在數(shù)據(jù)機房中，UPS是必要的供電安全設(shè)備。如何通過無線的方式監(jiān)控UPS電池的工作狀態(tài)？本文為您介紹一個新思路。
一
認識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迅速將儲存的直流電轉(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)器等對電源要求高的場合。從供電方式上來看，可分為內(nèi)部供電、外部供電兩種。從供電類型上，可分為鉛酸供電、鋰電池供電，其中鋰電供電方式將是未來的發(fā)展趨勢。
圖1 大型UPS
二
電池監(jiān)控
在大型集群式的UPS系統(tǒng)中，往往需要對系統(tǒng)內(nèi)電池的工作狀況進行監(jiān)視，如工作電壓、電流、溫度等參數(shù)。一般UPS會預(yù)留RS485通信接口，將各電池的節(jié)點狀態(tài)上傳到上位機軟件，平時做工作狀態(tài)記錄，當電池異常時能觸發(fā)報警。
這種通訊方式帶來一些問題，便捷性問題和安全問題。485通訊必須走線，系統(tǒng)越龐大走線工作越繁瑣。此外，如果走線不規(guī)范，還將為機房帶來安全隱患。基于以上原因，部分UPS或者是電池PACK廠商開始思考以無線通信替代有線通信。
圖2 電池狀態(tài)監(jiān)測
三
ZigBee無線通信
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、靈活拓撲等特點，特別適合局域網(wǎng)內(nèi)多節(jié)點自由組網(wǎng)的場合。FastZigBee 組網(wǎng)協(xié)議是ZLG致遠電子根據(jù)多年用戶的實際應(yīng)用，基于 ZigBee 協(xié)議棧開發(fā)的一套私有透傳協(xié)議，采用全透傳組網(wǎng)通訊，他擁有圖3組網(wǎng)拓撲：
圖3 fastzigbee組網(wǎng)拓撲
顯然，最適于取代485通信的組網(wǎng)方式為星型拓撲結(jié)構(gòu)。該拓撲網(wǎng)絡(luò)屬于集中控制型網(wǎng)絡(luò)，整個網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點執(zhí)行集中式通行控制管理，各節(jié)點間的通信都要通過中心節(jié)點，一般由主控制中心不斷切換通信目標進行輪詢控制。
圖4 半雙工一主多從
四
傳輸策略
在星型拓撲中，在從機數(shù)量眾多的情況下必然出現(xiàn)輪詢周期過長的情況，這樣將影響數(shù)據(jù)更新的時效性。此時，我們不妨嘗試分時上傳的策略，收到主機模塊的遙傳廣播包后，從機模塊根據(jù)自己的短地址按時間片上傳數(shù)據(jù)。如圖5所示，短ID為01的節(jié)點在收到主機廣播包后立刻啟動信息上傳，短ID為02的節(jié)點在收到主機廣播包后延遲T時間后啟動信息上傳，延時時間T和主機查詢周期由數(shù)據(jù)量和節(jié)點數(shù)量決定。
圖5 分時主動上傳
ZLG致遠電子基于Silicon Labs EFR32MG1系列無線SoC 開發(fā)出了低功耗、高可靠性的 ZigBee 模塊。
模塊有著強大硬件性能，在Mesh組網(wǎng)方面，模塊在百秒以內(nèi)即可完成100臺設(shè)備的自組網(wǎng)，主要特點：
節(jié)點容量大：當 ZigBee 采用 16bit 短地址管理方式，在輪詢機制下，理論上節(jié)點容量高達 65535 個；
完全透傳：模塊采用 3 線制串口全透明傳輸方式，即發(fā)送接收數(shù)據(jù)的長度和內(nèi)容完全一致。其優(yōu)勢在于可以創(chuàng)建自己的協(xié)議格式，不再局限于固定第三方協(xié)議；
無需二次開發(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行配置，可快速實現(xiàn)現(xiàn)場實時動態(tài)配置及自組網(wǎng)；
多種網(wǎng)絡(luò)拓撲：支持P2P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)，用戶根據(jù)實際應(yīng)用靈活組網(wǎng)；
支持分時上報：龐大的網(wǎng)絡(luò)為避免數(shù)據(jù)沖突，模塊支持用戶定義上報時序，保證數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定可靠。
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