基于C#的全臺UPS監測系統設計與實現

韋明萬 韋偉軍 閆雙飛 鐘麗華

（廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

一、引言

交流電是發射臺站大部分設備工作的動力源泉，而UPS的投入使用，進一步保障了信號源、發射機等相關設備的安全、有效、平穩運行。若UPS出現故障未能及時發現和解決，將有可能在外電停時導致許多設備瞬間斷電，造成重要的實時數據會丟失。此外，許多設備上電初始化時間長，諸如SDH、IP復用器、交換機等設備從開機到正常工作最快需要1～3分鐘，這將給安全播出工作帶來隱患。因此，將UPS納入日常監測十分必要。

二、系統總體設計

（一）設計目標

本軟件可對多個UPS進行切換監測，方便用戶觀察UPS各種狀態，實時推送告警，自動斷連識別，與新的遠程監控平臺建立無縫連接。系統運行穩定，數據傳輸安全可靠，界面友好，代碼易維護、可擴展等。

（二）開發及運行環境

1.開發平臺：Microsoft Visual Studio 2017

2.數據庫：SQL Server

3.開發語言：C#

4.依賴框架：Microsoft.net framework 4.0

5.運行平臺：Windows XP、Windows7、Windows10

6.內存：512MB以上

（三）數據采集監測方式

目前臺站在用的UPS主要通信方式有RS485/232串口通訊或網口通訊。若使用串口通信的UPS要接入網絡進行數據交換，可增加一臺串口服務器；經過簡單配置之后，將串口通信轉換為以太網通信,以方便采集數據和呈現給用戶監測，本軟件正是基于此原理進行開發和架設。如圖1所示。

圖1 采集監測原理

圖2 UPS數據采集傳輸原理

三、系統架構

（一）架構思路

本軟件主要通過UDP進行會話，并運行于C/S模式。軟件采用模塊化設計，以降低代碼耦合度。利用SQL Server進行數據存儲，便于二次開發和日后查詢歷史數據、告警記錄等信息，同時預留其他數據庫模型接口。系統將采集到的底層數據經過分析處理再上報給中心服務器，遠程監控平臺終端與服務器實時交換數據并直觀的呈現給用戶監測。

（二）協議通訊

現有系統中站點使用的全臺UPS圴采用面向無連接的UDP進行數據報文交換，系統開銷較小，對于硬件設備要求較低。部分UPS提供RJ45網口，經網線連接到交換機后進行SNMP協議通訊；部分UPS僅提供232串口通訊，可按圖1改造成網絡方式進行通訊。

SNMP是基于TCP/IP協議族的網絡管理標準的一種簡單網絡協議。如站點的數碼視訊IP復用器、編碼器、華為路由交換一體機和部分UPS等設備圴使用此協議通訊。該協議能夠支持網絡管理系統，廣泛應用于網絡監測，并適應網絡終端的快速增長。通過SNMP協議通訊接收到設備的消息及時判斷網絡出現的問題、采取必要的解決方案，最終提高工作效率。

本軟件通過引用開源的SnmpSharpNet.dll庫文件，此庫已經封裝了底層的一些數據方法，代碼簡潔、可靠，程序員直接調用其中的方法即可，從而很大程度上減輕了編程的工作量，效率高。

四、難點解析

問題：由于原系統的電力上位機程序集成采集的設備比較多，在設計的時候也只保留單一的數據采集接口，未能對多臺UPS進行同時監測。舊軟件選擇C++作為開發語言，在處理底層數據的時候比較復雜，維護成本較高。現要求對多臺UPS監測同時監測，且兼容新舊監控系統平臺，因此在監測新的UPS時選擇C#作為開發語言設計。結合以上開源庫文件進行快速開發，目的是降低成本，提高效率。但需要解決三個難點：一是不同開發語言之間的數據轉換；二是不影響舊的監測系統正常運行；三是兼容新舊遠程監控系統平臺。

解決思路：獨立采集，互不干擾，新舊融合，統一上報。即舊的電力上位機程序繼續采集舊的UPS數據；在設計新的UPS采集監測軟件時也只采集新的UPS設備，兩者分開采集，分開在本地顯示；然后新監測軟件定期上報數據給可納入多臺UPS的數據模型，最終由舊軟件增設的新模型統一上報給新舊遠程監控平臺，如圖2所示。

五、系統功能概述

圖3 功能流程圖

（一）基本配置：由于每個臺站的基本配置信息存在差異，為使用方便，本軟件對已配置好的的信息進行記憶式存儲，即使關閉程序或者主控電腦斷電也需再作初始化配置，便攜的記憶功能，保證了數據的安全性和完整性。

（二）數據采集：站點的全臺UPS與本地交換機連接后，在站點工控計算機上運行本軟件，如圖3所示。根據實際情況分別設置：臺站級別、UP名稱、品牌、IP地址、主控地址、電力上位機程序本地端口等信息后保存，下次啟動軟件時自動記錄上次配置。采集到的數據后經過分析處理、入庫存儲、界面呈現、上報服務器，以供新的遠程監控平臺調用。軟件提供隨時啟動監測和停止監測功能，停止后，數據不采集也不上報給上層接口；另外還提供查詢歷史記錄操作，方便用戶查詢近期數據的采集狀況。

（三）上報調用：系統在本地采集到的數據經過分析處理之后實時上報到總監控平臺服務器，遠程監控系統會根據需要實時的調用數據接口，最終呈現給值班用戶監測管理。

六、實際應用效果

圖4 數據采集情況

本軟件精簡易用，目前與平臺之間使用UDP通訊模式，數據延遲概率極低。經過一段時間的測試應用，整個系統平穩運行，數據采集準確無誤。另外，設計過程采取功能模塊劃分和分層次開發，通過開發軟件自帶的工具進行性能分析，可維護指數較高。

七、結語

本軟件實現無線發射臺站的全臺UPS數據采集、分析、上報、監測等功能。經在站點實際場景應用，運行平穩，功能正常，能輕松與遠程監控平臺實現數據無縫連接。今后批量布署將有助于站點的安裝與維護人員識別UPS故障提供幫助，給值班平臺提供可視化數據監測，添補電力系統的監測漏洞，進一步為安全播出工作提供保障。