CN103548304B - 检测和定位断续故障和其它故障的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

通过一个或更多个传感器感测与至少一个建筑物状况或状态相关联的数据。来自这些传感器的数据可以在数据总线上发送并且由中央计算机接收。另外，可以由多个发送器中的一个或两个发送器在该数据总线上发送调制信号。该调制信号在接收器处被接收，该接收器分析所接收的调制信号，并且基于该分析来确定该数据总线上是否出现了断续故障。例如，该接收器可以比较所接收信号与希望模式，并且在存在差异时，确定存在断续故障。该接收器还可以基于该分析来确定故障的位置。

Description

检测和定位断续故障和其它故障的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请是2011年4月19日提交的美国专利申请No.13/089906的继续申请并且要求其优先权，其全部内容通过引用而并入于此。
技术领域
本申请涉及用于检测和/或定位电气系统或网络中的电气故障的方法。
背景技术
间歇性电气故障是本身明显偶然地并且按通常不可预测方式出现在电气系统或网络中的物理事件。当系统中出现断续故障时，该系统可能产生错误结果或者可能出故障。举几个出现在网络中的特定电气故障的具体示例，导线可能摩擦邻近导线，并且作为接触的结果可能产生较小的电弧。在另一示例中，夹线器可能穿透导线周围的绝缘层并且接触导线而产生故障。在又一示例中，导线可能在连接器的后端断开，由此产生故障。在又一示例中，腐蚀可能在指定系统内的导线和插针之间产生间歇性不接触。在另一示例中，该系统内的导线上的破裂可能使水滴落在它们上(或导线可能与其它物质相接触)，由此产生电气故障。电机中的内部线圈匝间绝缘也可能在具有产生电气故障的电气线圈的系统中出故障。
间歇性电气故障的后果可能严重，并且在许多情况下，可能对电气设备造成实质性损坏，可能对用户造成伤害，或者甚至可能致人丧命。例如，电气火灾可能因出现某些电气故障而发火花。当飞机中出现故障时，如电气故障出现在燃料箱附近，则可能发生燃料箱爆炸。即使灾难性破坏或伤害未发生，随着出现间歇性电气故障的结果，机器或系统的可操作寿命也可能缩减。断续故障的一个特征是，它们随机且不可预测。它们的重现也不可预测。然而，如果断续故障维持未检测并且未修理，则可能发生重大的、灾难性的且永久性的故障，可能造成死亡、失灵或毁坏。
识别电气故障方面的先前尝试依赖于电气系统的可视或仪器辅助检查。然而，伴随这些先前方法存在各种缺点。例如，该系统的操作必须频繁暂停，以确定是否存在故障，由此导致诸如该系统的拥有者或操作员的收入损失的各种问题。而且，现有系统内的许多位置难于频繁到达和/或观察，由此严重地限制了这些方法的有效性。这些先前方法还被证实不能够检测许多情况下的故障，因为故障的时长通常较短，而该系统在该短暂断续故障事件之后就像什么事都未发生一样正常运转。因此，观察者相对容易错过该故障的出现。另外，这些方法通常依赖于侵入式放置频繁使用的任何设备，导致现有系统的至少一些破坏。
其它先前方法依赖于在所观察的网络上发射电磁波。在一个先前示例中，在网络中发射脉冲，并且分析任何反射，以确定是否存在故障。更具体地说，入射驻波或脉冲被发射，接着在该网络中反射，接着，计算入射脉冲与反射脉冲之间的时间，以确定到反射该脉冲的位置的距离。接着，使用不同标准来确定该反射是否为潜在故障。伴随该技术的一个问题是，导线材料(例如，网络中的分支)中的任何变化都会反射入射波从而导致错误的故障确定。伴随该技术的另一问题，其需要发送高电压脉冲，使得具有薄线圈(例如，具有短导线或薄绕组)的某些电气系统不能继续工作。另一时域反射法采用扩频技术，但该方法未解决上述问题，因为仍需要高电压脉冲发送，并且反射仍发生在电网络的分支上。
另一先前方法代替高电压信号地，发送直接序列扩频调制信号，并且采用信号处理技术，以尝试寻找并定位电气故障。然而，这些方法仍依赖于反射，即，发送入射信号和接收反射信号以及它们的定时，以供距离计算。结果，尽管该方法在某些情况下可能克服了针对使用高电压入射电压脉冲的需要，但仍存在反射发生在网络中和连接至的装置中的所有分支点处的问题。
该反射方法的又一问题是，该装置的位置必须靠近电气系统的一个端部，线路端或者电源端。另外，注入信号将从两个端部反射，从而导致组合的、失真的，且反射的信号。将该装置定位在任一端的这种需求因许多电网络按复杂格式(通常按网状架构)连接而非常难于满足。
附图说明
图1包括根据本发明各个实施方式的故障确定系统的框图；
图2包括供在根据本发明各个实施方式的故障确定系统中使用的字节映射的一个实施方式；
图3包括根据本发明各个实施方式的、例示用于故障确定的一个方法的框图和故障确定表；
图4包括根据本发明各个实施方式的故障确定装置的框图；
图5包括根据本发明各个实施方式的、用于确定故障的一个方法的流程图；
图6包括根据本发明各个实施方式的、用于确定故障的一个方法的流程图；
图7a和7b包括根据本发明各个实施方式的、用于确定电气故障的一个方法的框图和流程图；
图8包括根据本发明各个实施方式的发送器和接收器的框图；
图9包括根据本发明各个实施方式的控制器模块(例如，发送器或接收器)的框图；
图10包括根据本发明各个实施方式的、耦接至发送线路的控制器模块(例如，发送器或接收器)的图；
图11包括根据本发明各个实施方式的、耦接至电网络的控制器模块(例如，发送器或接收器)的另一实施方式的图；
图12包括根据本发明各个实施方式的、耦接至电网络的控制器模块(例如，发送器或接收器)的另一实施方式的图；
图13包括根据本发明各个实施方式的磁耦合排布结构的图；
图14包括根据本发明各个实施方式的、放置在墙壁中的控制器模块(例如，发送器或接收器)的图；
图15包括根据本发明各个实施方式的控制器模块(例如，发送器或接收器)的系统的图；
图16包括根据本发明各个实施方式的、如在光网络中使用的发送器和接收器的一实施方式的图；
图17包括根据本发明各个实施方式的、如在光网络中使用的发送器和接收器的另一实施方式的图；
图18包括根据本发明各个实施方式的故障确定装置的网络的框图；
图19包括根据本发明各个实施方式的故障确定装置的网络的图；
图20包括根据本发明各个实施方式的另一故障确定方法的流程图；
图21包括根据本发明各个实施方式的、用于在此描述的故障确定方法的调制方法的实施方式；
图22包括根据本发明各个实施方式的故障确定方法的流程图。
技术人员应当清楚，附图中的部件为简单和清楚起见而例示，并且不必按比例绘制。例如，附图中的一些部件的尺度和/或相对定位可以相对于其它部件夸大，以帮助改进对本发明各个实施方式的理解。而且，在商业上可行的实施方式中有用或必需的公共但很好理解的部件通常未描绘，以便易于本发明这些不同实施方式的很少遮挡的视图。还应清楚的是，特定动作和/或步骤可以按出现的特性次序描述或描绘，而本领域技术人员应当明白，有关顺序的这种特异性实际上不需要。还应明白的是，在此使用的术语和表达具有普通含义，如按照这种术语和表达有关它们对应的各自调查和研究范围的本来样子，除另外在此阐述了特定含义以外。
具体实施方式
提供了用于检测电气或其它类型网络(例如光网络)内的故障的存在性和位置的方法。该方法利用一个或更多个发送器通过电线(或发送任何类型信号的其它类型导体)经由一个或更多个接收器中的每一个中的耦合器向这些装置发送信号(例如，数据包)。基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收器处接收的信号之间的失配，确定电气(或其它类型)故障的存在性和/或位置。用于信号注入和接收的这些耦合装置还可以采用两个分裂的(split)半耦合器来制成。通过将耦合器分离成导线侧半耦合器和发送器或接收器的控制器内半耦合器，该控制器可以变为便携式的，并且经由导线侧半耦合器与电网络无线地交换载波信号。在此描述的方法对于使用来说容易且效能成本合算，不依赖于发送高电压信号，可以安装在电网络内的任何位置处，是针对发生在发送器与接收器之间的不可预测断续故障事件的有效检测解决方案，并且不受先前方法的问题的影响。
在这些实施方式中的许多实施方式中，信号经由第一磁耦合部从控制器模块传导到电网络上。该信号在整个电网络上发送并且经由一个或更多个第二磁耦合部在一个或更多个接收器模块处被接收。在所述一个或更多个接收器模块处，分析所接收的信号，并且基于该分析，进行有关电网络中是否出现了故障的确定。第一磁耦合部和所述一个或更多个第二磁耦合部都可以包括具有初级绕组和次级绕组的变压器。
在一些示例中，第一磁耦合部选择性地启用和停用，以实现控制器模块与电网络的连接和断开。
在其它示例中，该信号在整个网络上被发送至多个接收器，并且其中，每一个接收器模块都包括单独的磁耦合部。在其它示例中，该信号向一个或更多个接收器广播。该信号可以向按不同时间和按不同频率分组的不同接收器模块进行广播。
本方法的另一优点是，它们可以被用于确定并定位设置在任何位置的任何有线网络中的故障。例如，这些方法可以在所有类型的交通工具(例如，轿车、卡车、轮船、飞机)、建筑物(例如，学校、发电厂、家庭、办公室)、开阔区域(例如，大学校园、办公区、城市、农村)，以及电气用具(例如，发电机、消费级家电)中利用(且举几种)。
在这些实施方式中的其它实施方式中，通过一个或更多个传感器来感测与至少一个建筑物状态或状况相关联的数据。例如，可以感测建筑物中的温度或者门是打开还是关闭。来自这些传感器的数据可以通过数据总线发送并且由中央计算机或控制器接收。接着，可以横跨该数据总线由发送器发送调制信号。可以由其它发送器发送其它调制信号。该调制信号在接收器处被接收，该接收器分析所接收的调制信号，并且基于该分析确定该数据总线上是否出现断续故障。例如，该接收器可以比较所接收的信号与希望模式，并且在该比较确定存在差异时，确定存在断续故障。该接收器还可以基于该分析来确定故障的位置。
在其它方面，由其它发送器横跨电源总线发送调制信号。该调制信号由另一接收器接收，并且该接收器分析所接收的调制信号，并且基于该分析来确定电源总线上是否出现了断续故障。例如，该接收器可以比较所接收的信号与希望模式，并且在存在差异时，确定存在断续故障。该接收器还可以基于该分析来确定电源总线上的故障位置。
在这些示例中的一些中，数据或电源总线上的调制信号被从多个发送器向单个接收器发送。其它构造也是可以的(例如，多个发送器至多个接收器、单个发送器至单个接收器、单个发送器至多个接收器)。
还在其它方面，第一调制信号由多个发送器中的一个发送器来发送。当第一调制数据信号在接收器处没有显著失真地在该接收器处被接收时，数据总线上的第二调制信号通过数据总线，从多个传感器中的一个或者中央计算机、或者用户接口发送。该第二调制信号在接收器处被接收，并且分析所接收第二调制信号，以确定数据总线上是否存在断续故障(例如，通过将其与希望模式进行比较)。
在另一些方面，这些传感器可以任何类型的感测装置，如温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器，以及湿度传感器。其它示例也是可以的。
在其它方面，设置在建筑物中的多个传感器中的一个或更多个感测与该建筑物或与该建筑物相关联的部件相关联的状态或状况。指示该信息的多个调制信号经由设置在建筑物中的总线而发送。所述多个调制信号中的每一个都根据避免所述多个信号中的各个信号之间的干扰的方法来调制。例如，在中央计算机处接收来自所述至少一个感测装置的所述多个调制信号，并且建筑物中(或者位于建筑物外侧的遥远位置处) 的中央计算机或控制器对所接收的调制信号中的数据进行处理。
在其它方面，调制信号从发送器并且在耦接至这些传感器的电源总线上发送。该调制信号在接收器处被接收，并且分析所接收的调制信号。基于该分析进行有关电源总线上是否出现断续故障的确定。可以在数据总线上使用类似方法，以确定数据总线上是否存在断续故障。
可以使用各种形式的调制。例如，幅移键控(ASK)调制、频移键控(FSK)调制、相移键控(PSK)调制、二进制移位键控(BSK)调制、二进制相移键控(BPSK) 调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移正交相移键控(QPSK)调制、最小移位键控(MSK)调制、高斯最小移位键控(GMSK)、多相移键控(M-PSK)、π/4QPSK 调制都可以使用。其它调制示例也是可以的。
在其它方面，交通工具包括一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器被设置成，感测与交通工具相关联的数据(例如，内部温度)、交通工具的状况(例如，交通工具移动)，或者交通工具的部件(例如，引擎状态)。中央计算机经由数据总线接收并处理来自传感器的数据。经由数据总线通过发送器和发送器发送调制信号。该调制信号在接收器处被接收，接收器分析所接收的调制信号，并且该接收器基于该分析确定数据总线上是否出现断续故障。还可以利用在此描述的任何方法来确定故障的位置。
在其它方面，调制信号由这些发送器中的一个或更多个在(耦接至传感器的)电源总线上发送。该调制信号在接收器处被接收，该接收器分析所接收的调制信号，并且基于该分析确定电源总线上是否出现了断续故障。还可以根据在此描述的方法来确定故障的位置。
下面，参照图1，对用于确定并检测电网络100中的电气故障的方法的一个实施方式进行描述。电气互连主干102分别经由电气分支120、122、124、126、128以及 130耦接至发送器104、106、108、110、112、114以及116。电气互连主干102还连接至接收器118。电气互连主干102可以是任何电压级或任何电流类型(例如，直流电或交流电)的任何类型电气连接部。例如，主干102可以包括两条导线(例如，一条是地线，而另一条是传送DC电流和电压的导线)。主干装置和任何数量的电线的其它示例也可以分配电功率。在一个示例中，具有大约l00vRMS(或28V DC)的电压的电源在主干102和网络100的分支上被分配。
发送器104、106、108、110、112、114以及116是能够通过电路102发送任何类型调制信号而不会损害电网络102的、包括任何类型信息的功率递送功能的任何类型装置。例如，发送器104、106、108、110、112、114以及116可以包括：用于形成数据包或消息的控制器，用于通过调制(例如，具有适当电压级)将该消息转换成合适信号以发送的调制解调器，以及用于提供滤波和保护性功能以将任何发送器连接至电气互连主干102的耦合网络。如上提到，发送器104、106、108、110、112、114 以及116可以按适于电气互连主干102的任何电压级来操作和发送数据包或消息。
接收器118是能够经由电气互连主干102从发送器104、106、108、110、112、 114以及116中的任一个接收调制信号的任何装置。与发送器104、106、108、110、 112、114以及116一样，该接收器118可以包括：控制器、调制解调器以及耦合网络。如上提到，该耦合网络通过滤波功能缓冲来自电气互连主干102的接收器或发送器，以使该接收器或发送器绝缘其与电网络的高电压，同时有效地发送和接收该调制信号。发送器中的调制解调器调制由控制器形成的数字信号，并且该调制信号通过耦合网络行进到电网络中。接收器中的调制解调器经由耦合网络接受从发送器发送来的调制信号，将该信号解调制成数字字节格式，并将数字数据发送至其控制器。接收器控制器针对数据差错或失配处理该信号，以确定是否检测到故障，或者已经检测到故障和/或可能故障位置的可能性。各个差错率可以根据该处理来确定。
接收器118与端口132进行通信，并且端口132耦接至外部装置134。该外部装置134可以是个人计算机、显示器、发音器(enunciator)或能够警告用户网络100 中某处检测到故障的任何其它类型的装置。还可以显示故障位置和针对该位置计算的消息差错率，以获得故障进展的严重性(可能性)或状况。在一另选方法中，在接收器118受限于仅提供失配或差错发生时，不是接收器118而是外部装置134可以提供故障确定处理能力的一些或全部。
在图1的系统的操作的一个实施例中，发送器104、106、108、110、112、114 以及116向接收器118发送消息。接收器118分析其接收的消息，并且基于该分析的结果确定是否存在故障、故障存在的可能性，以及/或故障的可能(或确定)位置(例如，在网络100的特定分支120、122、124、126以及128或130内)。应当清楚，尽管图1的实施例中示出了单一接收器，但可以在网络100中使用任何数量的接收器。另外，可以在网络100中采用任何数量的发送器。
一旦检测到差错和/或确定了它们的位置，就可以采取补救措施。例如，用户可以接近差错的潜在地点，确定是否存在问题，并且，如果存在问题，则补救该问题(例如，更换导线)。应当清楚，图1的系统可以设置在任何位置处，如在交通工具内(例如，轿车、卡车、飞机，或轮船)、在电器内，或在建筑物内。而且，图1的系统可以在多个位置上设置，如各种类型的连网排布结构或构造中。
下面，参照图2，描述了用于根据在此描述的方法发送的消息的消息格式的一个实施例。消息或数据包200包括：前导码字节202、接收器信息字节204、发送器信息字节206，以及4至m个消息字节208，其中，m是大于4的整数。在一个方法中，该系统内的每一个发送器(例如，图1的发送器106、108、110、112、114，或116) 都具有独特的可标识消息字节(例如，二进制1和0的某一独特模式)，其是接收器已知的，并且其唯一地标识一发送器(例如，图1的接收器118)。消息或数据包200 中的所有信息都包括在向接收器发送的数据流中。
为检测差错或故障，在一个方法中，接收器比较从发送器接收的数据与已经针对每一个发送器存储的预先指配的数据。在所接收的数据与希望数据之间失配的情况下，潜在地检测到故障。接收器处未接收到希望从发送器发送的希望消息或数据包还可能指示存在网络中的开路形式的故障。
为了在网络上进行发送，可以使用各个方法来确保信号完整性(例如，确保由多个发送器发送的信号彼此不干扰)。在所使用的任何方法中，每一个发送器的调制解调器都经由“载波检测”方法来监视导线，检测该导线上是否存在任何调制信号，并且等待发送其信号，直到该导线上不存在信号为止。因此，在任何一个时刻，仅允许一个发送器发送信号。在一个方法中，多个发送器发送信号，而不需要接收器的控制。为确保信号完整性，在每一个信号发送之后插入随机暂停时长。每一个发送器都具有同等机会来向接收器发送信号，并因此，与任何其它电气分支相比，每一个导线段(例如，网络的每一个分支)都以检测差错的同等机会，按相同优先级被监视。
在可以被用于实现信号仲裁的另一方法中，只有通过接收器安排的发送器才被允许发送信号。换句话说，该接收器是这种单主多从协议的主方(master)。该接收器向发送器发送消息或数据包(例如，命令)，例如，图2的消息。在发送器接收到来自接收器的消息或数据包之后，该消息被复制并发送回至接收器。接收器处的接收消息与发送消息的比较确定了该信号中是否存在差错，其又指示了接收器与所命令发送器之间的导线段中存在故障。在一些方法中并且如在此别处所述，如果接收器没有检测到返回消息(例如，在预定时间量内)，则检测到差错，指示可能的断开、开路。
下面参照图3，描述了利用这些方法来检测网络300中的差错或故障的一个实施例。在这个实施例中，电气主干302耦接至发送器304、306、308和接收器310。该网络300被分成区段S1、S2、S3，和分支Br1、Br2、Br3。应当清楚，图3的系统可以设置在任何位置处，如在交通工具内(例如，轿车、卡车、飞机，或轮船)、在电器内，或在建筑物内。而且，图3的系统可以设置在多个位置上，如各种类型的连网排布结构或构造中。
表312存储在接收器处的存储器中，并且被用于确定网络300内的电气故障的可能位置或多个位置。例如，利用在此描述的技术，确定在与特定发送器相关联的分支之一中是否存在特定差错。例如，来自发送器304的希望数据与希望数据的失配(而不存在来自发送器306和308的失配)可以指示分支Br1中存在故障。
举一些例子并且利用表312，如果针对发送器304、306以及308确定没有差错，则该网络中不存在故障。在另一个实施方式中，如果在发送器304和308处没有检测到差错，但在发送器306处检测到差错，则区段S2和/或两个分支Br2和Br3处可能存在故障。应当清楚，表312可以是任何类型的数据结构，还不限于图3所示的格式。而且，表312中所示示例可以根据发送器和接收器的布置以及网络的精确构造或其它情况来改变。
下面参照图4，描述了发送器或接收器400的一个实施例。装置400可以被设置成，充当发送器或者接收器，并且包括：控制器402、调制解调器404、耦合网络406，以及存储器408。
如果用作发送器，则控制器402可以形成消息(例如，数据包)，以经由调制解调器404和耦合网络406发送至接收器。调制解调器404形成符合恰当电压电平或协议的信号，并且耦合网络406提供保护调制解调器404和控制器402不受存在于主干上的电气危害(例如，过电压状态)并且同时有效地将调制信号注入到主干中的恰当缓冲和/或滤波能力。
如果用作接收器，则耦合网络406仅仅放过(filter in)来自主干的调制信号，并且调制解调器404将该信号解调制成数字数据并将其发送至控制器402。作为接收器，装置400可以在存储器408中存储如上面已经参照图3描述的表。接着，控制器402 可以执行分析，以确定特定网络内故障的潜在位置。而且，控制器402可以耦接至一端口，其与外部装置通信，以向用户指示故障的存在性和潜在位置。而且，控制器 402、调制解调器404，以及/或耦合网络406可以耦接至外部电源。
下面参照图5，描述了发送仲裁协议的一个实施例。在步骤502，从发送器发送消息或数据包。例如，该消息可以采用如图2所示的格式。在步骤504，在发送了该消息之后，在该消息之后插入随机暂停时长(duration)。接着，再次发送同一消息，并且继续该过程，举一个例子，接收器比较所接收的消息与希望消息，如果存在失配，则确定存在故障。当失配存在时，在网络的、与发送该消息的发送器相关联的部分中可能存在潜在故障。
下面参照图6，描述了发送仲裁协议的另一实施例。在步骤602，发送器等待接收来自接收器的消息。在步骤604，在接收到一消息之后，发送器将同一消息发回至接收器。接着，其等待来自接收器的另一命令。同时，如果接收器从未接收到发回的消息(例如，在等待了预定时段之后)，或者返回至接收器的消息存在差错(如通过所接收消息与希望消息的比较指示的)，则指示存在故障(包括开路)。
下面参照图7，描述了用于故障确定的方法的另一实施例。如图7所示，通过耦合网络和调制解调器761，数据包701(具有预置值)从发送器702、704，以及705 发送至接收器的控制器703，并且通过控制器703的串行通信端口736读取。
数据包701例如包括：前导码字节732、发送器标识字节733、数据包数字节734，后面是n个数据字节735，D1到Dn。N可以是任何整数值。在一个实施例中，n＝24，从而，使用24字节数据。数据发送的速率，或比特率可以为任何速度，或适于该调制解调器的任何调制方案。在一些实施例中，使用2400bps电力线调制解调器，其提供了大约130kHz的频移键控(FSK)调制。然而，其它数量的数据字节可以连同其它比特率和其它调制方案一起使用。在一些示例中，与利用较高比特率较短数据包的另一调制方案的相比，利用较慢比特率的较长数据包的调制方案具有更好的断续故障检测机会。
接收器的控制器703，在检测到跟着是标识字节733的前导码字节732之后，接着一次一个读取其余字节(步骤760)，并将该数据包存储到内部存储器空间741中。在存储器741的另一部分中，数据包701被存储为数据包742并且被用于与希望(和先前存储的)数据包743比较。希望数据包742包括针对数据包742的希望信息值。存储在存储器中的数据包信息可以针对每一个发送器比较。
在步骤762，控制器703读取所存储的数据包742和743，并且针对数据包742 与743之间的n个数据字节的预置值，进行全部n个数据字节的逐字节比较。第一分析是判定哪个发送器发送了数据包，并且针对包失配的随后分析结果被存储并与发送器相关联。如果两个数据包相同，则将无差错的结果针对该发送器登记。接着，例如，利用图3的判定表，进行故障检测和位置判定，并且显示753或更新至上级计算机 755。接着，在步骤762，读取从发送器发送来的下一数据包。
在步骤764，可以存储差错细节(包括发送该数据包的发送器的标识)。在步骤766，确定是否接收到足够数量的数据包，以便确定是否向用户发出警报。如果在步骤766的回答为否定，则控制返回至步骤760。如果该回答为肯定，则在步骤768继续执行，其中，与阈值770进行比较。如果出错数据包的数量超出阈值，则将结果 772形成为如图3的表中的一特定发送器的故障(例如，“1”)或无故障(例如，“0”) 结果。利用该表(存储在存储器中)对故障确定进行最终判定，并且传送至端口750 (用于显示在发音器751上)、通信端口752(用于呈现在显示器753上)和/或端口 754(用于显示在个人计算机755上)中的一个或更多个端口。根据显示的类型，可以形成图形图像，以显示在一些或全部所提到外部装置上。
如在此所述，可以在已发送数据包之间插入暂停。在一个实施例中，在利用8 比特和20MHz速度的微控制器的系统中，两个连贯数据包之间的暂停大约为10毫秒。该暂停时间被选择成，足够处理发生。例如，暂停时长可以被选择成，允许完成故障确定处理，并且还允许将差错消息发送至外部装置(例如，发音器751、显示器753，以及/或个人计算机755)。该暂停时长还可以包括允许针对指定数量数据包(例如，1000个数据包)的处理发生的时间。
开始故障(例如，“1”)或无故障(例如，“0”)的差错率的阈值电平可以是任何预定值，或者另选的是，在该系统在干净电线状态下运行之后确定。而且，该阈值可以通过比较实际/正常操作状况期间的差错率与实际断续故障状况的差错率，利用该差错率自动确定。在部署上述方法之前，可以在针对故障或无故障边界设置阈值电平的分阶段断续故障状态下执行测试运行，并由此增加检测概率，而同时减少假警报和滋扰读数。
可以确定各种差错率。例如，可以计算的第一差错类型是净包差错率(NPER)，其是包含差错的数据包占所接收数据包的总数量的百分比。在NPER情况下，忽略由于标识字节中的差错而丢失的数据包。
另选的是，可以计算总包差错率(TPER)。该速率是所接收的出错的数据包的数量占所发送数据包的总数量的百分比。
在另一个实施方式中，可以计算净字节差错率(NBER)。该NBER是所接收数据包因字节中的1或2比特差错而造成的正好1数据字节差错的数量占所接收的无差错数据包的百分比。与NPER或TPER不同，NBER侧重于非常短的破坏。生根于断续故障的时间上非常短的破坏可能导致一字节数据(而非该数据字节)中的一比特或两比特差错。
可以确定的另一另选差错率是总字节差错率(TBER)，其是所接收的因字节中的 1或2比特差错而造成的1数据字节差错的数据包的数量占所发送的数据包的总数量的百分比。TBER忽略了长得足够造成多个数据字节中的差错的任何破坏。该速率不包括或不考虑可能因正常切换操作而造成的长破坏，因此，可以减少伪警报的数量。
下面参照图8，接收器801在电线801和811上接收由发送器802发送的数据包。如果该电线承载DC电流，则导线810或811中的一条可以是地线。在图8的实施例中，接收器801和发送器802具有相同的功能结构，并且都包括调制解调器802或 804以及控制器803或805。接收器801包括附加接口输出部或端口812、813和814。输出部813连接至指示器/发音器807，以在检测到断续故障时发送警报。警报可以采用闪光(例如，发光二极管(LED))和/或可听指示的形式。端口813被用于在显示器806(例如，液晶显示器(LCD))上以文本和图形显示警报状态。输出部814还被用于经由串行通信端口808向计算机系统820发送警报状态，以显示在计算机屏幕上，或者供进一步分析警报状态数据。在此讨论的差错和差错率可以根据在此描述的任何显示方法来显示。
发送器802包括调制解调器804和控制器805。控制器805是包括计算代码、控制数字逻辑，并发送数字数据字节(数据包)的微控制器或微处理器。该计算代码管理所发送的许多数据包和通常怎样发送数据包。
下面参照图9，描述了发送器900的一个实施方式。发送器900中的调制解调器 921从控制器903接收串行发送的数字数据流，将该数字数据转换成模拟数据，并且按FSK(频移键控)方案调制模拟数据(其中，数字逻辑1被编码成特定频率的模拟信号，并且数字逻辑0被编码成另一频率)。调制信号经发送器922放大，并通过耦合器923向电线910和911发送，该耦合器923发送调制信号并将阻止该频带之外的所有其它信号。
调制解调器921可以是任何商业可获的调制解调器芯片。调制解调器921可以包括仅带通在采用的特定FSK方案中使用的频带的滤波器。调制解调器921与控制器 903具有四条控制和数据通信线路。这些包括：用于控制接收数字数据的RX控制部 930、用于控制发送数字数据的TX控制部931、用于向控制器903指示调制解调器 922是否和何时接收到来自电线的调制信号的载波检测(CD)控制部932，以及用于指示是否已经接收到并且要发送一数字信号的RX TX控制部933。
调制信号自动地从调制解调器921发送并且通过放大器电路922放大。放大的调制信号接着经由耦合器923呈递至电线，该耦合器923通过具有所述频带的信号并且阻止所有其它信号。在一个实施方式中，耦合器923是具有滤波电容器925和926 的变压器线圈924。在一个方法中，接收器的结构与发送器900的结构相同(或者与具有用于与外部装置通信的端口的接收器几乎相同)。
可以使用各种发送协议。例如，可以从接收器发送一字节的任何数据，以向发送器指示发送数据。
可以向接收器发送具有不同字节数据的数据包。例如，可以包括前导码字节。发送下一字节，以标识发送器和接收器。举一个例子，如果标识字节是诸如字节数据 10110011的预置数据值，则接收器检查所接收的标识字节是否为10110011。如果所接收的标识字节和预置数据相同，则接收器现在准备接收后面的数据流。可以将一个或更多个字节用于标识目的。
如上提到，在一个实施例中，包括前导码、标识，以及实际数据的该组数据字节形成一数据包。在一个方法中，从发送器发送一个数据包，并且由接收器来接收同一个数据包。在一个方法中，发送器重复地发送同一个数据包，并且两个数据包之间具有暂停，直到例如发送一设置数量的数据包(例如，956个数据包)。接着，包发送重新开始。在断续故障状态下，前导码字节可能被噪声出(noised out)，或者标识字节可能被污染，因而，接收器忽略了带有被污染的标识字节的数据包，因为该数据包被解释为不想被发送给接收器。在这种情况下，一个数据包丢失并且包差错存在。
下面参照图10，描述耦接至电网络的控制器(例如，发送器或接收器)1002。控制器1002包括包围更高电气组件的壳体1004。这些组件包括处理器和调制解调器 1006、放大器1008、第一电容器1010、变压器1012、第二电容器1014，以及第三电容器1016。控制器1002在连接点1020处连接至电线1018。壳体1004可以由金属、塑料，或任何合适材料或材料组合构成。调制解调器1006执行如在此别处所述的各个处理功能。而且，如在此使用的，术语导线或多条导线指示任何类型的导电或导磁路线。
电容器1010、1014以及1016(连同在这个实施方式中未示出的可选保护性部件)保持该系统不受高电压尖峰、短路状态、放电部件，并且自适应/转换用于向电气系统或网络发送的载波信号(具有低幅度高频率)。这些部件还转换从网络接收的信号。该网络在许多示例中承载非常低的频率、高幅度的功率信号，其需要被滤出，以使仅可以接受调制信号，以供控制器模块使用。
变压器1012包括感应式初级绕组和次级绕组，并且提供用于该系统的多个功能。例如，变压器1012提供控制器模块和放大电路与导线1018的隔离；将载波信号注入到导线1018上；从导线1018提取载波信号；滤波导线1018的高幅度低频率信号；以及滤波修正信号的谐波(仅举几个例子)。
变压器1012的初级绕组(和与绕组并联连接的电容器1010)形成带通滤波器。初级绕组的电感和并联电容器1010的电容确定一谐振频率，其被设置成该载波信号的频率。变压器1012的次级绕组连同串联电容器1020一起形成高通滤波器。该高通滤波器耦接至或包括两个端子1020，其直接连接至电气系统或网络的导线1018，以允许所接收高频载波信号通向或通过导线1018，而阻止来自导线1018的低频高电压信号。
因为两个滤波器(带通和低通)位于控制器模块1002内部(即，大致全部或全部设置在壳体1004内)，所以控制器模块1002在这个实施例中，经由两个端子1020 永久性地连接至导线1018。在一个实施例中，使用了多个控制器模块并且它们被永久性地耦接至导线1018。
下面参照图11，描述了连接至电网络的发送器/接收器的另一实施例。第一半耦合器模块1102包括包围各个组件的壳体1104。这些组件包括处理器和调制解调器 1106、放大器1108、第一电容器1110，以及变压器1014的第一绕组1112。第二半耦合器模块1116包括：变压器1114的第二绕组118、第二电容器1120、第三电容器1122，以及开关1124。第二半耦合器模块1116在连接点1128处连接至电线1126。这些组件容纳在第二壳体1117中。第二壳体1117可以由金属、塑料，或任何其它合适材料或材料组合构成。
如图11的实施例中所示，变压器绕组1112和1118放置在两个分离的壳体单元内。另选的是，可以使用两个分离电路板(或形成排布结构的其它分离邻接电路)。初级绕组设置在半耦合器1102处或之内，而次级绕组设置在半耦合器1116处或之内，以使一个半耦合器形成上述线路耦合器电路的一半，而另一排布结构形成线路耦合器电路的另一半。
开关1120可以被插入导线侧半耦合器中，如图11所示，以使该半耦合器1116 可以在不需要故障确定功能时与导线断开。在导线侧半耦合器1116中使用开关1124 的一个益处是，当开关1124处于断开(即，停用)位置时，不会带来功耗。
半耦合器1102包括一个绕组和并联电容器，并且这些组件全部或大致全部位于壳体1104内，并且提供带通滤波。半耦合器1102没有用于连接的输出端子。相反的是，其绕组变为该系统中的信号交换点。
如提到的，当对准并且磁性地链接在一起时，两个半耦合器1102和1116形成一个耦合器电路，并且作为完整的耦合器来工作。通过将耦合器分离成导线侧半耦合器 1116和控制器内半耦合器1102，控制器模块(无论用作发送器还是接收器)现在可以变为便携式的，并且能够经由导线侧半耦合器1120在导线1126上交换载波信号。
半耦合器1102和1120的绕组可以环绕空心缠绕。在另一方法中，可以使用高导磁率分裂芯体(以加强磁链并且提供绕组信号的有效磁感应)。
下面参照图12，描述了控制器模块与电网络之间的磁耦合排布结构的实施例。第一半耦合器1202包括第一铁磁芯1204和缠绕在上面的第一绕组1206。第二半耦合器1208包括第二铁磁芯1210和缠绕在上面的第二绕组1212。可以使用各种芯材和形状以最优化信号交换。举一个例子，由铁磁材料制成的环形分裂芯体可以与位于分裂芯体两侧的绕组一起使用，如图12所示。
下面参照图13，描述了磁耦合排布结构的一个实施例。第一半耦合器1302包括第一铁磁芯1304和缠绕在上面的第一绕组1306。第二半耦合器1308包括第二铁磁芯1310和缠绕在上面的第二绕组1312。
(具有环绕的绕组的)分裂芯体的一侧或一部分设置在导线侧半耦合器内，而分裂芯体的另一侧和绕组可以设置在控制器内半耦合器内，如图13所示。在信号发送或接收期间，两个半耦合器尽可能靠近放置。将分裂芯体对准，以最小化磁泄漏而得到最大磁感应，并由此，经由半耦合器发生的信号交换保持完整或大致不失真和/或不衰减。在一个实施例中，两个半控制器离开0.04英寸放置。其它布置也是可以的。
下面参照图14，描述了控制器模块(例如，发送器或接收器)的物理布置的一个实施例。墙壁1402覆盖了作为传导电力的电网络的一部分的导线1404。控制器模块1406磁性地或以其它方式耦合至导线1404，并因此耦合至电网络。在此描述的任何技术都可以被用于执行耦合。
下面参照图15，描述了电网络内的控制器模块(例如，发送器和接收器)的布置的一个实施例。第一电气分支(例如，导线)1502耦接至第二电气分支(例如，导线)1504。第一电气分支1502耦接至导线侧半耦合器1506、1508以及1510，如在此所述。第二电气分支1504耦接至导线侧半耦合器1512。如图所示，导线侧半耦合器1506磁耦合至接收器1514。接收器具有接触点1516，其中，其磁耦合至任何导线侧半耦合器(例如，导线侧半耦合器1506)。控制器1518包括接触点1520，其中，其耦接至至任何其它导线侧半耦合器(例如，导线侧半耦合器1510)。
任何导线侧半耦合器都可以根据不同构造和尺度构成，并且提供不同连接类型。例如，导线侧半耦合器可以是裸电路板(例如，没有壳体)，而绕组设置在半分裂芯体周围。
这种排布结构还包括电容器和开关。在这种情况下，该开关可以连接至两条导线。在另一个实施例中，导线侧半耦合器的组件可以设置在壳体内。该壳体可以包括其下放置有所述组件(例如，铁芯和绕组)的盖子。该壳体保护所述组件不受环境状态影响，或者因冲震、振动等而造成的破坏。该导线侧半耦合器充当用于半耦合器控制器模块的对接站(docking place station)，该两个半耦合器的组合向和从电网络提供载波信号交换。该壳体可以从其两个端子人工连接至该导线(如图15所示)，或者可以经由这两个端子处的合适连接器机构附件将其插入电源点或插座的许多类型的标准化插头出口或者任何类似连接机构。如图15所示，导线侧半耦合器可以安装在电网络内的不同位置处，而它们的开关位置(假设半耦合器包括开关)可以接通也可以断开。该接收器和发送器还可以在需要或要求时在导线侧半耦合器之间移动。
控制器内半耦合器1514或1518按它们的绕组和芯体放置在控制器壳体的一个端部处的这种方式设置在壳体内部。从而，在与导线侧半耦合器对接时，控制器内半耦合器与导线侧半耦合器磁链接。复数个控制器可以永久性地放置在对接位置中以供该系统的连续操作。另选的是，控制器用作接收器并且永久性地在一位置中对接，并且发送器控制器可以从一个导线侧半耦合器向另一个移动，以从网络中的各个位置检查间歇性电气故障的存在性和位置。在这里描述的任何实施例中，任一个半耦合器模块都可以具有单个或多个初级绕组和次级绕组。
发送器控制器模块及其绕组可以耦接至多个导线侧半耦合器。该导线侧半耦合器接着将信号注入到电网络中。由此，通过利用在此描述的便携式和无线载波信号交换机构，仅需要单个发送器来向位于其范围内的多个导线侧半耦合器发送载波信号。该单个发送器控制器和多个导线侧半耦合器构造可以根据几种不同方法来实现。
在一个示例性实现方式中，发送器控制器如在此描述地利用单个频带无差别地向诸如高通滤波装置的频率选择电路的任何导线侧半耦合器广播其载波信号。该信号被注入到电网络中，并且调谐至同一调谐频带的任何导线侧耦合器(充当接收器)，在电气系统正确工作时(即，不存在故障)，通过其对接至的导线侧半耦合器来接收所发送的信息。该信息接着被传送(经由磁耦合)至接收器控制器半耦合器。当电气系统的任何部分处于断续故障状态时，所接收数据流中的一个将指示差错，但该接收器可能未获知该故障状态的精确位置，因为该数据流可能来自任何一个或多个导线侧耦合器。该方法提供了有关电网络和故障状态存在的一般区域的一般健康的信息。
在实现在此描述的系统架构的另一方法中，发送器控制器按不同时间选择性地广播其不同频带的载波信号，以仅将同一频带的单个或一组导线侧半耦合器调谐成可以接收该载波信号，并因此，该载波信号可以通过所选择的导线侧半耦合器注入至导线系统。
这第二种方法优选地采用耦接至上述实施例的变型半耦合器。更具体地说，(发送器控制器和接收器控制两者的)控制器内半耦合器能够选择性地生成和接收不同频率，并且都可以被调谐至一个或一组导线侧半耦合器。该选择性频率滤波和生成可以通过部署可以由微处理器(或类似排布结构)控制的可编程可变电感器和电容器，或者通过放置具有可以通过用户人工选择的合适值的多对电感器和/或电容器(或其它有源或无源电气组件)来实现，以实现希望频率。另外，每一个导线侧半耦合器被优选地设置成，提供带通滤波半耦合器，其可以被调谐至任何希望频带。由此，因为由发送器控制器生成了指定频率，所以仅一个特定导线侧半耦合器或一组导线侧半耦合器被调谐，由此允许交换载波信号。
在这个第二种方法中，发送器按不同时间(例如，随机地、顺序地或根据其它已知方法)，向该发送器范围内的导线侧半耦合器发送不同频带的载波信号。该信号接着被注入到电网络中。接着，接收器选择性地接收来自一特定导线侧半耦合器或一组导线侧半耦合器(其被用于将载波信号注入至导线系统)的载波信号。利用放置在导线系统中的预定位置中的不同导线侧半耦合器，该方法提供了导线侧半耦合器的位置信息和导线系统中的断续故障的位置。向单个导线侧半耦合器和一组导线侧半耦合器指配一特定频率可以增加定位电气系统中的故障的准确度。
本方法检测存在于发送器与接收器之间的线电路中的断续故障、永久性故障要到来的先兆。将载波信号注入到网络中，从而可以检测因该网络中的电压和电流的间歇性偏移而造成对该信号的任何破坏。该系统的位置或分辨率或准确度可以通过标识安装发送器和接收器以监视间歇性事件的导线区段来获取。可以战略性地安装多个发送器和接收器以形成电路区，无论其是单个电路还是来自某一电路的多个分支馈电线。架空线、地下电缆，以及绕组和线圈就它们向负载提供电力而言可以被视为这些方法中的导线。这些部件中的任一个中的断续故障因而可以被确定。
这些方法中的许多方法将编码的多载波信号从多个发送器注入至一个或更多个接收器，接收器充当用于按可以识别由处于一个端部处的发送器和另一端部处的接收器形成的任何区域中的故障的方式来检测和定位故障的基站。区域可以限定在串联或并联连接的主电路、馈电线以及分支上。在这些方法的一个实施例中，主电路处的接收器站靠近电源定位，而发送器定位在每一条馈电线处、分支点或馈电线端点附近，或者其间的任何地方。如果需要更高的准确度，则可以将附加发送器安装在馈电线中。对于绕组型机器来说，变压器绕组可以被处理为“导线”，因为如果将信号在一侧注入，则可以在变压器的另一侧感应出载波信号。例如，匝间内部绕组故障将破坏所注入的载波信号，并且所感应的接收载波信号将包含差错和失配，指示发送器与接收器之间的间歇性事件及其位置，在这种情况下，就是变压器本身。另一绕组型机器(电动机) 是负载。来自负载的噪声也会影响导线上的载波信号；因此，地区结构能够确定电动机负载的这种有噪声行为的位置。
在波分复用(WDM)光网络中，网络节点由光开关和电子控制器构成。该电子控制器操纵开关，并且保持有关网络拓扑和波长占用的信息。网络节点通过承载许多光学通道的网络链路(例如，光纤)连接。这些光学通道运送数据。另一方面，该电子控制器利用专用电子或光学通道彼此通信。WDM利用不同波长的光在单根光纤上倍增光学载波信号，以运送不同信号，其使能在一束光纤上实现多个双向通信。
在光网络中，故障包括中断或差连接或光纤中的急剧弯曲，并且它们在数据破坏中的影响在网络链路中传播。来自单一故障的数据破坏可以遍布整个光网络传播，而不会显露该故障源的准确位置。
可以通过本信号注入方法来检测光网络中的间歇性和永久性故障状态(仅举几个例子，例如，中断、差连接，或光纤中的急剧弯曲)，并且可以通过如在此针对有线网络讨论的配对发送器和接收器的相同方式来寻找(该对中具有数据失配)故障的存在性和位置。通过本方法利用的、光网络中的故障检测利用两个实施方式情况并且在两种不同网络情况(一般光网络和WDM光网络)下进行描述。其它示例也是可以的。
在使用一般光纤链路的光网络中(其中可以或不能采用复用)，发送器控制器向调制解调器发送数据包，并且该调制解调器将该数据调制成高频信号，其波长不同于数据发送的波长。例如，如图16所示，发送器1601包括：第一控制器1602、第一调制解调器1604、第一电光(E/O)接口1606以及第一光学接头1608。光纤链路1610 将发送器连接至接收器。该接收器1611包括：第二控制器1612、第二调制解调器1614、第二O/E接口1616以及第二光学接头1618。在这个实施例中，该不同波长信号接着经由第一E/O接口1606并且通过第一光学接头1608注入到光纤链路1610的注入点中。在光纤链路1610的接收点处，从光纤链路1610起通过第二光学接头1618并且经由第二O/E接口1616，该信号抵达第二调制解调器1614，并且在那里被转换成数据包。在接收器1611处，针对该信号的注入点和接收点之间的光纤链路1610上的故障检测来计算因光纤故障和失灵而造成的数据失配和差错，并且发送至第二控制器 1612。可以将多个发送器连同一个或更多个接收器设置在光网络的不同点处，以检测和定位光纤故障和失灵。通过注入和接收具有与用于在光纤链路上运送数据的波长不同的波长的信号，可以按和有线网络相同的方式利用本方法，以执行光网络的连续监视，而不会中断数据流。
在WDM光网络中，可以使用本发明的另一实施例。因为WDM允许发送多波长信号，所以代替注入与指配用于数据发送的那些不同的波长信号，可以通过在光节点之间发送和接收已知数据包集，将未使用波长信号用于光通道状态监视。例如，如图 17中描绘，系统包括：发送器控制器1702、第一电子控制器1704与第一光开关1706 (与第一光节点1701一起)、第二电子控制器1708与第二光开关1710(与第二光节点1711一起)，以及接收器控制器1712。
在这个实施例中，利用针对第一光节点1701的第一电子控制器1704建立的通信，命令第一电子控制器1706利用未用波长信号来发送数据包。本方法的接收器控制器 1712，利用针对第二光节点1711的第二电子控制器1708建立的通信，命令第二电子控制器1708利用未用波长信号来接收所发送的数据包，并且接收该数据包。在接收器控制器1712处，可以针对在节点1701与1711之间的、运送附加未用波长信号的光纤链路1714上的故障检测，来计算因光学故障和失灵而造成的数据失配和差错。可以将多个发送器连同一个或更多个接收器设置在WDM网络的不同节点处，以便检测和定位整个光网络中的中断、不良连接，以及急剧弯曲的光纤故障和失灵。通过利用作为与用于在WDM网络上运送数据的波长不同的波长，可以按和有线网络相同的方式利用本方法，以执行用于WDM光网络中的光纤链路故障检测的连续监视，而不会中断数据流。
由此，提供了用于检测现有电网络或其它类型网络内的故障的存在性和位置的方法。该方法利用一个或更多个发送器来向一个或更多个接收器发送信号(例如，数据包)，并且基于在接收器处接收的信号，确定电气故障或其它类型故障的存在性和位置。
在此描述的耦合排布结构还可以被分裂成两个半耦合器。通过将耦合器例如分离成导线侧半耦合器和控制器内半耦合器，该控制器现在可以变为便携式的，并且经由导线侧半耦合器与电气系统或网络无线地交换载波信号。在此描述的方法易于使用且效能成本合算，不依赖于发送高电压信号，可以在电气系统内的任何位置处实现，并且不敏感于如在以前方法中获取的故障结果。
在此描述的方法应用于任何类型的有线通信，包括数据线路(例如，数据总线) 和电源线路两者。而且，该方法可以被应用至设置在任何位置(举几个例子，如交通工具、建筑物、局域网、广域网)中的网络。
下面参照图18，描述了用于检测和/或定位各种类型网络中的故障的系统的一个实施方式。建筑物1802(举几个例子，如核电站、学校，或商店)具有设置在其中的不同部件。例如，电源总线1808包括分支1803、1805、1807以及1809。电源总线1808耦接至电源1804、第一发送器1806、门传感器1812、温度传感器1814、放射性传感器1816、第二发送器1820、第一接收器1832、用户接口1824以及中央计算机1828。在该具体实施例中，建筑物1802是安全壳建筑物，并且包括核反应堆1822。数据总线1810耦接至门传感器1812、温度传感器1814、放射性传感器1816、第三发送器1834、第四发送器1826、第二接收器1830、用户接口1824以及中央计算机 1828。
在其它实施例中，该网络可以被包括在交通工具(即，建筑物1802可以是交通工具)中。当部件1802是交通工具时，其可以是任何类型的交通工具，如飞机、小艇、轮船，或车辆(轿车、卡车、摩托车、自行车等)。而且，该部件可以是诸如发电机或消费级家电的器具。更进一步，驻留在实体1802内的部件在一些实施例中可以被设置在部件1802外侧(举几个例子，例如，当该部件在局域网或广域网中配置时)。还应清楚，在这些不同构造中使用的传感器可以改变成适合实体的需要。例如，当图18的构造在交通工具中设置时，传感器1812、1814，以及1816可以感测该交通工具的内部温度、门是否打开，以及轮胎气压(举几个例子)。
图18的系统允许在耦接至数据总线1810的不同实体之间交换通信信号。例如，用户接口1824可以与中央计算机1828通信。不同用户可以使用也耦接至该数据总线的通信装置(未示出)并且交换信息。
电源总线1808是向不同系统部件传导电力的任何单个或多个导体。电源1804 是任何类型的电源，如交流电源(例如，发电机)或直流电源(例如，电池)。其它示例也是可以的。
发送器1806和1820可以是被用来发送用于检测电源总线上的断续故障的调制信号的任何类型的装置。在一个实施例中，发送器1806和1830是文中别处描述的、参照图4描述的发送器。
门传感器1812是可以确定门是打开还是关闭的任何类型感测装置。温度传感器1814是可以确定建筑物的气温的任何类型传感器(例如，温度计)。放射性传感器1816 是可以确定建筑物的放射性水平的任何类型传感器。如上提到，应当明白，传感器 1812、1814，以及1816仅仅是针对容纳核反应堆的建筑物的示例，并且使用的该类型传感器可以被改变成适合该建筑物类型。而且，应当清楚，当将该系统集成到交通工具中时，传感器的类型和功能也很可能改变。这些传感器可以接合至建筑物部件(仅举几个例子，例如，墙壁、梁、门、窗户、天花板)，以使它们可以感测建筑物中的、与建筑物相关联的，或者与建筑物部件相关联的状态(例如，温度)或状况(例如，门打开、门关闭)。当在交通工具中使用时，这些传感器可以接合至交通工具或交通工具部件(例如，门框上，内部)，以检测各个状态(例如，门打开、或者内部温度)。
接收器1832可以是被用于接收调制信号以检测故障的任何类型装置。在一个实施方式中，接收器1832是在此别处描述的、参照图4描述的接收器。
应当清楚，图18所示各个发送器和接收器可以被集成到图18所示任何其它装置中。例如，这些发送器和/或接收器中的一些可以与诸如中央计算机1828或用户接口 1824的其它装置集成(即，包括在其壳体内)。在一个实施方式中，接收器1838与中央计算机1828集成。
用户接口1824是被用于向用户呈现信息和/或接收用户输入的任何类型装置。例如，用户接口1824可以是个人计算机、膝上型电脑、蜂窝电话、个人数字助理，或寻呼机(仅举几个例子)。其它接口示例也是可以的。在图18的实施方式中，当与诸如电源总线上的1832和数据总线上的1826耦接时(虚线所示)，用户接口1824可以被用于当在任一总线或两个总线处检测到断续故障时，向用户显示警报，接口1824 还可以被用于向用户示出故障的位置。应当清楚，被用于向用户显示信息的格式可以改变和调节成适合用户和该系统的需要。用户接口1824(和/或接收器)可以通过任何类型的有线(例如，因特网)或无线连接耦接至其它系统。
中央计算机或控制器1828是任何类型的处理装置，其被设置成，接收并处理来自传感器和/或用户接口的信息，并且其可以与诸如用于数据总线的接收器1830和用于电源总线的接收器1838的接收器耦接(虚线所示)，并且可以从这些接收器中的、指示故障的一个接收器接收信息，并且向用户发出警报(例如，发出警报消息)。中央计算机1828另外可以通过任何类型的有线(例如，因特网)或无线连接耦接至其它系统。按类似方式，接收器1826和/或1832可以耦接至其它系统。中央计算机1828 或接收器1830或1832可以利用有线连接或者无线连接，以通信方式耦接至其它网络，或者外部实体。在这方面，这些部件可以与外部用户(例如，警察局、消防队等)通信，并且在确定断续故障时警告这些外部用户。接收器1850可以耦接至与反应堆1822 相关联的反应堆安全系统，并且被用于启用反应堆安全控制器，以切换至备用电源总线，并且要求立即对该电源总线维修(例如，在确定断续故障时)。中央计算机1828 可以包括数据库或存储器，以存储不同类型信息。
数据总线1810是可以被用于在电子装置之间传送信息的任何类型的数据库。数据总线1810可以是单一导线或多个导线。导线的类型可以是金属、光缆(仅举两个例子)。
发送器1826和1834可以是被用于发送用来检测故障的调制信号的任何类型的装置。在一个实施例中，发送器1826和1834是文中别处描述的、参照图4描述的发送器。
接收器1830可以是被用于接收调制信号以检测故障的任何类型装置。在一个实施例中，接收器1830是在文中别处描述的、参照图4描述的接收器。
在图18的网络的操作的一个实施例中，通过传感器1812、1814，或1816中的一个或更多个传感器来感测与至少一个建筑物状态或状况相关联的数据。来自这些传感器的数据可以通过数据总线1810发送并且由中央计算机1828接收。另外，可以在总线1810上由发送器1834或1826中的一个或两个来发送调制信号。该调制数据信号在接收器1830处被接收，该接收器分析所接收调制数据信号，并且基于该分析来确定该数据总线上是否出现断续故障。例如，该接收器1830可以比较所接收信号与希望模式，并且在存在差异时，确定存在断续故障。接收器1830还可以利用文中别处描述的方法基于所述分析来确定故障的位置。
在其它方面，还检测间歇性电源总线故障。在这方面，发送器1806和/或发送器1820在电源总线1808上发送调制电源信号。该调制信号由接收器1832接收，并且该接收器1832分析所接收的调制信号，并且基于该分析来确定电源总线1806上是否出现了断续故障。例如，该接收器1832可以比较所接收信号与希望模式，并且在存在差异时，确定存在断续故障。接收器1832还可以根据在此描述的方法基于所述分析来确定故障的位置。
在这个实施例中，该调制信号从多个发送器向单个接收器发送。其它构造也是可以的。
在其它方面，调制载波信号由发送器1826或1834中的一个发送器来发送。当调制载波信号在接收器1830处没有显著失真地在该接收器1830处被接收时，从传感器 1812、1814，或1816，或中央计算机1828，或用户接口1824中的一个在数据总线 1810上发送数据信号。该数据信号在接收器1830处被接收，并且由接收器1830分析所接收的数据信号，以确定数据总线1810上是否存在断续故障(例如，通过比较其与希望模式)。接收器1830获取的结果可以经由数据总线1810或者经由某些其它方法(例如，从接收器1830至中央计算机1828的无线连接)传送至中央计算机1828。另选的是或者另外，该结果可以在有线连接上或者无线地传送至另一位置处的外部装置或系统(仅举几个例子，例如，警察局、中央调度中心)。可以采取动作来修正故障(例如，更换该导线)。
在另一个实施例中，数据信号从发送器向接收器发送。数据信号从接收器发送回初始发送器。发送器比较该信号与所发送的信号，如果不存在差异，则通过数据总线发送数据信号(即，不存在故障)。否则，确定存在故障。
在另一些方面，该感测装置可以是温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器，或湿度传感器。传感器或感测装置的其它示例也是可以的。
在图18的系统的操作的另一实施例中，传感器1812、1814以及1816(设置在建筑物1802中)中的一个传感器感测与建筑物1802相关联的状态或状况。指示该信息的多个调制信号在设置于建筑物1802中的数据总线1810上发送。所述多个调制信号中的每一个都根据避免所述多个信号中的每一个信号之间的干扰的方法来调制。例如，在中央计算机1828处接收来自传感器1812、1814以及1816的所述多个调制信号，并且中央计算机1828处理所接收的调制信号中的数据。
在其它方面，调制信号从发送器1834或1806并且在耦接至传感器1812、1814，或1816的电源总线1808上发送。该调制信号在接收器1832处接收。该接收器1832 分析所接收调制信号，并且基于该分析确定电源总线1808上是否出现了断续故障。可以在数据总线1810上使用类似方法，以确定数据总线1810上是否存在断续故障。
可以使用各种形式的调制来避免信号之间的干扰。例如，幅移键控(ASK)调制、频移键控(FSK)调制、相移键控(PSK)调制、二进制移位键控(BSK)调制、二进制相移键控(BPSK)调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移正交相移键控(QPSK) 调制、最小移位键控(MSK)调制、高斯最小移位键控(GMSK)、多相移键控(M-PSK)、π/4QPSK调制都可以使用。可以使用调制方法的其它示例来调制电源和/或数据信号。
在图18的系统的操作的另一实施例中，实体1802不是建筑物，而是交通工具，并且传感器1812、1814，或1816(设置在该交通工具中)中的一个或更多个感测数据，并且该数据与和交通工具1802相关联的至少一个状态或状况相关联。在这方面，传感器1812、1814，以及1816可以感测交通工具内部温度、门状况(打开或关闭)，以及轮胎气压。中央计算机1828经由数据总线1810接收并处理来自传感器的数据。形成一调制信号，并且在数据总线1810上由发送器1826和发送器1834发送。该调制信号在接收器1830处被接收，并且该接收器1830分析所接收的调制信号，并且基于该分析来确定数据总线上是否出现了断续故障。还可以经由在此描述的任何方法来确定故障的位置。如文中别处所述，在此描述的方法不限于交通工具或建筑物，而是可以应用至设置在任何位置或多个位置处的任何大小的网络。例如，图18的一些或全部部件可以设置在电器中、局域网中，或者广域网中(仅举几个例子)。
在其它方面，调制信号在电源总线1808(耦接至传感器)上由发送器1806和1834中的一个或更多个发送。该调制信号在接收器1832处被接收，该接收器分析所接收的调制信号，并且基于该分析来确定电源总线上是否出现了断续故障。还可以根据在此描述的方法来确定故障的位置。
下面参照图19，一种方法利用单个接收器来确定数据总线1903和电源总线1905两者处的断续故障。接收器1906可以配备有针对数据总线和电源总线中的每一个的两个合适耦合器(例如，文中别处描述的)，并且按任一总线上的调制信号不与数据或电源信号干扰的方式，应用具有相同或不同频率的相同或不同调制方法。用于数据总线1903的接收器1906的耦合器和调制方法以及频率对于数据总线1903上的发送器1902的耦合器和调制方法以及频率来说相同，而在一个实施例中，用于数据总线1903的接收器1906的耦合器和调制方法以及频率对于电源总线1905上的发送器 1904的耦合器和调制方法以及频率来说必须相同或等同。为提供各种应用，一个或更多个传感器1910、一个或更多个处理器1912，以及一个或更多个指示器1914例如一侧连接至数据总线1903另一侧连接至电源总线1905。
下面参照图20，在步骤2002，发送器在数据总线上发送调制信号2003。在数据总线上，存在可以由处理单元处理的各种类型的信息，例如，指示交通工具或建筑物的物理状态的信息。该处理可以导致请求用户遵照的动作(例如，增加温度、关闭门仅举几个例子)。可以从多个发送器发送多个信号。
在步骤2004，发送器在总线上发送调制信号2005。可以从多个发送器发送多个信号。在步骤2006，该调制信号在针对两种类型的调制信号耦合的单个接收器单元 (或另选地，多个接收器单元)处被接收。
在步骤2008，接收器针对这两个信号中的每一个比较调制信号与预定模式。例如，可以将存储在存储器中的测试模式与接收信号进行比较。
在步骤2008，确定这些总线中的任一者上是否存在断续故障，并且还可以根据在此描述的方法来确定针对断续故障的位置。否则，确定不存在断续故障。在步骤 2012，向用户发送警告。该信息可以在诸如个人计算机的任何合适用户接口处呈现。存在故障的确定和故障的位置还可以向某些其它实体(仅举几个例子，例如，控制中心、调度中心、警察局、消防队)发送。
下面参照图22，描述了用于确定断续故障的另一方法。这可以在数据总线(数据线)和电源总线(电力线)两者中使用。在步骤2202，发送器在数据总线上发送调制载波信号2203。在步骤2206，数据源(例如，传感器)在总线上发送数据信号 2205。所发送的数据信号2205可以包括可以由处理单元处理的各种类型的信息，例如，指示交通工具或建筑物的物理状态的信息。
在步骤2204，该调制载波信号在单个接收器处被接收(或者，另选地，可以使用多个接收器)。在步骤2208，确定调制载波信号是否失真。如果该回答为否定，则执行结束。如果该回答为肯定，则在步骤2210，在数据信号2205与预定信号(例如，预定模式)之间进行比较。
在步骤2212，确定差错，并且可以确定该差错的位置。否则，确定没有差错。在步骤2214，发送警告。这可以在诸如个人计算机的任何合适用户接口处呈现。存在故障的确定和故障的位置还可以向某些其它实体(仅举几个例子，例如，控制中心、调度中心、警察局、消防队)发送。
如上提到，可以使用各种调制方法。下面参照图21，描述了各种方法。这些方法允许彼此不干扰地通过发送器1806、1834、1826、1830(如图18所绘)发送信号。这些方法还允许信号彼此不干扰地来自各个传感器。
数字信号2102要从发送器(例如，图18所示发送器1806、1834、1826、1830 中的一个)发送。图21所示数字波形2102可以被调制成ASK波形、FSK调制波形 2106，或PSK调制波形2108。
如在此使用的“调制”意指易于通过任何类型的有线介质传递信息。在ASK调制中，该载波的幅度响应于信息而改变，否则全部保持固定。第一比特可以通过具有一个特定幅度的载波从发送器发送。为发送0比特，该幅度可以如图21b所示改变(并且频率保持恒定).
在FSK调制中，并且如图21c所示，频率响应于信息改变。更具体地说，一个特定频率针对1而另一频率针对0。在这个实施方式中，针对1，使用FSK(t)＝sin (2πflt)，而针对0使用sin(2πf2t)。
在PSK调制中，并且如图21d所示，改变正弦曲线载波的相位，以指示信息。如在此使用的术语“相位”指整形波形开始的起始角。为发送0比特，正弦波形的相位移位达180°。在这种情况下，相移表示信息的状态变化。
如已经提到，应当明白，可以使用各种调制方法。例如，幅移键控(ASK)调制、频移键控(FSK)调制、相移键控(PSK)调制、二进制移位键控(BSK)调制、二进制相移键控(BPSK)调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移正交相移键控(QPSK) 调制、最小移位键控(MSK)调制、高斯最小移位键控(GMSK)、多相移键控(M-PSK)、π/4QPSK调制都可以使用。调制方法的其它示例也是可以的。
虽然在此公开的本发明已经通过具体实施方式及其应用进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对其进行许多修改和变型。

Claims (22)

1.一种建筑物中的通信网络，该通信网络包括：
电源总线；
数据总线；
耦接至所述电源总线和所述数据总线的至少一个感测装置，所述至少一个感测装置被设置成感测与至少一个建筑物状况或状态相关联的数据；
连接至所述电源总线和所述数据总线的数据处理模块，所述数据处理模块被设置成接收并处理从所述至少一个感测装置接收的数据；
耦接至所述数据总线的数据总线差错确定装置，所述数据总线差错确定装置被设置成在所述数据总线上发送第一调制信号、接收所述第一调制信号、分析所接收的第一调制信号，并且基于所述分析来确定所述数据总线上是否出现了断续故障；
耦接至所述电源总线的电源总线差错确定装置，所述电源总线差错确定装置被设置成在所述电源总线上发送第二调制信号、接收所述第二调制信号、分析所接收的第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的第一调制信号和所接收的第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收到的信号之间的失配。
2.根据权利要求1所述的通信网络，其中，在所述数据总线和所述电源总线两者上发送所述第一调制信号。
3.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述数据总线差错确定装置包括单个接收器和多个发送器。
4.根据权利要求3所述的通信网络，其中，所述多个发送器中的每一个发送器向所述单个接收器发送分离的调制信号。
5.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述数据处理模块被设置成确定所述建筑物中是否存在警报状况。
6.根据权利要求1所述的通信网络，其中，所述至少一个感测装置是从由以下传感器组成的组中选择的：温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器，以及湿度传感器。
7.一种设置在建筑物中的通信网络，该通信网络包括：
至少部分地设置在所述建筑物内的数据总线；
设置在所述建筑物中并且耦接至所述数据总线的至少一个感测装置，所述至少一个感测装置设置在所述建筑物中并且被设置成感测与至少一个建筑物状况或状态相关联的数据，并且在所述数据总线上发送多个第一调制信号，所述多个第一调制信号根据避免各个第一调制信号之间发生干扰的方法被调制；
连接至所述数据总线的数据处理模块，所述数据处理模块被设置成接收来自所述至少一个感测装置的所述多个第一调制信号，并且处理所述多个第一调制信号；
耦接至所述至少一个感测装置的电源总线；
耦接至所述电源总线的电源总线差错确定装置，所述电源总线差错确定装置被设置成在所述电源总线上发送多个第二调制信号、接收所述多个第二调制信号、分析所接收的所述多个第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的所述多个第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收到的信号之间的失配。
8.根据权利要求7所述的通信网络，其中，所述电源总线差错确定装置包括单个接收器和多个发送器。
9.根据权利要求7所述的通信网络，其中，所述数据处理模块被设置成处理经调制的数据信号以确定所述建筑物中是否存在警报状况。
10.根据权利要求7所述的通信网络，其中，所述至少一个感测装置是从由以下传感器组成的组中选择的：温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器、湿度传感器。
11.根据权利要求7所述的通信网络，其中，数据信号是根据从由以下调制方法组成的组中选择的方法被调制的：幅移键控(ASK)调制、频移键控(FSK)调制、相移键控(PSK)调制、二进制移位键控(BSK)调制、二进制相移键控(BPSK)调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移正交相移键控(OQPSK)调制、最小移位键控(MSK)调制、高斯最小移位键控(GMSK)、多相移键控(M-PSK)、π/4QPSK调制。
12.一种设置交通工具中的通信网络，该通信网络包括：
数据总线；
耦接至所述数据总线的至少一个感测装置，所述至少一个感测装置被设置成感测与和所述交通工具相关联的至少一个状况或状态相关联的数据；
连接至所述数据总线的数据处理模块，所述数据处理模块被设置成接收并处理来自所述至少一个感测装置的数据；
耦接至所述数据总线的多个发送器和单个接收器，所述发送器被设置成在所述数据总线上发送多个第一调制信号，并且所述接收器被设置成接收所述多个第一调制信号、分析所接收的所述多个第一调制信号，并且基于所述分析来确定所述数据总线上是否出现了断续故障；
耦接至所述至少一个感测装置的电源总线；
耦接至所述电源总线的电源总线差错确定装置，所述电源总线差错确定装置被设置成在所述电源总线上发送第二调制信号、接收所述第二调制信号、分析所接收的所述第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的所述多个第一调制信号和所接收的所述第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收到的信号之间的失配。
13.根据权利要求12所述的网络，其中，所述交通工具是从由轿车、卡车、轮船和飞机组成的组中选择的。
14.根据权利要求12所述的通信网络，其中，所述至少一个感测装置是从由以下传感器组成的组中选择的：温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器、湿度传感器。
15.一种确定建筑物中的网络中的故障的方法，该方法包括以下步骤：
通过至少一个感测装置来感测与至少一个建筑物状况或状态相关联的数据；
在数据总线上接收并处理来自所述至少一个感测装置的数据；
在所述数据总线上发送第一调制信号、接收所述第一调制信号、分析所接收的第一调制信号，并且基于所述分析来确定所述数据总线上是否出现了断续故障；
在耦接至所述至少一个感测装置的电源总线上发送第二调制信号、接收所述第二调制信号、分析所接收的第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的第一调制信号和所接收的第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收到的信号之间的失配。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，发送经调制的数据信号的步骤包括向单个接收器发送多个信号。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，发送所述第一调制信号的步骤包括发送载波信号，并且当所述载波信号在接收器处没有显著失真地被接收时，在所述数据总线上发送数据信号，并且其中，接收数据的步骤包括在所述接收器处接收所述数据信号，并且分析所述数据信号以确定所述数据总线上是否存在断续故障。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述至少一个感测装置是从由以下传感器组成的组中选择的：温度传感器、放射性传感器、运动传感器、压力传感器，以及湿度传感器。
19.一种确定数据通信网络上的通信的方法，该数据通信网络至少部分地设置在建筑物中，该方法包括以下步骤：
通过设置在建筑物中的至少一个感测装置来感测数据，所述数据与至少一个建筑物状况或状态相关联；
在设置在所述建筑物中的数据总线上发送多个第一调制信号，所述多个第一调制信号根据避免所述多个第一调制信号中的每一个之间发生干扰的方法被调制；
接收来自所述至少一个感测装置的所述多个第一调制信号，并且对所接收的多个第一调制信号中的数据进行处理；
在耦接至所述至少一个感测装置的电源总线上发送多个第二调制信号、接收所述多个第二调制信号、分析所接收的多个第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的多个第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收的信号之间的失配。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述信号是根据从由以下调制方法组成的组中选择的任意方法被调制的：幅移键控(ASK)调制、频移键控(FSK)调制、相移键控(PSK)调制、二进制移位键控(BSK)调制、二进制相移键控(BPSK)调制、正交相移键控(QPSK)调制、偏移正交相移键控(OQPSK)调制、最小移位键控(MSK)调制、高斯最小移位键控(GMSK)、多相移键控(M-PSK)、π/4QPSK调制。
21.一种确定交通工具中的网络中是否存在断续故障的方法，该方法包括以下步骤：
通过设置在所述交通工具中的至少一个感测装置来感测数据，所述数据与和所述交通工具相关联的至少一个状况或状态相关联；
接收并处理来自所述至少一个感测装置的数据；
在数据总线上发送多个第一调制信号、在单个接收器处接收所述多个第一调制信号、分析所接收的多个第一调制信号，并且基于所述分析来确定所述数据总线上是否出现了断续故障；
在耦接至所述至少一个感测装置的电源总线上发送第二调制信号、接收所述第二调制信号、分析所接收的第二调制信号，并且基于所述分析来确定所述电源总线上是否出现了断续故障，
其中，对所接收的多个第一调制信号和所接收的第二调制信号的所述分析基于因由短暂的断续故障而造成的信号发送的失真所导致的发送信号与接收到的信号之间的失配。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述分析包括将所接收的调制信号与预定模式进行比较。
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