在數(shù)據(jù)機(jī)房中，UPS是必要的供電安全設(shè)備。如何通過(guò)無(wú)線(xiàn)的方式監(jiān)控UPS電池的工作狀態(tài)？本文為您介紹一個(gè)新思路。
一
認(rèn)識(shí)UPS
UPS（Uninterruptible Power System／Uninterruptible Power Supply），不間斷供電系統(tǒng)，它能在市電供電異常時(shí)迅速將儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)換為交流電給用電設(shè)備。UPS廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、醫(yī)療系統(tǒng)、大型服務(wù)器等對(duì)電源要求高的場(chǎng)合。從供電方式上來(lái)看，可分為內(nèi)部供電、外部供電兩種。從供電類(lèi)型上，可分為鉛酸供電、鋰電池供電，其中鋰電供電方式將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
圖1 大型UPS
二
電池監(jiān)控
在大型集群式的UPS系統(tǒng)中，往往需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)電池的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視，如工作電壓、電流、溫度等參數(shù)。一般UPS會(huì)預(yù)留RS485通信接口，將各電池的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)上傳到上位機(jī)軟件，平時(shí)做工作狀態(tài)記錄，當(dāng)電池異常時(shí)能觸發(fā)報(bào)警。
這種通訊方式帶來(lái)一些問(wèn)題，便捷性問(wèn)題和安全問(wèn)題。485通訊必須走線(xiàn)，系統(tǒng)越龐大走線(xiàn)工作越繁瑣。此外，如果走線(xiàn)不規(guī)范，還將為機(jī)房帶來(lái)安全隱患。基于以上原因，部分UPS或者是電池PACK廠商開(kāi)始思考以無(wú)線(xiàn)通信替代有線(xiàn)通信。
圖2 電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)
三
ZigBee無(wú)線(xiàn)通信
ZigBee是一種低速局域數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，它具有低功耗、低成本、高可靠、多節(jié)點(diǎn)、靈活拓?fù)涞忍攸c(diǎn)，特別適合局域網(wǎng)內(nèi)多節(jié)點(diǎn)自由組網(wǎng)的場(chǎng)合。FastZigBee 組網(wǎng)協(xié)議是ZLG致遠(yuǎn)電子根據(jù)多年用戶(hù)的實(shí)際應(yīng)用，基于 ZigBee 協(xié)議棧開(kāi)發(fā)的一套私有透?jìng)鲄f(xié)議，采用全透?jìng)鹘M網(wǎng)通訊，他擁有圖3組網(wǎng)拓?fù)洌?/p>
圖3 fastzigbee組網(wǎng)拓?fù)?/p>
顯然，最適于取代485通信的組網(wǎng)方式為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)屬于集中控制型網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通行控制管理，各節(jié)點(diǎn)間的通信都要通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)，一般由主控制中心不斷切換通信目標(biāo)進(jìn)行輪詢(xún)控制。
圖4 半雙工一主多從
四
傳輸策略
在星型拓?fù)渲校趶臋C(jī)數(shù)量眾多的情況下必然出現(xiàn)輪詢(xún)周期過(guò)長(zhǎng)的情況，這樣將影響數(shù)據(jù)更新的時(shí)效性。此時(shí)，我們不妨嘗試分時(shí)上傳的策略，收到主機(jī)模塊的遙傳廣播包后，從機(jī)模塊根據(jù)自己的短地址按時(shí)間片上傳數(shù)據(jù)。如圖5所示，短ID為01的節(jié)點(diǎn)在收到主機(jī)廣播包后立刻啟動(dòng)信息上傳，短ID為02的節(jié)點(diǎn)在收到主機(jī)廣播包后延遲T時(shí)間后啟動(dòng)信息上傳，延時(shí)時(shí)間T和主機(jī)查詢(xún)周期由數(shù)據(jù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量決定。
圖5 分時(shí)主動(dòng)上傳
ZLG致遠(yuǎn)電子基于Silicon Labs EFR32MG1系列無(wú)線(xiàn)SoC 開(kāi)發(fā)出了低功耗、高可靠性的 ZigBee 模塊。
模塊有著強(qiáng)大硬件性能，在Mesh組網(wǎng)方面，模塊在百秒以?xún)?nèi)即可完成100臺(tái)設(shè)備的自組網(wǎng)，主要特點(diǎn)：
節(jié)點(diǎn)容量大：當(dāng) ZigBee 采用 16bit 短地址管理方式，在輪詢(xún)機(jī)制下，理論上節(jié)點(diǎn)容量高達(dá) 65535 個(gè)；
完全透?jìng)鳎耗K采用 3 線(xiàn)制串口全透明傳輸方式，即發(fā)送接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度和內(nèi)容完全一致。其優(yōu)勢(shì)在于可以創(chuàng)建自己的協(xié)議格式，不再局限于固定第三方協(xié)議；
無(wú)需二次開(kāi)發(fā)：模塊所有網(wǎng)絡(luò)參數(shù)均可使用配套的 WirelessCfg 配置工具或串口配置命令進(jìn)行配置，可快速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)配置及自組網(wǎng)；
多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌褐С諴2P結(jié)構(gòu)、星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、中繼路由結(jié)構(gòu)、混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶(hù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用靈活組網(wǎng)；
支持分時(shí)上報(bào)：龐大的網(wǎng)絡(luò)為避免數(shù)據(jù)沖突，模塊支持用戶(hù)定義上報(bào)時(shí)序，保證數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定可靠。
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