CN102301552B - 用于监控并保护电气设备的供电的装置及实施所述装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控和保护电气设备(3)的装置(1)，其以串联方式设置在电源(2)与所述设备之间的供电线(19)上，所述装置包括：-至少一个电压调节器(10)，适于调节所述设备(3)的供电电压，-至少一个限流器(11)，耦合至所述电压调节器(10)，并适于在所述设备吸收的供电电流超过上限工作值时减小所述设备(3)的供电电压，-至少一个短路保护装置(13、14)，适于在所述输入电压超过比所述上限工作值更高的一安全限制值时被激活，并使得以串联方式设置在所述电源(2)与所述设备(3)之间的保险丝(15)烧断，以及-计算和存储模块(20)，适于产生时钟，并在非易失性存储器中记录故障发生日期以及所述设备的供电的工作参数。

Description

用于监控并保护电气设备的供电的装置及实施所述装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控并保护电气设备的供电的装置，其使得能够确定并记录在供电中发生的故障，以便确定其成因，并且如果合适的话，确定责任人。本发明还涉及一种用于实施上述装置的方法。

背景技术

在当前电子电气系统—例如以计算机为例—是由多个互连的装置形成的，并且通过稳定的供电而从市电供电，所述稳定的供电为每个装置(主板、处理器、硬盘等等)提供在电压、电流等等方面适于该装置的特性的电源。

在该供电中的任何错误或故障都会对与之连接的装置造成灾难性后果。即使是在大多数情况下的后果是该装置的损坏并且从而导致对其进行更换以及限于设备成本的相关开销，仍然存在这样的情况，即，设备成本仅表示所造成代价的非常小的一部分。例如，硬盘或数据库的错误会造成数据丢失，引起严重的运营和金融影响。即使是存在恢复特定数据的可能性—虽然是有限的可能性，这些可能性的实施也需要极大的开销。其它设备的错误同样造成具有等同严重后果的操作损失。

已知多种用于保护电气设备的装置，这种装置还能够保护为其供电的电源，例如以文献FR2830379中的装置为例，该文献公开了一种用于负载以及其电源的保护装置，其包括限压电路和限流电路，该限压电路和限流电路还能够作为功耗限制电路来工作。然而，在负载供电中会发生该装置不希望的其它故障，例如以过电压为例，其会超过该装置的开关所能够阻塞的最大电压值。此外，不论保护装置的效率如何，在受保护的装置中仍然有可能发生错误。

此类损失的受害人由此会倾向于求助于保险单来涵盖此风险或者确定谁将为此负责，以便主张赔偿。然而，在现有技术中，在事情发生之后非常难以确定此类损失的成因和确定责任人，因为装置的错误可能归因于该装置本身，或者实际上可能是由诸如设备供电中的故障之类的外部因素或由异常的环境状况所造成的。

因此，就存在对于一种装置的需求，该装置不仅能够提高设备受保护的程度，而且还能够详细地记录任何故障或错误发生时的环境。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于监控和保护电气设备的装置，其能够保护所述设备免受广泛的供电故障。

本发明的另一目的在于提供一种装置，该装置还能够保护电源免受在受保护的设备中的错误所造成的任何故障。

本发明的另一目的在于提供一种装置，其能够监控并以可靠及持久的方式记录并备份表示在发生故障时受保护设备的供电和环境的特定参数。

本发明的另一目的在于提供一种装置，其能够以可靠及持久的方式连接至其意欲监控和保护的电气设备上，以使得在所述电气设备中已经发生且已经根据在所述装置中记录的参数而确定的事件的真实性是无可置疑的。

本发明的另一目的在于提供一种用于监控和保护电气设备的装置，其使得能够在本地报告所检测的故障，并且如果可应用的话，以远程方式报告。

本发明的另一目的在于提供一种装置，其能够用于在新的、更为有效和高效的保险业务中针对可能影响受保护电气设备的损害提供支持并提供证据。

为此目的，本发明涉及一种用于监控和保护电气设备的装置，所述装置以串联方式设置在电源与所述电气设备之间的供电线上，所述装置包括：

-至少一个电压调节器，适于在所述电源所传送的输入电压处于下限工作值与上限工作值之间时调节所述设备的供电电压，并在所述输入电压处于所述工作值之外时切断所述供电电压，

-至少一个限流器，耦合至所述电压调节器，并且适于在所述设备吸收的供电电流超过上限工作值时减小所述设备的供电电压，

-至少一个短路保护装置(crowbarshort-circuitdevice)，适于在所述输入电压超过比所述上限工作值更高的安全限制值时被激活，并使得以串联方式设置在所述电源与所述电气设备之间的保险丝烧断，以及

-计算和存储模块，适于产生时钟，并在非易失性存储器中记录故障发生日期和所述装置的供电的工作参数。

即使是所述电源是被认为是稳定的供电单元，耦合在一起的额外的保护模块能够减轻在所述供电单元中的任何错误或者在并联供电的电气设备上可能发生的电气问题的后果。因此，所述电压调节器仅在所述输入电压处于正常工作限制值内时为受保护设备供电，所述限流器与所述电压调节器协作，以便在所述设备输入表现出诸如短路之类的内部故障的过量电流时限制所述设备的供电电压，并且—如果在所述供电线上发生了过压且该过压在一个能够损坏所述电气设备和/或所述电压调节器的电平上—由所述保险丝和所述短路保护装置形成的断路器将通过中断在所述电源与所述装置之间的供电线来使所述装置与电气设备一起被隔离。在电气设备包括多条供电线(例如，用于几个供电电压)的情况下，每条线包括一组保护模块(电压调节器、限流器、短路保护装置)，该组模块链接至共用的计算和存储模块。除了由本发明的装置所提供的增强的保护之外，本发明的装置包括如下模块：能够对故障的发生确定日期并记录，并还用于记录与工作参数—诸如所述设备的输入电压、供电电压以及所述设备消耗的电流—相关的测量值，从而使得能够确定故障的特性。有利的是，将所收集的数据记录在非易失性存储器中，该非易失性存储器优选地是不可修改的，以使得即使是其所保护的装置和设备被毁坏，其也可以被重新读取并用于确定谁(如果有任何人)要为该故障的发生负责。

有利的是，在本发明的第一实施例中，电压调节器、限流器和短路保护装置适于自主地且独立于所述计算和存储模块来工作，并且所述计算和存储模块适于在所述非易失性存储器中记录在预定时间段内所述设备的供电单元的工作参数和日期。在该保护装置的此版本中，保护模块自主地且与用于记录错误的部分并行地工作。在预定时间段内或在多个记录上的滚动循环(rolling)的基础上记录工作参数。

在本发明的该第一实施例的一个变型中，电压调节器、限流器和短路保护装置适于在其被激活时产生发往所述计算和存储模块的中断信号，该信号激活在所述非易失性存储器中对所述设备的供电的工作参数和日期的记录。在此变化例中，所述装置记录在至少一个保护模块被激活时，即在发生故障的时刻，所述装置的状态的“照片”。

在根据本发明的第二实施例中，所述计算和存储模块适于根据所述设备的供电的工作参数及其与预定值的比较来控制电压调节器、限流器和短路保护装置，所述计算和存储模块管理在所述非易失性存储器中对所述设备的供电的工作参数和日期的记录。在该实施例中，所述装置提供的优点在于，在工作限制值以及所保存的记录的频率和量方面是完全可编程的。

有利地且根据本发明，所述计算和存储模块还包括不可修改存储器，其适于永久性地记录用于识别所保护的设备的信息片。以此方式，根据本发明，该监控和保护装置可以以防篡改的方式链接至其所保护的设备。

有利地且根据本发明，所述电压调节器包括控制输入，并且所述计算和存储模块适于根据预定事件的发生来控制所述设备的供电的连接或断开。该特性结合在所述计算和存储模块中的时钟的存在，使得能够对受保护设备的工作或关闭的操作时隙进行编程，而无需额外代价。

有利地且根据本发明，该监控和保护装置包括适于测量所述设备和/或所述装置的环境参数的至少一个传感器。例如，所述传感器是温度传感器、测湿传感器和加速度传感器的集合中的一个。

有利地且根据本发明，所述计算和存储模块适于将所述参数的值与预定限制值进行比较，并适于在所述参数超过所述限制值的情况下控制所述设备的供电的连接或断开。因此，在环境温度、湿度或加速度(例如，在所述设备下落的情况下)超过预定阈值时，可以断开设备的供电，并且在环境状况再次可接受时，可以再次连接设备的供电。

有利地且根据本发明，所述计算和存储模块另外适于记录在所述设备的环境中的故障的发生时刻以及特性。这样，可以获知错误是否是由于设备暴露在其规格之外的环境状况中而造成的。

有利地且根据本发明，该监控和保护装置包括通信模块，所述通信模块适于建立用于与外部系统交换信息的链接。该通信模块例如是有线串联链接形式的(USB)，或者甚至是无线链接形式的(WIFI、GSM等等)，其使得能够对所述装置进行编程，并且能够收集在其存储器中记录的数据。该通信模块还可以经由外部计算机和/或网络(LAN、WAN)链接至远程监控系统或其它系统。

有利地且根据本发明，该监控和保护装置另外包括信号通知模块，所述信号通知模块适于以信号通知在所述设备的供电和/或环境中的故障的发生时刻和特性。根据受保护设备的特性和成本，对故障的信号通知的范围可以从简单的声音信号(哔哔)或警示灯到使用上述通信模块的远程信号通知。

有利地且根据本发明，该监控和保护装置包括自主电源，所述自主电源独立于其所连接的电源。这样，即使是供电线断开—例如，通过由于短路保护装置烧断保险丝而断开—所述计算和存储模块可操作一个充足的时间段来备份在发生故障时所采集的数据。

有利地且根据本发明，该监控和保护装置被小型化并集成到要保护的设备的电源连接器的外壳中。

本发明还涉及一种方法，其用于实施诸如如上所述的用于监控和保护电气设备的装置，其中，该方法包括：

-用于初始化所述装置的步骤，在该步骤中，将程序和工作限制值记录在非易失性存储器中，

-用于由所述装置识别受保护设备的步骤，在该步骤中，将用于识别所述设备的信息片记录在非易失性且不可修改存储器中，

-监控与保护步骤，在该步骤中，收集所述受保护设备的供电和环境的参数，并将所述参数与在所述用于初始化的步骤中记录的工作限制值进行比较，

-用于记录和以信号通知故障的步骤，该步骤通过由于供电和/或环境参数超过所记录的工作限制值而造成的故障发生来发起，

-用于还原并分析所述故障的步骤，在该步骤中，基于在所述故障发生时所记录的参数来确定所述故障的初始成因。

本发明还涉及用于监控和保护电气设备的一种装置和一种方法，其由以上和以下所述的一个或多个特征来共同地表征。

附图说明

根据以下描述以及附图，将会明晰本发明的进一步的目的、特征和优点，在附图中：

图1是根据本发明的装置的示意图，

图2是根据本发明的装置的计算和存储模块的示意图，

图3是示出用以实现根据本发明的装置的方法的流程图，

图4是根据本发明的装置所保护的电气设备产品的局部视图，该装置被集成至电源连接器中。

具体实施方式

图1是示出根据第一实施例的用于监控和保护电气设备3的装置1的示意图。装置1以串联方式设置在电源2与设备产品3之间的供电线19上，电源2例如为向构成计算机的诸如主板、处理器、硬盘、光盘等等之类的不同设备产品供电的稳定电源，设备产品3在所描述的实例中是计算机硬盘。

从连接至设备3开始，装置1—在供电线19上以串联方式—包括电压调节器10、限流器11的测量电阻12以及保险丝15。保险丝15一端连接至电源2，且另一端连接至晶闸管14的阳极，晶闸管14的阴极接地。晶闸管14借助于过电压检测器13提供短路保护。过电压检测器13连接在供电线19与地之间，并且包括连接至晶闸管栅极14的控制端子。

限流器11利用在测量电阻12的端子上的电压降来测量在供电线19中流动的供电电流。本领域技术人员可以使用用来测量电流的其它公知方法，例如—以电流反射镜为例。限流器11适于经由耦合线16与电压调节器10协作，从而使得如果供电电流超过预定限制值，则能够修改电压调节器10的输出电压。

电压调节器10接收由电源2传送的输入电压，并向设备3输出调节后的供电电压。该调节器按照其本身已知的方式包括串联在该调节器的输入与输出之间的积分晶体管(或等同物)，所述晶体管适于根据输入电压而以开关或线性模式工作。

图1所示的监控和保护装置还包括采用微控制器20形式的计算和存储模块，其结构和功能将结合图2进行详细描述。微控制器20由独立于电源2的自主电源22供电，自主电源22例如为锂电池或电池组。这样，即使是供电线19被断开，该微控制器仍然被持续供电并且能够在发生故障之后完成操作。该自主电源22还可以用于对装置1的需要在故障之后保持工作的部件(信号通知、通信等等)供电。

微控制器20主要包括：存储器块210、处理器220、时钟225、具有多个输入的模数转换器230、控制接口235和通信接口240。

存储器块210包括提供不同特征的多个存储器区域。例如，第一存储器区域称为不可修改存储器211，由PROM型存储器电路实现，是只写一次不可擦除的，适于保存用于识别监控和保护装置1的数据(诸如其序列号)以及其所保护的设备的识别数据(制造商、型号、序列号等等)。存储器块210进一步包括第二存储器区域，称为程序存储器212，是EEPROM存储器或闪存型的，是非易失性的，适于保存微控制器的工作程序以及诸如装置1的工作限制值(上限和下限电压工作值、上限电流值、安全限制值)之类的永久性数据。该数据和工作程序通常在制造装置1时在工厂中写入存储器中。然而，其可以在使用该装置时进行更新，但是对该存储器区域的访问会经历识别和/或认证过程以便能够控制修改条件。

第三存储器区域被称为工作存储器213，是非易失性的，例如具有与程序存储器212相同的类型，适于接收表示装置1和设备3的工作参数测量值的数值以及与这些测量值相关联的数据信息。

微控制器的时钟225适于提供日期与时间戳信息，其包括—例如—年、月、日、分钟和秒，从而能够尽可能精确地记录事件发生的时刻以及进行测量的时刻。

模数转换器230适于在输入上接收并测量装置1和设备3的工作参数。其经由连接至电源2与电阻器12的连接端上的测量线17从所述装置接收输入电压，经由测量线18接收在电阻器12的另一端上的电压，从而使得能够计算供电线19上的电流，并且其经由连接至电压调节器10与装置3的连接端上的测量线24接收装置3的供电电压。

模数转换器230还适于接收并测量表示经由在所述装置中包含的传感器传送的装置1的环境参数的值，所述传感器例如是温度传感器26、测湿传感器27或加速度传感器28，或者实际上适于测量设备3的使用环境中的相关物理参数的任何其它类型的传感器。

微控制器20还包括控制接口235，其适于将控制信号传送至装置1的特定组件，并且—具体而言是经由控制线23—将控制信号传送至电压调节器10，从而使得设备3的供电连接或断开。该控制接口还适于经由控制线29控制信号通知块30，信号通知块30包括一个或多个LED或蜂鸣器。

微控制器20另外包括通信接口240，其使得装置1能够经由物理或虚拟通信线25连接至诸如计算机4之类的外部系统，该外部系统进而—例如—经由网络5(互联网或私有网)连接至服务器6。该通信接口可以是根据已知标准(USB、RS232等等)的有线接口，或者如果合适的话，该通信接口可以是WIFI、GSM、蓝牙、ZigBee等等类型的无线接口。

在本发明的装置的第一实施例中，由电压调节器10、限流器11和包含保险丝15、晶闸管14和过电压检测器13的断路器构成的保护模块适于自主地且独立于微控制器20地工作。在此情况下，根据要保护的设备来选择或调整形成该保护模块的部件以便定义该装置的工作值。

电压调节器10适于例如根据设备3的规格，例如硬盘为5±0.5伏，向设备3传送供电电压。该调节器适于以由电源2供应的输入电压来工作，该输入电压处于下限工作值(例如4.5伏)与上限工作值(例如7.5伏)之间。如果输入电压低于下限工作值，则调节器适于切断对该设备的供电。如果输入电压超过上限工作值，则调节器同样适于切断对该设备的供电。例如，如果输入电压在5.5V与上限工作值之间，则调节器在其能够消散的功率限度内以线性模式工作。如果超过了该功率，则调节器同样切断对该设备的供电。

然而，电压调节器10在其能够容忍的最大输入电压方面受到限制，即使是切断了对该设备3的供电。例如，电源中的故障会造成供电线19上存在220V电压范围，这会造成调节器以及连接至该调节器的设备的毁坏。为了防止此后果，过电压检测器13适于在该输入电压超过一个安全限制值时控制晶闸管栅极14，其中该安全限制值高于调节器的上限工作值但低于调节器在阻塞状态下能够容忍的最大电压。只要超过了该安全限制值，晶闸管14就由此被命令短路，造成保险丝15中的短路电流，保险丝15熔化并将下游电路与电源隔离，所述下游电路即为装置1和设备3的主要部分。

例如，如果由于设备3中的内部故障造成设备3短路(即使是部分地)，则该设备吸收的供电电流可能增大并超过上限工作值。为了不仅保护电源2还保护设备3中由于该短路而可能过热的部件，限流器11经由耦合线16使得在电压调节器端子上的电压下降，以便降低设备3的供电电压，并伴随地降低流经它的电流。如果该短路消失，则设备3吸收的电流降低，并且组件返回正常。如果电流持续升高，则超过电压调节器10的上限电压和/或功率限制值，并且调节器中断对该设备的供电。

在该第一实施例中，装置1的保护模块根据在该装置制造时设置的限制值来自主地工作。此时，微控制器20接收到工作程序以及表示这些限制值的数据，其被存储在存储器区域212中。

在该监控和保护装置1的工作期间，微控制器20周期性地测量不同的工作参数(设备的输入电压、消耗电流、供电电压，以及—如果合适的话—温度、湿度、加速度等等)并将测量的值和测量的日期记录在工作存储器213中。这些记录在滚动循环的基础上进行，即，当工作存储器充满时，每个新的记录取代先前所记录的最旧的记录。

对于所执行的每次测量，微控制器20将测量的值与在其程序存储器中记录的限制值进行比较。如果超过了这些限制值中的至少一个限制值，则记录故障。根据微控制器的程序可以设想几种类型的处理：将相应的记录标记为不可擦除并将其保留以供稍后使用，或者—例如如果该故障被识别为是严重的—则将全部先前记录进行备份、等等。例如，在一个示出正峰值的输入电压测量值之后跟着一个或多个具有接近于零的值的测量值则表示已经触发了短路保护装置并且保险丝15已经烧断。可替换地，电流消耗的急剧下降并伴随着设备3的供电电压中的正峰值则可以被认为是表示设备3的电源输入中的故障(开路)。

因此可以看到，通过分析微控制器20所记录的记录，可以确定所发生的故障的类型及其可能的成因(在电源2侧还是在设备3侧)。类似地，对环境参数值(温度、湿度、加速度等等)的伴随记录能够提供关于该故障的可能的外部成因的信息。

还可以对该监控和保护装置1进行编程，从而微控制器20所测量的环境参数之一超过限制值导致受保护设备得到保护。为此目的，电压调节器10包括控制输入，其经由控制线23连接至微控制器的控制接口235。该命令使得电压调节器10被强制中断对设备3的供电。由此，微控制器20适于在所监控的环境参数之一超过在程序存储器212中编程的限制值时使得设备3与供电断开，并且在该参数值返回正常时重新连接。当然，每个命令都是工作存储器中的记录项，其至少包括所记录的环境故障的日期和特性，以及在发生该故障时所测量的参数值。

此外，由于微控制器20并入了能够传送时间信号的时钟，因此可以在无需额外设备的情况下在预定时间连接该设备的供电(或将其断开)，例如这可以通过将日期值编程在程序存储器212中并将当前日期与这些值进行比较来实现。有利的是，可以经由微控制器的通信接口240来实施对这些数据值的编程，例如借助于外部系统4或某个专用设备。当然，可以将除了日期或超过限制值之外的其它事件编程至微控制器20中，从而使得在发生此类事件时，微控制器适于命令将设备3连接至电源或从电源断开。

在根据本发明的监控和保护装置的该第一实施例的一个变型中，由电压调节器10、限流器11和包含保险丝15、晶闸管14和过电压检测器13的断路器构成的保护模块经由中断线(未示出)以并联方式链接至微控制器20，并适于在至少一个保护模块被激活时发起处理器220的中断并命令执行预定例程。例如，当作为输入电压在所设定的限制值之外的结果而由电压调节器10切断了对设备3的供电时，或者当限流器11命令调节器降低对设备3的供电电压时，或者甚至是当过电压检测器13控制晶闸管栅极14时，中断线状态改变并迫使微控制器20针对故障执行处理例程，在该处理例程中，在与由时钟225所提供的当前日期相同的时间，由模数转换器230测量该装置的供电和环境参数值，并且这些值被记录在工作存储器213中。在该变化例中，与主要实施例中连续地记录数据的情况相反，由故障的发生来触发记录。可以将该装置编程为连续地保存一个或多个记录。这样，不是连续地调用工作存储器，并且仅记录出现故障之后的测量值。

在本发明的第二实施例中，该装置的保护模块由控制器20控制。在该实施例中，与先前的实施例相同，微控制器20周期性地测量不同的工作参数(设备的输入电压、消耗电流、供电电压，以及—如果合适的话—温度、湿度、加速度等等)并将所测量的值与在其程序存储器中所记录的限制值进行比较。然而，该保护装置适于由在微控制器的控制接口235上的输出进行控制。例如，当在测量线17上所测量的电压超过预定阈值时，晶闸管栅极14由微控制器直接控制。过电压检测器13从而不再是必需的。同样，电压调节器10的控制可以适于以线性方式对其进行控制，并且不是在全开或全闭(all-or-nothing)的基础上。这样，微控制器20能够根据在测量电阻12上的电压中的差异(表示供电电流)和这些电压的绝对值来控制调节器的输出电压，从而控制设备3的供电电压。与此相同，微控制器20根据环境参数测量值(温度、湿度、加速度等等)以及这些环境参数测量值与在其程序存储器中记录的限制值的比较来控制设备3的供电连接或断开。

如果这些限制值中有至少一个被超过，则记录故障，并且微控制器命令记录所测量的不同参数以及该故障发生的日期。

根据本发明的监控和保护装置的该第二实施例的优点在于，其能够以在特定电压和电流范围内的、适合于多个设备产品3的限制值进行编程。这样，可以标准化该装置的制造，并且其对于要保护的装置的适应性可以在连接至该要保护的装置时执行。

无论为该装置设想何种实施例，都旨在将所述装置小型化并集成至设备3的电源连接器40中，如图4所示。连接器40至少接收来自电源的供电线19。该供电线连接到基板上，例如印刷电路或混合电路，从而形成该监控和保护装置1。有利的是，该装置1可以二次模制(overmould)在连接器40内部。装置1的输出直接连接至连接器40到设备3的连接引脚(在该示意图中未示出)。有利的是，信号通知块30包括通过二次模制而可见的发光二极管。以有线链接的连接器形式表示的通信线25可在连接器40侧接入。当然，该通信线还可以由与供电线19并行的电缆实现，或者—如先前所见的—由任何其它无线通信手段实现。

现在将参考图3描述用于实现根据本发明的监控和保护装置的方法，该方法尤其适于支持对受保护设备的保险业务的实施。

用于实施根据本发明的装置的该方法包括第一步骤110，其在该装置的制造期间或制造完成时初始化该装置。在该初始化时，给予每个装置1一个序列号，从而可以唯一地识别该装置，该序列号记录在该装置1的不可修改存储器211中。还将该装置的工作程序的至少一部分给予该装置。该部分包含最小工作程序，该最小工作程序至少包括使得微控制器20能够管理其通信接口的全部指令，例如，以便使得能够在后续阶段中下载该程序的其它补充部分或更新等等。在根据本发明的第一实施例实现的装置1的情况中，还将与在制造时对保护模块执行的调整相对应的工作限制值输入其程序存储器212中。此外，只要安装了该装置的自主电源，就开始时钟225并将其设定在正确的时间。

可以看到，在该初始化步骤结束时，装置1是可操作的(至少根据最小程序)，并且如果其配有适当的传感器就能够记录与其环境相关的测量值。这使得能够确保在得到客户授权之前装置1不会遭受到易于损坏它的状况。

用于实施装置1的该方法随后包括用于在得到客户授权时识别要保护的设备3的步骤120。在该步骤中，将装置1以串联方式连接在电源2与设备3之间。将其通信线25连接至外部系统4。在特定情况下，该外部系统4可以是与设备3相连的计算机。

在该步骤120期间，执行不同的操作。例如但不限于，最小工作程序可以进行设置—自主地或者在外部系统4中所提供的特定程序的控制之下—以便识别其要保护的设备的类型，例如通过读取在该设备的存储器中所存储的识别数据(制造商、型号、类型、序列号、版本等等)。在该信息的基础上，装置1能够—经由其到外部系统4的连接，以及在远处经由互联网5—从服务器6下载适合于设备3的任何补充程序，以及(对于根据第二实施例的装置，例如)适合于该设备的工作限制值。

装置1，更具体地说是微控制器20，适于以这样的方式在其不可擦除存储器中记录其所连接的设备3的识别日期：即，使得能够影响确定性配对并保证在故障情况下该设备不被替换。此外，可以在该识别步骤中进行设置以便在远程站点(例如保险公司的互联网站点)处记录该装置/设备配对以及与消费者有关的信息，以用于任何随后针对该保险公司所提供的保险的索赔。

在这些操作结束时，用于实施装置的该方法移动到监控和保护步骤130。在该步骤中，装置1执行用于测量工作参数和环境参数的操作，将这些参数与在其程序存储器中所保存的限制值进行比较，并将这些测量值与当前日期记录在其工作存储器213中。只要没有检测到故障，该步骤就重复进行。

当检测到故障时，不管是由于装置1的一个保护模块的激活还是由于供电或环境参数的测量值超过在程序存储器中所记录的限制值之一，用于实施装置的该方法移动到故障处理步骤140，在该步骤中，执行以下故障处理操作中的至少一个：将测量值和日期的当前记录标注为缺陷，并且—例如—标记为不可擦除；由信号通知块30来以信号通知缺陷；如果有必要，则经由通信接口240和通信线25向远程站点发送警报；执行用于评估该故障的严重性的子程序；等等。

如果装置1的工作程序提供了此类严重性评估，则根据该评估，该方法可以返回至监控和保护步骤，或者甚至将该装置和受保护设备与供电断开，并移动到下一个步骤。如果并未设置评估故障的严重性，从而使得监控和保护操作能够继续进行，则该方法移动到用于还原和分析的步骤150，在该步骤期间，操作者或系统专家介入来从工作存储器中提取在该故障之前或在该故障期间所记录的各种信息项，并以这些信息项为基础形成初始解释，从而可能能够确定成因以及分配责任。

当然，本说明书仅仅是以说明性实例的形式提供的，本领域技术人员在不脱离本发明的范围的情况下能够对其作出各种修改，例如在环境传感器中集成预先调整的限制值以及调整这些传感器以便控制在控制线23上直接并联的电压调节器10，或者甚至调整计算和存储模块的工作程序以便提供几个级别的安全性和/或机密性，从而使得除了被适时授权的人之外所记录的数据可以不被读取或修改。

Claims (10)

1.一种用于根据工作参数的预定值来监控和保护电气设备(3)的装置(1)，所述装置以串联方式设置在电源(2)与所述电气设备(3)之间的供电线(19)上，所述装置包括：

-至少一个电压调节器(10)，具有输入端和输出端、以及控制输入线(23)，所述输入端接收所述电源(2)所传送的输入电压，所述输出端将调节后的供电电压提供给所述电气设备(3)，所述控制输入线(23)用于控制从所述输入端到所述输出端的连接或断开；

-至少一个限流器(11)，耦合至所述电压调节器(10)，

-至少一个可控制的短路保护装置(13、14)，以及

-计算和存储模块(20)，适于产生时钟(225)，并在非易失性存储器(213)中记录故障发生日期以及所述电气设备(3)的供电的工作参数，

其中，所述计算和存储模块(20)适于根据所述电气设备(3)的供电的工作参数及其与所述预定值的比较来控制所述电压调节器(10)、所述限流器(11)和所述可控制的短路保护装置(13、14)；

其中，所述计算和存储模块(20)包括：

(i)存储模块(212)，用于存储所述设备的供电的工作参数的预定数值，包括：输入电压下限工作值、输入电压上限工作值、高于所述输入电压上限工作值的安全限制电压值、以及吸收的电流上限值；

(ii)至少一个模数转换器(230)，其连接至所述供电线，用于感测工作参数的值，包括所述输入电压、所述输出电压和所述吸收的电流；

(iii)比较模块，用于比较所述工作参数与所述预定数值；

(iv)至少一个控制输出线(23)，用于：

控制所述至少一个电压调节器在当所述电压调节器的所述输入端上感测的所述输入电压处于所述输入电压下限工作值与所述输入电压上限工作值之间时、将所调节的供电电压提供给所述电气设备(3)，并且控制所述至少一个电压调节器在当所述输入电压处于所述输入电压下限工作值与所述输入电压上限工作值之间所限定的范围之外时、切断所调节的供电电压；

控制所述至少一个限流器(11)在当由所述电气设备(3)吸收的供电电流超出所述吸收的电流上限值时、减小所调节的供电电压；

控制所述至少一个可控制的短路保护装置(13、14)在当所述输入电压超出所述安全限制电压值时被激活，以使得以串联方式设置在所述电源(2)与所述电气设备(3)之间的保险丝(15)烧断。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括适于测量所述设备(3)和/或所述装置(1)的环境参数的至少一个传感器(26、27、28)。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述传感器是温度传感器、测湿传感器和加速度传感器的集合中的一个。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述计算和存储模块(20)适于将所述参数的值与预定限制值进行比较，并在所述参数超过所述限制值的情况下控制所述设备(3)的供电的连接或断开。

5.如权利要求2到4中任一项所述的装置，其中，所述计算和存储模块(20)还适于记录在所述设备的环境中的故障的发生时刻以及特性。

6.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括通信模块(240、25)，所述通信模块(240、25)适于建立用于与外部系统(4)交换信息的连接。

7.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括信号通知模块(30)，所述信号通知模块(30)适于以信号通知在所述设备(3)的供电和/或环境中的故障的发生时刻和特性。

8.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其中，所述装置包括自主电源(22)，所述自主电源(22)独立于所述装置所连接的所述电源(2)。

9.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其中，所述装置被小型化并集成到要保护的所述设备(3)的电源连接器(40)的外壳中。

10.一种用于实施如以上任一权利要求所述的用于监控和保护设备(3)的装置(1)的方法，其中，所述方法包括：

-用于初始化所述装置的步骤(110)，在所述步骤期间，将程序和工作限制值记录在非易失性存储器(212)中，

-用于由所述装置识别受保护设备的步骤(120)，在所述步骤期间，将用于识别所述设备的信息记录在非易失性且不可擦除存储器(211)中，

-监控与保护步骤(130)，在所述步骤期间，收集所述受保护设备(3)的供电和环境的参数，并将所述参数与在初始化步骤中记录的所述工作限制值进行比较，

-用于记录和以信号通知故障的步骤，所述步骤通过由于供电和/或环境的参数超过所记录的工作限制值而造成的故障的发生来发起，

-用于还原并分析所述故障的步骤，在所述步骤期间，基于在所述故障发生时所记录的参数来确定所述故障的初始成因。