在數據機房中，UPS是必要的供電安全設備。如何通過無線的方式監控UPS電池的工作狀態？本文為您介紹一個新思路。

一

認識UPS

UPS（Uninterruptible Power System／Uninterruptible Power Supply），不間斷供電系統，它能在市電供電異常時迅速將儲存的直流電轉換為交流電給用電設備。UPS廣泛應用在網絡監控、醫療系統、大型服務器等對電源要求高的場合。從供電方式上來看，可分為內部供電、外部供電兩種。從供電類型上，可分為鉛酸供電、鋰電池供電，其中鋰電供電方式將是未來的發展趨勢。

圖1 大型UPS

二

電池監控

在大型集群式的UPS系統中，往往需要對系統內電池的工作狀況進行監視，如工作電壓、電流、溫度等參數。一般UPS會預留RS485通信接口，將各電池的節點狀態上傳到上位機軟件，平時做工作狀態記錄，當電池異常時能觸發報警。

這種通訊方式帶來一些問題，便捷性問題和安全問題。485通訊必須走線，系統越龐大走線工作越繁瑣。此外，如果走線不規范，還將為機房帶來安全隱患。基于以上原因，部分UPS或者是電池PACK廠商開始思考以無線通信替代有線通信。

圖2 電池狀態監測

三

ZigBee無線通信

ZigBee是一種低速局域數據傳輸協議，它具有低功耗、低成本、高可靠、多節點、靈活拓撲等特點，特別適合局域網內多節點自由組網的場合。FastZigBee 組網協議是ZLG致遠電子根據多年用戶的實際應用，基于 ZigBee 協議棧開發的一套私有透傳協議，采用全透傳組網通訊，他擁有圖3組網拓撲：

圖3 fastzigbee組網拓撲

顯然，最適于取代485通信的組網方式為星型拓撲結構。該拓撲網絡屬于集中控制型網絡，整個網絡由中心節點執行集中式通行控制管理，各節點間的通信都要通過中心節點，一般由主控制中心不斷切換通信目標進行輪詢控制。

圖4 半雙工一主多從

四

傳輸策略

在星型拓撲中，在從機數量眾多的情況下必然出現輪詢周期過長的情況，這樣將影響數據更新的時效性。此時，我們不妨嘗試分時上傳的策略，收到主機模塊的遙傳廣播包后，從機模塊根據自己的短地址按時間片上傳數據。如圖5所示，短ID為01的節點在收到主機廣播包后立刻啟動信息上傳，短ID為02的節點在收到主機廣播包后延遲T時間后啟動信息上傳，延時時間T和主機查詢周期由數據量和節點數量決定。

圖5 分時主動上傳

ZLG致遠電子基于Silicon Labs EFR32MG1系列無線SoC 開發出了低功耗、高可靠性的 ZigBee 模塊。

模塊有著強大硬件性能，在Mesh組網方面，模塊在百秒以內即可完成100臺設備的自組網，主要特點：

節點容量大：當 ZigBee 采用 16bit 短地址管理方式，在輪詢機制下，理論上節點容量高達 65535 個；

完全透傳：模塊采用 3 線制串口全透明傳輸方式，即發送接收數據的長度和內容完全一致。其優勢在于可以創建自己的協議格式，不再局限于固定第三方協議；

無需二次開發：模塊所有網絡參數均可使用配套的 WirelessCfg 配置工具或串口配置命令進行配置，可快速實現現場實時動態配置及自組網；

多種網絡拓撲：支持P2P結構、星型網絡結構、中繼路由結構、混合型網絡結構，用戶根據實際應用靈活組網；

支持分時上報：龐大的網絡為避免數據沖突，模塊支持用戶定義上報時序，保證數據通信穩定可靠。

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