UPS运行解决方案

单机运行解决方案

·应用领域：
■通信系统；
■服务器系统；
■办公自动化系统；
■机房网络、服务器设备等。

·方案特点：
■性价比高：技术完整，整机利用率高，小投入即可完成设计需求；
■可用性强：UPS系统组成简单，按供电类型可适用于所有保护性负载设备；
■利用率高：供电负载定量，不必考虑系统的后期扩容，不必使用并机机型的UPS。

·单机运行方案：
        随着UPS核心技术发展，整机的性能日趋完善。用户可以根据使用的负载类型（容性负载、阻性负载、感性负载）和实际负载功率，选择类型相匹配和容量合理的UPS单机运行。　　
单机系统的组成由UPS主机、后备电池组+电池直流断路器、相关的输入、输出配电系统，检修维护配电，应急市电配电等。

·单机运行方案图：
供电方案图：

冗余并机解决方案

·应用领域：
■关键任务应用；
■实时过程控制；
■互相关联的大型网络；
■关键负载高速数据处理；
■停电故障会付出昂贵的代价。

·方案特点：
■可扩展性：可按需要随时扩展冗余并机系统，轻松实现N+1冗余并机方式运行；
■可靠性：任何一台UPS出现故障，该台UPS自动退出运行，剩余UPS自动承担全部负载，保障系统正常运行；
■可用性：其中一台UPS出现故障不影响系统运行，无需停机等待修复，有效提高平均无故障时间，最大限度的保护负载正常运行。

·两台UPS冗余并机方案：
为了容易分析，在这里只用两台UPS作1+1冗余并机，如图1所示。后面的所有负载之和小于100kVA，两台UPS的输出电压在输出配电柜内直接并机，然后再通过开关Q给负载供电。如果遇到双电源负载就可以分别从输出配电柜上各引一路到负载，同时满足双电源输入的条件，如图中S3、S4所示。

·两台UPS冗余并机供电的可靠性分析：
为了对可靠性有一个大略的数值概念，在这里只对UPS本身的并机进行讨论，至于那些必不可少的断路器开关，不论用什么方式供电都是必不可少的，大家都一样，所以暂不考虑，在这里只讨论有区别的部分。假如每台UPS的可靠性r=0.99，为了简单起见，暂认为两台UPS的可靠性相等，就可做出双机1+1冗余并机供电的可靠性模型图，如图2所示。

不可靠性Q=1-可靠性=1-0.9999=0.0001，不可靠性是万分之一，故障率也大约是万分之一。即双机冗余并机后，使系统的可靠性提高了两个数量级。其原因是它可以使可用性表达式中的平均修复时间MTTR减到最小。
另外，双机冗余并机结构的系统有一个突出优点，就是过载能力特强：具有2倍UPS单机的过载能力。

·UPS冗余并机基本工作原理：
正常运行状态：

负载由UPS A和UPS B的整流器--逆变器来供电，同时向各自的电池组充电，每台UPS的逆变器各带50%的负载运行。

UPS在线维护：

当其中一台UPS故障时（例如UPS A），会自动退出运行，由剩下的一台UPS带100%负载运行。对故障的UPS可通过断开其Q1、Q2、Q3、Q4和Q5等隔离开关进行安全地维修，维修之后再投入运行，其状态如上所述。
即使在UPS没有发生故障时，也可利用这种状态对其内部进行维护保养，例如：清扫灰尘、紧固联接件、检测或更换电池等。

·UPS冗余并机方案图：
供电方案图：

双总线(N+1) 解决方案

·应用领域：
■通信系统；
■金融系统；
■工业自动化系统；
■互联网数据中心（IDC）；
■多媒体数据中心（MDC）；
■其他重要负载系统。

·方案特点：
■具有高可用性：双总线（N+1）系统能完善地解决UPS系统的可维护性问题；
■具有高可靠性：降低了供电系统输入、输出部分发生故障的可能性，为关键负载提供可靠电源保护；
■具有高容错功能：没有“瓶颈故障”点，即在整个UPS供电系统中，在任何节点均不存在瓶颈故障隐患；
■具有高抗干扰性：保证无论来自市电或UPS供电本身的“电源干扰”尽可能地被消除，包括传导干扰与辐射干扰。

·双总线（N+1）方案概述：
互联网数据中心(IDC)和多媒体数据中心(MDC)是高速互联网的调控中心。用户对它们所承担的对信息资源(数据、语音和图像信息)的远程处理、存储和转送的“时效性”要求极高。哪怕是仅几秒钟的“停机”均会给整个互联网的安全运行和用户的生产经营带来无法估量的损失。严重时，甚至会造成社会和经济生活的严重瘫痪。
因此，IDC必须向用户提供365×24h连续不断的高速、安全和可靠的信息资源增值服务。为达此目的，从设计原则上讲，承担着向IDC机房供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度“容错”功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在某台“双变换、在线式UPS电源”的逆变器发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关“跳闸”时，互联设备均应由“在线式UPS”的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。这是因为只有“在线式UPS”的逆变器电源才有可能向用户的负载提供同时具有稳压、无频率“突变”，无干扰和波形失真度极小的高质量正弦波电源。对于包括后备式UPS，在线互动式UPS在内的“非在线式UPS”来说，它们主要对输入电源的电压进行调整，对输入电压的频率波动，各种电源干扰和电压失真度并无“实质性”的改善。这就意味着，在整个供电系统中，不应存在单点“瓶颈”故障隐患。为此，应尽可能地配置具有高度“容错”功能的UPS冗余供电系统。也就是说，在这种UPS供电系统的运行中，即使遇到某些“部件”偶然发生“故障”时，整个UPS供电系统必须仍能正常工作。
根据当今UPS产业的技术发展水平，以选用具有“双总线输入”和“双总线输出”供电功能的UPS冗余供电系统为宜。它是由如下几部分供电系统所构成的：
1）双总线输入供电系统
双总线输入供电系统基本配置为：由市电输入电源＋备用发电机组＋“自动切换”控制柜＋输入配电柜。自动切换控制系统时刻监视着各种输入电源的实时运行状态，并确保总是将其中最可靠的一路电源送到UPS的输入端。对于某些重要的IDC机房而言，其“应急发电机”电源实际上是一套由多台柴油发电机＋发电机并机控制柜所组成的冗余式发电机供电系统。为确保后接的“N＋1”型UPS冗余供电系统能绝对安全可靠地运行，必须高度重视位于上述冗余输入电源供电系统中的各种设备之间的“技术兼容性”和“切换参数”的正确设置。
2）双总线输出配电系统
为了消除可能出现在UPS并机系统输出端与用户端之间的“单点瓶颈”故障隐患，有必要配置UPS的双总线输出配电系统。其基本配置是由“N＋1”型UPS冗余供电系统(优选“1＋1”或“2＋1”型并机供电方案)＋输出配电柜＋负载自动切换开关(LTS)所组成的UPS输出供电系统。对于某些要求极高的场所，还应配置由负载同步控制器（LBS）＋两套“N＋1”型UPS冗余供电系统所组成的具有极高“容错”功能的供电系统。鉴于目前在IDC机房中所用的服务器和磁盘阵列机等产品中有（30～50）％为采用“双电源输入供电”体制的产品，对于这些设备，可以直接将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源连接到这种“双电源输入设备”的两个输入端上。对于采用“单电源输入供电”方式的关键负载，则是将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源首先连接到“负载自动切换开关”(常见的是STS型的静态开关和SS型的快速切换开关)的两个输入端上，然后再将用户的关键设备连接到“负载自动切换开关”的输出端上。

·双总线N＋1系统高可靠性分析：
要想让互联网数据中心具有365×24h的“全天候”运行特性，对于向它提供电源的UPS产品的可靠性的要求是非常苛刻的。这是因为对于可靠性仅达99.999％的UPS产品来说，它在一年中可能造成的互联网的停机时间长达316s，即使将UPS产品的可靠性提高到99.999999％，在一年中可能造成的停机时间仍有320ms之长。对于IDC机房而言，如果真的发生长达320ms的停机故障，它会带来很大的损失。这是因为当前多数计算机所允许的瞬间供电中断时间为10～18ms。否则，就会造成用户的网控操作系统或运行软件遭到破坏。因此，要想让IDC机房真正具备能提供365×24h的连续不间断的运行特性，绝不是当今的UPS产业可提供的UPS单机所能达到的。迄今为止，我们只能制造出故障率越来越低的UPS产品。然而，还制造不出“故障率为零”的UPS产品。
在当今的技术条件下，采用“N＋1”型UPS冗余并机供电系统是消除单点“瓶颈”故障的最佳供电方案。它是在确保各台UPS单机的逆变器输出电压处于同幅度、同频率和同相位的条件下(出现在各种UPS单机之间的“环流”等于零)，将“N＋1”台具有相同输出功率的UPS单机置于并联输出状态来运行的供电系统。
为使UPS并机供电系统具有必要的“容错”功能，要求用户的最大负载量不应超过N台UPS单机的总输出功率。当UPS并机系统正常工作时，由“N＋1”台UPS单机来平均分担负载电流。当某台UPS出故障时，发生故障的那台UPS通过执行“选择性跳闸”操作而自动脱机，此时,由剩下的N台UPS继续为用户提供高质量的逆变器电源。
随着位于UPS冗余系统中的UPS单机数量的增加，它不但会造成整套UPS冗余并机供电系统的可靠性逐渐地下降，而且还会导致整套UPS冗余并机系统的“输出功率的余量”也逐渐地减小(这意味着：UPS并机系统的抗输出过载能力也在逐渐地降低)。因此，从应用技术的角度看，用户应尽量地选用最可靠的“1＋1”型或“2＋1”型UPS冗余供电系统。

·选配同IDC的集中监控系统“兼容性”好的UPS冗余供电系统：
为了满足信息网络对IDC和MDC机房实现无人或少人值守管理和远程集中监控的需求，从而提高对UPS供电系统的“可管理性”，对互联网数据中心来说，除本身应配置对它的所有IT设备进行实时监控的网络管理系统之外，还应建立一套对“非IT设备”的集中监控体系，以便对诸如空调机、配电柜、电池组、发电机组、漏水警报、安全系统和消防系统等设备的运行情况进行实时的监控和分析。为此，要求所选用的UPS冗余供电系统应配置有如下通信接口：
1）在UPS上配置RS232/RS485接口，Modem或SNMP适配器；
2）用于显示UPS的工作状态/报警信息的“继电器干接点”型的输出通信接口；
3）“用户自定义”输入信号(门禁、烟雾、温度、湿度等报警信号)的“继电器干接点”型的输入通信接口；
4）对各种“非IT设备”配置必要的数据采集器；
5）配置相应的集中监控和管理软件包或通信协议。
利用上述的输入/输出通信接口和相应的电源管理软件或用户现有的网管集中监控系统,就可以组成所谓的智能化IDC和MDC机房的集中监控系统。在这样的网管系统中，可实现的主要调控功能有：
1）调阅在UPS的LED/LCD显示屏上所能观察到的UPS的实时运行参数(例如：输入/输出电压、电流、频率、有功功率/视在功率、功率因数及电池组的充放电电压/电流等参数)；
2）“互联网数据中心”所用的各种“机房环境调控设备”的“运行大事记”(自各种设备开机以来，按时序排列的，曾出现过的故障/报警/用户所执行过的操作等信息)；
3）万一发生故障时，执行网络广播报警(弹出报警窗口)，电话或手机的自动拨号、自动传呼或发E－Mail等操作，以便通知值班人员及时到现场排除故障或维修；
4）对UPS的备用电池组执行可编程的电池容量“自测试”操作，如果发现电池的“实有容量（Ah）”偏低时，还应自动发出“电池需要更换”的预报警信号；
5）将“用户的自定义”报警信号(例如：温度/湿度、门禁、消防等报警信号)经UPS的输入通信接口被纳入IDC机房或智能化楼宇的统一的集中监控系统；
6）由IDC和MDC的主管当局所指定的人员，根据不同的授权权限，分级“重新调整”/设置各种相应设备的运行参数或执行远程的故障分析/诊断操作。

·双总线（N+1）方案图：
供电原理图：

双总线模块化(N+X)解决方案

·应用领域：
■通信系统；
■金融系统；
■工业自动化系统；
■互联网数据中心（IDC）；
■多媒体数据中心（MDC）；
■其他重要负载系统。

·方案特点：
■外观设计：标准19寸黑色机柜；
■可维护性：在线热拔插，无需转旁路；
■可扩展性：实现在线扩容,在线升级,在线维护；
■绿色节能：高效率、低热损耗、对电网无污染；
■高性价比：降低用户初期购置和日后扩容维护及运营成本；
■高可靠性：解决单点故障的瓶颈，为关键负载提供可靠电源保护；
■具有高抗干扰性：保证无论来自市电或UPS供电本身的“电源干扰”尽可能地被消除，包括传导干扰与辐射干扰。

·双总线模块化(N+X)方案概述：
互联网数据中心(IDC)和多媒体数据中心(MDC)是高速互联网的调控中心。用户对它们所承担的对信息资源(数据、语音和图像信息)的远程处理、存储和转送的“时效性”要求极高。哪怕是仅几秒钟的“停机”均会给整个互联网的安全运行和用户的生产经营带来无法估量的损失。严重时,甚至会造成社会和经济生活的严重瘫痪。
因此，IDC必须向用户提供365×24h连续不断的高速、安全和可靠的信息资源增值服务。为达此目的，从设计原则上讲，承担着向IDC机房供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度“容错”功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在任何模块(包括系统控制模块)发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关“跳闸”时，互联设备均应由“在线式UPS”的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。这是因为只有“在线式UPS”的逆变器电源才有可能向用户的负载提供同时具有稳压、无频率“突变”，无干扰和波形失真度极小的高质量正弦波电源。对于包括后备式UPS，在线互动式UPS在内的“非在线式UPS”来说，它们主要对输入电源的电压进行调整，对输入电压的频率波动，各种电源干扰和电压失真度并无“实质性”的改善。这就意味着，在整个供电系统中，不应存在单点“瓶颈”故障隐患。为此，应尽可能地配置具有高度“容错”功能的UPS冗余供电系统。也就是说，在这种UPS供电系统的运行中，即使遇到某些“部件”偶然发生“故障”时，整个UPS供电系统必须仍能正常工作。
相对于传统意义上的UPS，在双总线系统中采用模块化(N+X)UPS配置具有更高的优势。在行业用户的信息网络供电系统建设中，经常会对高端UPS的容量产生错误的、或是过低或是过高的预计，其结果可能会导致采购成本过高、无法满足负载需要或造成资源、空间及能源浪费等情况。双总线模块化(N+X)通过可扩充的模块结构有效的解决了这一问题，它可以帮助用户在未来发展不明确的情况下分阶段进行建设和投资。当用户的用电负载需求增加的时候，只需要根据用电规划阶段性的增加功率模块即可。同时，通过模块化的整合，能够充分满足供电系统的扩展性需要，并具有更灵活的机动性及更好的可靠性，是电源保护领域未来发展的趋势和里程碑。此外，在传统高端UPS产品中，一直存在着单台UPS容易出现单点故障的问题，以往用户对此的安全保障措施是采用传统的“1+1”或“N+1”的冗余机制，这不仅增加了采购、安装及维护成本，而且只能容错一次。而在双总线模块化(N+X)系统中，各并联模块皆为内置冗余的智能型独立个体，无需系统控制器对并联系统进行集中性的控制。当任何模块(包括系统控制模块)发生故障后，该冗余设计将会实现最大程度的故障冗余，同时还可以允许用户根据自身的需求选择超过一次容错率的冗余。也就是说在双总线模块化(N+X)的系统下，用户只需要购买相应的功率模块，即可实现“N+X”的故障冗余及升级扩容。双总线模块化(N+X)系统可以有效地解决传统UPS中存在的制约性问题，进而使得用户获得了极佳的扩展性，并且可以在必要的时候自行对系统进行自主的分配与集成。既满足了后期设备的所需扩展，又降低了用户的初期购置成本。
根据当今UPS产业的技术发展水平，以选用具有“双总线输入”和“双总线输出”供电功能的模块化(N+X)UPS冗余供电系统为宜。它是由如下几部分供电系统所构成的：

1）双总线输入供电系统
双总线输入供电系统基本配置为：由市电输入电源＋备用发电机组＋“自动切换”控制柜＋输入配电柜。自动切换控制系统时刻监视着各种输入电源的实时运行状态，并确保总是将其中最可靠的一路电源送到UPS的输入端。对于某些重要的IDC机房而言，其“应急发电机”电源实际上是一套由多台柴油发电机＋发电机并机控制柜所组成的冗余式发电机供电系统。

2）双总线输出配电系统
为了消除可能出现在UPS并机系统输出端与用户端之间的“单点瓶颈”故障隐患，有必要配置双总线模块化(N+X)UPS的输出配电系统。其基本配置是由“N＋1”型模块化UPS冗余供电系统(优选“1＋1”或“2＋1”型并机供电方案)＋输出配电柜＋负载自动切换开关(LTS)所组成的UPS输出供电系统。对于某些要求极高的场所，还应配置由负载同步控制器（LBS）＋两套“N＋1”型模块化(N+X)UPS冗余供电系统所组成的具有极高“容错”功能的供电系统。鉴于目前在IDC机房中所用的服务器和磁盘阵列机等产品中有（30～50）％为采用“双电源输入供电”体制的产品，对于这些设备，可以直接将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源连接到这种“双电源输入设备”的两个输入端上。对于采用“单电源输入供电”方式的关键负载，则是将分别来自两套“N＋1”型并机系统的电源首先连接到“负载自动切换开关”(常见的是STS型的静态开关和SS型的快速切换开关)的两个输入端上，然后再将用户的关键设备连接到“负载自动切换开关”的输出端上。

·双总线模块化(N+X)可靠性分析：
评估UPS系统履行职责的可靠性，不仅要考量UPS的MTBF，还要考量UPS的MTTR及市电的MTBF。当UPS发生故障的同时市电也发生故障时，负载将会失去电力，也就是说UPS关键职责的失效。负载暴露在没有保护的市电之下的时间长短取决于维修时间的长短。如果维修一台UPS需一周时间，而市电的平均无故障时间也是一周，那么，UPS发生故障时，负载将很可能失去电力。如果UPS的MTTR是1小时，那么市电的MTBF将不会对关键负载的失效概率产生很大影响。很显然，降低UPS的 MTTR将会降低对关键负载的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是尽量减少可能影响UPS维修的因素 。双总线模块化(N+X)UPS因为具有在线热插拔的功能，自然是最好的选择。
从设计原则上讲，承担供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度“容错”功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在任何模块(包括系统控制模块)发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关“跳闸”时，互联设备均应由“在线式UPS”的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。
综上所述，双总线模块化(N+X)UPS具有最长的履行职责平均无故障时间(λmission)，最小的平均维修时间 (MTTR)及最强的抗市电干扰风险能力及高度“容错”功能，应用这套方案系统将得到稳定、高效、安全的24h不间断电源电力支持，堪称最新专业机房电源系统的典范，是最可靠的电力保证。

·选配同IDC的集中监控系统“兼容性”好的UPS冗余供电系统：
为了满足信息网络对IDC和MDC机房实现无人或少人值守管理和远程集中监控的需求，从而提高对UPS供电系统的“可管理性”，对互联网数据中心来说，除本身应配置对它的所有IT设备进行实时监控的网络管理系统之外，还应建立一套对“非IT设备”的集中监控体系，以便对诸如空调机、配电柜、电池组、发电机组、漏水警报、安全系统和消防系统等设备的运行情况进行实时的监控和分析。为此，要求所选用的UPS冗余供电系统应配置有如下通信接口：
1）在UPS上配置RS232/RS485接口，Modem或SNMP适配器；
2）用于显示UPS的工作状态/报警信息的“继电器干接点”型的输出通信接口；
3）“用户自定义”输入信号(门禁、烟雾、温度、湿度等报警信号)的“继电器干接点”型的输入通信接口；
4）对各种“非IT设备”配置必要的数据采集器；
5）配置相应的集中监控和管理软件包或通信协议。
利用上述的输入/输出通信接口和相应的电源管理软件或用户现有的网管集中监控系统,就可以组成所谓的智能化IDC和MDC机房的集中监控系统。在这样的网管系统中，可实现的主要调控功能有：
1）调阅在UPS的LED/LCD显示屏上所能观察到的UPS的实时运行参数(例如：输入/输出电压、电流、频率、有功功率/视在功率、功率因数及电池组的充放电电压/电流等参数)；
2）“互联网数据中心”所用的各种“机房环境调控设备”的“运行大事记”(自各种设备开机以来，按时序排列的，曾出现过的故障/报警/用户所执行过的操作等信息)；
3）万一发生故障时，执行网络广播报警(弹出报警窗口)，电话或手机的自动拨号、自动传呼或发E－Mail等操作，以便通知值班人员及时到现场排除故障或维修；
4）对UPS的备用电池组执行可编程的电池容量“自测试”操作，如果发现电池的“实有容量（Ah）”偏低时，还应自动发出“电池需要更换”的预报警信号；
5）将“用户的自定义”报警信号(例如：温度/湿度、门禁、消防等报警信号)经UPS的输入通信接口被纳入IDC机房或智能化楼宇的统一的集中监控系统；
6）由IDC和MDC的主管当局所指定的人员，根据不同的授权权限，分级“重新调整”/设置各种相应设备的运行参数或执行远程的故障分析/诊断操作。

·双总线模块化(2+2)模拟图：

模块化UPS解决方案

·应用领域：
■通信系统；
■金融系统；
■工业自动化系统；
■互联网数据中心（IDC）；
■多媒体数据中心（MDC）；
■其他重要负载系统。

·方案特点：
■外观设计：标准19寸黑色机柜；
■可维护性：在线热拔插，无需转旁路；
■可扩展性：实现在线扩容，在线升级，在线维护；
■绿色节能：高效率、低热损耗、对电网无污染；
■高性价比：降低用户初期购置和日后扩容维护及运营成本；
■高可靠性：采用冗余技术，消除单点故障瓶颈，为关键负载提供可靠电源保护；
■高可用性：用户可随时对系统进行维护，无须等到大修时再检修，降低故障隐患；
■高抗干扰性：保证无论来自市电或UPS供电本身的“电源干扰”尽可能地被消除，包括传导干扰与辐射干扰。

·模块化方案概述：
模块化UPS采用标准的结构设计，每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成。其中功率模块可并联，平均分担负载。如遇故障自动退出系统，由其它功率模块来承担负载，既能水平扩展，又能垂直扩展。独特的冗余并机技术使设备无单点故障，以确保电源的最高可用性。所有的模块可以实现热拔插，可以实现在线更换，维修是最安全的电源保护方案。
本方案由模块化UPS主机、智能化配电系统、电池组合而成。

模块化UPS主机
模块化UPS功率模块采用双变换在线式结构，包括整流器、逆变器、充电器、控制电路、与输入输出电池母排的断路开关。具有输入功率因数补偿功能。所有模块均可在线热插拔更换，提供最高级别的可用性、可维护性。
模块化UPS主机控制模块采用工业CAN BUS总线控制结构，由两块冗余的可热插拔的控制模块来完成对系统的控制管理。一个控制模块故障不会影响到系统的正常工作。控制模块可在线热插拔更换。功率模块的并联也由控制模块集中管理，按照统一的并机参数运行，一个功率模块故障可自动的退出并联系统，不会对整个并联系统造成危害。
模块化UPS系统采用独立的静态旁路模块，不采用多个静态旁路结构，以避免转旁路时的多个旁路不均流而造成的过载损坏。模块并联输出电压精度为±1%，并机环流<1%。
标配SNMP卡，采用HTTP协议、SNMP协议、TELNET协议等。可对UPS中市电状态、电池状态、旁路状态、逆变状态、自检状态、开机状态和输入电压、输出电压、负载百分比、输入频率、电池电压、电池容量、电池放电时间、UPS机内温度、周边环境温度等等UPS电源的运行情况一目了然，提高UPS电源保障系统的管理效率和管理品质。选用开放的windowsNT/ windows2000/windowsXP/windows2003操作系统平台。
可以选配备温湿度传感器，插入多功能网卡，通过网络实现对机房环境的温湿度监控和报警。

智能化配电系统
该系统为UPS电源的输入和输出一体化配电集成系统，与UPS主机配套使用，内含UPS的输入开关、输出开关和维修旁路开关以及系统的总输入开关，主开关均配置辅助触点；内含电流传感系统，并与UPS主机通讯。
该配电系统由输入配电单元、分路输出配电模块、监控模块、隔离变压器组成。输出配电单元每个配电模块配置了18个输出分路，每个分路的电流从6A-32A随需设定，并根据现场负载的配置及变化情况调整三相平衡，配电系统可安装最多6个即插式配电模块，配电模块数量可选。
该配电系统与UPS主机同尺寸外观，同颜色。标准配置为：液晶显示器、UPS维护旁路面板（含系统总输入开关、UPS输入开关、输出开关、维修旁路开关，为带辅助触点开关）。检测电路主板，三相输入输出的电压和电流传感器组件，中线电流、地线电流传感器，外接EPO信号接口。
可选装输入K值隔离变压器和支路电流监控器。
该配电系统可配备网卡，能够通过网络监控该配电柜的参数、状态和历史纪录以及报警信息。能网络监控配电柜的输入输出三相电压、电流、频率，中线电流，地线电流，每相的KVA数，KW数，功率因数，支路电流等。并可设定电流高低电压报警门限值。

外接电池及电池柜
电池采用免维护全封闭铅酸蓄电池，电池容量可品牌可根据需要进行配置，电池安装于与UPS主机同品牌同外观同颜色的电池柜内。

·模块化单机可靠性分析：
评估UPS系统履行职责的可靠性，不仅要考量UPS的MTBF，还要考量UPS的MTTR及市电的MTBF。当UPS发生故障的同时市电也发生故障时，负载将会失去电力，也就是说UPS关键职责的失效。负载暴露在没有保护的市电之下的时间长短取决于维修时间的长短。如果维修一台UPS需一周时间，而市电的平均无故璋时间也是一周，那么，UPS发生故障时，负载将很可能失去电力。如果UPS的MTTR是1小时，那么市电的MTBF将不会对关键负载的失效概率产生很大影响。很显然，降低UPS的 MTTR将会降低对关键负载的失效概率。降低UPS的MTTR最好的方法就是尽量减少可能影响UPS维修的因素 。模块化单机UPS因为具有在线热插拔的功能，自然是最好的选择。
从设计原则上讲，承担供电任务的整个电源系统都必须采用具有高度“容错”功能的冗余式的供电方案，以确保无论是在市电电网出故障时或是在任何模块(包括系统控制模块)发生故障时，还是在进行日常维护/检修操作时或因故致使保险丝烧毁/断路器开关“跳闸”时，互联设备均应由“在线式UPS”的逆变器电源来供电，而不应进入由普通的市电电源/应急备用发电机组经UPS的交流旁路来供电的状态。
综上所述，模块化单机UPS具有最长的履行职责平均无故障时间(λmission)，最小的平均维修时间 (MTTR)及最强的抗市电干扰风险能力及高度“容错”功能，是最可靠的电力保证。

·模块化单机UPS方案图：

网络监控软件解决方案

1、方案概述：
IDC是高速互联网的调控中心，它们承担着对信息资源的远程处理、存储和转送，“时效性”要求极高。因此，IDC必须向用户提供365×24连续不断的高速、安全和可靠的信息资源增值服务。
为了满足信息网络对IDC机房实现无人或少人值守管理和远程集中监控的需求，对互联网数据中心来说，除本身应配置对它的所有IT设备进行实时监控的网络管理系统之外，还应建立一套对“非IT设备”的集中监控体系，以便对诸如安全系统、UPS、空调机、配电柜、电池组、发电机组、漏水警报、消防系统等设备的运行情况进行实时的监控和分析，下面就对此套方案的各个系统分别作详细论述。

机房集中监控系统拓扑图：

2、安防系统：
IDC机房是为各部门提供信息服务和信息管理的核心平台，需要有效控制整个机房区域的人员进出情况，对安全防范等级要求较高。安防系统正是根据需求全面考虑的，具体子系统包括：门禁系统、视频监控系统。
机房内有大量的设备其中包括网络服务器设备和动力环境设备，对场地环境及动力环境设备运行稳定性的要求极高，如采取24小时专人值班定时巡查环境设备的方式，就会存在着耗费人力资源、人力长时间重复劳动易于疲劳和疏忽、巡查人员专业技能水平不足以排除故障和整个机房动力环境设备监控管理工作不科学和规范等问题。
安防系统为机房维护人员提供了先进的管理手段、实时的管理信息和丰富的历史记录，可以提高对机房系统设备的管理水平，实现科学管理，同时也节省了人力，减轻了维护人员的劳动强度，提高了对突发事件的快速反应能力，减少了事故带来的危害和损失，从而使机房管理步入了一个新的境界。

2.1设计原则
■先进性和成熟性
采用的技术和产品，在国际上既有先进性，又是广泛使用的技术和产品。在软硬件方面居于世界领先地位，同时又是成熟的产品，使系统具有良好的基础。
■开放性和安全性
采用的产品除了以现有设备组成系统外，还能与符合国际标准的其它厂商的产品互联，同时又具备很好的安全性，以防止受侵害。
■可靠性
产品具备很好的安全稳定性。
■可扩充性
选用产品不但能够满足当前需求，而且还考虑到未来功能扩充的需要。
■可维护性、可管理性
系统具有安装配置简单易行，使用方便，维护轻松，易于管理的特点。

2.2门禁系统

门禁系统由控制器、读卡器、电控锁、电源箱、开门按钮及紧急开门按钮、系统服务器（计算机）、通讯转换器、门禁及考勤管理软件组成。读卡方式属非接触读卡方式，持卡人只需将卡片在读卡器感应区内快速晃动一次，读卡器就能感应到卡片并将卡中的信息（卡号）发送到控制器，控制器进行检查卡片合法性，然后决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的刷卡范围内均可实现门禁管理功能。读卡器安装门边墙内外，而不影响其工作。并通过通信转接器（RS485）与电脑进行实时监控（可由计算机远程遥控开启所有门或某一道门，同时实时监察所有门的状态）、数据处理、查询、报表输出等。整个系统采用进门读卡开门，出门按钮的开门方式，所有门上均有紧急开门按钮。消防报警信号也接入系统，当有消防报警时，系统也可自动断电开门。

2.3视频监控系统

在机房设备区域的设备通道和机房的主要出入口及配电室安装摄像机后端录像和选用带有嵌入式数字硬盘录像机实现数字录像。
硬盘录像机对视频流的存储和压缩技术是采用MPEG4压缩技术，传输质量非常理想。硬盘录像机有远程浏览功能，用户可在远程监控端上，不影响本地站监控的同时对指定的录像事件进行回放或实时观看监控图像，由于采用的是MPEG4，远程浏览视频文件对带宽压力将变小。所以在机房主控室人员下班后，大楼监控中心可通过远程浏览的方式对本系统进行控制。

系统采用数字录像，24小时视频信号录像的资料可保留时间30天。系统采用每路视频直接接入主机，可以单独记录每路视频的实际情况。设计的视频线路根据实际需求而定，硬盘录像机位于机房办公区，所有视频信号全部集中于此。

3、环境监控系统：

根据用户需求，在机房中采用1台监控主机，实现对各智能设备或子系统的实时运行参数的采集与处理，主要包括：配电监测、UPS监测、精密空调监测、漏水监测、温湿度监测、油机检测、消防检测等。
要监控对象：
■配电系统；
■UPS系统；
■机房精密空调；
■机房定位式漏水检测系统；
■ 机房内温湿度；
■油机监测；
■机房消防监测。
上述系统的统一监控，可实现机房无人化管理，并提高了系统的可靠性，实现了机房的科学管理。系统可提供多种形式的报警，软件为全中文界面，图形驱动，操作方便，还可以监控支持SNMP协议的动力设备，并提供用户数据库。

系统管理示意图：

3.1配电监控

■监测对象：
对配电室内配电柜市电总进线电量的监测及所有配电柜内带辅助触点的开关状态监测。（配电柜需在重要的开关上加装辅助触点）
■监测内容：
A、实时监测配电柜市电进线的相电压、相电流、相功率、频率、功率因数、总功率。
B、监测配电柜带有辅助触点的开关工作状态。
■性能要点：
实时显示并保存各配电柜总进线的各监测参数的数值，实时显示并保存各带辅助触点的开关的工作状态。设定电压、电流的上限值与下限值，当监测的电压或电流超过设定的允许值时，系统诊断为有故障（报警）事件发生，监控主系统立刻弹出相应的报警页面窗口，同时监控主机发出多媒体声音报警及发出短信，通知值班人员或相应的主管人员。可查询任一监测对象的历史记录（列表、曲线）。

3.2 UPS检测系统

■监测对象：
对配电室内UPS主机和蓄电池进行实时监测管理。
■监测内容：
A、模拟量：
输入相电压，输出相电压，旁路相电压，输入相电流，输出相电流，旁路相电流，电池电压，电池电流，系统频率，系统负载，电池后备时间。
B、数字量：
输出电压超范围，电池工作模式，旁路工作模式，电池电压高，电池电压低，系统报警，系统暂停，电池电压低报警，旁路电压超限，主电压超限。
所有模拟量与数字量的具体情况依据UPS厂家提供的UPS通信协议而定。
■性能要点：
实时显示并保存各UPS通讯协议所提供的能远程监测的运行参数和各部件状态。
实时判断UPS的部件是否发生报警，当UPS的某部件发生故障或越限时，监控主系统立刻弹出相应的报警页面窗口，同时监控主机发出多媒体声音报警及发出短信，通知值班人员或相应的主管人员。可查询任一监测对象的历史记录（列表、曲线）。

3.3空调监控

■监控对象：
对机房内的精密空调进行实时监测管理。通过空调厂家提供的通信接口与通讯协议，对精密空调实施远端集中监测与控制。
■监控内容：
A、监测部份：
回风温度、回风湿度、回风温度上限、回风湿度上限、回风温度下限、回风湿度下限、温度设定值、湿度设定值、空调运行状态、压缩机运行时间、加热百分比、制冷百分比、加热器运行状态、除湿器运行状态、加湿器运行状态、温湿度变化曲线图、压缩机高压报警、压缩机低压报警、空调漏水报警、温湿度过高报警、温湿度过低报警、加湿器故障报警、主风扇过载报警、加湿器缺水报警、滤网堵塞报警等。
B、控制部份：
空调的远程开机、关机。空调的温、湿度的远程设定。
空调的所有监测与控制部份的具体情况依据空调厂家提供的通讯协议而定。
■性能要点：
监测空调机运行状态，用图形和颜色变化来显示空调的工作情况，故障时将报警。空调的加热器运行状态、压缩机高压故障、过滤网阻塞等的监测与报警，检测空调的运行状态。可以通过本监控系统在远端监控室内控制空调机的启、停，及改变温度与湿度的设定值。
实时显示并保存各空调通讯协议所提供的能远程监测的运行参数、各部件状态及报警情况。报警时，可通过所弹出的报警窗口中相应颜色的改变来分辨报警，同时系统将发出多媒体声音报警及发出短信，通知值班人员或相应的主管人员。通过历史记录直观看出空调机的运行品质，防止小的故障扩大。可查询任一监测对象的历史记录（列表、曲线）。

3.4漏水报警系统

由于机房有着精密空调，暖气等设备泄漏的情况时有发生，同时也可能有自来水侵入的情况发生。这就要求我们及早地发现泄漏情况，保证机房设备的稳定运行。一旦漏水，系统会自动报警，并有直观的图形界面显示。本方案采用定位式漏水控制器，用漏水传感线缆围着空调，一旦有漏水发生，系统就会报警，发出语音报警。通知有关人员及时处理。通过漏水控制器提供RS485通信接口及时把漏水信息、漏水位置，传送到监控主机，实现实时漏水检测。
漏水检测系统由一条检测液体泄漏的感应线缆和报警控制器两部分组成。当泄漏发生时，感应线缆与水或其它液体接触，就会立即将信号传给报警控制器，红灯亮，并同时报警。通过微处理器可显示泄漏具体位置（TTDM控制器）。正常情况下，控制器绿灯亮，安全无事故；黄灯亮时，表明线缆有故障，即时维护。当泄漏清理好后，线缆很快便干爽而报警器即恢复监察工作。
通过漏水感应线缆感应到空调周边水的存在，信号回传到控制器内，因控制器本身输出就RS-485信号，用两根八芯数据线将控制器串联在一根数据总线上（留有一根备用），再通过RS485总线将信号传至监控主机附近的通讯转换模块上换成RS232的信号，再传输至智能通讯卡。系统可监测到控制器所处理完毕的报警信号，即漏水报警和故障（系统断开）报警。

3.5温湿度监测系统

由于气流及设备分布的影响，温湿度值会有较大的区别，根据机房的实际面积，加装温度、湿度传感器，检测机房内的温、湿度。通过加装温湿度传感器，采集机房各点的实时温湿度，提供机房各点准确的实际温湿度值，便于管理员了解机房各点的实际温湿度值，以便通过调节送风口的位置、数量，设定空调的运行温湿度值，尽可能让机房各点的温湿度趋向合理，确保机房设备的安全正常运行。
根据用户机房的实际情况，按一般的要求每50平米设置一个温湿度传感器。因传感器本身输出就RS-485信号，用两根八芯数据线将控制器串联在一根数据总线上（留有一根备用），再通过RS485总线将信号传至监控主机附近的通讯转换模块上换成RS232的信号，再传输至智能通讯卡。

3.6油机监测

根据发电机配备的控制模块和通讯协议，可以通过远端监控发电机组，并能在检测到故障(油压低、水温/缸温高、外部报警、超速)时自动断开燃油继电器同时停机电磁铁得电吸合。面板LED指示故障状态，提供真实有效的故障报警信号。
性能及特点
■宽直流电源输入范围；
■具有油压低、水温/缸温高、超速保护和指示；
■具有充电失败警告指示，不停机；
■一个附加的外部输入报警停机信号；
■速度信号取自发电频率；
■LED显示各种报警状态；
■具有运行小时计液晶显示；
■外置频率选择拨动开关（50/60Hz）（见右图位置）；
■具有燃油输出，起动输出，预热输出，停机输出，公共报警输出功能，且均为继电器输出；
■模块化结构设计，ABS塑料外壳，嵌入式安装方式，结构紧凑，体积小，超前单片机控制，性能稳定，操作方便。
报警量
■油压低：起动成功后延时10秒后开始检测；
■水温高：起动成功后延时10秒后开始检测；
■超速：起动时开始检测，持续超速3秒后报警停机；
■充电失败：起动成功后延时10秒后开始检测；
■外部停机报警输入：在人工起动位和自动位一直检测，在停机位无效；
■起动失败：在自动状态下，三次起动不成功则报警；
■停机失败：在发出停机信号30秒之后，若未停稳则公共报警指示灯闪烁；
■不发电：起动成功后延时10秒后开始检测，当发电电压低于15V持续5秒以上，报警停机；
■公共报警：当发生超速、水温高、油压低、外部停机报警输入、不发电、起动失败、停机失败报警时，公共报警灯闪烁，公共报警输出。

3.7消防监控

由消防控制箱给出的报警信号，通过开关量数据采集模块，将消防控制器上的干接点变化信号送到监控主机，实时监测机房内的火灾情况，即便无人值守，可以确定消防工作状态。

3.8气体灭火方案说明

1、采用七氟丙烷无管网灭火系统。
2、防护区设计：防护区围护结构及门窗的耐火极限均不低于0.5h，围护结构承受内压的允许压强不宜低于1.2Kpa，防护区灭火时应保持封闭条件。
3、气体选用说明：国际上近几年已禁止使用卤代烷（1211、1301等）气体进行灭火，取而代之的是一些毒性小、无污染、灭火效率高的绿色气体。从国内来看，卤代烷气体也已基本退出市场，目前使用较广泛的正是本次工程选用的七氟炳烷灭火气体。灭火剂七氟炳烷（HFC-227ca）的化学分子式为CF3CHFCF3，是一种符合国际标准的绿色灭火气体。对于气体灭火来说，七氟炳烷灭火剂在目前和今后相当长的一段时间内都是首选气体。七氟炳烷灭火剂主要用于扑救以下几种火灾：电气火灾；液体火灾或可融化的固体火灾；固体表面火灾；灭火前应能切断气源的气体火灾等。
4．消防报警说明：
机房采用烟感、温感探测器，当发生火灾时，烟感探测器与感温探测器同时报警才首先切断空调机及非消防用电，其次经确认延时30秒后，再手动、自动、或联动开启气体灭火系统。
本系统交流供电应采用消防专用电，电路中不得接入其它非消防用电设备。平时供电系统正常进行，对备用电源进行浮充，停电时备用电投入。

4、总述：
以上便是对IDC机房常用监控设计的方案，其中监控内容和监控对象可根据用户具体实际要求进行面向对象式的开发和应用，也可根据用户自己的需求选取某一个部分进行监控方案的实施。