战术级指挥所智能UPS网络监控系统的设计与实现

服务程序内，主要提供串网口协议转换功能，一方面将串口获取的UPS实时数据转换成IP数据发送给指定网络端口，另一方面解析监控终端发来的数据信息，生成相应的控制指令传给串口。

管理器(Manager)软件：安装在监控终端，监控终端也可以是网络上任一指定计算机，实现以下几种功能：监视UPS数据、设置和控制UPS参数;记录UPS实时状态和异常状态数据;检测并诊断异常、状态告警、广播异常数据;智能决策方案，实现在电源异常时对各计算机设备的应急管控。

电源响应软件：可以安装在所有计算机(包括部分智能设备)上，用于响应监控终端软件发来的命令，执行相应的操作，完成诸如显示告警窗口、进行语音告警、关闭所有数据库、正常退出应用程序、关闭计算机系统等功能。

4 各软件模块的结构与功能

4.1 服务器端程序设计

服务器端程序王要完成以下几个功能：通过TCP监听并建立与监控终端的连接;通过RS 232打开并从串口获取UPS返回数据，向串口发送UPS设置、控制指令;将串口获得的数据整理、打包，转换成网络数据发送给监控终端;接收监控终端发来的控制、设置命令，解析成相应UPS指令。

为便于监控终端快速找到UPS资源，服务器端对应于串口的网络端口应设置为固定值9001(本系统中每台工控机台只有一个COM口)。当服务器端服务启动后，程序自动打开并连接串口，同时开启网络服务并绑定本地9001端口，使其处于监听模式，以便使监控终端方便地扫描、定位本机数据源地址。

考虑到串口通讯速度比较慢，为保证状态数据的完整性，在服务程序必须对串口数据进行缓存，并实时进行数据检测，当检测出有回车/换行标志(或超时)时，则将此前数据从缓存中截取出来，作为一个完整的数据行发送给监控终端。

4.2 网关软件设计

网关的主要功能是进行物理接口的引入和数据协议的转换。网关在指挥所内完成各种接口的接入和各种协议到IP协议的转换工作，可以透明或转换格式地将数据在各种通讯设备上交互。本系统用到网关的串网口转换功能，该网关为嵌入式操作系统，其协议通过软件转换来实现，软件的基本设计思想同与4.1中服务器端服务过程类似。需要注意的是，网关设备不是服务器，只完成协议转换功能，对应的网络端口一般处于客户端模式，不停地向监控终端发送TCP连接请求，一旦连接成功，便可以实现UPS与监控终端的对话。

本系统使用的网关自带9个串口，每个串口配对一个固定的网络端口(端口范围为9001～9009)，并且将网络端口与监控终端的701～709端口对应连接，以实现UPS接入网络的功能。

4.3 监控终端软件设计

监控终端软件是人机交互的接口，应具有界面友好、使用方便的特点，完成对UPS监控功能，按功能可分为数据源模块、监视模块、控制/设置模块、智能决策模块四部分。下面就前3个模块逐一设计，智能决策模块将在4.4部分具体阐述。

4.3.1 数据源模块

监控终端数据来源主要由以下几部分构成：

(1)通过串口与本机直接连接的UPS数据源;

(2)通过SNMP适配器接入网络，再和本机连接的数据源;

(3)通过网关协议转换和本机连接的UPS数据源;

(4)通过其他计算机(服务器端)代理和本机连接的UPS数据源。

通过对以上四部分数据源相应端口进行扫描、判断，可以得到所有数据源的地址，如图2所示。其中第(1)类数据源地址通过扫描本机活动串口而得到;第(2)、(3)类数据源地址通过判断本机服务端口(701～709)的连接状态而得到;第(4)类数据源地址通过扫描网络上所有IP地址的9001端口活动状态而得到。

4.3.2 监视模块

监视模块主要以表格、图形、状态条等方式显示UPS的实时状态，如图3所示为监视模块的主界面。通过界面用户可直观地了解到UPS的运行状况：左侧为用户最关心的UPS状态数据表，包括UPS的名称/编号、实时的输入电压、输出电压、输入频率、输出频率、电池温度、电池容量、电池剩余时间等信息;右侧为用户感兴趣的数据实时柱状图，可以通过选择组合框内的具体内容，定制最感兴趣的监控变量;下方状态条则显示了从数据源获得的实时数据，更具体地反映了UPS的状态信息。

4.3.3 控制/设置模块

控制、设置模块主要完成对智能UPS的控制和设置功能。比如控制UPS进行自检、电池校准、电源旁路转换等功能(如图4所示)，设置电源标识、输出电压、输出频率、断电警告、低电量警告、定时自检等参数(如图5所示)。

考虑到串口传输数据速度慢，对电源的控制/设置又是基于应答式的特点，软件的控制/设置模块设计为与"超级终端"工作过程相类似的模型。如图4所示，通过点击"获取当前模式"，可以得到UPS