专利名称：一种实现多机监控的直流电源系统及方法
技术领域：
本发明涉及直流通讯电源监控领域，尤其涉及一种实现多机监控的直流电源系统及方法。
背景技术：
在通信电源领域中，为了提高设备供电的可靠性，整流器的输出采用N+1冗余备份技木。但在系统监控方面，目前通讯电源系统只设计ー个监控单元，此监控単元作为系统监控核心，发生故障或者失效时，系统与后台的通讯断开，系统重要数据也会因此丢失(例如一些多家运营商共用的电源系统，用户按照输出侧直流用电量收费，直流用电量等这些重要数据保存在监控单元里面，如果监控単元故障或者失效，会给用户造成相应的损失)，此种方式不能满足重要的机房和应用场合对数据安全性和可靠性的要求。 随着通讯技术的发展，电信运营商对通讯电源的质量、可靠性、容量等方面提出了更高的要求，尤其在2G/3G/4G三网同时/同站运营的情况下，对通讯电源的容量要求将会越来越大，其容量要求一般大于1000安，单机柜容量很难满足这样的大容量需求，通常采用并列式多机柜系统供电。一些厂家设计了多机柜并联输出的大容量通讯电源系统，每个整流柜采用独立的监控单元需要占用更多的通讯组网资源和配电空间。另ー方面，由于三相输入开关整流器模块存在效率难以提高等方面的技术壁垒，目前的大容量通讯电源发展趋势是用中小容量単相整流模块构建大容量系统，这样就要求整流器的个数可能多达100-200个。在整流模块数量较多的情况下，由于各类检测控制信号线繁多，一个监控単元管理数十个甚至上百个整流器模块，布线エ艺复杂，生产维护难度大，也存在总线驱动能力不足以及从监控单元过多而产生的监控实时性差等方面的技术难题，并且此种方式也不能有效保证某监控单元故障时的数据安全。
发明内容
现有技术中，各监控单元独立运行，一方面是由于各个柜内的重要功能不同步造成的严重影响(如电池管理功能，各整流柜电池均充或测试开始时刻不一致导致后启动的整流器限流)。另ー方面，单个监控模块独立运行并不能提高监控的可靠性，在与监控中心组网时会占用更多的通讯资源。本发明要解决的技术问题是提供一种实现多机监控的直流电源系统及方法，为保障直流电源系统中电力数据的安全性提供解决方案。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现多机监控的直流电源系统，包括用于单独管理整流柜的主监控单元和ー个或多个从监控单元，所述主监控单元与各从监控単元相连，从监控单元与其它从监控单元均相连；所述主监控单元，用于执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制；所述从监控单元，用于从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，还用于在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件吋，切换为主监控单元。
进ー步地，上述系统还可以具有以下特点所述从监控单元，还用于在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监控単元的数据运行主监控功能。进ー步地，上述系统还可以具有以下特点具备切换为主监控单元的条件是指此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。进ー步地，上述系统还可以具有以下特点还包括与所述主监控单元和各监控单元均相连的监控中心；所述监控中心，用于管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。进ー步地，上述系统还可以具有以下特点 所述主监控单元和从监控単元通过用于进行网络数据交换的网络交换机或用于对网络数据进行协议转换的协议转换器与所述监控中心相连。为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种实现多机监控的方法，包括主监控单元执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制；从监控単元从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件时，切换为主监控单
J Li ο进ー步地，上述方法还可以具有以下特点所述从监控单元在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监控单元的数据运行主监控功能。进ー步地，上述方法还可以具有以下特点具备切换为主监控单元的条件是指此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。进ー步地，上述方法还可以具有以下特点设置主监控单元和各从监控単元的地址各不相同并且主监控单元的地址号最小；从监控単元判断主监控单元为非工作状态后，以预设间隔降低地址号，更新后的地址号与原主监控单元的地址号相同的从监控単元切换为主监控单元。进ー步地，上述方法还可以具有以下特点监控中心管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。本方案用于解决通讯电源系统监控単元的热备份问题，提高系统监控的可靠性。在多机柜系统并联基础上实现多个监控单元互为主从热备份，该系统各监控单元间采用现场总线进行数据交换和任务调度，各监控单元执行不同的任务，当主监控单元失效后，从监控单元能够自动切换为主监控单元，负责整个系统重要任务的处理、系统调度、重要数据备份以及后台通讯等，用小故障(从监控单元局部监控功能的缺失)取代严重问题(主监控単元全局监控重要功能的丧失)，避免出现因为主监控单元失效或者故障后系统监控瘫痪的严重故障，使得系统重要进程和数据得以延续；实现了监控单元的N+1备份，解决了直流通讯电源系统监控単元的可靠性瓶颈问题，避免大容量通讯电源监控单元失效对用户造成的损失。本方案也可以在其它通讯设备并柜连接以及多机监控中采用。
图I是实现多机监控的直流电源系统结构图；·图2是从监控单元的执行方案示意图；图3是主监控单元的执行方案示意图；图4是具体实施例一中直流电源系统结构图；图5是具体实施例ニ中直流电源系统结构图；图6是具体实施例三中直流电源系统结构图。
具体实施例方式如图I所示，实现多机监控的直流电源系统包括用于单独管理整流柜的主监控单元和ー个或多个从监控单元，所述主监控单元与各从监控単元相连，从监控単元与其它从监控单元均相连。例如，监控单元之间可采用RS485、RS232、CAN、WLAN等现场总线方式构成通讯硬件连接。主监控单元用于执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制。从监控単元用于从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，还用于在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件时，切换为主监控单元。例如，系统设计时采用多个整流柜输出并联，每个整流柜安装I个监控模块，管理20 30个整流器模块，系统一般可以由4 8个整流柜并联输出，按照每个整流器50A计算，最大可以提供12000A的直流输出容量。每个整流柜内安装一个监控単元监控本机拒，每个监控单元独立管理本整流器柜内的整流模块和各项參数，完成本机柜内各种參数的采集和处理。主监控单元和从监控単元各自采集本整流器机柜内部的各种运行參数(例如整流器电流电压、本机柜输出电流、本机柜电池电流、电池温度、以及各种开关量告警量等数据)。各监控单元通过现场总线互相通讯。主监控单元负责系统调度，执行重要的任务，以及负责整个系统重要数据的处理，负责跟后台监控中心通讯。同时也负责本整流器柜内监控对象采集和处理。当整个系统的重要数据打包完成后发至各从监控単元备份。主监控单元还定时向从监控单元发送主监控単元在位广播命令(在本实例中，数据备份命令即作为主监控单元在位命令使用)。当在线运行的从监控単元故障时，主监控单元直接向后台上报相应的告警。从监控単元负责本机柜运行状态的监控，以及接收主监控单元下发的数据并进行备份，并接收主监控单元在线信号。从监控単元响应主监控单元的系统运行数据请求，将本柜内监控对象采集到的相关參数通过现场总线传递给主监控单元。同时从监控单元还有ー套定时及清除机制，在规定的时间内接收不到主监控单元在位命令或者数据备份命令，就会自己切换为主监控单元。可以设置各监控单元的硬件资源配置一致，保证从监控单元切换为主监控单元时功能的一致性。每个监控单元监控的对象基本相同，可以存在一定的差异(比如电池组数、整流器个数、环境监控内容等不同)。系统中，具备切换为主监控单元的条件可以是此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。从监控単元还用于在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监控単元的数据运行主监控功能。本系统还包括与主监控单元和各监控单元均相连的监控中心；监控中心用于管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。主监控单元和从监控単元可以直接与监控中心相连，主监控单元和从监控単元也可以通过用于进行网络数据交换的网络交換机与监控中心通信，系统配置ー网络交換机完成监控的级连，实现一对多的双向数据透明传输，系统各个监控单元与交换机之间用RS232、RS485、CAN、LAN以及无线连接等方式构成通讯硬件连接。交换机实现数据的一对多双向透明传输。交換机形式可以根据实际设计时采用的物理接ロ形式选择，可以选择以太网交換机或者一对多的串ロ交換机(例如MOXA串ロ交換机等)。主监控单元和从监控単元也可以通过用于对网络数据进行协议转换的协议转换器与监控中心通信，或者，网络交換机通过此协议转换器与监控中心通信，完成远程后台网管与通讯电源系统之间的数据传输和协议转换。网络交換机和协议转换器为可选器件。协 议转换器可以进行数据的处理，整合各个监控単元的数据，实现后台与系统的通讯。与上述直流电源系统对应的实现多机监控的方法包括主监控单元执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制；从监控单元从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件时，切换为主监控单元。上述方法还包括从监控単元在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监控单元的数据运行主监控功能。上述方法还包括监控中心管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。具备切换为主监控单元的条件可以是此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。例如，设置主监控单元和各从监控単元的地址各不相同并且主监控单元的地址号最小；从监控单元判断主监控单元为非工作状态后，以预设间隔降低地址号，更新后的地址号与原主监控单元的地址号相同的从监控単元切换为主监控单元。举例如下各监控单元之间设计了一种地址分配机制，保证各模块地址不会重复。
主监控单元地址为0，从监控単元依次为1、2......N。从监控単元设计ー个定时器，在规
定时间内接收不到主监控单元在位信号或者数据备份命令，则判断主监控单元处于非工作状态即失效或者故障，将本机地址减1，各从监控単元循环执行，地址号最小的从监控単元(即地址更新为O的I号从监控単元)自动切换为主监控单元，获得各从监控単元的控制
权，并且向后台上报告警。而从监控单元2、3、4......等收到新主监控单元(原来的从监
控单元I)发来的主监控单元在位信号或数据备份命令以后，清除定时器，保持原来的从监控单元模式。最大号从监控単元的地址因此空缺。当失效的监控单元修复或者更换以后，主监控单元将缺失的最大地址分配给修复或者更换的主监控单元。当系统扩容吋，新加入的从监控单元则按N+1的地址分配。原来的主监控单元更换新的监控单元后主动上报在位信号给主监控单元，主监控单元计算缺失从监控単元的最小地址号并分配给新更换的从监控单元，实现系统的重新稳定运行。如图2所示，从监控单元的执行方案包括SSl-初始化从监控単元上电后初始化为从监控单元模式，超时接收不到主监控単元的在位信号或者数据请求命令，判断主监控单元处于非工作状态(即故障)，则自动切换为主监控单元模式。监控单元也可以通过菜单或者开关等方式人工设置主监控单元或者从监控单地址。SS2-接收主监控单元命令并判断从监控単元监听主监控单元工作状态，如果超时未接收到主监控单元发来的在位信息/数据请求命令/数据备份命令/功能执行命令，则判断主监控单元处于非工作状态(即故障)，通过软件去抖动后，进入本机地址计算与竞
争程序。SS3-处理本机柜内部任务包括完成本机柜内各个整流器数据、各电池数据、以及相关运行參数的检测和计算，打包处理等。SS4-处理主监控单元下发的命令接收并处理主监控单元下发的命令，井清除主监控单元不在位定时器，完成数据上报，完成数据备份，循环执行从监控単元工作模式。
SS5-本机地址计算和竞争本机地址号减1，当地址号减小到O时，本机立即切换为主监控单元，向现场总线发送主监控单元在位命令，加载备份数据，进入主监控单元工作模式。SS6-接收主监控单元命令并判断从监控単元监听主监控单元工作状态，如果超时未接收到主监控单元发来的在位信息，则切换为主监控单元，进入主监控单元工作模式；如果接收到新的主监控单元在位命令，则回到从监控単元工作模式。SS7&SS8-进入主监控单元工作模式，负责整个系统的运行调度及重要功能的执行。如图3所示，主监控单元的执行方案包括SMl-初始化上电后初始化为从监控单元模式，超时接收不到主监控单元的在位信号或者数据请求命令，设置为主监控单元模式。监控单元也可以通过菜单或者开关等方式人工设置主监控单元或者从监控单地址。SM2-处理本机柜内部任务包括完成本机柜内各个整流器数据、各电池数据、以及相关运行參数的检测和计算，打包处理等。SM3-系统全局任务的处理协调各从监控単元的运行和管理、向各从监控単元下发主监控单元在位命令以及下发重要数据(如电池容量、电池充电状态、负载用电量等)。SM4-处理后台通讯任务分解并执行后台下发的命令或者数据请求，上报告警，上报主监控单元和从监控単元配置情況。SM5-处理现场通讯任务通过现场总线读取各从监控単元和分柜的实时数据和运行状态、下发执行命令(如电池管理等)、完成数据处理后下发给从监控单元备份。本节描述的系统结构和具体实施方式
，在应用时可根据实际情况进行简化。下面通过具体实施例进行说明。具体实施例一如图4所示，某国外运营商要求输出4800A的中心机房电源，由4个1200A的整流器柜和ー个交流配电屏构成，每个整流柜安装24个50A的単相整流器模块和ー个监控单元。监控单元之间用RS485作为现场总线，完成监控单元之间的数据的互相交換。各监控单元通过RS232和上位的串ロ HUB单板进行通讯(串ロ HUB板是ー种类似于网络交换机的串ロ交換机，其实现I对4的透明传输)，实现四个监控単元与上位机SNMP处理单元的通讯传输，SNMP处理单元具备WEB SERVER功能和支持SNMP协议，负责系统与后台监控中心的通讯。实例通过软件设定第一个S122整流器柜内的监控为主监控单元，完成整个系统的电池管理、告警管理、參数管理以及和后台通讯等核心功能，并完成整个系统任务的调度和处理，当执行这些功能时，通过RS485现场总线将系统重要參数和数据传递给各从监控单元进行数据备份。同时主监控单元也进行本整流器柜内状态量、开关量和各种运行数据的采集和处理，同时将处理和结果也传递给各从监控单元进行数据备份。实例中三个S122整流器柜内的监控单元通过软件为从监控单元，实现本整流器柜内状态量、开关量和各种运行数据的采集和处理，同时将处理结果传递给主监控单元，责接收主监控单元下发的命令并同步执行，从监控単元还对主监控单元传递的各參数进行备份，监控主监控单元工作状态。当主监控单元拔出或者故障时，I号S122从监控单元自动切换为主监控单元，カロ 载备份区的数据，执行主监控单元的功能，同时向上后台管理系统上报旧的主监控单元故障或失效。具体实施例ニ 如图5所示的实例是一种演进的后备监控组网方式，通过两个监控单元的并联和ー个上位交換机，主监控单元失效后从监控单元立即投入运行承担系统的监控任务。具体实施例三图6中描述的实例中，采用智能整流器模块，监控単元与整流器模块之间采用CANBUS等通讯方式时，系统架构进ー步简化，当被监控对象与监控对象，后台之间的通讯方式和物理链路相同的时候，可以构成两个监控单元的互为备份，在其它通讯设备系统中也可以米用。本方案主要表明的是ー种多个监控単元互为备份的监控系统，监控単元之间采用同样的硬件结构和软件功能程序，但主监控单元和从监控单元运行不同的软件模块，当主监控单元故障或失效，从监控单元自动切换为主监控单元运行，加载备份的数据，延续整个系统的各个管理任务，提高了通讯电源系统中监控的可靠性和可用性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用ー个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/単元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
权利要求
1.一种实现多机监控的直流电源系统，其特征在干， 包括用于单独管理整流柜的主监控单元和ー个或多个从监控单元，所述主监控单元与各从监控単元相连，从监控单元与其它从监控单元均相连； 所述主监控单元，用于执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制； 所述从监控单元，用于从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，还用于在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件时，切換为主监控单元。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在干， 所述从监控单元，还用于在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监 控单元的数据运行主监控功能。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在干， 具备切换为主监控单元的条件是指此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。
4.如权利要求I所述的系统，其特征在干， 还包括与所述主监控单元和各监控单元均相连的监控中心； 所述监控中心，用于管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。
5.如权利要求I所述的系统，其特征在干， 所述主监控单元和从监控単元通过用于进行网络数据交换的网络交换机或用于对网络数据进行协议转换的协议转换器与所述监控中心相连。
6.一种实现多机监控的方法，其特征在干， 主监控单元执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制； 从监控単元从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控単元具备切换为主监控单元的条件时，切换为主监控单元。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在干， 所述从监控单元在切换为主监控单元后，根据备份的主监控单元和其它从监控单元的数据运行主监控功能。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在干， 具备切换为主监控单元的条件是指此从监控単元的地址号在各从监控単元地址号中最小。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在干， 设置主监控单元和各从监控単元的地址各不相同并且主监控单元的地址号最小；从监控単元判断主监控单元为非工作状态后，以预设间隔降低地址号，更新后的地址号与原主监控单元的地址号相同的从监控単元切换为主监控单元。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在干， 监控中心管理和配置所述主监控单元和各从监控単元。
全文摘要
本发明公开了一种实现多机监控的直流电源系统及方法，此系统包括用于单独管理整流柜的主监控单元和一个或多个从监控单元，所述主监控单元与各从监控单元相连，从监控单元与其它从监控单元均相连；所述主监控单元，用于执行主监控功能并对各从监控单元进行管理和控制；所述从监控单元，用于从所述主监控单元和其它从监控单元获取数据并备份，还用于在所述主监控单元为非工作状态并且本从监控单元具备切换为主监控单元的条件时，切换为主监控单元。本方案避免大容量通讯电源监控单元失效对用户造成的损失。
文档编号H04L29/08GK102856971SQ20111017751
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者闫从才 申请人:中兴通讯股份有限公司