切換監(jiān)測(cè)，方便用戶觀察UPS各種狀態(tài)，實(shí)時(shí)推送告警，自動(dòng)斷連識(shí)別，與新的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)建立無縫連接。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸安全可靠，界面友好，代碼易維護(hù)、可擴(kuò)展等。

（二）開發(fā)及運(yùn)行環(huán)境

1.開發(fā)平臺(tái)：Microsoft Visual Studio 2017

2.數(shù)據(jù)庫：SQL Server

3.開發(fā)語言：C#

4.依賴框架：Microsoft.net framework 4.0

5.運(yùn)行平臺(tái)：Windows XP、Windows7、Windows10

6.內(nèi)存：512MB以上

（三）數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)方式

目前臺(tái)站在用的UPS主要通信方式有RS485/232串口通訊或網(wǎng)口通訊。若使用串口通信的UPS要接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可增加一臺(tái)串口服務(wù)器；經(jīng)過簡(jiǎn)單配置之后，將串口通信轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)通信,以方便采集數(shù)據(jù)和呈現(xiàn)給用戶監(jiān)測(cè)，本軟件正是基于此原理進(jìn)行開發(fā)和架設(shè)。如圖1所示。

圖1 采集監(jiān)測(cè)原理

圖2 UPS數(shù)據(jù)采集傳輸原理

三、系統(tǒng)架構(gòu)

（一）架構(gòu)思路

本軟件主要通過UDP進(jìn)行會(huì)話，并運(yùn)行于C/S模式。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，以降低代碼耦合度。利用SQL Server進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，便于二次開發(fā)和日后查詢歷史數(shù)據(jù)、告警記錄等信息，同時(shí)預(yù)留其他數(shù)據(jù)庫模型接口。系統(tǒng)將采集到的底層數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理再上報(bào)給中心服務(wù)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)終端與服務(wù)器實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)并直觀的呈現(xiàn)給用戶監(jiān)測(cè)。

（二）協(xié)議通訊

現(xiàn)有系統(tǒng)中站點(diǎn)使用的全臺(tái)UPS圴采用面向無連接的UDP進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文交換，系統(tǒng)開銷較小，對(duì)于硬件設(shè)備要求較低。部分UPS提供RJ45網(wǎng)口，經(jīng)網(wǎng)線連接到交換機(jī)后進(jìn)行SNMP協(xié)議通訊；部分UPS僅提供232串口通訊，可按圖1改造成網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行通訊。

SNMP是基于TCP/IP協(xié)議族的網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)的一種簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。如站點(diǎn)的數(shù)碼視訊IP復(fù)用器、編碼器、華為路由交換一體機(jī)和部分UPS等設(shè)備圴使用此協(xié)議通訊。該協(xié)議能夠支持網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，并適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)終端的快速增長(zhǎng)。通過SNMP協(xié)議通訊接收到設(shè)備的消息及時(shí)判斷網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的問題、采取必要的解決方案，最終提高工作效率。

本軟件通過引用開源的SnmpSharpNet.dll庫文件，此庫已經(jīng)封裝了底層的一些數(shù)據(jù)方法，代碼簡(jiǎn)潔、可靠，程序員直接調(diào)用其中的方法即可，從而很大程度上減輕了編程的工作量，效率高。

四、難點(diǎn)解析

問題：由于原系統(tǒng)的電力上位機(jī)程序集成采集的設(shè)備比較多，在設(shè)計(jì)的時(shí)候也只保留單一的數(shù)據(jù)采集接口，未能對(duì)多臺(tái)UPS進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測(cè)。舊軟件選擇C++作為開發(fā)語言，在處理底層數(shù)據(jù)的時(shí)候比較復(fù)雜，維護(hù)成本較高。現(xiàn)要求對(duì)多臺(tái)UPS監(jiān)測(cè)同時(shí)監(jiān)測(cè)，且兼容新舊監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，因此在監(jiān)測(cè)新的UPS時(shí)選擇C#作為開發(fā)語言設(shè)計(jì)。結(jié)合以上開源庫文件進(jìn)行快速開發(fā)，目的是降低成本，提高效率。但需要解決三個(gè)難點(diǎn)：一是不同開發(fā)語言之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；二是不影響舊的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行；三是兼容新舊遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)。

解決思路：獨(dú)立采集，互不干擾，新舊融合，統(tǒng)一上報(bào)。即舊的電力上位機(jī)程序繼續(xù)采集舊的UPS數(shù)據(jù)；在設(shè)計(jì)新的UPS采集監(jiān)測(cè)軟件時(shí)也只采集新的UPS設(shè)備，兩者分開采集，分開在本地顯示；然后新監(jiān)測(cè)軟件定期上報(bào)數(shù)據(jù)給可納入多臺(tái)UPS的數(shù)據(jù)模型，最終由舊軟件增設(shè)的新模型統(tǒng)一上報(bào)給新舊遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，如圖2所示。

五、系統(tǒng)功能概述

圖3 功能流程圖

（一）基本配置：由于每個(gè)臺(tái)站的基本配置信息存在差異，為使用方便，本軟件對(duì)已配置好的的信息進(jìn)行記憶式存儲(chǔ)，即使關(guān)閉程序或者主控電腦斷電也需再作初始化配置，便攜的記憶功能，保證了數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

（二）數(shù)據(jù)采集：站點(diǎn)的全臺(tái)UPS與本地交換機(jī)連接后，在站點(diǎn)工控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行本軟件，如圖3所示。根據(jù)實(shí)際情況分別設(shè)置：臺(tái)站級(jí)別、UP名稱、品牌、IP地址、主控地址、電力上位機(jī)程序本地端口等信息后保存，下次啟動(dòng)軟件時(shí)自動(dòng)記錄上次配置。采集到的數(shù)據(jù)后經(jīng)過分析處理、入庫存儲(chǔ)、界面呈現(xiàn)、上報(bào)服務(wù)器，以供新的遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)調(diào)用。軟件提供隨時(shí)啟動(dòng)監(jiān)測(cè)和停止監(jiān)測(cè)功能，停止后，數(shù)據(jù)不采集也不上報(bào)給上層接口；另外還提供查詢歷史記錄操作，方便用戶查詢近期數(shù)據(jù)的采集狀況。

（三）上報(bào)調(diào)用：系統(tǒng)在本地采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理之后實(shí)時(shí)上報(bào)到總監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)器，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)需要實(shí)時(shí)的調(diào)用數(shù)據(jù)接口，最終呈現(xiàn)給值班用戶監(jiān)測(cè)管理。

六、實(shí)際應(yīng)用效果

圖4 數(shù)據(jù)采集情況

本軟件精簡(jiǎn)易用，目前與平臺(tái)之間使用UDP通訊模式，數(shù)據(jù)延遲概率極低。經(jīng)過一段時(shí)間的測(cè)試應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確無誤。另外，設(shè)計(jì)過程采取功能模塊劃分和分層次開發(fā)，通過開發(fā)軟件自帶的工具進(jìn)行性能分析，可維護(hù)指數(shù)較高。

七、結(jié)語

本軟件實(shí)現(xiàn)無線發(fā)射臺(tái)站的全臺(tái)UPS數(shù)據(jù)采集、分析、上報(bào)、監(jiān)測(cè)等功能。經(jīng)在站點(diǎn)實(shí)際場(chǎng)景應(yīng)用，運(yùn)行平穩(wěn)，功能正常，能輕松與遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫連接。今后批量布署將有助于站點(diǎn)的安裝與維護(hù)人員識(shí)別UPS故障提供幫助，給值班平臺(tái)提供可視化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，添補(bǔ)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)漏洞，進(jìn)一步為安全播出工作提供保障。