基于电源复位器的乡镇台站监控设备电源和UPS管理系统
2018-05-09贾泽莘
贾泽莘
（1.广西大学计算机与电子信息学院；2.广西广播电视技术中心）
1 引言
随着广西整省区600多座乡镇无线发射台站的大规模建设，无线覆盖延伸到了乡镇一级，极大的满足了广大人民群众对收听收看广播电视的需求，要管理数量如此众多的台站，智能远程监控系统显得尤为必要，而其中监控设备的电源管里又是远程监控系统不可或缺的一环，它对远程监控系统稳定运行起到了重要的作用，本文利用自主研发的OEM设备-电源复位器进行二次开发，将乡镇台站监控设备的电源监测信息统一回传至监控中心实现统一管理。
2 总体方案与关键技术
2.1 设计目标
结合以往台站运行中的相关经验，部分监控设备如主控电脑、3G路由器、采集器、交换机、音视频服务器等设备在长时间运行后容易出现死机现象，一般只需断电重启设备即可恢复正常，如果维护人员到台站只为了按电源开关显得人工、时间成本太高，同时UPS又是保证台站意外断电后监控平台不完全失去台站控制权的重要基础，所以本系统的主要实现的功能是在不依赖台站主控电脑运行的情况下，将台站主要监控设备的电源接入电源复位器，同时利用电源复位器232串口连接UPS通信口，通过光纤网络回传至监控中心，达到在值班平台就能能远程统一管理乡镇台站监控设备电源和台站UPS状态的目的。整体系统架构如图1。
2.2 关键技术
2.2.1 电源复位器二次开发
原版电源复位器硬件已具备了电源通断功能，要实现统一管理系统的功能则需要在在其基础上重新编程和改进硬件，以保证功能性和稳定性，主要做以下几点改动：
2.2.1.1 远程升级
远程升级是提高设备易维护、功能扩展的有效手段，例如不用维护人员到台站现场升级，新型号UPS纳入管理时只需更新通信协议等等，本次远程升级功能主要是采用AVR单片机自身的BootLoader编程技术来实现，BootLoader程序是一种引导程序，可以对应用程序flash区进行重新编程，从而达到升级的目的，首先在熔丝中配置单片机复位后首先进入BootLoader引导区，在引导程序中接收网口数据，并将升级数据写入到指定的应用程序区，最后进行校验，完成升级过程，程序流程如图2。
图1 系统架构
图2 BootLoader远程升级流程图
2.2.1.2 串口防护
根据远程监控系统多年运行的经验积累，oem设备中串口芯片相对容易损坏，主要由静电、浪涌、雷电、热拔插等等原因造成，最终导致串口通信异常，本系统中因为涉及到UPS的232协议通信，为保证整个系统的稳定性，减少维护量，有必要对串口电路进行重新设计，复位器原版电路中232串口采用的是美信（MAXIM）公司的MAX3232芯片，该芯片本身不具备电源隔离和信号隔离功能，易受外界因素影响，本次设计选型为广州致远RSM232串口芯片，其主要特点是集成了隔离电路，同时具了电源隔离，电气隔离功能，隔离电压可达2500VDC，ESD保护也达到8kv，完全满足EIA/TIA-232E和ITU-T V28的标准。另外为提高串口抗干扰和防冲击能力，在接口电路还增加由磁珠、瞬态抑制二极管、限流电阻等元器件组成的防护电路，保证整个串口电路的稳定性，整个串口电路升级的原理图如图3。
2.2.1.3 UPS数据读取
乡镇台站的UPS均预留了RS-232作为通信端口，默认波特率为2400bps，同时厂家也提供了相应的协议文档，但因为UPS电源的通信方式为主从式，即上位机发送命令至UPS的监控单元，UPS内的监控单元在接收到上位机的请求命令后，才对命令进行判断并作出响应，因此为了实时获取UPS状态参数，需要编写程序通过电源复位器串口定时发送查询命令，然后将从UPS串口回传的数据分析处理，来作出数据有效性和通信时效性的判断，最终将数据转换后保存至专用数据缓冲区，供其他函数调用回传至监控中心服务器，具体流程图见图4。
2.2.1.4 数据主动上报
因乡镇台站数量众多，而且还在不断的建设当中，同时每个台站中还存在有数量众多的网络设备，所以为了方便统一管理，作为本系统核心的电源复位器必须增加主动上报数据的功能，一是可以回传设备基本信息用于客户端呈现、告警分析、数据库记录等，二是起到心跳包作用检查设备是否在线， 三是上位机无需增加线程来频繁主动访问众多设备，减轻中心服务器资源占用，四是可以做到向多个IP回传，可受多IP控制，不依赖于某台特定设备比如主控电脑等运行，实现主动上报的主要编程工作是对服务器IP进行地址解析，然后按协议规范对数据进行收集调用，接着进行对UDP帧包进行填充，最后由enc28j60以太网控制器将数据通过RJ45网口发送至网络。
2.2.2 基于C#的服务程序设计
图3 串口接口电路
图4 UPS数据读取流程图
为让监控中心值班平台能够直观的监控全区乡镇台站监控设备电源状态信息，需在中心服务器端开发专门的程序对庞大的上报数据进行分析处理，本次上位机程序开发环境为微软Visual Studio 2010可视化开发平台，编程语言为C#，数据库方面则选择了可伸缩性好、集成度高的关系数据库存储系统—SQL Server 2008，实现的功能主要是对复位器上报数据做分析呈现，如复位器端口状态、UPS电压、频率，同时对一些紧急告警信息进行提示，如市电电压低、电池电压低、旁路等等，除了显示和告警之外还提供了控制功能，如远程重启设备，开关UPS，网络参数重新配置下发等，程序编译后的界面如图5所示。
3 结束语
在远程监控系统中，监控设备电源复位重启是一项非常实用的操作，能解决大部分设备因不稳定而死机问题，同时UPS是整个监控系统稳定运行的基础，必须建立起一套可靠的管理系统，集中统一监控，本文基于电源复位器的乡镇台站监控设备电源管理系统，是利用了电源复位器原有硬件进行二次开发，并将其作为串口服务器将UPS数据读取、转换回传，同时开发了基于C#的服务器上位机程序，达到了集中监控乡镇台站部分监控设备电源的目的，整套系统在进两年的乡镇台站实际运行过程中，稳定可靠，为乡镇发射台站安全播出起到了很好的保障基础。
图5 乡镇台站OEM设备监控服务程序
