CN102879637A - 一种poe系统中能耗采集装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种POE系统中能耗采集装置和方法，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，其中的装置具体包括电流采集模块、电压采集模块和能耗计算模块，所述电流采集模块包括电流采样电阻和电流采集芯片，所述电压采集模块包括分压电阻、电压采样电阻和电压采集芯片，所述能耗计算模块，分别与所述电流采集芯片和电压采集芯片相连，用于依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。本申请能够客观、精确地采集PD能耗，提高POE系统中能耗采集的准确度，并且，能够依据采集结果精确地进行能耗管理。

Description

一种POE系统中能耗采集装置和方法

技术领域

本申请涉及网络技术领域，特别是涉及一种POE系统中能耗采集装置和方法。

背景技术

以太网供电（POE，Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网布线基础架构不做改动的情况下，为一些基于以太网的终端（如IP电话机、无线局域网接入点、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。一个完整的POE系统包括供电设备(PSE，Power SourcingEquipment）和受电设备（PD，Power Device）两部分。其中，PSE用于为以太网客户端设备供电，负责将直流电源注入以太网线，同时也对整个POE供电过程进行管理；PD是接受供电的PSE负载，即POE系统的客户端设备，如IP电话机、无线局域网接入点、网络摄像机及掌上电脑等许多其他以太网设备。

参照图1，示出了现有技术一种POE系统的结构示意图，其具体可以包括PSE101和PD102，PSE101进一步包括PSE电源111、PSE管理模块112、耦合变压器113和数据转发模块114。其中，耦合变压器113主要用于进行PSE供电电路与数据转发模块114输出的数据信号的隔离，以及使用双绞线电缆的供电等等；PSE管理模块112主要用于POE供电的使能控制，PD设备和类型的检测，供电安全保护，功率控制等等，这里的功率控制主要可以包括最大供电功率限制等等。

现有技术中，PSE管理模块112能够提供功率保护功能：在检测到PD设备之后，测量PD设备的类型，根据PD设备的类型确定PD设备所需的最大功率，并依据最大功率进行功率过载保护。但是，PSE管理模块112并不进行能耗管理，受电设备PD的能耗评估通常在建网设计时由人工完成，这将导致评估结果的主观性和不精确性，从而降低能耗管理的准确度，而能耗管理准确度低会带来一系列的问题：例如，如果评估结果远小于PD设备的实际能耗，则会导致PD设备选型不合适，引起整个通信网络中能源损耗大大超出依据评估结果得出的规划，不能做到绿色环保组网等等。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提高POE系统中能耗采集的准确度。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种POE系统中能耗采集的装置和方法，能够客观、精确地采集PD能耗，这样，就能够依据采集结果精确地进行能耗管理，提高POE系统中能耗采集的准确度。

为了解决上述问题，本申请公开了一种POE系统中能耗采集装置，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，所述装置包括：

电流采集模块，包括：

电流采样电阻，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间；

电流采集芯片，并联接在所述电流采样电阻的两端，用于采集所述电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

电压采集模块，包括分压电阻、电压采样电阻和电压采集芯片；其中，串联的所述分压电阻和电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片并联接在所述电压采样电阻的两端，用于采集所述电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；及

能耗计算模块，分别与所述电流采集芯片和电压采集芯片相连，用于依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

优选的，所述装置还包括微处理器，所述能耗计算模块位于微处理器中，所述电流采集芯片和电压采集芯片分别通过所述微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；

所述能耗计算模块，具体用于分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

优选的，所述微处理器进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片和电压采集芯片进行采集；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；其中，所述电流采集芯片和电压采集芯片通过计时一个采样周期来确定采集数据成功；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值。

优选的，所述装置还包括：

数据存储模块，与所述能耗计算模块相连，用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

优选的，所述装置还包括：存储管理模块，所述存储管理模块包括：

验证子模块，用于验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

同步子模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

告警子模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

优选的，所述验证子模块包括：

读取单元，用于读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

合法性验证单元，用于验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

优选的，所述数据存储模块，具体用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；其中，所述压缩码为依据所存储的PD设备的能耗压缩得到；

所述装置还包括：

合格校验模块，用于对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

第一读取模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

第二读取模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

较小同步模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

另一方面，本申请还公开了一种POE系统中能耗采集的方法，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，所述方法包括：

利用电流采集芯片采集电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值；其中，所述电流采样电阻，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间，所述电流采集芯片并联接在所述电流采样电阻的两端；

利用电压采集芯片采集电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；其中，串联的分压电阻和所述电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片并联接在所述电压采样电阻的两端；

依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

优选的，所述电流采集芯片和电压采集芯片分别通过微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；

则所述依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗的步骤，进一步包括：

分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

优选的，所述微处理器进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片和电压采集芯片进行采集；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；其中，所述电流采集芯片和电压采集芯片通过计时一个采样周期来确定采集数据成功；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值。

优选的，所述方法还包括：

采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

优选的，所述方法还包括：存储管理步骤，所述存储管理步骤包括：

验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

优选的，所述验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性的步骤，包括：

读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

优选的，所述采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗的步骤，具体为采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；其中，所述压缩码为依据所存储的PD设备的能耗压缩得到；

所述方法还包括：

对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请利用电流采集芯片采集电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值，其中，所述电流采样电阻串接在所述PSE电源和耦合变压器之间，流过电流采样电阻的电流就为PSE供电回路的工作电流，也即PD设备的电流；利用电压采集芯片采集电压采样电阻的电压，其中，分压电阻和电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，分压电阻和电压采样电阻所分担的电压就相当于对PD设备供电的工作电压；并且，可采用高精密的电流采样电阻和电压采样电阻以使得其对PSE供电回路的工作电流和工作电压影响甚微，因此，本申请能够客观、精确地采集PD能耗。

依据本申请采集的精确的PD能耗，能够精确地进行能耗管理，提高POE系统中能耗采集的准确度。例如，所述能耗管理具体可以包括：通过对PD能耗进行管理，将PD配置在最佳的能耗，这样将有利于节省整个通信网络中能源损耗，构建低碳节能型通信网络；或者，可以通过对PD能耗进行管理，为对选择POE供电增值服务的用户进行能耗收费，这就能够为供电运营商提供时能耗收费的依据。

附图说明

图1是现有技术一种POE系统的结构示意图；

图2是本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例1的结构图；

图3是本申请一种PSE供电回路的结构示意图；

图4是本申请另一种PSE供电回路的结构示意图；

图5是本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例2的结构图；

图6是本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例3的结构图；

图7是本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例4的结构图；

图8是本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例5的结构图；

图9是本申请一种POE系统中能耗采集的装置的工作流程示意图；

图10是本申请一种POE系统中能耗采集的方法实施例的流程图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参照图2，示出了本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例1的结构图，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，所述装置具体可以包括：

电流采集模块201，具体可以包括：

电流采样电阻211，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间；

电流采集芯片212，并联接在所述电流采样电阻211的两端，用于采集所述电流采样电阻211的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

电压采集模块202，具体可以包括分压电阻221、电压采样电阻222和电压采集芯片223；其中，串联的所述分压电阻221和电压采样电阻222串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片223并联接在所述电压采样电阻222的两端，用于采集所述电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；及

能耗计算模块203，分别与所述电流采集芯片212和电压采集芯片223相连，用于依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

本申请实施例1旨在提供一种POE系统中能耗采集的技术方案，其能够客观、精确地采集PD能耗。这样，本领域技术人员就能够依据采集结果精确地进行能耗管理，提高POE系统中能耗管理的准确度。例如，所述能耗管理具体可以包括：通过对PD能耗进行管理，将PD配置在最佳的能耗，这样将有利于节省整个通信网络中能源损耗，构建低碳节能型通信网络；或者，可以通过对PD能耗进行管理为，对选择POE供电增值服务的用户进行能耗收费，这就能够为供电运营商提供时能耗收费的依据。

标准的五类网线有四对双绞线，IEEE902.3af允许两种用法，参照图3和图4，分别示出了这两种用法对应的本申请中PSE供电回路的示例，其中，PSE电源、耦合变压器和PD侧的DC/DC组成了PSE供电回路，图3和图4的不同在于，图3应用空闲脚进行供电，其中，4、5脚连接为正极，7、8脚连接为负极；图4应用数据脚供电，将DC电源加载耦合变压器的中点，不影响数据的传输，在这种方式下线对1、2和线对3、6可以为任意极性。

电流采样电阻211

本申请实施例中，电流采样电阻211串接在所述PSE电源和耦合变压器之间，相当于串接在PSE供电回路中；这样，流过电流采样电阻211的电流就为PSE供电回路的工作电流，也即PD设备的电流；

在实际应用中，可采用高精密的电流采样电阻211，使得电流采样电阻211对PSE供电回路的工作电流和工作电压影响甚微；这里，高精密电阻器是要求电阻的阻值误差、电阻的热稳定性（温度系数）、电阻器的分布参数（分布电容和分布电感）等项指标均达到一定标准的电阻器；

由于电流采集芯片212并联接在所述电流采样电阻211的两端，这样，当PSE供电回路的工作电流流过所述电流采样电阻211时，电流采集芯片212采集得到的第一电压值就是所述电流采样电阻211的电压值；

在具体实现中，可以选取微电阻作为电流采样电阻211以实现较小的阻值，具体而言，电流采样电阻211的电阻数量级可以为mΩ（毫欧）；例如，在本申请的一种应用示例中，电流采样电阻211的取值范围可以为1mΩ-100mΩ，其优选值可以为10mΩ。

分压电阻221和电压采样电阻222

本申请实施例中，分压电阻221和电压采样电阻222串接在所述PSE电源的正负极间，参照图3和图4所示的PSE供电回路的示意图，这样，分压电阻221和电压采样电阻222组成的分支与变压器和PD负载为并联关系；这样，如果分压电阻221和电压采样电阻222的阻值比较大，则分压电阻221和电压采样电阻222对PSE供电回路的工作电流和工作电压影响甚微，并且，分压电阻221和电压采样电阻222所分担的总电压就相当于PD负载的工作电压；

由于所述电压采集芯片223并联接在所述电压采样电阻222的两端，所述电压采集芯片223采集得到的第二电压值就是所述电压采样电阻222的电压值；

在具体实现中，可以选取所述分压电阻221和电压采样电阻222的阻值数量级为KΩ（千欧）以实现较大的阻值；

在实际应用中，可利用滑动变阻器阻值比例可调整的特性，根据PD信号结果调试出所述分压电阻221和电压采样电阻222的最佳阻值比；

在本申请的一种优选实施例中，可依据PSE电源电压和电压采集芯片223的电压采样范围，确定所述分压电阻221和电压采样电阻222的阻值比；

假设PSE电源电压为Vcc，电压采集芯片223的电压采样范围为0～UR，分压电阻221和电压采样电阻222的阻值分别为R1和R2，则R2两端的电压可表示为：

Vcc*(电压采样电阻222阻值/(分压电阻221阻值+电压采样电阻222阻值))；

其应满足如下关系：

Vcc*(电压采样电阻222阻值/(分压电阻221阻值+电压采样电阻222阻值))<UR。

例如，考虑到目前PSE电源电压通常为48V，对于电压采样范围为0～5V的电压采集芯片223，为了较好地实现所述分压电阻221的分压保护作用，可以设置所述分压电阻221和电压采样电阻222的阻值比大于等于10。在本申请的一种优选实施例中，所述分压电阻221和电压采样电阻222的阻值分别为16KΩ和1KΩ。当然，48V为PSE电源电压的一种示例，实际上，其它的PSE电源电压也是可行的，如51V等等，48V并不作为本申请的应用限制。

能耗计算模块203

依据电流采集芯片212采集得到的第一电压值为所述电流采样电阻211的电压值，能耗计算模块203可以通过如下公式得到PSE供电回路的工作电流：

工作电流=第一电压值/电流采样电阻211阻值

依据分压电阻221和电压采样电阻222所消耗的电压相当于PD负载所消耗的电压，以及，所述电压采集芯片223采集得到的第二电压值就是所述电压采样电阻222的电压值，能耗计算模块203可以通过如下公式得到PSE供电回路的工作电压：

工作电压=第二电压值/(电压采样电阻222阻值/(分压电阻221阻值+电压采样电阻222阻值))

这样，PD设备在预设时间内的能耗可以表示为：

能耗=工作电压*工作电流*预设时间

其中，所述预设时间可以相当于采集周期，由本领域技术人员依据实际需求设定，例如，其一示例值可以为100ms等等。

可以理解，本领域技术人员还可以根据能耗管理的需要，在预设时间段内进行多个采集周期能耗的累计，每隔该预设时间段累计值清零；该预设时间段的具体值可根据能耗管理的需要设置，例如，可以为采集周期的100倍等等，本申请对该预设时间段的具体值不加以限制。

可以理解，本领域技术人员还可以根据能耗管理的需要，对PD设备的能耗进行其它数据处理，本申请对具体的数据处理手段不加以限制。

需要说明的是，本申请所述POE系统中能耗采集的装置可在供电过程中也即PSE供电回路工作过程中运行，至于PSE供电回路是否处于工作过程可依据PSE端口的状态数据判断，这里，PSE端口也即耦合变压器与PD设备的接口。

参照图5，示出了本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例2的结构图，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，所述装置具体可以包括：

电流采集模块501，具体可以包括：

电流采样电阻511，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间；

电流采集芯片512，并联接在所述电流采样电阻211的两端，用于采集所述电流采样电阻211的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

电压采集模块502，具体可以包括分压电阻521、电压采样电阻522和电压采集芯片523；其中，串联的所述分压电阻521和电压采样电阻522串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片523并联接在所述电压采样电阻522的两端，用于采集所述电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；及

微处理器503，提供插槽和总线，使得所述电流采集芯片512和电压采集芯片523通过所述微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；所述微处理器具体可以包括：

能耗计算模块531，具体用于分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片512和电压采集芯片523采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

相对于装置实施例1，装置实施例2利用微处理器的总线实现微处理器与所述电流采集芯片512和电压采集芯片523的连接及相应的数据传输。

在本申请的一种应用示例中，所述电流采集芯片512和电压采集芯片523可以插入微处理器的PCI(外设部件互连标准，Peripheral ComponentInterconnect)插槽中，再与微处理器的总线相连。这里的微处理器集成有数量庞大的微型晶体管与其他电子元件的半导体集成电路芯片，其中的一个典型为CPU。

按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。本申请实施例就是利用数据总线读取所述电流采集芯片512和电压采集芯片523采集的第一电压值和第二电压值的。

在具体实现中，可以在微处理器503和/或所述电流采集芯片512和电压采集芯片523端进行计时控制，以实现PSE供电回路中工作电压和工作电流的采集和读取。

本申请可以提供如下通过计时控制进行采集和读取的技术方案：

计时控制方案1

所述微处理器503可进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片512和电压采集芯片523进行采集；所述电流采集芯片512和电压采集芯片523在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器503发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器503进行采集数据的读取;所述微处理器503收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片512和电压采集芯片523采集的第一电压值和第二电压值；

计时控制方案1中，微处理器503通过计时控制采集时机，在此提供一个应用示例。例如，所述微处理器503开始计时，并在nT时刻产生采集开始的通知信号；n为大于等于0的整数，T为采样周期；所述电流采集芯片512和电压采集芯片523在采集数据成功后，通过中断请求通知所述微处理器503进行采集数据的读取；微处理器503依据中断请求进行采集数据的读取；其中，电流采集芯片512和电压采集芯片523可通过计时一个采样周期来确定采集数据成功。

计时控制方案2

所述电流采集芯片512和电压采集芯片523计时，按相同周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片512和电压采集芯片523在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器503发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器503进行采集数据的读取;所述微处理器503收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片512和电压采集芯片523采集的第一电压值和第二电压值；

计时控制方案2中，所述电流采集芯片512和电压采集芯片523通过计时控制采集时机。例如，所述电流采集芯片512和电压采集芯片523开始计时，并在mT时刻开始采集；m为大于等于0的整数。

计时控制方案3

所述电流采集芯片512和电压采集芯片523计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器503计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片512和电压采集芯片523采集的第一电压值和第二电压值。

计时控制方案3中，所述电流采集芯片512和电压采集芯片523通过计时控制采集时机，所述微处理器503通过计时控制读取时机。例如，所述电流采集芯片512和电压采集芯片523可在p时刻开始计时，并在p+mT时刻开始采集，所述微处理器503可在q时刻开始计时，并在q+nT时刻开始采集，其中p，q用于表示具体的时刻。

参照图6，示出了本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例3的结构图，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，所述装置具体可以包括：

电流采集模块601，具体可以包括：

电流采样电阻611，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间；

电流采集芯片612，并联接在所述电流采样电阻611的两端，用于采集所述电流采样电阻611的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

电压采集模块602，具体可以包括分压电阻621、电压采样电阻622和电压采集芯片623；其中，串联的所述分压电阻621和电压采样电阻622串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片623并联接在所述电压采样电阻622的两端，用于采集所述电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；

能耗计算模块603，分别与所述电流采集芯片212和电压采集芯片223相连，用于依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗；

数据存储模块604，与所述能耗计算模块603相连，用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

装置实施例3采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗，以避免主数据区损坏、主数据区中数据误操作导致的数据不完整、及主数据区中数据损坏等异常情况，破坏PD设备的能耗的准确性和完整性。

在具体实现中，可以用Flash存储器实现所述数据存储模块604的功能。Flash存储器又称闪存，不仅具备电子可擦除可编程的性能，还可以快速读取数据，使数据不会因为断电而丢失。在实际应用中，可在Flash存储器中分别创建主数据区和备数据区，在正常情况下，主数据区和备数据区中的数据区互为镜像，也即一个数据区上的数据在另一个数据区上存在一个完全相同的副本。

在本申请的一种优选实施例中，为了提高存储的能耗的准确性，所述装置还可以包括：存储管理模块，参照图7，示出了本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例4的结构图，其在图6基础上了增加了存储管理模块605，所述存储管理模块605具体可以包括：

验证子模块651，用于验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

同步子模块652，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

告警子模块653，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

在实际应用中，验证子模块可用在从所述主数据区和备数据区读取数据前，或者，在向所述主数据区和备数据区中写入数据前使用。另外，网管服务器、用户操作终端可依据所述告警信息，可使用专门命令重新创建主数据区和备数据区；可选的，还可以将所述告警信息记录至日志文件中。

在本申请实施例中，优选的是，所述验证子模块可以进一步包括：

读取单元，用于读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

合法性验证单元，用于验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

例如，可以使用魔术数作为校验数，如1,2,5,10,15等均为魔术数，如果所述主数据区或备数据区中读取的校验数不为魔术数，则可以判定相应数据区中能耗数据无效。

为了防止向数据区写数据过程中，突然掉电导致数据区中原有数据冲毁，无法进行正常的能耗管理，在本申请的一种优选实施例中，所述装置还可以包括：

数据写入模块，用于依次将所述PD设备的能耗写入所述主数据区和备数据区，其中，在首数据区写入成功后进行次数据区的写入。

所述首数据区用于表示首先写入的数据区，次数据区用于表示后续写入的数据区。例如，在主数据区为首数据区时，备数据区为次数据区；以及，在备数据区为首数据区时，主数据区为次数据区。

在本申请的另一种优选实施例中，所述数据存储模块604，可具体用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；

参照图8，示出了本申请一种POE系统中能耗采集的装置实施例5的结构图，其在图6基础上了增加了如下模块：

合格校验模块606，用于对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

第一读取模块607，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

第二读取模块608，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

较小同步模块609，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

本申请实施例中，需要不断地将采集的能耗写入所述数据存储模块604，也即，所述数据存储模块604中主数据区和备数据区中数据需要不断被更新。本优选实施例主要用于在数据更新过程中提供主数据区和备数据区中能耗的完整性保护，进一步保证数据读取的有效性、准确性和完整性。

本申请实施例中，所述压缩码为依据所存储的PD设备的能耗压缩得到；。在本申请的一种应用示例中，所述压缩码可以为MD5（消息摘要算法第五版，Message Digest Algorithm 5）、SHA（安全哈希算法，Secure HashAlgorithm）等文摘或签名算法得到的压缩码，本申请对具体的压缩码不加以限制。

需要说明的是，装置实施例4和装置实施例5的结合也是可行的，也即，在本申请的一种实施例中，所述装置具体可以包括601-609。

为使本领域技术人员更好地理解本申请，参照图9示出了，本申请一种POE系统中能耗采集的装置的工作流程示意图，其中，所述POE系统具体可以包括：

MAC（介质访问数据层，MediumAccess Control）901和Phy（物理层，Physical Layer）为以太交换机中数据转发组成部分，其中，MAC主要负责数据报文转发，Phy用于提供数据传输的物理电路适配；

耦合变压器903，分别与Phy和PD设备相连，主要用于将数据转发部分与PSE供电回路隔离开来；

PSE_P9041和PSE_N9042分别为PSE电源的正负极；

所述POE系统中能耗采集的装置具体可以包括：

电流采样电阻905，串接在所述PSE_P和耦合变压器903之间；

电流采集芯片906，并联接在所述电流采样电阻905的两端，用于采集所述电流采样电阻905的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

串联的分压电阻907和电压采样电阻908串接在所述PSE电源的正负极间；

电压采集芯片909，并联接在所述电压采样电阻908的两端，用于采集所述电压采样电阻908的电压，并进行模数转换得到第二电压值；

CPU 910，提供插槽和总线，使得所述电流采集芯片906和电压采集芯片909通过CPU的插槽与CPU的总线相连；所述CPU 910具体用于分别通过数据总线911读取所述电流采集芯片906和电压采集芯片909采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗；及

Flash 912，与CPU 910相连，用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗；

POE系统中能耗采集的装置可以通过如下计时控制方案中的任一进行能耗的采集和读取：

CPU 910进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线913通知所述电流采集芯片906和电压采集芯片909进行采集；所述电流采集芯片906和电压采集芯片909在采集数据成功后,通过第二控制总线914向CPU 910发送中断请求,所述中断请求用于通知CPU 910进行采集数据的读取;CPU910收到所述中断请求后,通过数据总线912读取所述电流采集芯片906和电压采集芯片909采集的第一电压值和第二电压值；

计时控制方案2

所述电流采集芯片906和电压采集芯片909计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片906和电压采集芯片909在采集数据成功后,通过第二控制总线914向CPU 910发送中断请求,所述中断请求用于通知CPU 910进行采集数据的读取;CPU 910收到所述中断请求后,通过数据总线912读取所述电流采集芯片906和电压采集芯片909采集的第一电压值和第二电压值；

计时控制方案3

所述电流采集芯片906和电压采集芯片909计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；CPU 910计时,并每采样周期通过数据总线912读取所述电流采集芯片906和电压采集芯片909采集的第一电压值和第二电压值。

与前述装置实施例相应，本申请还公开了一种POE系统中能耗采集的方法实施例，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，参照图10所示的流程图，所述方法具体可以包括：

步骤1001、利用电流采集芯片采集电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值；其中，所述电流采样电阻，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间，所述电流采集芯片并联接在所述电流采样电阻的两端；

步骤1002、利用电压采集芯片采集电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；其中，串联的分压电阻和所述电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片并联接在所述电压采样电阻的两端；

步骤1003、依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

在本申请的一种优选实施例中，所述电流采集芯片和电压采集芯片分别通过微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；

则所述依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗的步骤，可以进一步包括：

分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

在本申请的另一种优选实施例中，所述微处理器进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片和电压采集芯片进行采集；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值。

在本申请的再一种优选实施例中，所述方法还可以包括：

采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

在本申请的一种优选实施例中，所述方法还可以包括：存储管理步骤，所述存储管理步骤可以进一步包括：

验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

在本申请的一种优选实施例中，所述验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性的步骤，可以进一步包括：

读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

在本申请的一种优选实施例中，所述方法还可以包括：

依次将所述PD设备的能耗写入所述主数据区和备数据区，其中，在首数据区写入成功后进行次数据区的写入。

在本申请的一种优选实施例中，所述采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗的步骤，具体为存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；

相应地，所述方法还可以包括：

对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

以上对本申请所提供的一种POE系统中能耗采集的装置和方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (14)

1.一种POE系统中能耗采集装置，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，其特征在于，所述装置包括：

电流采集模块，包括：

电流采样电阻，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间；

电流采集芯片，并联接在所述电流采样电阻的两端，用于采集所述电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值；

电压采集模块，包括分压电阻、电压采样电阻和电压采集芯片；其中，串联的所述分压电阻和电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片并联接在所述电压采样电阻的两端，用于采集所述电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；及

能耗计算模块，分别与所述电流采集芯片和电压采集芯片相连，用于依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括微处理器，所述能耗计算模块位于微处理器中，所述电流采集芯片和电压采集芯片分别通过所述微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；

所述能耗计算模块，具体用于分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述微处理器进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片和电压采集芯片进行采集；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；其中，所述电流采集芯片和电压采集芯片通过计时一个采样周期来确定采集数据成功；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值。

4.如权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，还包括：

数据存储模块，与所述能耗计算模块相连，用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：存储管理模块，所述存储管理模块包括：

验证子模块，用于验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

同步子模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

告警子模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述验证子模块包括：

读取单元，用于读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

合法性验证单元，用于验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据存储模块，具体用于采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；其中，所述压缩码为依据所存储的PD设备的能耗压缩得到；

所述装置还包括：

合格校验模块，用于对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

第一读取模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

第二读取模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

较小同步模块，用于在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

8.一种POE系统中能耗采集的方法，所述POE系统使用PSE电源、耦合变压器和PD设备组成的PSE供电回路对PD设备进行供电，其特征在于，所述方法包括：

利用电流采集芯片采集电流采样电阻的电压，并进行模数转换得到第一电压值；其中，所述电流采样电阻，串接在所述PSE电源和耦合变压器之间，所述电流采集芯片并联接在所述电流采样电阻的两端；

利用电压采集芯片采集电压采样电阻的电压，并进行模数转换得到第二电压值；其中，串联的分压电阻和所述电压采样电阻串接在所述PSE电源的正负极间，所述电压采集芯片并联接在所述电压采样电阻的两端；

依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述电流采集芯片和电压采集芯片分别通过微处理器的插槽与所述微处理器的总线相连；

则所述依据所述第一电压值和第二电压值，计算得到相应PD设备的能耗的步骤，进一步包括：

分别通过所述微处理器的数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值，并计算得到相应PD设备的能耗。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述微处理器进一步用于计时,并每采样周期通过第一控制总线通知所述电流采集芯片和电压采集芯片进行采集；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；其中，所述电流采集芯片和电压采集芯片通过计时一个采样周期来确定采集数据成功；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述电流采集芯片和电压采集芯片在采集数据成功后,通过第二控制总线向所述微处理器发送中断请求,所述中断请求用于通知所述微处理器进行采集数据的读取;所述微处理器收到所述中断请求后,通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值；或者，

所述电流采集芯片和电压采集芯片计时，并每采样周期采集第一电压值和第二电压值；所述微处理器计时,并每采样周期通过数据总线读取所述电流采集芯片和电压采集芯片采集的第一电压值和第二电压值。

11.如权利要求8或9或10所述的方法，其特征在于，还包括：

采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：存储管理步骤，所述存储管理步骤包括：

验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性；

在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一有效时，将所述主数据区或备数据区中有效的数据同步至另一数据区；

在所述主数据区和备数据区中能耗均无效时，输出告警信息。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述验证所述主数据区和备数据区中能耗的有效性的步骤，包括：

读取所述主数据区和备数据区的校验数；所述校验数为在创建数据区时写入的一个数值；

验证所述读取结果的合法性，若合法则相应数据区中能耗有效，若非法则相应数据区中能耗无效。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗的步骤，具体为采用主数据区和备数据区存储所述PD设备的能耗及相应的压缩码；其中，所述压缩码为依据所存储的PD设备的能耗压缩得到；

所述方法还包括：

对所述主数据区和备数据区中能耗计算压缩码，读取所述主数据区和备数据区中能耗对应的压缩码，并校验压缩码的计算结果与读取结果是否一致，若一致则所述主数据区和备数据区中能耗为合格，若不一致则所述主数据区和备数据区中能耗为不合格；

在所述主数据区和备数据区中能耗的其中之一合格时，读取所述合格的数据；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则读取所述主数据区和备数据区中较大的能耗；

在所述主数据区和备数据区中能耗均合格时，若所述主数据区和备数据区中能耗不一致，则将所述主数据区和备数据区中较大的能耗同步至能耗较小的数据区。

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