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用于检测远程设备是否与电源相关联的系统和方法
【专利摘要】公开了一种用于检测远程设备是否与电源相关联的系统。该系统可以具有其上运行有用于改变施加至电源的信号的特性的机器可读的、非暂态可执行代码的控制器。该控制器可以被进一步配置成对从测量子系统获得的与存在于远程设备的被测量信号有关的测量进行比较。该控制器还可以被配置成在施加至电源的信号与在远程设备处获得的被测量信号之间进行比较，并且确定远程设备是否与电源电关联。
【专利说明】用于检测远程设备是否与电源相关联的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张于2013年3月13日提交的美国临时申请第61/779，846号的权利。在此引用上述申请的全部公开作为参考。

【技术领域】
[0003]本公开涉及不间断电源(“UPS”)的操作，更具体地，涉及用于在多总线电源系统中自动映射AC相线和识别AC总线的方法，以及能够检测在给定设施中哪些指定设备与哪些UPS可操作地相关联的系统和方法。

【背景技术】
[0004]本节提供了未必是现有技术的涉及本公开的背景信息。
[0005]迁移、增加以及变更电源基础设施和IT设备、负荷平衡以及电源封顶都需要对从AC源到IT设备的电源映射(mapping)的准确和及时的了解。目前存在用于在AC电源线上发送智能信号的方法(即，“X-10”协议)。然而，这些方法通常需要复杂的算法。此外，它们不易扩展并且当通过电容性设备和电感性设备时常常遭受信号衰减。更进一步地，它们往往不包含电源相位信息并且通常需要在新的或现有IT设备和电源设备中安装附加的电路。
[0006]另一现有系统依靠安装在数据中心中的每个服务器中的代理软件。电源测量是在机架级别进行的。该系统相当复杂，并且虽然其可以提供对下至个体服务器的识别，但是其不具有将连接映射回AC电源室(building AC power source)(即，映射UPS “上游”的连接)的能力。
[0007]更进一步地，能够将指定UPS与正由UPS供电的一个或多个下游设备相关联的现有系统仍然无法识别一个或多个设备与多相UPS输出的哪些指定相位相关联。对于仅由来自给定UPS的多相输出中的一个或两个相位供电的那些部件而言，能够也识别哪些个体相位正在向哪些下游设备供电将是有价值的。
[0008]相应地，应当认识到，用于从AC源到IT设备进行电源映射的现有方法意味着很高的成本投资并且仍受到很大的限制。


【发明内容】

[0009]本节提供了本公开的一般概述，而非对其全部范围或其全部特征的全面公开。
[0010]在一个方面中，本公开涉及一种用于检测远程设备是否与电源相关联的系统。该系统可以包括控制器，在该控制器上运行有机器可读的非暂态可执行代码，用于改变施加至所述电源的信号的特性。该控制器可以被进一步配置成对从测量子系统获得的与关联于所述远程设备的被测量信号有关的测量进行比较。该控制器还可以被配置成在施加至所述电源的信号与关联于所述远程设备的所述被测量信号之间进行比较，并且确定该远程设备是否与该电源相关联。
[0011]在另一方面中，本公开涉及一种用于检测并且映射多个电动设备中的哪些正在由电源供电的系统。该系统可以包括控制器，在该控制器上运行有机器可读的非暂态可执行代码，用于以预定量来改变由所述电源供电的电源信号的特性以产生被修改的输入信号。该控制器可以被进一步配置成对从测量子系统获得的与存在于所述多个电动设备中的每一个处的输入信号有关的测量进行比较。基于测量与被修改的输入信号之间的比较，该控制器可以被配置成检测所述多个电动设备中的哪一些正在由给定电源供电。
[0012]在又另一方面中，本公开涉及一种用于检测远程设备是否与电源相关联的方法。该方法可以包括使用其上运行有机器可读的非暂态可执行代码的控制器来改变施加至所述电源的信号的特性。该控制器可以被用于对从测量子系统获得的与关联于所述远程设备的被测量信号有关的测量进行比较。该控制器还可以被用于基于施加至所述电源的信号与关联于所述远程设备的被测量信号之间的比较来确定该远程设备是否与该电源相关联。
[0013]根据本文中提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。本概述中的描述和指体示例仅用作说明的目的，而并不旨在限定本公开的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0014]本文中描述的附图仅用于对所选实施例而非全部可能的实现进行说明，并且不旨在限制本公开的范围。相应的参考号码在所有附图中指示相应的部分。在附图中:
[0015]图1是示出了本公开的一个实施例的高级框图，其中，通过控制不间断电源(“UPS”)的操作的至少一个方面，例如其输出电压，能够识别位于该UPS的上游和下游两者的部件；
[0016]图2是示出了可以由图1的系统执行的一系列操作的一个示例的流程图，该操作用于对正由所选UPS供电的在该所选UPS下游的一个或多个部件进行识别；以及
[0017]图3是示出了可以由图1的系统执行的一系列操作的一个示例的流程图，该操作用于识别多个上游设备中的哪一个正在向所选UPS供电。

【具体实施方式】
[0018]现在将参照附图更加全面地描述示例性实施例。
[0019]参照图1，示出了根据本公开的系统10的一个示例。本示例中的系统10利用其上运行有系统监视软件14的控制器12，控制器12与通信总线16通信。第一不间断电源(UPS)IS和第二不间断电源20分别与通信总线16通信，并且因而与控制器12通信。即将认识到，尽管示出了两个UPS，然而系统10可以使用更多或更少数量的UPS。实际上，在大规模数据中心中，通常采用几十个或更多的UPS。
[0020]UPS18和UPS20在图1中示出为在具有独立AC电源总线19和21的双总线系统上供电。总线19使得UPS18能够向第一远程配电板22提供其输出，而总线21使得UPS20能够向第二远程配电板24提供其输出。本示例中的第一远程配电板22的输出端与第一配电单元(“H)U”)26耦合，而远程配电板24的输出端与第二 H)U28耦合。第一 TOU26的输出端与网络交换机30耦合，由此向网络交换机供电，而第二 TOU28被用于向路由器32和服务器34两者供电。服务器34具有用于监视服务器的系统健康的服务处理器34a，所述系统健康例如是电源输入电压和电源输出电压、风扇速度、温度、处理器利用率以及可能的其他操作参数。对此，应当认识到，服务处理器34a通常被配置成在作为专用于传送与部件健康有关的信息的独立总线的“维护”总线36上进行通信。
[0021]图1还示出了 UPS18和UPS20与配电室(building switchgear)38通信。配电室38通常包括用于跟踪电源的电表40，该电源取自为部件18至34所位于的设施服务的公用事业。配电室38可以经由电源质量测量系统42并且经由通信总线16来与控制器12通信。然而，配电室38与控制器12直接通信一样是可能的。本公开设想了二者的实现。
[0022]系统监视软件14被配置成在总线16上向UPS18和UPS20中的每一个生成控制信号，以选择性地控制UPS18和UPS20中的每一个的输出特性或输入特性。在一个操作模式中，系统监视软件14可以控制UPS18或UPS20中所选择的一个UPS的输出电压，以根据其标称值在预定时间内(例如，对于小型系统为数分钟或者对于具有要轮询的更多设备的大型设施为数小时)略微提高或降低输出电压，但是仍然将输出电压很好地维持在可接受的输出范围内。例如，系统监视软件14可以信号通知UPS在预定的一分钟时间帧内将UPS18的输出电压提高1.5%至2.0%。然后，UPS18将该状态维持预定的时间长度。对于具有几十个要轮询的设备的小型系统而言，该时间长度可以是一个小时或更少。具有数百或数千个要轮询的设备的系统可能需要UPS18将新的输出电压状态维持8个小时或更久。因此，如果UPS18的标称输出是208V，则2.0%的增加仅会将输出电压提高到212.2V，这正好在如信息技术工业协会的技术委员会3发布的ITI曲线所定义的IT设备的可接受输入电压范围内。当测量每个下游设备(即，TOU26和TOU28、网络交换机30、路由器32以及服务器34)处的电压输入时，可以使用本方法论。在不能实现电压测量的情况下，可以在预定时间段内将来自UPS18的AC输出信号的频率改变很小的量，例如1%至3%。例如，系统监视软件14可以信号通知UPS18将输出频率从标称的60Hz向上调整1.5%，即61Hz。然后，系统监视软件14轮询UPS18下游的所有设备并且记录由下游设备测量的输入频率。接着，在监视软件14中将记录输入频率从60Hz增加到约61Hz的那些设备与UPS18相关联。可以由设备本身或由电源质量测量系统42来检测被输入至下游设备(即，设备22到34)中给定的一个设备的输出信号的频率变化。
[0023]对于信号通知上游子系统而言，例如配电室38，系统监视软件14可以信号通知所选择的UPS18或UPS20将其输入功率因数改变一较小的百分比(例如，1%至3%)。所选UPS(例如UPS18)的输入功率因数的这种较小改变将引起由上游配电室38提供的功率因数的较小改变。可以由电源质量测量系统42来检测功率因数的较小改变。
[0024]将结合图2的流程图进一步说明系统10的上述能力。图2阐述了可以由系统10实现的用于确定位于所选UPS下游的哪个或哪些设备正在由所选UPS供电的多个操作。这样的能力在许多环境中是非常有价值的，例如在数据中心中，其中当给定的UPS变得不可操作时人们需要知道可能受到影响的所有设备。在操作102，使用系统监视软件14来初始化UPS信令。在操作104，向所选的UPS (对于该示例是图1的UPS18)施加UPS信令，以将其输出(电压或频率)改变一受控的最小量，同时将输出参数(电压或频率)维持在可接受的操作范围内。在操作106，作为将UPS18的输出改变的结果，依靠UPS18供电的位于UPS18下游的每个设备将经历其输入电压或频率的变化。如操作108所指示，这个变化将由个体设备或由电源质量测量系统42来测量。在操作110，系统监视软件14对施加至UPS18的信号变化与来自每个下游设备(即设备22到34)的所获得的信号测量进行比较。如果系统监视软件14确定没有任何下游设备已经历到与施加至UPS18输出的变化一致的输入信号变化，则可以断定所检查的下游设备中没有一个是正在由UPS18供电的。在此情况下，如操作114所指示，系统监视软件14因而可以将UPS18的输出恢复正常。然而，如果在操作110，系统监视软件14检测到一个或多个下游设备经历与UPS18输出变化一致(即与其同步)的输入信号变化，则可以理解为每个这样的设备都正在由UPS18供电。在那种情况下，如操作112所指示，系统监视软件14可以报告/记录已经被检测为正由UPS18供电(或不供电)的每个下游设备。在操作114，系统监视软件14因而可以将UPS18的输出恢复正常。在图1的图示中，如果来自UPS18的输出被改变，则系统监视软件14将检测远程配电板22、配电板26以及网络交换机30中每一个的输入信号的相应变化，因为这些部件都正在由UPS18供电。部件24、28、32以及34的输入信号将不会发生变化。相反，如果根据图2的操作来改变来自UPS20的输出信号，则操作110将检测由部件24、28、32以及34所接收的输入信号的变化，但是施加至部件22、26以及30的输入信号将不会发生变化。以这样的方式，可以在无需中断下游设备操作的情况下快速识别来所选UPS下游的依靠该所选UPS供电的每个设备。对于每个下游设备的操作而言，对下游设备的测试和识别基本上是透明的。
[0025]简要参考图3，示出了方法200，系统10可以凭借该方法对所选UPS的输入功率因数进行修改以确定两个或更多上游配电室部件中的哪一个部件正在向所选UPS供电。尽管方法200有点类似于方法100，即在操作202中系统监视软件14初始化UPS信令的操作，但是方法200不是改变所选UPS (例如UPS18)的输出特性，而是使所选UPS18的输入功率因数产生小的变化,如操作204所示，。如操作206所示,功率因数的这种变化引起由正向所选UPS18供电的配电室部件所提供的功率因数的变化。在操作208，来自每个配电室部件的输出功率因数由电源质量测量系统42获得，并且被传回至控制器12。在操作210，在对所选UPS18的功率因数进行修改之前和之后，系统监视软件14对来自存在于所选UPS18所位于的设施处的每个配电室部件的输出功率因数的读数进行比较，以识别与所选UPS18相关联(或不相关联)的指定上游配电室部件。在操作212，向系统监视软件14报告识别到的上游配电室部件。在操作214，可以使用系统监视软件14来将所选UPS的输入功率因数恢复成其初始值。同样，对于要执行的上述测试和识别过程而言，不需要对上游配电室的结构或操作进行修改。
[0026]应当认识到，还可以对UPS18和UPS20采取更进一步的操作以改进关于哪些下游设备正在由UPS18或UPS20供电的确定完整性。例如，可以对与来自UPS的已改变输出的相关性的测试为正的那些设备进行再次测试，以绝对地确定存在相关性。监视软件14还可以改变多总线系统中其他UPS的参数，但是与来自经历讯问的设备的极性相反。例如，控制软件14可以以正向(+2%)改变第一 UPS的输出电压，而同时以负向(-2%)改变第二 UPS、第三UPS等UPS的输出电压。
[0027]系统10的又另一优点是可以将由系统监视软件14使能的输出变化施加至所选UPS18或UPS20输出时的一个或两个相位，也就是说，假设输出是多相的相位输出。以这种方式，系统10不仅能够检测正由所选UPS供电的每个指定下游设备，还能够检测哪些UPS相位正在向单相、双相、或三相下游设备的哪些指定输入或相位供电。
[0028]系统10的主要优点是其使用设施的现有基础设施来生成电源信号，该电源信号落入典型数据中心中所发现的日常电源变化内。换句话说，系统10在后台工作，由此最小化对正被监视的其他设备的任何影响。由于系统10可以被配置成检测参数的变化，因此其很大程度上不取决于设备计量精度。另外，无需为能够识别与指定UPS相关联的那些上游和下游设备而加载和维护每个下游或上游设备上的软件。并且，无需使任何下游或上游部件脱机来执行上述操作。这显著降低了系统10的成本和复杂性，并且防止了对存在于设施处的各种上游和下游设备的连续操作产生任何负面影响。系统10还容易扩展以适应使用不止一个UPS的设施的变化需求。
[0029]上文已经针对说明和描述的目的而提供了实施例的描述。其并不旨在穷举或限制本公开。即使未具体示出或描述，特定实施例的单独元素或部件也通常并不限于该特定实实施例，而是在适用时是可互换的并且可以被用于选定的实施例中。相同的也可以以许多方式变化。这种变型并不被认为是背离本公开，并且所有这种修改都旨在包含在本公开的范围内。
[0030]示例性实施例被提供以使本公开更全面，并且向本领域技术人员充分传达本公开的范围。为了提供对本公开的实施例的全面理解，阐述了大量的指定细节，例如指定部件、设备以及方法的示例。对于本领域技术人员明显的是，不必采用这些指定细节，可以以许多不同的形式来实施示例性实施例，并且它们也不应被认为限制本公开的范围。在一些示例性实施例中，没有详细描述公知的过程、公知的设备结构以及公知的技术。
[0031]本文中使用的术语仅出于描述特定的示例性实施例的目的，而并不旨在限制。如在本文中所使用的，单数形式“一个”旨在也包括复数形式，除非上下文明确地指出。。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包括性的并且由此指明存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元素、部件，和/或其组合。除非特别标识了执行顺序，否则本文所描述的方法步骤、过程和操作不应被认为是必需要求它们以所讨论或所示出的特定顺序执行。还应当理解，可以采用附加的或可选的步骤。
[0032]当一个元素或层被称为“在另一元素或层上”、“啮合”、“连接”或“耦合”至另一元素或层时，其可以是直接地在其它元素或层上、直接地啮合、连接或耦合至其它元素或层，或可能存在介于其间的元素或层。相反，当一个元素被称为“直接在另一元素或层上”、“直接啮合”、“直接连接”或“直接耦合”至另一元素或层时，可能不存在介于其间的元素或层。应以相似的方式来解释用于描述元素之间关系的其它词汇(例如，“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何组合。
[0033]尽管术语第一、第二、第三等可以在本文中被用来描述各种元素、部件、区域、层、和/或部分，然而这些元素、部件、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语可以仅用于对一个元素、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分进行区分。除非在上下文中明确指出，否则在本文中使用时，例如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语并不意味着顺序或次序。因此，在不背离本示例性实施例的教导的情况下，以下讨论的第一元素、部件、区域、层或部分可以被称为第二元素、部件、区域、层或第分。
[0034]为便于描述，在本文中可以使用与空间相关的术语，例如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“较低”、“上方”、“较高”等，用以描述如图中所示的一个元素或部件与另一个或一些元素或部件的关系。除了图中描绘的定向外，与空间相关的术语可能旨在包括所用或所操作的设备的不同定向。例如，如果图中的设备翻转，则描述为在其它元素或部件“下面”或“下方”的元素会朝向其它元素或部件的上方。因此，示例性术语“下方”可以包括上方和下方两个定向。所述设备还可以朝向别的方向(旋转90度或其他定向)，并且本文中使用的与空间相关的描述也可以被相应地解释。
【权利要求】
1.一种用于检测远程设备是否与电源相关联的系统，所述系统包括: 控制器，其上运行有机器可读的非暂态可执行代码，用于改变施加至所述电源的信号的特性； 所述控制器被进一步配置成: 对从测量子系统获得的、与关联于所述远程设备的被测量信号有关的测量进行比较；以及 基于施加至所述电源的所述信号与在所述设备处获得的所述被测量信号之间的比较来确定所述远程设备是否与所述电源电关联。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，施加至所述电源的所述信号是输入电压信号，并且所述特性包括所述输入电压信号的幅度。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述输入电压信号的所述幅度被改变的百分比大约在1.5%至2.0%之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，施加至所述电源的所述信号是交流电输入信号，并且所述特性包括所述交流电输入信号的频率。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，施加至所述电源的所述信号是指示所述电源改变其输入功率因数的信 号，并且所述特性是输入功率因数的变化幅度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器使所述输入功率因数改变的百分比大约在1%至3%之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器使用所述比较来确定所述电源是否与正在向所述电源提供电信号的上游设备相关联。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器使用所述比较来确定所述远程设备是否与正在由所述电源供电的下游设备相关联。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，存在多个所述远程设备，并且其中，所述控制器被配置成与从多个所述远程设备中的每一个所获得的被测量信号有关地执行所述比较，以确定多个所述远程设备中的哪个或哪些与所述电源相关联。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，关于多个所述远程设备中的哪个或哪些与所述电源相关联的所述确定指明了多个所述远程设备中的哪些正在由所述电源供电。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器使施加至所述电源的所述信号的所述特性在预定时间段内改变。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述预定时间段是一个小时或更少。
13.一种用于检测并且映射多个电动设备中的哪些正在由电源供电的系统，所述系统包括: 控制器，其上运行有机器可读的非暂态可执行代码，用于以预定量来改变由所述电源提供的电源信号的特性，以产生被修改的输入信号；并且 所述控制器被进一步配置成: 对从测量子系统获得的、与存在于所述多个电动设备中的每一个处的被测量输入信号有关的测量进行比较；以及 基于所述被测量输入信号与所述被修改的输入信号之间的比较来检测所述多个电动设备中的哪些正在由所述给定电源供电。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电源信号的所述特性包括电压。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述电源信号的所述特性包括频率。
16.根据权利要求13的系统，其中，所述给定电源包括不间断电源(UPS)。
17.一种用于检测远程设备是否与电源相关联的方法，所述方法包括: 使用其上运行有机器可读的非暂态可执行代码的控制器以改变施加至所述电源的信号的特性； 使用所述控制器以: 对从测量子系统获得的、与关联于所述远程设备的被测量信号有关的测量进行比较；以及 基于施加至所述电源的所述信号与关联于所述远程设备的所述被测量信号之间的比较来确定所述远程设备是否与所述电源电关联。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述改变施加至所述电源的信号的特性包括改变以下中的一个: 施加至所述电源的输入电压信号的幅度；以及 施加至所述电源的所述输入电压信号的频率。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述改变施加至所述电源的信号的特性包括使用所述信号以指示所述电源改变其输入功率因数，并且所述特性是所述输入功率因数的变化幅度。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括使所述控制器使用所述比较以确定所述远程设备是否是以下中的一个: 相对于所述电源的上游设备，其与所述电源相关联并且向所述电源提供电源信号；或者 正在由所述电源供电的该电源的下游设备。
【文档编号】G01R31/00GK104049156SQ201410092843
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月13日
【发明者】理查德·J·柴可夫斯基 申请人:力博特公司