TWI429164B - 區域電源管理單元及其所適用的電源管理系統 - Google Patents

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Description

區域電源管理單元及其所適用的電源管理系統
本案係關於一種電源管理系統，尤指一種區域電源管理單元及其所適用的電源管理系統。
按，電源分配單元(Power Distribution Unit,PDU)係早已用以供給電源至機架上之各電子設備，且可遠端地監控供應至該等電子設備之電源。而傳統電源分配單元係由多個電源插座所組成，其接收由一供應電源所提供的電能後，再透過複數個插座將電能分配至該等電子設備。例如將資料處理設備各自配有的電力線插入電源分配單元中各自對應之電源插座即可完成供電。又該電源分配單元更可包含一電源管理電路，而該電源管理電路則可依據管理者定義的時序與延遲時間來控制啟動或關閉該電源插座之供電。該電源管理電路更可透過電子設備與一感知電流操控該電源分配單元運程而感知電流消耗。所以該電源分配單元可用於任何式樣的應用及組裝中，恰如於一電子設備機架中或之上，或介於其他應用設備中。而設置在機櫃中的電源分配單元則可被用來控制其他像是環境狀況檢測器之類的裝置，如溫度檢測器、濕度檢測器、保險絲模組、通訊模組以及其他相似的裝置等。一般複數個電源分配單元與其所連接之其他裝置係容於之一機架或機櫃內 。
當電源分配單元被容置於一設備機架或設置於不同設備機架時，仍可透過一網路而直接與遠端管理系統(RMS)通聯。而該遠端管理系統(RMS)傳送/接收通訊資料、指令或資訊至/由該等電源分配單元時，係透過每一個電源分配單元所獨具之網際網路通訊協定之位址(IP address)來進行。電源管理裝置的傳統拓撲(架構)已揭示於發明人為尤英等人之美國專利號2007/0140238中。此習知技藝之相關圖式即揭示於第一圖中。如第一圖所示，一遠端管理系統係用以組配並管理複數個電源分配單元。遠端管理系統(RMS)可規劃用來進行各式的使用者互動。通常，遠端管理系統提供一網際網路方式之應用，可透過網頁服務器(web server)與用戶端瀏覽器(client browsers)進行通訊。而每一個電源分配單元包含有一個或多個電源插座以及檢測器，該檢測器用以指示電源插座的即時電壓及流經每一電源插座的電流。又每一個電源分配單元可藉由網路102傳送每一個電源插座的運作資料與耗電資訊至遠端管理系統(RMS)，使遠端管理系統(RMS)可以依據運作資料與耗電資訊管理及控制電源分配單元的運作。
請再參閱第一圖，該電源管理系統100包含一遠端管理系統(RMS)，而該遠端管理系統具有一電腦主機系統101透過一網路102連接至一具有一個或以上電源分配單元及電腦架構設備之被控系統103。一電源管理電路104，即電源分配單元或電源配電盤，則用以監控複數個與網路介面連接之電腦架構設備105之電源供應運作。該電源管理系統100之作用與目的即為監測電力與於該等電腦架構設備105運作時所在之環境操作狀況，並使管理人員得以 由電腦主機系統101端進行開啟與關閉該電腦架構設備105。這般的電能環路允許該等電腦架構設備105內之軟體可強制被重新啟動，而毋需實際到其所在的位置。而當警報發生並因應需求時，該操作狀況與環境更可被回報至電腦主機系統101。
該電源管理電路104(即電源分配單元)更具有一網路介面1041，並將其連接至一安全模組1042。若該網路102係為一網際網路，則該安全模組1042則可提供一協定堆疊(protocol stack)1043保護，避免偶發性與/或惡意的攻擊。該協定堆疊1043係耦合至一電源管理器1044，並將軟體指令轉換為可與位址資料封包106通訊之型式，以利該電源管理器1044使用。舉例來說，訊息可由該電腦主機系統101送出，而此將使得該電源管理器1044可控制一繼電器1045。相反地，由檢測器1046搜集之電壓、電流及溫度資訊則被該電源管理器1044所集結，且由該協定堆疊1043解譯為適當的資料封包106。而同區之一小鍵盤1047則可於一顯示器1048上選擇各種讀出項目，並可控制該繼電器1045。
現今，遠端管理系統(RMS)使用IP位址網路來管理多個電源分配單元(PDUs)。也就是說，所有的警示、活動及指令係於遠端管理系統與電源分配單元間被傳送/接收，並與IP位址網路所連接。這將促成一非常長的回應時間，因為遠端管理系統必須自該等電源分配單元接收所有與其插座相關之運作資料及電源消耗資訊，並確認每一電源分配單元與其他電源裝置係處於一輪調或優先輪調形式。再者，加諸於該遠端管理系統之資料處理負荷更將因而增加，且該等電源分配單元與網路間之物理性連接更是複雜且昂貴。
因此，如何發展一種可改善上述習知技術缺失之電源分配單元及其所適用的電源管理架構，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決之問題。
本案之目的在於提供一種電源分配單元及其所適用的電源管理架構，藉由區域電源管理單元扮演類集線器資訊代理，係協助遠端管理系統來管理電源分配單元，進而減緩該遠端管理系統的工作量，同時節省網路佈線，並縮短遠端管理系統進行輪詢作業的處理時間。
為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種區域電源管理單元，係連接至一遠端管理系統並控制該遠端管理系統所管理之複數個電源分配單元，其結構包含：一內部通訊匯流排，透過一週邊通訊介面而組配連接至該複數個電源分配單元；一控制器，連接至該內部通訊匯流排，係透過該內部通訊匯流排而集結並分析由該複數個電源分配單元接收而來之資訊，並因應輸出該控制器處理過之資訊至該遠端管理系統；以及一網路通訊匯流排，連接至該控制器及該遠端管理系統，係傳送該控制器處理過之資訊至該遠端管理系統。
為達上述目的，本案另一較廣義實施態樣為提供一種電源管理系統，係控制複數個電源分配單元，其結構包含：一網際網路通訊協定網路；一遠端管理系統，組配得以透過該網際網路通訊協定網路而控制該複數個電源分配單元；以及一區域電源管理單元，透過該網際網路通訊協定網路連接至該遠端管理系統，並透過一週邊通訊介面連接至該複數個電源分配單元，係集結並分析由該 複數個電源分配單元接收而來之操作資料或電源消耗資訊，並透過該網際網路通訊協定網路將因應處理過之操作資料或電源消耗資訊傳送至該遠端管理系統。
本案得藉由下列圖示與實施例說明，俾得一更清楚之了解。
100‧‧‧電源管理系統
101‧‧‧電腦主機系統
102‧‧‧網路
103‧‧‧被控系統
104‧‧‧電源管理電路
1041‧‧‧網路介面
1042‧‧‧安全模組
1043‧‧‧協定堆疊
1044‧‧‧電源管理器
1045‧‧‧繼電器
1046‧‧‧檢測器
1047‧‧‧小鍵盤
1048‧‧‧顯示器
105‧‧‧電腦架構設備
106‧‧‧封包
200‧‧‧電源管理系統
201‧‧‧遠端管理系統
202‧‧‧網路
2031、2032‧‧‧區域電源管理單元
2031a‧‧‧網路通訊匯流排
2031b‧‧‧內部通訊匯流排
2031c‧‧‧控制器
2031d‧‧‧隨機存取記憶體
2031e‧‧‧儲存裝置
2031f‧‧‧內容轉換程式
2031g‧‧‧顯示器
2041、2042‧‧‧電源分配單元
第一圖：其係揭示習知技藝之電源管理系統的結構方塊圖。
第二圖：其係揭示本案較佳實施例使用區域電管理單元之一電源管理系統的結構方塊圖。
第三圖：其係揭示第二圖中使用區域電管理單元之電源管理系統的示意圖。
第四圖：其係揭示第二圖中區域管理單元之結構方塊圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。請參閱第二圖，其係揭示本案較佳實施例使用區域電管理單元之一電源管理系統的方塊圖。而第三圖則係揭示第二圖中使用區域電管理單元之電源管理系統的示意圖。如第二圖與第三圖所示，該電源管理系統200包含一遠端管理系統201，一網路202，一個或以上的區域電源管理單元2031、2032以及複數個電源分配單元2041、2042。而在本實施例中，該電源管理系統200包含有一第一區域電源管理單元2031及一第二區域電源管理單元2032。又該電源分配單元更可區分為一第一族群之 電源分配單元2041及一第二族群之電源分配單元2042。該第一族群之電源分配單元2041係群聚在一起，直接與該第一區域電源管理單元2031聯繫以使所有該電源分配單元2041具有專屬且單一之IP位址而形成一第一族群裝置。同樣地，該第二族群之電源分配單元2042亦群聚在一起，並與該第二區域電源管理單元2032聯繫以使所有該電源分配單元2042具有專屬且單一之IP位址而形成一第二族群裝置。而該第一區域電源管理單元2031與該第二區域電源管理單元2032更可透過該網際網路通訊協定網路202而直接與該遠端管理系統(RMS)201聯繫。該遠端管理系統201之網路介面傳送/接收通訊資料、指令或訊息至/由該第一區域電源管理單元2031及該第二區域電源管理單元2032時，係採用每一區域電源管理單元2031、2032各自具有單一IP位址之IP通訊協定進行。該遠端管理系統201係用以供做網路式應用設備之用，可透過網頁服務器(web server)與用戶端瀏覽器(client browsers)進行通訊，或透過個人電腦而與應用軟體通訊。每一第一區域電源管理單元2031及該第二區域管理單元2032更可包含各式之週邊通訊介面，以使其可與該等電源分配單元進行通訊；而該等電源分配單元可包含有各種形式之通訊介面，像是一USB介面、一RS-232介面、一RS-499介面、一RS-423介面、一RS-422介面、一RS-485介面、一控制器區域網路CAN介面、一IEEE 1394介面、一藍牙介面、一光纖通道(Fibre Channel)介面、一無線寬頻(Infiniband)介面，或一乙太網路介面。如此，該第一區域電源管理單元2031及該第二區域電源管理單元2032亦可用於與傳統的電源分配單元進行通訊。
每一個電源分配單元包含有一個或多個電源插座以及檢測器，而該檢測器係用以指示電源插座的即時電壓及流經每一電源插座的電流。又每一個電源分配單元可傳送每一個電源插座的運作資料與耗電資訊至其所對應之電源管理單元。該第一區域電源管理單元2031係為單一即時允用該第一族群裝置之資源，而該第一族群裝置則包含大範圍的電源裝置，像是第一族群之電源分配單元、電源供應器、電池機架、檢測器及人性管理介面(Human Management Interface,HMI)，以及一上行網路。而該上行網路係透過區域網路或寬域網路連接至該遠端管理系統201。同樣地，該第二區域電源管理單元2032係為單一即時允用該第二族群裝置之資源，而該第二族群裝置則包含大範圍的電源裝置，像是第二族群之電源分配單元、電源供應器、電池機架、檢測器及人性管理介面(Human Management Interface,HMI)，以及一上行網路。而該上行網路亦係透過區域網路或寬域網路連接至該遠端管理系統201。
再請參閱第四圖，其係揭示第二圖中區域管理單元之方塊圖。即如第四圖所示，該第一區域電源管理單元2031包含一網路通訊匯流排2031a、一內部通訊匯流排2031b、一控制器2031c、一隨機存取記憶體2031d及一儲存裝置2031e。該網路通訊匯流排2031a係用以透過IP網路202連接至該遠端管理系統201。而該內部通訊匯流排2031b則組配用以與該第一族群之電源分配單元2041通訊。在實際應用時，該內部通訊匯流排2031b可包含有各式的通訊介面，即如一USB介面、一RS-232介面、一RS-499介面、一RS-423介面、一RS-422介面、一RS-485介面、一控制器區域網路 CAN介面、一IEEE 1394介面、一藍牙介面、一光纖通道(Fibre Channel)介面、一無線寬頻(Infiniband)介面，或一乙太網路介面。該控制器2031c係連接至該隨機存取記憶體2031d、該網路通訊匯流排2031a、該儲存裝置2031e，以及內部通訊匯流排2031b，用以搜集、分析、聚計及/或統合電源消耗資訊，進而減少該遠端管理系統201之管理工作負載或消減該遠端管理系統201之處理程序負載。再者，該控制器2031c可傳送指令至該電源分配單元2041，用以依據存放於儲存裝置2031e內之操作方針設定檔來調定該電源分配單元2041之電源消耗。該儲存裝置2031e係組配用以存放該操作方針設定檔，而該操作方針設定檔則揭示該等電源分配單元之設定組合，並係透過IP網路202由該遠端管理系統201下載至該區域電源管理單元2031。值得注意的是，該IP網路202可為一LAN區域網路或一WAN廣域網路；且該網路通訊匯流排2031a則可以乙太網路介面施行之。又該儲存裝置2031e可儲存該等電源分配單元2041之操作資料或電源消耗資訊。該隨機存取記憶體2031d則係組配用以供給該控制器2031c一緩衝空間，並暫時存取該控制器2031c於運作時所需之計算資料。
再者，該區域電源管理單元2031更可包含有一外部顯示器2031g，用以顯示該等電源分配單元2041之操作資料或電源消耗資訊。而在實際應用時，該外部顯示器2031g則可為一發光二極體或液晶顯示器面板。又，該儲存裝置2031e更包含一內容轉換程式2031f，用以將接收自該等電源分配單元2041之資料轉換為適用之IP資料封包，進而透過該IP網路202傳送至該遠端管理系統201。
總而言之，基於下述數項優點，該第一區域電源管理單元2031與該第二區域電源管理單元2032均遠優於習知技藝者。
1.該等區域電源管理單元可搜集資料/訊息/指令，必要時可進一步傳訊至遠端管理系統。
2.電源分配單元、電源供應器、電池機架、檢測器或人性管理介面(Human Management Interface,HMI)等多重電源之操作資料及電源消耗資訊可被搜集、分析、聚計，繼而由區域電源管理單元傳送至遠端管理系統，藉以節省通訊消耗，同時避免網路擁塞。舉例而言，一特定電源分配單元之平均電源消耗可以被計算出，繼而由該電源分配單元傳送至遠端管理系統，藉此該遠端管理系統毋需不斷地自該特定電源分配單元大量地擷取電源消耗資料並計算該特定電源分配單元之平均電源消耗。
3.區域電源管理單元之內容轉換程式可統合已搜集之資料或電源使用資訊，以減少遠端管理系統之管理工作負載或消減遠端管理系統之處理程序負載。
4.連接至區域電源管理單元之族群裝置，其資料及動作可被分析並於族群裝置內進行區域性最佳化，以免除遠端管理系統之延遲，進而節省回應時間及於IP網路上資料傳輸量。
5.操作方針設定檔可自遠端管理系統下載至區域電源管理單元，後由儲存裝置2031e保存該操作方針設定檔，則該區域電源管理單元2031可執行該操作方針設定檔而調定電源供應消耗並操縱該電源分配單元2041。
6.第一族群之電源分配單元群聚在一起，直接與該第一區域電源 管理單元聯繫以使所有該電源分配單元具有專屬且單一之IP位址而形成一第一族群裝置。相較於習知技藝之電源管理構架，本案IP位址之數量可以減少。
綜上所述，本案提供一種電源分配單元及其所適用的電源管理架構，藉由區域電源管理單元來扮演類似集線器資訊代理功能，用以協助遠端管理系統來管理電源分配單元，進而減緩該遠端管理系統的工作量，同時節省網路佈線，並縮短遠端管理系統進行輪詢作業的處理時間。此等功效均為習知技藝無法達成者。
本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
<AlEx>
200‧‧‧電源管理系統
201‧‧‧遠端管理系統
202‧‧‧網路
2031、2032‧‧‧區域電源管理單元
2041、2042‧‧‧電源分配單元

Claims (19)

  1. 一種區域電源管理單元，係連接至一遠端管理系統並控制該遠端管理系統所管理之複數個電源分配單元，其結構包含：一內部通訊匯流排，透過一週邊通訊介面而組配連接至該複數個電源分配單元；一控制器，連接至該內部通訊匯流排，係透過該內部通訊匯流排而集結並分析由該複數個電源分配單元接收而來之操作資料或電源消耗資訊，並因應輸出該控制器處理過之操作資料或電源消耗資訊至該遠端管理系統，以及傳送指令至該複數個電源分配單元，以調定該複數個電源分配單元之電源消耗；以及一網路通訊匯流排，連接至該控制器及該遠端管理系統，係傳送該控制器處理過之操作資料或電源消耗資訊至該遠端管理系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元更包含一儲存裝置，連接至該控制器，並組配以儲存自該複數個電源分配單元接收而來之資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之區域電源管理單元，其中該儲存裝置更包含一內容轉換程式，係將處理過之資訊轉換為一統一資料格式，進而被傳送至該遠端管理系統。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之區域電源管理單元，其中該儲存裝置係組配以存放一指定該複數個電源分配單元設定之操作方針設定檔，而其中該控制器係依據該操作方針設定檔來組配決定該複數個電源分配單元之電源消耗。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之區域電源管理單元，其中該操作方針設定檔係由該遠端管理系統所下載。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元更包含一隨機存取記憶體，連接至該控制器，係儲存該控制器於運作時所需之計算資料。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元，其中該內部通訊匯流排更具有一USB介面、一RS-232介面、一RS-499介面、一RS-423介面、一RS-422介面、一RS-485介面、一控制器區域網路CAN介面、一IEEE 1394介面、一藍牙介面、一光纖通道(Fibre Channel)介面、一無線寬頻(Infiniband)介面，或一乙太網路介面。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元，其中該遠端管理系統可連接至複數個區域電源管理單元。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元更包含一外部顯示器，連接至該控制器，係顯示其處理過之資訊。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之區域電源管理單元，其中該區域管理單元係透過一網際網路通訊協定網路連接至該遠端管理系統。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之區域電源管理單元，其中該網際網路通訊協定網路具有一地區網路或一寬域網路，而該網路通訊匯流排則具有一乙太網路介面。
  12. 一種電源管理系統，控制複數個電源分配單元，其結構包含：一網際網路通訊協定網路；一遠端管理系統，組配得以透過該網際網路通訊協定網路而控制該複數個電源分配單元；以及一區域電源管理單元，透過該網際網路通訊協定網路連接至該遠端管理系統，並透過一週邊通訊介面連接至該複數個電源分配單元，係集結並分析由該複數個電源分配單元接收而來之操作資料或電源消耗資訊，並透過該網際網路通訊協定網路將因應處理過之操作資料或電源消耗資訊傳送至該遠端管理系統。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電源管理系統，其中該遠端管理系統更可連接至複數個區域電源管理單元。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電源管理系統，其中該網際網路通訊協定網路具有一地區網路或一寬域網路。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之電源管理系統，其中該區域電源管理單元包含：一內部通訊匯流排，透過該週邊通訊介面而組配連接至該複數個電源分配單元；一控制器，連接至該內部通訊匯流排，係透過該內部通訊匯流排而集結並分析由該複數個電源分配單元接收而來之資訊，並因應輸出處理過之資訊至該遠端管理系統；以及一網路通訊匯流排，連接至該控制器及該遠端管理系統，係傳送該控制器處理過之資訊至該遠端管理系統。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電源管理系統，其中該區域電源管理單元更包含一儲存裝置，連接至該控制器，並組配以儲存自該複數個電源分配單元接收而來之資訊。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之電源管理系統，其中該儲存裝置更包含一內容轉換程式，係將處理過之資訊轉換為一統一資料格式，進而被傳送至該遠端管理系統。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之電源管理系統，其中該區域電源管理單元更包含一隨機存取記憶體，連接至該控制器，係儲存該控制器於運作時所需之計算資料。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之電源管理系統，其中該區域電源管理單元更包含一外部顯示器，連接至該控制器，係顯示其處理過之資訊。
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