CN101110642B - 一种系统故障的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种系统故障自动检测的装置，与被监控系统连接，用于自动检测包括光通信传输节点系统设备及单元的被监控系统的工作状态，进行上报或告警，其中，包括：配置单元，用于通过通信信道接收用户的配置信息，并将配置信息传送给控制单元；控制单元，与配置单元连接，用于将配置信息下发至检测单元，并接收检测单元反馈的检测结果；检测单元，与控制单元连接并通过检测接口与被监控系统连接，用于根据配置信息检测被监控系统的硬件状态、配置信息、功能指标和/或性能指标，生成检测结果反馈回控制单元；输出单元，与控制单元连接，用于输出控制单元发送的检测结果。并提出了上述装置进行系统故障自动检测的方法。

Description

一种系统故障的检测方法和装置 

技术领域

本发明涉及通讯领域控制、传送站点及子系统各功能单元的自动检测及故障发现的方法和装置，尤其在光通信领域中对于传输节点系统设备及单元的状态检测方法和装置。 

背景技术

随着现代通信领域的技术不断进步和发展，超长距离、超大容量的传输系统越来越得到广泛的应用。由于长途骨干传输往往需要穿过人烟稀少的区域，其中继站点往往属于无人或者少人值守的状态。系统设备发生故障时，由相应的管理人员进行人工的故障定位及故障排除，其工作效率比较低下。 

随着通信系统业务领域的不断扩展，对通信设备可靠性及可管理性等方面性能的要求越来越高，采用人工事后干预的方式已经不能够满足当前通信系统的要求。为了有效地自动发现定位故障，并力争在系统性能进一步恶化前实现故障的预警，需要一种自动实现系统故障检测及预警的装置和方法。 

目前已经采用的一些方法和手段包括在无人值守站点增加录像监控系统、实现更加智能化的网络管理等等。这些方法是基于站点各功能单元正常工作时的外在表现来实现对系统单元功能是否正常的识别与划分，不能够准确判定复杂的故障类型及产生原因，需要用户后期干预的工作量较大，在实际使用中将造成不便，需要的改进方面包括： 

1.根据用户配置对系统实施监控； 

2.自动检测系统故障类型及故障原因； 

3.可配置的简单故障自动处理功能； 

4.事前故障预警，通过对故障的分级，当系统性能进一步恶化前，执行告警动作。 

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提出一种系统故障的检测方法和装置，解决系统故障的检测及定位问题，根据用户配置，自动解决低风险故障或者产生故障警告，降低事故处理的人工干预程度。 

为实现上述目的，本发明提出了一种系统故障自动检测的装置，与被监控系统连接，用于自动检测包括光通信传输节点系统设备及单元的被监控系统的工作状态，进行上报或告警，其中，包括： 

配置单元，用于通过通信信道接收用户的配置信息，并将所述配置信息传送给控制单元； 

控制单元，与所述配置单元连接，用于将所述配置信息下发至检测单元，并接收检测单元反馈的检测结果； 

检测单元，与所述控制单元连接并通过检测接口与所述被监控系统连接，用于根据所述配置信息检测所述被监控系统的硬件状态、配置信息、功能指标和/或性能指标，生成检测结果反馈回所述控制单元； 

输出单元，与所述控制单元连接，用于输出所述控制单元发送的检测结果。 

上述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，所述被监控系统包括多个目标单元，所述目标单元分别与所述检测单元通过检测接口连接；或者，所述目标单元分别与所述检测单元设置于目标单板，所述目标单板通过检测接口与所述控制单元连接，所述控制单元可以与多个目标单板分别连接。 

上述的系统故障自动检测的装置，其中，所述配置单元还包括： 

串口或以太网接口，与通信信道连接，用于通过人机界面、键盘和/或鼠标完成所述配置信息的更新和上传/下载服务。 

上述的系统故障自动检测的装置，其中，所述控制单元包括控制芯片或现场可编程门阵列。 

上述的系统故障自动检测的装置，其中，还包括： 

非易失性存储器，用于保存配置单元接收的配置信息。 

上述的系统故障自动检测的装置，其中，所述输出单元包括： 

视频信号输出设备，包括液晶显示器或阴极射线管显示器，用于显示检测结果和/或控制信息；和/或 

以太网接口，与互联网或局域网连接，用于将所述检测结果输出。 

为实现上述目的，本发明还提出了一种用于上述系统故障自动检测装置的系统故障自动检测的方法，其中，包括以下步骤： 

步骤一，配置单元从通信信道读取用户设定的配置信息，并将所述配置信息发送至控制单元； 

步骤二，所述控制单元处理所述配置信息，将所述配置信息下发至检测单元； 

步骤三，所述检测单元根据所述配置信息检测所述被监控系统的硬件状态、配置信息、功能指标和/或性能指标，生成检测结果反馈回所述控制单元； 

步骤四，所述控制单元发送检测结果至所述输出单元，所述输出单元输出所述检测结果。 

上述的系统故障自动检测的方法，其中，所述步骤一之前还包括： 

所述控制单元上电自检，若自检异常，直接产生告警消息，终止监控；若自检正常，进入步骤一的步骤。 

上述的系统故障自动检测的方法，其中，所述步骤三具体包括： 

步骤91，检测单元检测与目标单元的检测接口是否正常，若正常则进入步骤92，若不正常，则产生异常告警信息，终止检测； 

步骤92，所述检测单元分别检测所述目标单元的硬件状态，用户配置是否在合理范围，执行异常处理的次数和类型，和/或功能、性能指标是否处于合理范围； 

步骤93，所述检测单元判断是否对全部目标单元都进行了检测，若未完成全部检测，则继续对下一个目标单元进行检测，返回步骤91。 

上述的系统故障自动检测的方法，其中，还包括： 

定时检测步骤，用于所述控制单元根据设定的检测周期，当定时到达时，对被监控系统开始检测。 

本发明在系统中增加专用的监控接口，能够通过FPGA模块或专用的附加监测模块电路实现对现有监控设备无法发现的底层硬件状态、配置信息等直接关系产品是否可靠运行参数的监控及告警处理。基于更底层的设备状态获取将能够在设备性能进一步恶化前发出故障预警。 

本发明采用配置灵活的独立式监控或者嵌入式方式监控，能够实现灵活的配置，可以操用全部嵌入式的方式实现，也可以采用检测部分嵌入目标系统， 控制预警单元独立设计的方式，或者目标系统预留部分测试接口，其余检测、控制及输出部分集中处理的方式，在实际应用中具有很强的灵活性。 

另外，由于本发明所述的检测方法具有智能化的用户配置策略，因此在用户根据自己的监控策略设定控制后，剩下工作将全部由检测控制器自动完成，系统故障提前预警功能能够为设备可靠运行提供保障，同时其记录上报的故障定位及诊断信息能够大幅度提高设备的可靠性和可维护性，并减少了人工干预的环节，减少了产品的故障平均维护时间。 

本发明的装置及方法，于目前现有的一般监控软件及设备相比，由于通过在系统中增加专用的嵌入式监控接口技术，通过对底层硬件状态、配置信息、程序执行异常处理的频率进行监控，解决了现场快速故障定位及提前故障预警的功能，从而从整体上增强了系统的可维护性并大幅度缩短了产品的故障平均修复时间，为提前预防设备故障及提升系统的可维护性方面做出了有益的改进。 

附图说明

图1为本发明系统故障检测装置示意图； 

图2为本发明系统故障检测方法流程图； 

图3为本发明系统故障检测装置在系统级应用实例； 

图4为系统故障检测装置在单板级的嵌入式应用实例。 

具体实施方式

下面结合附图，基本按照附图的顺序对技术方案的实施作进一步的详细描述： 

本发明所述系统故障的检测装置100主要由4个功能单元组成，包括配置单元110、检测单元120、输出单元130和控制单元140。 

图1为系统故障检测装置示意图。如图1所示，该检测装置100内部可分为4个功能单元，各功能单元之间通过内部的总线连接在一起，构成完整的系统。配置单元110从人机界面接收用户配置信息，并保存在检测装置内部的非易失性存储器150中，该非易失性存储器150可以是EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、FALSH 存储器或者微型硬盘等，该配置信息通过内部总线接口可以到达控制单元140，控制单元140通过从配置单元110获取的信息下发给检测单元120，检测单元120执行检测动作，并将检测结果反馈给控制单元140，控制单元140将相关信息显示在输出单元130上。 

配置单元110可以通过串口、以太网接口等方式通过人机界面或键盘等方式完成控制信息的配置更新及上下载服务。 

控制单元140主要由控制芯片及相应软件或者FPGA(Field ProgrammableGate Array，可编程门阵列)构成。主要完成对配置信息的处理，以及检测指令的生成及下发，并作为配置单元110及检测单元120的信息显示控制，将信息发送到输出单元130，该单元亦可以作为独立的控制单元或者作为系统功能而嵌入到其他设备中。 

检测单元120通过对应的硬件检测接口，完成与被监控系统的底层通信过程，并能够从检测接口中获取到关系系统可靠性、稳定性方面的数据，以作为后续控制单元140的控制条件，该单元可以是具有专用测试接口的独立硬件设备或者是具有对外接口的嵌入式设备。 

专用检测接口可以是用户自行定义的硬件或者软件接口。 

输出单元130可以包括CRT、LCD等可视信号输出，也可以是通过对应的接口的格式数据流输出。 

图2为系统故障检测方法流程图。如图2所示，包括以下步骤： 

步骤S210，上电自检，如果自检异常，转入步骤S270；否则，转入步骤S220。 

步骤S220，配置单元读取用户设定的监控配置信息，并将参数传递给检测单元； 

步骤S230，检测单元根据配置检测目标单元的检测口是否正常，正常则进入步骤S240，否则直接产生告警后，转入步骤S250。 

步骤S240，检测单元分别检测目标单元的硬件状态、配置信息、功能指标及性能指标，根据检测结果，上报检测结论，转入步骤S250； 

步骤S250，检测控制器判定是否本次检测完成，如果完成转入步骤S260，否则继续下一格目标单元的检测； 

步骤S260，系统控制单元根据用户设定的默认扫描周期实施下一轮检测， 如果定时到达，开始转入步骤S220，否则继续循环计时； 

步骤S270，检测控制器产生自身异常告警，终止监控任务。 

在上述方法中，步骤S240又可包括如下步骤： 

步骤S241，检测目标单元的硬件状态，包括关键器件的温度、速率、误码率等； 

步骤S242，检测目标单元的的配置信息，用户配置是否在正常合理的范围； 

步骤S243，检测目标单元的应用程序执行异常处理的次数及类型； 

步骤S244，检测目标单元的支持的主要性能，检查是否处于合理范围； 

步骤S245，根据检测结果，生成检测报告。 

图3为系统故障检测装置在系统级应用实例。如图3所示，被监控单元200包括n个目标单元210(21、22……2n)，该装置100内部可分为4个功能单元，各单元之间通过内部的总线连接在一起，构成完整的系统。配置单元110从人机界面接收用户配置信息，并保存在检测装置内部的非易失性存储器150中，该配置信息通过内部总线接口可以到达控制单元140，控制单元140通过从配置单元110获取的信息下发给检测单元120，检测单元120执行检测动作，并将检测结果反馈给控制单元140，控制单元140将相关信息显示在输出单元130上。 

配置单元110通过串口连接PC或其它终端，通过上位机人机界面完成控制信息的配置更新及上下载服务。 

控制单元140主要由控制芯片及FPGA构成。主要完成对配置信息的处理，以及检测指令的生成及下发，并作为配置单元110及检测单元120的信息显示控制，将信息发送到输出单元130，该单元亦作为独立的控制单元。 

检测单元120通过自定义的硬件检测接口，完成与被监控系统200的底层通信过程，并能够从检测接口中获取到关系系统可靠性、稳定性方面的数据，以作为后续控制单元14的控制条件，该单元可以是具有专用测试接口的独立硬件设备或者是具有对外接口的嵌入式设备。 

输出单元为LCD显示屏，通过相应接口也可输出到其他显示设备上 

下面以配置为被监控系统目标单元21为例，说明系统工作过程： 

步骤S301，正常工作的目标单元21能够正常的完成其担负的任务流程； 

步骤S302，目标单元21能够根据目前的工作状况，给出检测控制板需要检测的控制信号； 

步骤S303，检测装置上电自检，如果自检异常，转入步骤S309；否则，转入步骤S304； 

步骤S304，配置单元读取用户设定的监控配置信息，并将参数传递给检测单元； 

步骤S305，检测单元根据配置检测目标单元的检测口是否正常，正常则进入步骤S306，否则直接产生告警后转入步骤S307。 

步骤S306，检测单元分别检测目标单元的硬件状态、配置信息、功能指标及性能指标，根据检测结果，上报检测结论，转入步骤S307； 

步骤S307，检测控制器判定是否本次检测完成，如果完成转入步骤S308，否则继续下一个目标单元的检测； 

步骤S308，系统控制单元根据用户设定的默认扫描周期实施下一轮检测，如果定时到达，开始转入步骤S304，否则继续循环计时； 

步骤S309，检测控制器产生自身异常告警，终止监控任务。 

上述控制过程的持续定时执行将能够保证在目标单元品质下降后及时给出警告信息，并在故障发生后能够记录并显示故障的类型及原因。 

图4为本发明系统故障检测装置在单板级的嵌入式应用实例。如图4所示，本应用实例应用于嵌入式检测，集中控制的方式。本实现方式包括目标单板400，集中检测控制板300以及连接他们的检测接口和通信信道，集中检测控制板300上的控制单元140可以通过自定义接口与多个目标单板400连接，与目标单板400上的检测单元120连接，而检测单元再通过硬件或软件检测接口与目标单元210连接。 

其中检测装置100内部可分为3个功能单元，各单元之间通过内部的总线连接在一起，构成完整的系统。配置单元110通过以太网接口获取用户配置信息，并保存在检测装置内部的非易失性存储器150中，该配置信息通过内部总线接口可以到达控制单元140，控制单元140通过从配置单元110获取的信息通过自定义接口下发给多个目标单板400中嵌入的检测模块120，嵌入式检测单元120执行检测动作，并将检测结果通过自定义接口反馈给控制单元140，控制单元140将相关信息输出到配置有以太网接口的输出单元130上。 

所述的配置单元110通过以太网与LAN或者其他网络相连，终端用户通过网络登录到检测装置上，完成配置工作。 

控制单元140主要由控制芯片及FPGA构成。主要完成对配置信息的处理，以及检测指令的生成及下发，并作为配置单元110及检测单元120的信息显示控制，将信息发送到输出单元130，该单元亦作为独立的控制单元。 

检测单元120被嵌入到目标系统中，通过自定义的硬件检测接口总线与检测板300连接，完成本单元的各种监控参量的数据采集/测试工作。 

本装置中，所述的输出单元为以太网接口，与配置单元110在物理上可以为同一个接口，将监控信息可以直接传输到终端或者专用服务器上。 

下面以配置被监控系统目标单元210为例，说明系统工作过程： 

步骤S401，正常工作的目标单元210能够正常的完成其担负的任务流程； 

步骤S402，目标单元210能够根据目前的工作状况，给出检测控制板需要检测的控制信号； 

步骤S403，检测装置上电自检，如果自检异常，转入步骤S409；否则，转入步骤S404； 

步骤S404，配置单元读取用户设定的监控配置信息，并将参数传递给检测单元； 

步骤S405，检测单元根据配置检测目标单元的检测口是否正常，正常则进入步骤S406，否则直接产生告警后转入步骤S407； 

步骤S406，检测单元分别检测目标单元的硬件状态、配置信息、功能指标及性能指标，根据检测结果，上报检测结论，转入步骤S407； 

步骤S407，检测控制器判定是否本次检测完成，如果完成转入步骤S408，否则继续下一个目标单元的检测； 

步骤S408，系统控制单元根据用户设定的默认扫描周期实施下一轮检测，如果定时到达，开始转入步骤S404，否则继续循环计时； 

步骤S409，检测控制器产生自身异常告警，终止监控任务。 

上述控制过程的单次执行即可完成目标单板群的状态检测及故障定位功能，适宜于大批量执行品质检验以及快速故障排除分类等操作。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的普通技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种系统故障自动检测的装置，与被监控系统连接，用于自动检测包括光通信传输节点系统设备及单元的被监控系统的工作状态，进行上报或告警，其特征在于，包括：

配置单元，用于通过通信信道接收用户的配置信息，并将所述配置信息传送给控制单元；

控制单元，与所述配置单元连接，用于将所述配置信息下发至检测单元，并接收检测单元反馈的检测结果；

检测单元，与所述控制单元连接并通过检测接口与所述被监控系统连接，用于根据所述配置信息检测所述被监控系统的硬件状态、配置信息、功能指标和/或性能指标，生成检测结果反馈回所述控制单元；

输出单元，与所述控制单元连接，用于输出所述控制单元发送的检测结果。

2.根据权利要求1所述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，所述被监控系统包括多个目标单元，所述目标单元分别与所述检测单元通过检测接口连接；或者，所述目标单元分别与所述检测单元设置于目标单板，所述目标单板通过检测接口与所述控制单元连接，所述控制单元可以与多个目标单板分别连接。

3.根据权利要求1所述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，所述配置单元还包括：

串口或以太网接口，与通信信道连接，用于通过人机界面、键盘和/或鼠标完成所述配置信息的更新和上传/下载服务。

4.根据权利要求1所述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片或现场可编程门阵列。

5.根据权利要求1所述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，还包括：

非易失性存储器，用于保存配置单元接收的配置信息。

6.根据权利要求1所述的系统故障自动检测的装置，其特征在于，所述输出单元包括：

视频信号输出设备，包括液晶显示器或阴极射线管显示器，用于显示检测 检测结果和/或控制信息；和/或

以太网接口，与互联网或局域网连接，用于将所述检测结果输出。

7.一种用于根据权利要求1所述的系统故障自动检测装置的系统故障自动检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，配置单元从通信信道读取用户设定的配置信息，并将所述配置信息发送至控制单元；

步骤二，所述控制单元处理所述配置信息，将所述配置信息下发至检测单元；

步骤三，所述检测单元根据所述配置信息检测所述被监控系统的硬件状态、配置信息、功能指标和/或性能指标，生成检测结果反馈回所述控制单元；

步骤四，所述控制单元发送检测结果至所述输出单元，所述输出单元输出所述检测结果。

8.根据权利要求7所述的系统故障自动检测的方法，其特征在于，所述步骤一之前还包括：

所述控制单元上电自检，若自检异常，直接产生告警消息，终止监控；若自检正常，进入步骤一的步骤。

9.根据权利要求7所述的系统故障自动检测的方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

步骤91，检测单元检测与目标单元的检测接口是否正常，若正常则进入步骤92，若不正常，则产生异常告警信息，终止检测；

步骤92，所述检测单元分别检测所述目标单元的硬件状态，用户配置是否在合理范围，执行异常处理的次数和类型，和/或功能、性能指标是否处于合理范围；

步骤93，所述检测单元判断是否对全部目标单元都进行了检测，若未完成全部检测，则继续对下一个目标单元进行检测，返回步骤91。

10.根据权利要求7或9所述的系统故障自动检测的方法，其特征在于，还包括：

定时检测步骤，用于所述控制单元根据设定的检测周期，当定时到达时，对被监控系统开始检测。 

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