КОММУТИРУЕМЫЙ СЕТЕВОЙ АДАПТЕР ДЛЯ УДАЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТАМИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ

Патентуемый коммутируемый сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи относится к области электротехники, в частности к средствам дистанционного управления системами и агрегатами бесперебойного питания через линии связи, передачи и приема информации.
Известна система с устройством удаленного контроля и управления - сетевым адаптером, выход которого подключен к телефонной линии связи, для дистанционного управления стационарными объектами по телефонным сетям, при котором стационарные объекты обмениваются информацией с объектами по телефонным сетям [1]. Эта система дистанционного управления стационарными объектами содержит совокупность стационарных объектов управления, соединенных телефонными линиями связи с пунктами управления, при этом стационарные объекты управления оснащены декодерами и исполнительными устройствами, и выводами для подключения линий передачи и приема информации.
Недостаток такой системы заключается в ограниченной области применения - только для объектов связи по телефонным линиям связи.
Известна также система с устройством удаленного контроля и управления - сетевым адаптером, для обмена сигналами между телекоммуникационной сетью общего пользования и устройством связи посредством системы связи, содержащей блок сетевого адаптера [2].
Недостаток - в ограниченной области применения, т.к. эта система предназначена для обмена информацией только с объектами связи по телефонным линиям связи.
Известно средство для текущего контроля и управления выходным напряжением устройства бесперебойного питания [3]. Это средство включает в себя программируемые устройства обработки данных. Система питания также включает в себя платы для связи с внешними устройствами через коммуникационные разъемы.
Недостатком является то, что не предусмотрен удаленный контроль и управление содержащимися в этой системе средствами.
Наиболее близким аналогом является модуль удаленного контроля и управления агрегатом бесперебойного питания через линии связи локальной или глобальной вычислительной сети [4]. Он обеспечивает удаленный контроль и управление параметрами агрегата бесперебойного питания по этой сети.
Недостатком является то, что он имеет ограниченную область применения - только в составе систем с жестко заданным номинальным напряжением питания, единым для всей системы, например, 48 В; для системы с иным номинальным напряжением питания, например, 24 В или 60 В, требуется другой специализированный вариант исполнения модуля удаленного контроля и управления агрегатом бесперебойного питания.
Задача заключается в устранении указанного недостатка и повышении уровня унификации по питанию устройства, обеспечивающего удаленный контроль параметров агрегатов бесперебойного питания и управление этими параметрами по линиям связи, используя локальные или глобальные вычислительные сети, при выполнении настроек и корректировок параметров с помощью компьютера, подключаемого непосредственно к такому устройству.
Для решения этой задачи предложен коммутируемый сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи, выполненный следующим образом.
Коммутируемый сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи содержит следующие известные решения.
Входные выводы питания для подключения внешнего источника питания постоянного тока для питания электронных схем сетевого адаптера.
Первый разъем для соединения сетевого адаптера с предназначенным для обмена данными разъемом агрегата бесперебойного питания.
Второй разъем для подсоединения сетевого адаптера к локальной или глобальной вычислительной сети, используемой для обмена данными с абонентами этой сети.
Средство обработки сигналов с программируемым устройством обработки данных, подсоединенное непосредственно ко второму разъему.
Подсоединенные к первому и второму разъемам соответственно первое и второе средства для согласования уровней сигналов на первом и втором разъемах с уровнем сигналов упомянутого средства обработки сигналов с программируемым устройством обработки данных.
Третий разъем для подключения к нему компьютера с целью осуществления компьютерного контроля, настройки и корректировки параметров сетевого адаптера и параметров соединенного с первым разъемом агрегатом бесперебойного питания.
От известных технических решений настоящий коммутируемый сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи отличается следующими признаками.
Средство обработки сигналов с программируемым устройством обработки данных содержит встроенный web-сервер.
Сетевой адаптер содержит подсоединенные к входным выводам питания защитные и предохранительные средства от недопустимых токов.
Сетевой адаптер выполнен с возможностью подключения к одним и тем же входным выводам питания любого из разных внешних
источников питания, имеющих ряд различных номинальный напряжений, установленных для сетевого адаптера - от наименьшего номинального напряжения до наибольшего номинального напряжения, для чего он выполнен следующим образом.
Содержит стабилизатор напряжения, поступающего через входные выводы питания от внешнего источника питания постоянного тока.
Стабилизатор выполнен с диапазоном допустимых напряжений на входе шире, чем диапазон допустимых изменений напряжения внешнего источника питания с наименьшим допустимым номинальным напряжением.
К выходным цепям стабилизатора напряжения подсоединены цепи питания электронных схем сетевого адаптера.
Входные цепи стабилизатора напряжения соединены с входными выводами питания через коммутируемое средство для снижения напряжения, поступающего на вход стабилизатора при подключенном внешнем источнике питания с номинальным напряжением большим, чем наименьшее допустимое для сетевого адаптера номинальное напряжение источника питания.
Для переключения средства для снижения напряжения в соответствии с номинальным напряжением подключаемого внешнего
источника питания введено соединенное с этим средством коммутационное устройство.
На фиг.1 показана схема патентуемого коммутируемого сетевого адаптера для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи с двумя входами питания, где один из входов - с коммутацией на разные номинальные входные напряжения, а второй - на наименьшее допустимое для сетевого адаптера номинальное напряжение источника питания.
На фиг.2 показан вариант схемы патентуемого коммутируемого сетевого адаптера для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи, имеющая один вход питания, где осуществляется коммутация на разные номинальные входные напряжения, в том числе и на наименьшее допустимое для сетевого адаптера номинальное напряжение источника питания. Источник питания с наименьшим номинальным напряжением подключается коммутационным устройством к стабилизатору напрямую, а источники питания с другими номинальными напряжениями - через схему подключения средства снижения входного напряжения питания.
В схемах приняты следующие обозначения.
1, 2 - выводы первого входа питания для подключения источника питания с наименьшим номинальным напряжением.
3, 4 - выводы второго входа стабилизатора для подключения источника питания с номинальным напряжением большим, чем напряжение, предусмотренное для выводов 1, 2.
5 - стабилизатор напряжения, поступающего от внешнего источника постоянного тока, подключаемого к выводам 1, 2 или выводам 3, 4.
6 - Первый разъем для подключения унифицированного сетевого адаптера к разъему агрегата бесперебойного питания.
7 - второй разъем для подключения унифицированного сетевого адаптера к локальной или глобальной вычислительной сети.
8 - средство обработки сигналов с программируемым устройством обработки данных со встроенным web-сервером.
9 - первое средство согласования уровней.
10 - третий разъем, для подключения компьютера.
11 - второе средство согласования уровней сигналов
12 - схема логического ИЛИ, являющаяся связующим звеном между средствами 9, 11 согласования уровней и средством 8 обработки сигналов.
13 - защитное и предохранительное средство для первого входа питания, который предназначен для наименьшего номинального напряжения.
14 - защитное и предохранительное средство для второго входа питания, который предназначен для номинального напряжения, превышающего наименьшее номинальное напряжения.
15 - средство снижения входного напряжения питания, поступающего на выводы 3, 4 второго входа питания.
16 - коммутационное устройство.
Устройство унифицированного сетевого адаптера для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи.
Предложенный унифицированный сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами питания по линиям связи содержит следующие элементы, соединенные между собой согласно фиг.1.
Выводы 1, 2 - выводы первого входа питания, служащие для подключения источника питания постоянного тока с наименьшим
номинальным напряжением. Выводы 1, 2 могут быть выполнены в виде разъемов или клемм.
Выводы 3, 4 - выводы второго входа питания, служащие для подключения внешнего источника питания постоянного тока с номинальным напряжением, превышающим номинальное напряжение, заданное для выводов 1, 2 первого входа питания. Выводы 3, 4 могут быть выполнены в виде разъемов или клемм.
Стабилизатор 5 напряжения, поступающего от внешнего источника постоянного тока, подключаемого к выводам 1, 2 или к выводам 3, 4 из данной совокупности входных выводов для подключения внешнего источника питания постоянного тока, создает на выходе стабильное напряжение, которое затем преобразуется в напряжения, необходимые для питания электронных схем сетевого адаптера.
Первый разъем 6, предназначенный для соединения сетевого адаптера с тем разъемом агрегата бесперебойного питания, который служит для обмена данными между агрегатом бесперебойного питания и сетевым адаптером.
Второй разъем 7, предназначенный для подсоединения сетевого адаптера к локальной или глобальной вычислительной сети с целью обмена данными с абонентами этой сети, которые благодаря этому имеют возможность удаленного контроля и управления параметрами контролируемого агрегата бесперебойного питания и сетевого адаптера. Такими параметрами могут быть напряжения электрической сети, аккумуляторов, отказы и аварийные ситуации и т.д.
Средство 8 обработки сигналов с программируемым устройством обработки данных со встроенным web-сервером, являющееся основным средством обработки данных в сетевом адаптере, которое подсоединено непосредственно ко второму разъему 7.
Первое средство 9 согласования уровней сигналов, которое подсоединено к первому разъему 6, и через этот разъем с сетевым оборудованием.
Третий разъем 10 - для подключения к этому разъему компьютера, с целью осуществления компьютерного контроля, настройки и корректировки параметров как самого сетевого адаптера,
так и агрегата бесперебойного питания, соединенного с первым разъемом 6.
Второе средство 11 согласования уровней сигналов, которое подсоединено к третьему разъему 10.
Схема логического ИЛИ 12 является связующим звеном между средствами 9, 11 согласования уровней и средством 8 обработки сигналов. Первое средство 9 согласования уровней и второе средство 11 согласования уровней, которые предназначены для согласования уровней логических сигналов средства 8 обработки сигналов с уровнями логических сигналов внешнего оборудования, подключаемого к разъемам 6, 7, 10 сетевого адаптера, через схему логического ИЛИ 12 соединены со средством 8 обработки сигналов. В процессе работы упомянутое средство 8 обработки сигналов воспринимает сигналы, которые поступают через схему логического ИЛИ 12 от любого из средств согласования уровней: или 9, или 11, и обрабатывает поступающую информацию.
Защитные и предохранительные средства 13 - для первого входа питания, и 14 - для второго входа питания, соответственно
подсоединенные к выводам 1, 2 первого входа питания и выводам 3, 4 второго входа питания, служат для предотвращения выхода из строя сетевого адаптера и системы питания в случаях чрезмерного повышения входных токов.
Стабилизатор 5 напряжения через защитное и предохранительное средство 13 подсоединен к выводам 1, 2 первого входа питания.
Дополнительно введено средство 15 снижения входного напряжения питания, поступающего на выводы 3, 4 второго входа питания, предназначенного для питания от источника, имеющего большее номинальное напряжение, чем допустимое для выводов 1, 2 первого входа питания. При работе часть напряжения питания падает на средстве 15 снижения входного напряжения питания. Благодаря этому улучшаются условия работы стабилизатора, и повышается надежность. Средство 15 снижения входного напряжения питания выполнено в виде электронной управляемой схемы, к управляющему входу которой подключено коммутационное устройство 16 на несколько положений, в соответствии с допустимыми номинальными напряжениями внешних источников питания.
Работа унифицированного сетевого адаптера для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи, фиг.1.
Унифицированный сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами питания по линиям связи работает в составе системы, включающей в себя соединенное с ним через разъемы оборудование.
Предложенный унифицированный сетевой адаптер для удаленного управления агрегатами бесперебойного питания по линиям связи предназначен преимущественно для подключения агрегата бесперебойного питания, входящего в состав какого-либо оборудования, к локальной или глобальной вычислительной сети с возможностью удаленного управления этим агрегатом бесперебойного питания по вычислительной сети.
При этом унифицированный сетевой адаптер может входить в состав оборудования любой системы производственно-технического или иного назначения, реализованной с возможностью удаленного контроля и управления агрегатом бесперебойного питания по проводным линиям связи. Унифицированный сетевой адаптер также
может применяться в объектах связи и различных других системах, в том числе на необслуживаемых объектах. При его применении выполняется следующее.
К выводам 1, 2 или 3, 4 подключается внешний источник питания постоянного тока, например, аккумуляторная батарея. Выводы 1, 2 являются первым входом питания для наименьшего номинального напряжения, например, 24 В. Выводы 3, 4 являются вторым входом питания для второго номинального напряжения - одного из ряда допустимых, большего, чем для выводов 1, 2, например, 36 В, 48 В, 60 В.
Если для работы системы используется аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 24 В, то она подключается к выводам 1, 2. Если для работы системы используется аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 36 В, 48 В или 60 В, то она подключается к выводам 3, 4. При этом коммутационное устройство 16 устанавливается в положение, соответствующее номинальному напряжению внешнего источника питания, и часть напряжения падает на средстве 15 снижения входного напряжения питания. Средство 15 снижения входного напряжения питания понижает напряжение до уровня, допустимого на входе стабилизатора 5.
Через защитные и предохранительные средства 13, или защитные и предохранительные средства 14 и средство 15 снижения входного напряжения питания, на вход стабилизатора 5 подается питание.
В случае поступления на какой-либо вход недопустимого напряжения срабатывают защитные и предохранительные средства 13 или 14, предотвращая аварийные ситуации.
В процессе работы стабилизатор 5 напряжения, поступающего от внешнего источника постоянного тока, подключенного к выводам 1, 2 или выводам 3, 4, создает на выходе стабильное напряжение, необходимое для работы схем, которое поступает далее на электронные схемы 8, 9, 11, включая встроенный в 8 web-сервер, и другие электрические цепи сетевого адаптера.
Схема на фиг.2 содержит только один вход для источника питания. Требуется более сложное коммутирующее устройство, но уменьшается число входных выводов питания; работает аналогично схеме по фиг.1.
Через первый разъем 6 интерфейсным кабелем унифицированный сетевой адаптер соединяется с разъемом контролируемого агрегата бесперебойного питания.
Через третий разъем 10 унифицированный сетевой адаптер соединяется с разъемом последовательного порта компьютера.
Далее ко второму разъему 7 сетевого адаптера и соответствующему разъему сетевого оборудования подключается соединяющий их сетевой кабель.
С помощью компьютера, подключенного к третьему разъему 10, осуществляется первоначальная настройка сетевого адаптера.
На компьютере запускается программа эмуляции терминала. Устанавливается скорость соединения, количество бит данных, четность, количество стоповых битов, управление потоком.
Перезапускается унифицированный сетевой адаптер, выполняется вход в меню.
Затем поочередно выполняется вход в меню настройки общих параметров, в меню настройки сетевых параметров, и вводятся необходимые параметры.
Вводится пароль доступа к страницам изменения параметров контролируемого агрегата бесперебойного питания через web-интерфейс, пароль доступа по сети. В подменю установки активных сервисов адаптера указываются разрешенные сервисы, устанавливая необходимые значения в соответствующих пунктах. В подменю настройки разрешенных IP адресов для доступа по протоколу SNMP и с помощью соответствующих пунктов устанавливаются разрешенные IP адреса. В меню настройки параметров событий указываются минимальные уровни важности событий для добавления в журнал, отправки сообщения почты и SNMP-ловушки; и указываются другие необходимые параметры.
Затем от третьего разъема 10 отсоединяется интерфейсный кабель, разрывая этим соединение с компьютером сетевого адаптера.
После этого унифицированный сетевой адаптер доступен к обмену данными по сети и готов к работе.
Работа встроенного web-сервера.
Для просмотра web-страниц сетевого адаптера необходимо запустить web-браузер, и в строке для ввода адреса ввести IP-адрес адаптера. После ввода адреса адаптера автоматически отображается страница состояния контролируемого агрегата бесперебойного питания.
Навигационное меню служит для открытия соответствующих страниц адаптера:
для отображения страницы состояния контролируемого агрегата бесперебойного питания;
для входа на страницу настройки параметров контролируемого агрегата бесперебойного питания (может быть защищено паролем) и т.д.
Для контроля общего состояния агрегата бесперебойного питания служит панель оперативного статуса. Информация в панели оперативного статуса автоматически обновляется через установленные промежутки времени.
Также отображается текущий статус соединения сетевого адаптера и контролируемого агрегата бесперебойного питания по каналу RS-232, и другая информация.
Абоненты сети получают доступ к контролю, настройкам параметров и управлению состоянием контролируемого агрегата бесперебойного питания.
При контроле отображается следующее.
Текущий статус соединения сетевого адаптера и контролируемого агрегата бесперебойного питания - «Подключен», «Не подключен». Отображается текущий режим работы контролируемого агрегата бесперебойного питания - «Дежурный», «Автономный», «Выключен». При отсутствии соединения с агрегатом бесперебойного питания выдается сообщение «Не подключен».
Также отображается следующая информация: о нормальной работе, или, при аварийной ситуации, - аварийные сигналы.
Напряжение или частота сети переменного тока не в норме, агрегат бесперебойного питания находится в автономном режиме.
Напряжение и частота сети переменного тока в норме, агрегат бесперебойного питания находится в дежурном режиме.
Выходной ток агрегата бесперебойного питания превышает номинальное значение.
Выходной ток агрегата бесперебойного питания не превышает номинального значения.
Напряжение аккумуляторной батареи агрегата бесперебойного питания ниже порога индикации разряда (аккумуляторная батарея разряжена).
Напряжение аккумуляторной батареи агрегата бесперебойного питания в норме.
Отображается текущее значение входного переменного напряжения.
Допустимый диапазон входного напряжения, при котором контролируемый агрегат бесперебойного питания работает в дежурном режиме, задается настройкой параметров агрегата бесперебойного питания.
Выходной ток - отображается текущее эффективное значение тока нагрузки, подключенной к выходу контролируемого агрегата бесперебойного питания.
Отображается текущее значение входного напряжения источника постоянного тока (внешней аккумуляторной батареи). При отклонении постоянного напряжения за пределы допустимого диапазона происходит автоматическое отключение выхода контролируемого агрегата бесперебойного питания в автономном режиме работы. Границы этого диапазона можно изменить на странице «Настройка».
И, кроме того, могут контролироваться различные другие заданные параметры.
В случае необходимости абоненты сети управляют изменениями состояний контролируемых объектов или их параметрами по линиям связи.
Количество входных выводов питания может быть увеличено, с целью обеспечения возможности выбора питания с более широким набором определенных номинальных напряжений источников питания. При этом соответственно увеличивается количество защитных и предохранительных средств на входах стабилизатора и число средств снижения входного напряжения питания, поступающего на выводы дополнительных входов питания, предназначенных для питания от источника, имеющего большее номинальное напряжение, чем допустимое для выводов 1, 2 первого входа питания.
Применение данных сетевых адаптеров для удаленного контроля и управления бесперебойным питанием упрощает создание систем централизованного управления и контроля агрегатами бесперебойного питания на узлах связи и различных других объектах. При различных номинальных напряжениях питания разных объектов вместо различных узкоспециализированных сетевых адаптеров возможно применение данного унифицированного по питанию
сетевого адаптера, что упрощает ремонт или переход с одной системы на другую.
Источники информации.
[1] Заявка РФ №2000132896, Способ и система дистанционного управления стационарными объектами по телефонным сетям.
[2] Заявка РФ №98109789, Способ и система для обмена сигналами в сети связи.
[3] Патент США №5982652, Method and apparatus for providing uninterruptible power using a power controller and a redundant power controller.
[4] Патент РФ №60825, Модуль удаленного контроля и управления агрегатом бесперебойного питания.