CN102317906A - 用于智能电子装置的自动固件更新系统及方法 - Google Patents

用于智能电子装置的自动固件更新系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种将保存在智能电子装置(IED)的存储器中的固件文件进行自动更新的方法，其中所述智能电子装置与监测系统中的网络进行通信连接。所述IED将更新文件从远程服务器下载到所述IED，所述更新文件包括固件文件的版本以及所述固件文件的文件名。所述IED判断所述更新文件中规定的所述固件版本与所述现有固件文件的版本相比是否更新。如果所述更新文件中的固件版本高于现有版本，那么所述IED向所述远程服务器发送指令，要求将所述更新文件中规定的所述最新固件文件下载到所述IED。所述IED接收来自所述远程服务器的所述最新固件文件。如果符合标准，所述IED将其存储器中保存的固件文件更新为所述最新固件文件。

Description

用于智能电子装置的自动固件更新系统及方法
技术领域
本发明在此公开的方面大体涉及智能电子装置(IED)，更具体地，涉及用于将相互联网的IED中的固件进行自动更新的系统及方法。
背景技术
用于公用事业监测系统的智能电子装置通常含有固件，所述固件具有用于IED中的微控制器执行的指令。典型的监测系统可以包括成百甚至上千个IED，这些IED具有多种不同类型(功率计或者电度表、电路监测器、继电器、断路器等等)，并且可以由不同厂家制造。当出现可用于IED的固件更新时，很难掌握哪些IED需要更新、已经更新或者与该固件更新兼容。使用中的IED含有过时固件或者不匹配固件的可能性比较大。对固件的缺陷修正可能不会使每个IED都兼容。现有系统中，为大量IED维护固件非常耗费人力，还容易发生操作失误和人为错误，导致监测系统的性能和应用欠佳。而且也不存在判断是否更新一个IED将会导致监测系统内出现不兼容问题的自动化方法。
因此，需要用于自动更新IED网络中的固件的系统及方法。本发明旨在满足上述以及其它需求。
发明内容
本发明使公用事业监测系统的终端用户不再需要为IED手动地更新固件。本发明确保在公用事业监测系统中没有一个IED含有的固件只能用于具有相同或者更高版本固件的同等级IED。更具体而言，终端用户不再执行下列及其它任务：关注制造商的有关固件更新通知的发布、从IED的制造商获得固件、启动IED的固件下载以及后续更新、验证任何最新固件与所述IED以及其它IED兼容、以及处理因固件改变而造成的互操作性问题。最终，终端用户将只需要花费较少的时间来维护IED的固件。公用事业监测系统中所有IED的固件将会是最新的，由此带来额外的优点，其包括：提高更大范围的IED的性能并且对该提高的性能加以利用、“错误修正(bug fix)”可以遍及更多的IED、区域中将含有过时固件或者不匹配固件的IED的数量降低。利用IED的互联能力及功能大大减少了更新IED所需要的步骤数量。
本文公开的新系统及方法使IED能够远程并且自主地更新其运行的固件，并且能够使公用事业监测系统自主控制多个装置中的固件更新。自动更新功能由一个或多个服务器支持，所述一个或多个服务器可以由IED的制造商维护。IED在一组参数范围内执行更新动作。这些参数由用户以及伴随每次固件下载的配置文本文件(称为“更新文件”)所定义。具体而言，本发明包括下列主要系统部件(及其它)：固件文件、更新(文本)文件、用于保存公用事业监测系统中IED的固件的一个或多个远程(文件传输协议(FTP))服务器、以及IED。除了其他功能和优点之外，本发明还实现了如下功能和优点：用户通知选项、固件兼容性验证、系统互操作性检验(system interoperability checks：SIC)以及固件完整性检验等等。
根据本发明的一个方面，一种将保存在智能电子装置(IED)的存储器中的现有固件文件进行自动更新的方法，其中所述智能电子装置与监测系统中的网络进行通信连接，所述方法包括：由IED从远程服务器下载更新文件，所述更新文件包括固件文件的版本以及所述固件文件的文件名；在所述IED中判断所述更新文件中规定的固件版本与现有固件文件的版本相比是否更新；针对所述更新文件中规定的固件版本比现有固件文件的版本更新的情形，从所述IED向远程服务器发送指令要求将所述更新文件中规定的最新固件文件下载到所述IED；在所述IED处接收来自远程服务器的最新固件文件；以及，作为对第一标准得到满足的响应，将所述IED的存储器中保存的固件文件自动更新为所述最新固件文件。
所述更新文件还可以包括互操作性标志，所述互操作性标志表明所述IED是否将可以获得固件更新的消息通知所述网络中的其它兼容IED。通过响应互操作性标志(该互操作性标志表明可以向网络中的其它兼容IED通知固件更新是可获得的)从而满足第一标准。
所述方法还可以包括通过所述IED中的传感器来测量电气特性，并且由所述IED产生代表测得的电气特性的数据。远程服务器可以是远程文件传输协议(FTP)服务器，并且与所述远程FTP服务器的通信包括：向所述远程FTP服务器的互联网协议(IP)地址发送验证信息。保存有最新固件文件的远程FTP服务器上的文件夹可以含有：最新的固件文件和更新文件。
第一标准可以是：是否符合固件兼容性参数。所述固件兼容性参数表示最新固件文件是否与所述IED兼容。第一标准也可以是：所述更新文件中规定的所述固件文件的固件版本是否比现有固件文件的版本新。第一标准还可以是：所述更新固件文件是否包括由施加到所述最新固件文件上的错误校验码所确定的任何错误。所述更新文件还可以包括与所述最新固件文件有关的循环冗余校验(CRC)码。
所述方法还可以包括：作为对CRC校验码表明所述最新固件文件出错的响应，按预设次数重试从远程服务器下载所述最新固件文件，直到所述最新固件文件符合循环冗余校验。所述更新文件还可以包括固件兼容性参数，所述固件兼容性参数表示所述最新的固件文件是否与所述IED兼容。
所述更新文件还可以包括：所述最新固件文件的发布日期、与所述最新固件文件有关的循环冗余校验码以及表示所述最新的固件文件是否与所述IED兼容的固件兼容性参数。所述更新文件还可以包括所述最新固件文件的发布日期。
所述方法还可以包括，在所述IED的存储器中保存：与所述网络连接的IED的层次结构的表示，所述层次结构表明所述IED在监测系统中如何相互连接以及它们在所述层次结构中彼此的相对位置。所述互操作性标志可以表示所述IED将要通知其它兼容的IED。所述方法还可以包括，作为对自动更新所述IED存储器中保存的所述固件文件的响应，从所述IED向所述网络中与所述IED兼容的第二IED发送指令，所述指令要求所述第二IED更新在所述第二IED中存储的现有固件文件。
所述方法还可以包括，在向所述第二IED发送所述指令之前，在预设地址范围内扫描所述网络以建立互操作性列表，所述互操作性列表包括：针对网络中的每个IED而言，网络中每个IED的网络地址以及每个IED在层次结构中的相关系统位置。所述方法可以进一步包括：在所述IED处接收从第二IED存储器中的预设寄存器读取的字符串，所述字符串代表所述第二IED在所述层次结构中的系统位置；作为对接收到字符串的响应，在所述互操作性列表中保存所述第二IED的网络地址以及所述第二IED的系统位置。
所述方法还可以包括，在向所述第二IED发送所述指令之前，由所述IED读取所述互操作性列表以确定所述第二IED的网络地址以及所述第二IED在所述层次结构中的相关系统位置。所述第二IED可以是所述层次结构中的最顶端IED。
所述方法还可以包括，作为对第二IED更新所述第二IED中存储的固件文件的响应，从所述第二IED向网络中与所述IED兼容的第三IED发送指令，所述指令促使所述第三IED更新所述第三IED中存储的现有固件文件。所述方法还可以包括，从所述IED向所述网络中的第四IED发送促使所述第四IED更新所述第四IED中存储的现有固件文件的指令，其中所述第四IED与所述IED兼容并且在所述层次结构中位于所述IED的下游。
所述IED可以是具有以太网端口的以太网使能(Ethernet-enabled)的功率监测仪或者功率控制器。所述方法可以进一步包括，通过所述IED发送通知，表明可以获得固件更新。所述方法还可以包括，在所述IED处接收更新选项并做出选择，所述更新选项表明是否要下载所述最新固件文件或者是否要安装所述最新固件文件。
所述更新选项可以显示：第一选项：发送可获得所述更最新固件文件的通知，并且将所述最新固件文件下载到所述IED；或者第二选项：发送可获得所述更最新固件文件的通知，并且既将所述最新固件文件下载到所述IED上，又在所述IED上自动安装所述最新固件文件；或者第三选项：既不将所述最新固件文件下载到所述IED，也不在所述IED上安装所述最新固件文件，而是仅发送可获得最新固件文件的通知。
作为对接收到将最新固件文件下载到IED的指示的响应，开始接收来自远程服务器的最新固件文件，所述指示来自所述IED本地用户或者来自远离所述IED的用户。发送通知可以根据下列协议执行：网络时间协议(NTP)、简单邮件传输协议(SMTP)、短消息服务(SMS)协议或者利用传输控制协议(Modbus/TCP)的Modbus串行通讯协议。IED可以包括在全球移动通信系统(GSM)网络中可操作的调制解调器。
所述通知还可以包括IED的互联网协议(IP)地址、所述通知创建的日期及时间、所述IED的存储器中保存的现有固件文件的版本、以及所述最新固件文件的固件版本。所述通知可以进一步包括：所述IED在所述网络中的位置以及所述IED的型号。所述通知还可以包括所述固件更新的发布日期。
所述互操作性标志可以表示所述IED将要通知其它兼容的IED。所述方法可以进一步包括，在所述层次结构的IED中确定与固件更新相兼容的最顶端IED；作为对确定所述最顶端IED的响应，使最顶端IED将最顶端IED的固件文件更新为最新固件文件；在所述最顶端IED下一层的又一IED处接收来自最顶端IED的指示信息，所述指示信息表示已经在最顶端IED中安装所述最新固件文件；使所述又一IED将所述又一IED中的固件文件更新为所述最新固件文件。
IED可以位于所述监测系统的层次结构中的最顶端位置。所述方法还可以包括：作为对自动更新所述最顶端IED的存储器中存储的固件文件的响应，使最顶端IED下一层的其它IED升级；作为对第一标准未得到满足的响应，不再尝试升级所述层次结构中的其它IED，直到最顶端IED已经成功升级为所述最新固件文件。在自动更新固件文件之前，所述方法还可以包括对层次结构中所述IED上游的IED进行轮询，直到从上游IED收到表明其已经更新其自身固件的指示信息。所述方法还可以包括：作为对接收到上游IED已经更新其固件的指示信息的响应，执行自动更新；以及，对于尽管在预设次数内尝试联系上游IED却未成功而没有接收到上游IED已经更新其固件的指示信息的情形，由IED发送表明无法更新IED的固件文件的失败通知。
所述方法还可以包括：向与网络相连的主机电脑查询固件更新是否与监测系统兼容；以及，作为对从主机电脑收到表明固件更新与监测系统不兼容的指示信息的响应，发送表示固件更新与监测系统不兼容的指示信息。主机电脑可以检索兼容性清单以判断当固件更新安装到IED上时，固件更新是否会与所述监测系统兼容。如果固件更新导致与IED数据对应的数据区无法工作或者无法读取，则固件更新可能与所述监测系统不兼容。此外，如果固件更新会导致IED的定制的配置参数被覆盖，则固件更新也可能与所述监测系统不兼容。
根据本发明的另一个实施方案，一种将保存在智能电子装置(IED)的存储器中的固件文件进行自动更新的方法，其中所述智能电子装置与监测系统中的网络进行通信连接，所述方法包括：在所述IED处接收来自第二IED的要求将所述IED的存储器中保存的固件文件更新的指示信息，其中所述第二IED与所述监测系统中的所述网络连接；作为对所述IED收到来自所述第二IED的指示信息的响应，在所述IED处接收来自远程服务器的最新固件文件；以及，将所述IED的存储器中保存的固件文件自动更新为所述最新固件文件。所述方法还可以包括：通过所述IED中的传感器来测量电气特性，并且由所述IED产生代表测得的电气特性的数据；接收来自所述远程服务器的更新文件，所述更新文件包括：所述最新固件文件的版本、所述最新固件文件的发布日期、所述最新固件文件的文件名、固件兼容性参数以及互操作性标志，所述固件兼容性参数表明所述最新固件文件是否与所述IED兼容，互操作性标志用于表示所述IED是否将可获得固件更新的消息通知网络中的其它兼容IED；以及作为对收到所述更新文件的响应，从所述IED向所述远程服务器发送指令，要求将所述最新固件文件下载到所述IED。
下面通过参照附图、附图说明对各种具体实施方式以及实施方案的说明，本领域普通技术人员将会清楚地了解本发明的上述及其它方面、以及实施方案。
附图说明
本领域技术人员在参照附图并阅读下述具体实施方式的基础之上，将会清楚地了解本发明的上述及其它优点。
图1是公用事业监测系统的功能框图，所述公用事业监测系统具有多个IED，所述多个IED通过网络与远程服务器连接，以接收自动固件更新；
图2是根据本发明一些方面，用于创建互操作性列表的方法流程图；
图3A-图3B是根据本发明的一些方面，用于自动更新多个IED中固件的方法流程图。
尽管本发明可以有各种各样的变型以及替代形式，下文将通过示例结合附图展示并详细说明具体的实施方式以及实施方案。然而，应当理解，本发明并不限于公开的具体形式，而是涵盖了落在如所附权利要求书所限定的本发明精神和范围内的所有变型、等同项以及替代方式。
具体实施方式
现在参照图1，所示公用事业系统100包括：公用事业监测系统106、网络108以及一个或多个远程服务器110。公用事业监测系统106包括多个IED 102a-102e，IED 102a-102e中的每一个通过网络108与一个或多个远程服务器110连接。IED 102a-102e中的每一个包括用于存储固件的、各自可重复擦写的存储器104a-104e(比如，EEPROM或者flash闪存)，所述存储器的操作由IED的各个微控制器(图中未显示)执行。这里采用的附图标记102指的是IED 102a-102e中的任何IED。同样，附图标记104是指存储器104a-104e中的任何存储器。例如，IED 102可以具有取样、收集或者测量公用事业系统的一种或多种操作特性的能力。公用事业监测系统106监测的公用事业可以是五种公用事业中的任意种类，既由缩略词WAGES表示的水、大气、燃气、电力或者蒸汽类。通过公用事业监测系统监测的操作特性的例子，就电力而言，包括电流、电压、功率或者电量，这里仅略举几项而已。在其它情形中，操作特性可以包括：体积流量、质量流量、容积通量(volumetric flux)、质量通量(mass flux)等等，这里仅略举几项而已。在电力公用事业中，IED可以是基于施耐德电气公司(Schneider Electric)提供的
Figure BDA0000082898080000081
系列CM3xxx/CM4xxx电路监测器或者
Figure BDA0000082898080000082
PM7xx/8xx或者ION7550/7650功率计及电度表，或者任何其它合适的监测装置(例如，电路监测器)、电路断路器、继电器、计量装置、或者功率计。现有的这些装置通常具有传感器，所述传感器测量电气特性并产生代表所测得的电气特性的数据。IED可以是不监测或者测量公用事业系统特性的网关装置(比如，施耐德电气公司提供的EGX以太网网关)。本文中的这种装置为“以太网-使能装置(Ethernet-enabled device)”或者EED。IED的其它一些例子包括
Figure BDA0000082898080000083
脱扣单元、可编程逻辑控制器(PLC)、远程终端单元(RTU)、故障记录器、网关(比如可以从施耐德电气公司买到的EGX以太网-串行网关)、或者保护继电器。上述装置的任何组合可以存在于公用事业监测系统106中。IED包括能够通过网络连接(比如以太网连接)与网络108相连的硬件。
远程服务器110包括一个或多个固件文件116，以及一个或多个与之关联的更新文件112。图1展示了一种示例性的更新文件112。更新文件112包括下列无特定顺序的参数中的任何一个或多个：固件版本114a(固件文件116的版本)、固件文件名114b(包括其扩展名，比如2000eed.bin)、固件发布时间114c(固件文件116的发布日期)、与固件文件116有关的固件文件循环冗余校验(CRC)码114d、互操作性标志114e(用于表示是否向网络108中的其它兼容IED通知可获得固件更新，下文将对此详细说明)，和/或固件兼容性参数(FCP)114f(用于表示固件文件116是否与IED兼容，下文也将对此详细说明)。应当强调，并非所有上述参数都必需包括在更新文件112中，并且更新文件112可以含有其它参数。
固件文件116是由IED 102的制造商以IED 102要求的格式提供的。每个新版本固件的文件名114b是唯一的，并且版本的编号是在文件名114b上体现的。例如，文件名2000eed.bin表示该固件文件对应版本2.000。
更新文件112一般可以是含有上述参数的文本文件。更新文件112是由IED在下载固件文件116之前首先下载的。
IED 102利用固件版本114a将IED 102中的现有固件104的版本与远程服务器110上的版本作比较，判断是否需要更新。文件名还用于执行FTP操作，以便从远程服务器110检索最新固件文件。
在通知消息中使用固件发布日期114c，所述通知消息可以由IED向用户广播，表明固件更新是可获得的。下文会详细说明这些更新或通知选项。
当从远程服务器110下载固件文件116之后，采用固件文件CRC 114d检查固件文件116中的潜在错误。
IED 102利用互操作性标志114e判断它是否应当通知系统层次结构中的、公用事业监测系统106内的其它装置，从而将它们的固件更新至最新版本。
FCP 114f使得IED 102能够检验新的固件文件116是否与IED102兼容。
优选地，由IED 102的制造商运行并维护一个或多个远程服务器110。远程服务器的FTP地址是由制造商提供的，所述远程服务器的FTP地址指引IED 102到远程服务器110上的特定文件夹，该特定文件夹为正在寻找最新固件文件的所述特定IED 102保存更新文件112以及固件文件116。为了认证以获准接入远程服务器110，优选的用户名和密码由制造商分配，比如设备的产品名称(例如，METER3000或者DEVICE123)。在远程服务器110中，所述文件夹中将不会保留旧的或者过时的固件，并且根目录文件夹中没有额外的文件或者文件夹。当制造商发布新的固件版本时，更新文件112和固件文件116被一同更新。
IED 102是系统100中唯一为获取新固件而主动监测远程服务器110的部件，并且当存在可供下载的固件时会通知用户。IED 102中的存储器104最好具有非易失性以存储从远程服务器110下载的固件116以及相关的更新文件112，从而可以由IED 102利用更新文件112中的参数114a-114f来执行操作。IED 102最好包括用于位置配置的图形用户界面以及用于远程配置的HTTP用户界面。IED 102可以根据网络时间协议(NTP)、简单邮件传输协议(SMTP)、短消息服务(SMS)协议或者利用传输控制协议(Modbus/TCP)的Modbus串行通信协议来传输关于新固件的通知。IED 102还可以包括可在全球移动通信系统(GSM)网络中操作的模型，使得通知可以通过传输机制SMTP或SMS无线地传输。
由IED 102发送的消息包括以下任意组合：IED 102的互联网协议(IP)地址、消息创建的日期及时间、以及系统说明(所述系统说明包括IED 102在公用事业监测系统106的层级中的位置、IED 102的型号、存储器104中保存的现有固件的当前版本)。消息的主体包括：表明新的固件版本(版本“x.xx”)已经发现并且在发布日期“m/d/yyyy.”发布的指示信息。消息模板可以根据SMS消息的字符范围而变化。
用户还可以通过IED 102设置各种轮询选项，包括：轮询间隔(分钟、秒、小时、天、星期等)，以及在CRC校验错误或者FTP错误诱发更新错误之后的多次重试，其中，所述轮询间隔表示检测远程服务器110上是否存在固件更新的检测频率。
用户还可以配置“更新选项”，所述“更新选项”定义了当发现新固件时IED 102将如何通知用户。更新选项可以通过上述用户界面来设置。通过用户界面向用户提供了更新选项列表，所述用户界面包括：(1)第一选项：发送可获得最新固件文件116的通知，并且将所述最新固件文件116下载到IED 102；(2)第二选项：发送可获得最新固件文件116的通知，将所述最新固件文件116下载到IED 102并且在IED102上自动安装所述最新固件文件116；(3)第三选项，既不将最新固件文件116下载到IED 102，也不在IED 102上安装所述最新固件文件116，而是仅发送如下通知：最新固件文件116是可获得的。用户还可以选择通知消息的优选传输方法，比如SMTP、SMS、或者“无消息”。只有当固件版本高于IED 102的存储器104中当前现有的版本，才会激活用户通知系统。如果FCP参数114f确定版本不兼容，那么IED 102通知用户发布了新版本但是与IED 102不兼容。
IED 102分析更新文件112中的FCP参数114f以确定其自身的硬件/软件平台是否可以接受固件116的新版本。在一种示例中，FCP参数114f与IED 102将会支持的最低的原始出厂版本相对应。当IED随时间进行配置时，FCP参数114f寄存IED的遗留版本。当制造商发布固件的原始版本时，IED将固件的原始版本保留在存储器104中。如果FCP参数114f规定的版本高于IED 102的固件的原始版本，那么IED 102将不会从远程服务器110下载新的固件文件116，并且向用户通知该错误。例如，假如当前IED 102上运行的固件是版本5.000，而由制造商发布的IED 102的原始版本是2.300。假定新的固件版本是7.500，而FCP参数114f是2.500(FCP参数114f规定了与新固件文件116相兼容的最低版本)。因为只有采用版本2.500以及更高版本进行原始制造的设备才将会支持该新固件的版本(即，版本7.500)，所以新固件文件116与IED 102不兼容。假如FCP参数114f为2.300，那么IED将能够从远程服务器110下载新的固件文件116。
FCP参数114f确保了装置内的兼容，因为装置间的兼容对于整个监测系统106的运转是至关重要的。系统互操作性检验(SIC)的目的是确保监测系统106中的多个IED不会下载在IED之间存在固件不兼容(比如，由于修改后的指令或者通信参数而引起的固件不兼容)的固件而无意中造成监测系统106部分或者全部无法工作。对此，在系统层次结构内对固件下载的顺序进行管理是至关重要的，特别是在具有上百个IED的大型监测系统106中。IED 102保存与网络108连接的IED层次结构的数据表示。层次结构表明在公用事业监测系统106中IED 102如何相互连接以及它们在层次结构中彼此的相对位置。例如，图1中IED102a认为是层次结构中最顶端的IED。IED 102b、102c在紧靠IED 102a的下一层，IED 102d、102e在紧靠IED 102b的下一层。
IED 102利用更新文件112中的互操作性标志参数114e来判断是否应当将可获得固件更新的消息告知监测系统106中的其它IED。互操作性标志114e为true或者false。如果互操作性标志114e为false，则不进行任何操作。如果互操作性标志114e为true，则IED 102在系统固件更新之后，根据其它兼容IED在层次结构中的顺序来通知它们。IED102可以通过上述公开的用户界面来提供选项，以启用或禁用该通知选项。
参照图2，展示了一种互操作性列表方法200的流程图。当IED正在运行时(步骤202)，通知监测系统106中的其它IED，新固件的查找者(称为“种子”IED，本例中是指IED 102b)需要获得IED 102的网络地址以及IED 102在整个系统层次结构中的位置。为了得到IED102的网络地址，用户在安装装置时定义IP地址范围，使得IED 102可以扫描网络108并且建立关于监测系统106中其它IED的列表。IED 102判断是否已经创建互操作性列表(步骤204)。如果互操作性列表未创建，IED 102在用户定义的IP地址范围内选择第一个IP(步骤206)。在一个示例中，种子IED 102b利用Modbus地址254或255并且运用功能码43(读装置标识)(步骤212)以遍历其它IED 102a、IED 102c-IED 102e的IP地址(步骤208、212、214、216、218)。IED 102b为得到有效的IED具体字符串而分析产品代码对象名称(步骤218)。当收到来自某个IED的有效答复，IED 102b读取所找到的IED内部的通用系统位置寄存器ID(步骤220)。这是用户通过用户界面为IED分配在层次结构中的数字“位置”而定义的整数值。一旦IED 102b读到该整数值，就将IP地址以及位置ID存入互操作性列表中(步骤222)。当找到更多的IED时，则将它们相应的IP地址以及位置ID存入列表并根据位置ID进行分类排序(步骤224)。互操作性列表保存在IED 102的非易失性存储器104中(步骤210)。
一旦IED 102b完成固件更新，在一个示例中IED 102b向层次结构中的最顶端IED 102a以及向紧靠IED 102b的下一层IED 102d发送专用的Modbus TCP指令。所述指令指示正在接收的IED发起自动更新序列，而不理会服务器轮询间隔。当每个IED完成其更新，IED向相应的下游装置发送更新指令。于是，更新始于层次结构的中心点(例如，在IED 102b处)，向下一层、自上而下在系统层次结构内扩展。IED 102包括指示IED进行如下操作的逻辑：如果IED在上次固件更新之前收到更新指令，则IED将不会通知层次结构中的最顶端IED 102a。只有在上次固件更新之前还没有收到更新指令的“种子”IED 102b才被允许向最顶端IED 102a发送指令。
因此，无论本例中的初始种子IED(IED 102b)在什么位置，监测系统106都是以自上而下的顺序进行更新，即从种子IED 102b开始，然后到最顶端IED 102a，然后沿着层次结构向下，直至在种子IED 102b处以及层次结构的末端(例如，IED 102e)处终止。如果发起自动更新序列的IED收到更新指令，该IED将忽略所述更新指令而按照自动更新序列规定的轮询间隔继续更新。
图3A-图3B是示例性的自动更新方法300的流程图，该图对应于IED 102的存储器104中保存的固件。当IED 102正在运行(步骤302)，方法300判断是否已经到达自动更新间隔，所述自动更新间隔由用户设置的服务器轮询间隔确定(步骤304)。方法300还轮询是否已经收到来自监测系统106中的另一个IED的更新指令(步骤306)。如果已经达到自动更新间隔或者已经收到来自另一个IED的更新指令，则IED102登录远程服务器110(步骤308)，并且从远程服务器110上检索更新文件112，将更新文件112存入存储器104，并且分析更新文件112中的FCP参数114f(步骤312)。如果更新文件112中规定的固件版本114a比存储器104中固件的现有版本新，则方法300判断FCP参数114f是否高于IED 102最初出厂时的固件版本(步骤316)。如果高于，那么方法300促使IED 102通过用户所选择的传输方法向用户发送定制的通知消息(步骤320)。如果FCP参数114f不高于IED 102最初出厂时的固件版本，则方法300根据上述用户启用的(user-enabled)更新选项判断IED102能否下载新的固件(步骤314)。如果不能下载，那么方法300使IED102通过该传输方法向用户发送定制的通知消息，告知可获得新的固件更新，但是由于兼容问题或者因为用户规定不进行自动下载而不能或者不会被下载。
如果用户规定的更新选项表明IED 102可以从远程服务器110自动下载新的固件文件116，则IED 102通过该传输方法发送可获得新固件的通知(步骤322)，从远程服务器110下载新的固件文件116，并且将新的固件文件116保存在IED 102的存储器104中(步骤324)。方法300判断新下载的固件文件的CRC是否与更新文件112中的固件文件CRC114d匹配(步骤332)。如果不匹配，那么方法300判断是否已经超过了预设的下载重试次数(步骤326)，若未超过，则使IED从远程服务器110重新下载新的固件文件116(步骤324)。如果已经超过了预设的下载重试次数(步骤326)，方法300向用户发送定制的通知消息，表明已经超过了预设的下载重试次数(步骤320)。如果存在CRC匹配(步骤332)，方法300使IED 102用新下载的固件文件116更新其固件(步骤334)。方法300判断更新是否成功(步骤336)，如果更新成功，则向用户发送消息，通知用户更新成功(步骤330)；否则，方法300向用户发送消息，通知用户更新错误(步骤328)。
方法300判断IED 102中是否启用SIC(步骤318)。如果启用，那么方法300判断更新文件112中的互操作性标志参数114e是true还是false(步骤338)(参见图3B)。如果为true，方法300判断上述专用的Modbus/TCP更新指令是否在上次固件更新之前收到(步骤340)。如果是在上次固件更新之前收到的，方法300利用互操作性列表向下游IED发送更新指令，其中所述互操作性列表规定了公用事业监测系统106中IED 102的层次结构布置(步骤342)。如果在上次固件更新之前没有收到更新指令，方法300利用互操作性列表向最顶端IED 102a以及下一层IED 102d(假设在本例中“种子”IED是IED 102b)发送更新指令(步骤344)。
IED除了相互连接之外，还可以与在主机电脑(图中未示出)上运行的监测软件连接，所述主机电脑与网络108连接。重要的是，对公用事业监测系统106中的IED 102所作的任何固件更新都要与整个监测系统106兼容。例如，最新固件可能造成特定的数据区无法由用户或监测系统106进行操作、读取，或者IED 102中的定制程序可能被固件更新所覆盖。当IED的固件需要更新，IED要确保最新固件不会危及整个监测系统106。为此，本发明描述了至少两种实施方案，这两种实施方案不会相互排斥，并且可以一同实施。
根据第一实施方案，在主机电脑上运行的监测软件包括用于检查IED固件兼容性的兼容性清单。IED自动查询监测软件，以确认监测系统106以及IED本身将能够接受新的固件更新。要重点注意的是，IED进行了两项验证——为其自身：确认所述更新将继续传递来自IED的有效监测数据；为监测系统106：确认IED仍然可以与监测系统106连接，并且传输监测系统106所请求的数据和所需要的信息。虽然兼容性验证无需用户介入就能自动执行，但是用户能够选择性地修改或者添加兼容性清单。可选地，每个新固件包括一部分数据和信息，所述数据和信息对应于：新固件与哪些固件版本向后和/或向前兼容，以及新固件与哪些固件版本不兼容。一旦IED已经验证上述信息，则将上述验证成功或者失败的标记添加到向用户发送的通知消息中。万一出现失败通知，该消息告知用户失败是由于系统不兼容，还是由于恶化的固件状态(例如，失败的CRC校验)。
根据第二种实施方案，监测系统106中的IED 102根据监测系统106中IED 102的层次布置依次更新。首先更新顶层IED，接着是下游需要更新的IED。例如，顶层IED包括：与A和B分布路径连接的IED。第二层IED包括对其中一条分布路径上的主开关设备进行监测的IED。第三层IED包括监测支路的IED等等(参见图1)。通过这种自上而下的方式进行更新，在更多请求更新的下游IED执行操作之前，新的固件可以生效。此外，当在自上而下更新期间发生兼容错误时，与其它更新方案(比如，随机更新方案)相比，监测系统106可以迅速作出故障检修和调查。
当“标记的”IED 102收到要求更新其固件的通知，标记的IED在它下载并且执行固件更新之前检查上游的IED。如果上游IED已经收到要求更新其固件的通知但是尚未执行或完成更新，则标记的IED等待并稍后进行检查。如果标记IED多次联系上游IED却不能获得更新其固件的许可，则标记的IED发送失败通知，表明尽管被要求但它无法完成固件更新。可选的，从某一IED向下游的IED发送更新通知指令，发送指令的IED与下游的IED可以是类似装置(因而需要相同的更新)或者不同的装置(因此可能不需要相同的更新)，IED可以忽视上述更新通知指令，并简单地向下游IED或者它所在层级的其它IED转发该指令。
本文公开的任何方法包括通过下列装置执行的机器可读指令：(a)微处理器、(b)微控制器和/或(c)任何其它合适的处理器。容易理解，每个IED 102包括这样一种合适的处理器。本文公开的任何方法(比如，方法200、方法300)可以以软件的形式储存到有形介质(比如flash闪存、CD-ROM、软盘、硬盘、数字多功能光盘(DVD)、或者其它储存装置)上。然而，本领域普通技术人员容易理解，整个方法和/或部分方法可选择地采用不是控制器的装置，和/或通过公知方式(例如，通过专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程逻辑器件(FPLD)、离散逻辑等等)以固件或专用硬件的形式实施。此外，本文描述的任何流程图中展示的某些或者全部机器可读指令可以手动执行。而且，虽然参照本文描述的流程图或者功能框图来说明具体方法，本领域普通技术人员将容易理解：还可以使用许多其它方法来执行所例举的机器可读指令。例如，这些程序框执行的顺序可以变化，和/或描述一些程序块可以变化、删除或者合并。
尽管已经展示并说明本发明的具体实施方式以及应用，应当理解，本发明不限于本文公开的具体结构及组合，并且从上述说明书可以清楚地知道，在不脱离本发明所附权利要求限定的精神和范围内可以进行各种各样的修改、变化以及变型。

Claims (33)

1.一种将存储在智能电子装置即IED的存储器中的现有固件文件进行自动更新的方法，其中所述IED与监测系统中的网络通信连接，所述方法包括：
通过所述IED从远程服务器下载更新文件，所述更新文件包括固件文件的版本以及所述固件文件的文件名；
在所述IED中判断所述更新文件中规定的固件版本是否比现有固件文件的版本新；
针对所述更新文件中规定的所述固件版本比所述现有固件文件的版本新的情形，从所述IED向所述远程服务器发送指令，要求将所述更新文件中规定的最新固件文件下载到所述IED；
在所述IED处接收来自所述远程服务器的所述最新固件文件；以及
作为对第一标准得到满足的响应，将所述IED的存储器中保存的固件文件自动更新为所述最新固件文件。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述更新文件进一步包括互操作性标志，所述互操作性标志表示所述IED是否将可获得固件更新的消息通知所述网络中的其它兼容IED。
3.如权利要求2所述的方法，其中，如果所述互操作性标志表明所述IED将可获得固件更新的消息通知所述网络中的其它兼容IED，则作为其响应，所述第一标准得到满足。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括通过所述IED中的传感器测量电气特性，并且由所述IED产生代表测得的电气特性的数据。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述远程服务器是远程文件传输协议即FTP服务器，并且与所述远程FTP服务器的通信包括：向所述远程FTP服务器的互联网协议即IP地址发送验证信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中保存有所述最新固件文件的所述远程FTP服务器上的文件夹含有：所述最新固件文件和所述更新文件。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一标准为：是否符合固件兼容性参数，所述固件兼容性参数表示所述最新固件文件是否与所述IED兼容。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一标准为：所述更新文件中规定的所述固件文件的固件版本是否比所述现有固件文件的版本新。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一标准为：所述最新固件文件是否包括由施加到所述最新固件文件上的错误校验码所确定的任何错误。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述更新文件进一步包括与所述最新固件文件有关的循环冗余校验即CRC码。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括：作为对所述循环冗余校验码指出所述最新固件文件出错的响应，按预设次数重试从所述远程服务器下载所述最新固件文件，直到所述最新固件文件符合所述循环冗余校验。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述更新文件进一步包括固件兼容性参数，所述固件兼容性参数表示所述最新固件文件是否与所述IED兼容。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述更新文件进一步包括所述最新固件文件的发布日期、与所述最新固件文件有关的循环冗余校验码以及表示所述最新固件文件是否与所述IED兼容的固件兼容性参数。
14.如权利要求1所述的方法，其中，所述更新文件进一步包括所述最新固件文件的发布日期。
15.如权利要求2所述的方法，进一步包括，在所述IED的存储器中保存与所述网络连接的所述IED的层次结构的表示，所述层次结构表明所述IED在所述监测系统中如何相互连接以及它们在所述层次结构中彼此的相对位置。
16.如权利要求15所述的方法，其中，如果所述互操作性标志表明所述IED将要通知其它兼容的IED，则所述方法进一步包括，作为对将所述IED存储器中保存的所述固件文件进行自动更新的响应，从所述IED向在所述网络中与所述IED兼容的第二IED发送指令，要求所述第二IED更新所述第二IED中存储的现有固件文件。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括在向所述第二IED发送所述指令之前，在预设地址范围内扫描所述网络以建立互操作性列表，所述互操作性列表包括：每个IED在所述网络中的网络地址以及每个IED在所述层次结构中的相关系统位置，所述方法进一步包括：
在所述IED处接收从所述第二IED的所述存储器中的预设寄存器读取的字符串，所述字符串代表所述第二IED在所述层次结构中的系统位置；以及，
作为对收到所述字符串的响应，在所述互操作性列表中保存所述第二IED的网络地址以及所述第二IED的系统位置。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括，在向所述第二IED发送所述指令之前，由所述IED读取所述互操作性列表以确定所述第二IED的网络地址以及所述第二IED在所述层次结构中的相关系统位置。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述第二IED是所述层次结构中的最顶端IED。
20.如权利要求16所述的方法，进一步包括，作为对所述第二IED更新所述第二IED中存储的固件文件的响应，从所述第二IED向在所述网络中与所述IED兼容的第三IED发送指令，要求所述第三IED更新所述第三IED中存储的现有固件文件。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括，从所述IED向在所述网络中的第四IED发送指令，要求所述第四IED更新所述第四IED中存储的现有固件文件，其中所述第四IED与所述IED兼容并且在所述层次结构中位于所述IED的下游。
22.如权利要求1所述的方法，其中所述IED是具有以太网端口的以太网使能的功率监测仪或者功率控制器。
23.如权利要求1所述的方法，进一步包括，通过所述IED发送通知，表明固件更新是可获得的。
24.如权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述IED处接收对更新选项的选择，所述更新选项表示是否要下载所述最新固件文件或者是否要安装所述最新固件文件。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述更新选项为：第一选项：发送可获得所述最新固件文件的通知，并且将所述最新固件文件下载到所述IED；或者第二选项：发送可获得所述最新固件文件的通知，并且既将所述最新固件文件下载到所述IED上，又在所述IED上自动安装所述最新固件文件；或者第三选项：既不将所述最新固件文件下载到所述IED，也不在所述IED上安装所述最新固件文件，而是仅发送所述最新固件文件可获得的通知。
26.如权利要求24所述的方法，其中，作为对收到将所述最新固件文件下载到所述IED的指示的响应，开始接收来自所述远程服务器的所述最新固件文件，所述指示来自所述IED的本地用户或者来自远离所述IED的用户。
27.如权利要求23所述的方法，其中，发送通知是根据下列协议执行的：网络时间协议即NTP、简单邮件传输协议即SMTP、短消息服务即SMS协议或者利用传输控制协议Modbus/TCP的Modbus串行通讯协议。
28.如权利要求27所述的方法，其中，所述IED包括能够在全球移动通信系统即GSM网络中操作的调制解调器。
29.如权利要求23所述的方法，其中，所述通知进一步包括所述IED的互联网协议即IP地址、所述通知创建的日期及时间、所述IED的所述存储器中保存的现有固件文件的版本以及所述最新固件文件的固件版本。
30.如权利要求29所述的方法，其中，所述通知进一步包括所述IED在所述网络中的位置以及所述IED的型号。
31.如权利要求29所述的方法，其中，所述通知进一步包括所述固件更新的发布日期。
32.一种将保存在智能电子装置即IED的存储器中的固件文件进行自动更新的方法，所述IED与监测系统中的网络进行通信连接，所述方法包括：
在所述IED处接收来自第二IED的要求将所述IED的存储器中保存的固件文件更新的指示信息，其中所述第二IED与所述监测系统中的所述网络进行通信连接；
作为对所述IED收到来自所述第二IED的指示信息的响应，在所述IED处接收来自远程服务器的最新固件文件；以及
将所述IED的所述存储器中保存的固件文件自动更新为所述最新固件文件。
33.如权利要求32所述的方法，所述方法进一步包括：
通过所述IED中的传感器测量电气特性，并且由所述IED产生代表测得的电气特性的数据；
接收来自所述远程服务器的更新文件，所述更新文件包括：所述最新固件文件的版本、所述最新固件文件的发布日期、所述最新固件文件的文件名、固件兼容性参数以及互操作性标志，其中所述固件兼容性参数表示所述最新固件文件是否与所述IED兼容，所述互操作性标志表示所述IED是否向所述网络中的其它兼容IED通知可获得固件更新；以及
作为对收到所述更新文件的响应，从所述IED向所述远程服务器传输指令，以将所述最新固件文件下载到所述IED。
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