基于物联网技术的UPS 监控系统研究分析

2023-08-04丁韶程

通信电源技术 2023年9期

丁韶程

（维谛技术（西安）有限公司，陕西西安 710000）

0 引言

随着科学技术的不断发展进步，物联网（Internet of Thing，IoT）技术被广泛应用于各个行业，利用物联网技术处理机制完成不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS）监控系统的控制处理，可以健全信息化数据链，更好地实现物联目标，维持综合应用管理效率。

1 UPS 概述

UPS 具备储能装置，主要利用逆变器等元件实现恒压恒频控制，目前已被广泛应用于计算机网络系统、电力设备等设施，有效建立完整且安全的电力供应模式。一旦出现市电中断或者事故停电等问题，UPS 能立即启动电池并完成电能供给，利用逆变器继续为负载供应交流电，并能对电池电压状态提供保护。例如，在电池电压低于终止电压的状态下，逆变器会自动停机，此时切换到旁路供电模式。同时，为避免电池长时间小电流放电造成电池损坏，UPS 能设定具体的时间。当电池为逆变器供电达到2T时，UPS 会显示“电池低电压”的预警信号；当电池为逆变器供电达到3t时，逆变器自动停机切换到旁路供电；当电池为逆变器供电超出3t时，达到一定限值，电池开关就会处于断开状态。如图1 所示。

图1 过放电自动保护

UPS 主要包括主路、旁路以及电池等，利用AC/DC 变换整流器处理工作，以完成系统的稳压控制，并配合逆变器和旁路输出切换电路进行相应工作，使用可控硅或者是高频开关整流器维持实际功能。

随着科学技术的发展进步，UPS 应用于通信基站可以更好地发挥技术优势，建构完整的运行管理模式，满足行业发展需求的同时，可以维持电网应用管理的基本水平，提高运行管理效率，为落实监控局域网控制工作奠定了基础[1]。

2 基于物联网技术的UPS 监控系统要求

在UPS 监控过程中，需要从通信基站的实际需求落实具体工作，保证通信基站环境监控、电源设备监控以及基站电源管理等状态信息汇总的及时性，更好地建构完整的监控平台。通信基站结构如图2所示。

图2 通信基站结构

第一，通信基站环境监控。通信基站环境监控主要是对基站温度、湿度、门禁状态以及空调等设备运行情况的管理，有效评估相关监测信息，落实完整的分析机制，全面提升信息交互处理的及时性和可控性。物联网通信基站环境监测体系如图3 所示。

图3 物联网通信基站环境检测体系

第二，基站电源设备监控。针对UPS 电源、低压配电设备、蓄电池组以及直流开关电源等设备予以实时性管理，汇总监控信息的同时了解其可能存在的问题，并及时发送预警报告，更好地提高阶段性管理水平，减少隐患问题的留存[2]。

第三，电源运行状态监控。在使用UPS 的过程中，为更好地发挥其实际作用，需要对运行情况进行实时性数据管理，在综合监督市电电压参数和市电电流参数等信息的同时，对电源开关状态、直流电压参数、直流电流参数、电能信息以及蓄电池电流电压参数等予以统筹处理，确保符合基站电源监控的具体要求。

综上所述，在物联网技术应用环节中，利用智能化定位识别功能模块、跟踪管理模块以及监控管理技术等，建构完整的技术应用平台，确保可以发挥相应技术处理单元的优势作用。有效分析UPS 的运行情况，及时检索并落实规范控制方案，提高技术应用效率，维持便捷化智能变电站不间断电源的控制效率，更好地实现统一化管理目标[3]。

3 基于物联网技术的UPS 监控系统设计内容

在明确监控系统具体要求的基础上，结合物联网技术规范，建立更加完整的系统分析模式，确保系统设计要点和细节可以贴合实际需求，维持UPS 监控工作的规范性，为落实通信基站系统化管理予以保障。

3.1 总体设计

基于物联网技术的UPS 监控系统建构完整的信息管理模式，保证相关内容连接的合理性，更好地实现统筹控制，确保相应处理单元都能发挥实际价值。在通信基站内设置红外传感器、电流互感器、电压互感器以及温湿度传感器等，可以更好地汇总采集信息和数据，从而配合无线网络打造完整的信息平台，共建科学规范的智能化远程监控流程，以满足集中化应用需求，更好地维护监控处理工作的基本效能，并实时分析和汇总数据信息，确保可以及时发现异常警告内容，提高通信基站综合管理效率[4]。

3.2 基本方法

建立基于物联网云平台的UPS 电源监控模式，在运行设备监控管理流程的基础上，配合层级分析结构，在客户端设置对应的管理单元，进入UPS 远程智能控制平台后，就能及时检索电源的运行情况和额定信息，更好地管理报警记录，确保监控管理的实时性和科学性，以维护UPS 的应用效能。

3.2 具体内容

基于具体的监控管理要求，在UPS 监控系统体系运行过程中，需要建立集应用层、网络层以及感知层于一体的系统，打造协同控制体系，在发挥各个层级应用优势的同时，满足UPS 监控的具体需求，一定程度上实现综合管理的目标[5]。系统设计布局如图4 所示。

图4 系统设计布局

3.2.1 感知层

感知层作为整个监控体系的基础，主要包括基站电源监控数据采集设备、动态数据前置机以及网络接入设备。

（1）基站。电源监控数据采集设备能实现对基站整体电源结构电压参数、电流互感器参数、电能采集器参数以及温湿度传感器参数的汇总，配合实际应用要求还能获取红外线感应器和视频信号器的管理信息，更好地落实相应设备的监督控制环节，以便于维持后续作业的合理性。

（2）动态数据前置机。其可以处理数据采集的信号，并将相关信号内容直接输入到前置机内。常见的信号包括模拟信号和数字信号，完成信号分析后，按照通信协议完成信息的初步转换处理和计算分析处理，保证综合应用控制的科学性和规范性。

（3）网络接入设备。它属于无线网络设备，可以和动态数据前置机进行实时性通信管理，并且配合感知层的综合应用要求直接与网络层建立互通互联模式。

除此之外，感知层利用ZigBee 无线网络模块可以实现信息的实时性接入处理，共同打造科学规范的设备应用模式，保证相应工作内容和应用环节更加科学，维持统一化管理效能，实现基站综合控制的目标。

3.2.2 网络层

网络层是连接应用层和感知层的纽带，借助对应的网络体系搭建完整的信息交互平台，从而确保信息传递处理的科学性，更好地维系相关内容处理的基本效果。随着计算机技术和通信技术的发展进步，基于物联网技术的UPS 监控系统要建立以5G 为核心的通信系统，配合使用通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）网络实现信息的实时性传输管理，发挥载体的应用价值，以更好地满足数据传输标准。

3.2.3 应用层

完成基础设计环节后，结合实际应用标准落实应用层的控制工作，更好地满足统筹管理要求。在应用层运行体系中，面向通信基站电源监管机构或者维修管理人员，需要结合差异化需求和应用界面落实具体的功能内容。

（1）基站电源监控机构。它主要是利用基站电源智能化监管模式，建立完整的分析平台，从而有效整合具体的控制体系，更好地维持实时性监控内容的精准性。该基站不仅能对管辖范围内通信基站的运行情况进行监督，还能对电源监控工作进行管理，从而确保UPS 电源运行的稳定性。基站支持实时查询故障信息或者报警信息，更好地维系统管理的基本水平。另外，在基站电源监控机构运行管理模式中，还能结合实际应用情况，完成电能计量统计分析和蓄电池管理，一旦出现异常现象，可以对维修派单进行实时性管理，保证处理控制环节的科学性。

（2）基站整体情况。维修管理人员可以综合了解基站整体情况，一旦电源出现故障问题或者异常运行情况，系统就可以直接向维护人员发送相应的短信信息数据，提示工作人员检查和校准问题。与此同时，能落实问题评估、跟进处理以及反馈处理等工作，最大限度维护统一化管理的科学性。基于物联网技术的UPS 监控系统还能建立闭环管理模式，利用“故障查询-故障整改-故障处理回馈-故障工单数据记录”的方式最大限度保证监控体系的完整性。

（3）客户端。管理机构和维护人员利用权限登录，配合手机端完成信息检索，有效了解监控系统的访问情况，落实信息服务工作，维持整体应用控制环节的科学性。