本文主要介绍，如何通过串口获取UPS主机的运行状态，并通过PRTG统计监控和告警。
不同UPS主机厂的串口通信协议不同，但是市面上有一种比较通用的协议，如果你使用的是EATON，山特等等国产UPS，大概率用的都是Q1协议。
本文涉及的知识点：

1、UPS串口通信分析
2、python中的pyserial模块使用。
3、PRTG的lookup值查询功能定义

本文最终实现效果如下：

一、UPS串口协议分析

原则上，每家UPS主机厂都多多少少会有一些自己的私有协议。开发文档也不一定公开。但是我们可以稍微分析一下，基本都可以分析得出每家主机厂的通信协议。
本文一一款山特的国产UPS举例，说明如何分析串口通信协议。

1、搭建抓包环境

说到网络抓包，大家都很熟悉。但是如何对串口通信进行抓包？
一种办法是通过串口抓包软件，对本机串口进行抓包。例如Device Monitoring Studio

软件功能比较强大，是收费软件，免费试用15天。从截图可以看出，选择了通信端口以后，可以很轻松监控串口数据。另外从界面上看它还有数据统计等很多其它功能，我没有全部试用，就不多介绍了。需要注意一点，它的启动按钮在界面右侧下方。

另一种办法是如果使用了串口转以太网盒子，可以在网络侧进行抓包。或者利用虚拟串口软件自带的抓包功能。

2、开始抓包

解决了抓包问题后，我们开始尝试通过厂商自带的方式与UPS尝试通信。
因为原厂的管理软件是肯定可以正常可以与UPS通信的，所以我们的思路是尝试去分析原厂软件是如何管理UPS的，并以此设计和编写我们自己的监控脚本。
首先用最正经的方式，下载原厂的UPS管理软件，安装，连接UPS。

当通过原厂的管理软件可以读到UPS后，我们就开始分析此时COM口上的通信内容，并以此分析主机的串口通信协议。

3、分析报文内容

在原厂管理软件在与UPS主机通信的时候，我们抓到了以下关键内容。

问询帧1：
HEX:
51 31 0D
ASCII:
Q1
应答帧1：
HEX:
28 32 33 37 2E 31 20 32 33 37 2E 39 20 32 32 30 2E 30 20 30 30 36 20 34 39 2E 39 20 32 2E 32 39 20 32 38 2E 38 20 30 30 30 30 30 30 30 31 0D
ASCII:
(237.1 237.9 220.0 006 49.9 2.29 28.8 00000001

问询帧2：
HEX:
46 0D
ASCII:
F
应答帧2：
HEX:
23 32 32 30 2E 30 20 31 33 36 20 31 39 32 2E 30 20 35 30 2E 30 0D
ASCII:
#220.0 136 192.0 50.0

这其中(237.1 237.9 220.0 006 49.9 2.29 28.8 00000001的这一句，是不是看起来就很像是电压和功率等数据呢？而且，还是用ASCII编码，肉眼可见。
配合原厂的管理软件，多观察一会抓包数据和软件显示的数据，我们大致可以分析出这个应答帧中各个字段的含义。
笔者直接粘分析结果。同时对于市面上大部分用0x51 31 0D做请求帧的UPS，应答帧的解释都是差不多的。

(	MMM.M	NNN.N	PPP.P	QQQ	RR.R	S.SS	TT.T	U
(	237.1	237.9	220.0	006	49.9	2.29	28.8	00000001
起始码0x28	输入电压	输入故障电压	输出电压	负载%	市电频率Hz	电池电压	温度	状态码

关于故障输入电压：
对于在线式UPS而言，此字段保持位上一次电压瞬变前的电压。例如市电中断时，此字段保持为断电前的输入电压，并一直维持到下一次查询。

关于电池电压：
在线式UPS此电压为单体电池电压。电池组总电压请自行计算乘以电池数量乘以电池cell数量。总电池组用了16节12v铅酸蓄电池串联，每个铅酸蓄电池含6个单体电池。所以总电池组电压是2.29v * 6 * 16=219.84v

关于状态码：
Bit7 1 : Utility Fail ( Immediate )
Bit6 1 : Battery Low
Bit5 1 : Bypass/Boost Active
Bit4 1 : UPS Failed
Bit3 1 : UPS Type is Standby (0 is On-line)
Bit2 1 : Test in Progress
Bit1 1 : Shutdown Active
Bit0 1 : Speaker Config ON

二、python中serial模块的使用

有了数据和解释。接下来写代码。serial模块默认自带，一般不需要单独pip安装
本文给出一个可以用于PRTG前端展示的示例代码，详细解释看注释。

import serial
from time import sleep
import json
import re
import sys
#PORT = '/dev/cu.usbserial-AK08ROD4'
data = json.loads(sys.argv[1])
params=str(data['params']).replace("'",'"')
params = json.loads(params)
PORT = params['PORT']
#PRTG调用时，我们将COM口的编号通过['params']['PORT']字段传递进来。def get_serial_data(serial_session):try:serial_command = bytes.fromhex('51 31 0D')#16进制格式的问询指令serial_session.write(serial_command)#向UPS发送问询指令sleep(1)data =data = serial_session.read_all().decode("gbk")#读取回显serial_session.close()except Exception as err:return '(000 000 000 000 000 000 000 00000001'else:return datadef sort_serial_data(serial_data):#整理数据try:data=serial_data.split()#原始数据切片data[0]=data[0].replace('(','')data_dict={}status_flag=re.findall(r'.{1}', data[7])#状态码切片data_dict['INPUT_Voltage']=[data[0],'V']data_dict['INPUT_Fault_Vlotage']=[data[1],'V']data_dict['OUTPUT_Vlotage']=[data[2],'V']data_dict['OUTPUT_Load']=[data[3],'%']data_dict['OUTPUT_Frequency']=[data[4],'Hz']data_dict['Battery_Vlotage']=[float(data[5])*96,'V']data_dict['UPS_Temperature']=[data[6],'degress C']data_dict['Speaker_Status']=[status_flag[7],'#']data_dict['Shutdown_Active_Status']=[status_flag[6],'#']data_dict['Test_in_Progress']=[status_flag[5],'#']data_dict['UPS_Type']=[status_flag[4],'#']data_dict['UPS_System_Failed']=[status_flag[3],'#']data_dict['Bypass_Status']=[status_flag[2],'#']data_dict['Battery_Low_Alarm']=[status_flag[1],'#']data_dict['Input_Power_Status']=[status_flag[0],'#']except Exception as err:raise errelse:return data_dictdef print_json(value_list):try:data={"prtg": {"result": [{"Channel": "Run Result","CustomUnit": "#","Mode":"Absolute","Float":1,"Value":"0"}]}}for i in value_list:data_channels={"Channel": i,"CustomUnit": value_list[i][1],"Mode":"Absolute","Float":2,"Value":value_list[i][0]}data['prtg']['result'].append(data_channels)print (json.dumps(data, sort_keys=True, indent=2))except Exception as err:raise errdef main():try:serial_session=serial.Serial(port=PORT, baudrate=2400, bytesize=8, parity='N', stopbits=1, xonxoff=0)#定义串口连接参数serial_data=get_serial_data(serial_session)data=sort_serial_data(serial_data)print_json(data)except Exception as err:data={"prtg": {"error": 1,"text": str(err)}}print (json.dumps(data, sort_keys=True, indent=2))if __name__ == "__main__":main()

输出符合PRTG监控系统格式的json结构体数据

{"prtg": {"result": [{"Channel": "Run Result","CustomUnit": "#","Float": 1,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "INPUT_Voltage","CustomUnit": "V","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "234.9"},{"Channel": "INPUT_Fault_Vlotage","CustomUnit": "V","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "234.9"},{"Channel": "OUTPUT_Vlotage","CustomUnit": "V","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "220.0"},{"Channel": "OUTPUT_Load","CustomUnit": "%","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "006"},{"Channel": "OUTPUT_Frequency","CustomUnit": "Hz","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "50.0"},{"Channel": "Battery_Vlotage","CustomUnit": "V","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": 219.84},{"Channel": "UPS_Temperature","CustomUnit": "degress C","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "28.9"},{"Channel": "Speaker_Status","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "1"},{"Channel": "Shutdown_Active_Status","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "Test_in_Progress","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "UPS_Type","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "UPS_System_Failed","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "Bypass_Status","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "Battery_Low_Alarm","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"},{"Channel": "Input_Power_Status","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"}]}
}
Program ended with exit code: 0

三、PRTG中的值查询功能

上面的例子中，我们将UPS的状态码传递给上层监控系统。但是监控系统如何知道状态码为0和为1时候，代表什么意思呢？

{"Channel": "Input_Power_Status","CustomUnit": "#","Float": 2,"Mode": "Absolute","Value": "0"}

例如这个通道的数据中，Value字段表示市电输入状态，为0时表示输入正常，为1时表示市电输入中断。
这时候，我们需要用PRTG的值查询功能，将不同的数值定义成不同的状态。

1、新建值查询定义文件

在PRTG核心服务器的C:\Program Files (x86)\PRTG Network Monitor\lookups\custom目录下，我们新建一个Santak_UPS_RS232_Alarm.ovl文件，并用记事本打开进行编辑，内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><ValueLookup id="Santak_UPS_RS232_Alarm" desiredValue="1" undefinedState="Warning"><Lookups><SingleInt state="OK" value="0">Run_Status_OK</SingleInt><SingleInt state="Error" value="1">Run_Status_Error</SingleInt></Lookups></ValueLookup>

我们定义：
value=0的时候，文本显示"Run_Status_OK"，状态为正常（OK）。
value=1的时候，文本显示"Run_Status_Error"，状态为停机（Error）。
value等于其他值的时候，undefinedState=“Warning”，状态为告警（Warning）。

2、加载定义文件

在PRTG控制台中，进入系统->管理工具->点击加载查询和文件列表

3、编辑通道，调用定义文件

点击通道右侧的齿轮图标，打开通道编辑

在编辑通道窗口内，在“值查询”下拉菜单中选中刚才我们新建的定义文件。

然后，这个通道的值就不再是简单的0和1了。而是变成了带有文本描述和告警状态定义的通道状态。

搞定！

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