CN104410534A - 信息网络巡检仪 - Google Patents

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夏晓霖
张俊
郭正辉
耿春江
唐妮娅
周菁
聂炜
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Xiangtan Power Supply Co of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Xiangtan Power Supply Co of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种信息网络巡检仪,包括处理器、电池供电检测模块、温度检测模块、液晶屏;处理器通过GPIO端口与电池供电检测模块连接;处理器通过IO端口与温度检测模块连接;处理器通过SPI端口与液晶屏连接;处理器通过网口与集中站连接;处理器通过USB接口或USB转串口模块与短信modem连接,并通过该短信modem与中心平台进行短信数据通信;处理器通过串口与网络交换机连接,还通过网口与网络交换机的网络端口连接。

Description

信息网络巡检仪
技术领域
本发明涉及一种信息网络巡检仪。
背景技术
供电公司信息网络中许多关键性的末端节点,如:变电站、农村供电所,其肩负着电力设备稳定运行、营销收费的关键性业务。现有的网管系统主要为硬件厂商的专用网管系统,主要监测网络设备的运行情况,不针对末端站点,且不同厂家产品兼容性差。同时出现网络故障时,也不能快速及时的反馈给网络管理人员,必须要去现场查看才能确定和定位故障的问题,处理故障时间较长。
发明内容
本发明的目的是提供一种在信息网络发生故障、通讯质量下降时减少故障处理时间并提高服务效率的信息网络巡检仪。
本发明提供的这种信息网络巡检仪,包括处理器、电池供电检测模块、温度检测模块、液晶屏;处理器通过GPIO端口与电池供电检测模块连接;处理器通过IO端口与温度检测模块连接;处理器通过SPI端口与液晶屏连接;处理器通过网口与集中站连接;处理器通过USB接口或USB转串口模块与短信modem连接,并通过该短信modem与中心平台进行短信数据通信;处理器通过串口与网络交换机连接,还通过网口与网络交换机的网络端口连接。
所述电池供电检测模块包括充电及断电检测电路和电源稳压电路。
所述充电及断电检测电路包括充电模块;充电模块的输入电压正输入管脚VCC通过电感L8与电池输入电源VBAT_IN连接;该管脚VCC还通过电阻R13串联电阻R15接地,该管脚VCC还通过电阻R13串联另一电阻与电池负极BAT-连接;该充电器的芯片使能输入管脚CE通过电阻R14串联电感L8也与电池输入电源VBAT_IN连接;该充电器U4的漏极开路输出的充电状态指示管脚CHRG与处理器的GPIO管脚连接;该充电器U4的供电指示管脚STDBY与处理器的GPIO管脚连接;该充电器U4的电池连接管脚BAT与电池正极BAT+连接;其电池温度检测输入管脚TEMP通过电阻与电池负极BAT-连接;其恒流充电电流设置和充电电流监测管脚PROG通过电阻R16接地;其电源地管脚GND接地。
所述电源稳压电路包括稳压器和电源接口;稳压器的输入端与5V电池电源连接,其输出端输出3.3V电源,其接地端接地;电源接口,电源接口的1脚通过一电阻与5V电源连接,该1脚还通过另一电阻与输入电源VCC_IN连接;该电源接口的2脚和3脚接地。
所述温度检测模块包括温度传感器;温度传感器的电源管脚通过一电感与USB供电电源连接,该电源管脚还通过另一电感与所述3.3V电源连接;该温度传感器的信号端与所述处理器的IO端口连,其接地端接地。
该巡检仪还包括状态指示模块,状态指示模块包括电源指示电路、短信modem指示电路、温度指示电路、网络交换机工作状态指示电路、巡检仪工作状态指示电路。
所述电源指示电路、所述短信modem指示电路、所述温度指示电路、所述网络交换机工作状态指示电路、所述巡检仪工作状态指示电路均采用一个双色指示灯予以状态指示。
所述中心平台采用服务器和短信modem的方式,要求B/S Web架构。
所述处理器采用卡片电脑树莓派。
所述液晶屏采用单色LED液晶屏。
本发明建立了一套自动监测信息网络运行情况装置,自动巡视变电站、农村供电所等末段网络情况,在信息网络发生故障、通讯质量下降时进行记录并告警,通过短信向网络管理人员报告,以便迅速采取措施进行处置;同时网络管理人员可远程通过短信的方式查询前端信息网络设备的相关运行参数,便于准确定位故障,快速及时解决,减少故障处理时间,提高服务效率及质量。
与现有技术相比,本发明还具有如下优点:
(1)采用嵌入式系统设计:将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物,是一个技术创新的知识集成系统。本发明采用树莓派处理器开发板,其在硬件的性能上,接口丰富性上和扩展性上均优于传统的单片机,频率更高,性能也更好一些。
(2)本发明可通过GSM网络,接受指定号码及中心平台号码的短信查询,所有查询代码转换成信息网络交换机命令,巡检仪对交换机命令输出信息进行智能分析,提取所需要的关键信息,再以短信的方式发送给所查询管理员号码。管理员根据反馈信息,快速定位故障,决定处理方案。
(3)集中平台,统一管理:整个系统采用集中式管理,部署统一管理平台。平台采用服务器+短信猫的方式,B/S Web架构。在中心平台界面上执行相关指令,即可通过短信猫,单个或批量发送短信至前端巡检仪,巡检仪反馈信息,中心平台可以通过短信猫集中接收,并可存储相关数据,提供数据查询检索功能。中心平台可实现数据查询、设备管理、系统设置、短信设置、用户管理、实时信息告警等功能。
附图说明
图1是本发明的功能模块图。
图2是本发明的充电及断电检测电路图。
图3是本发明的电源稳压电路图。
图4是本发明的温度检测模块电路图。
图5是本发明的液晶屏接口电路图。
图6是本发明的系统连接示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明包括处理器、电池供电检测模块、温度检测模块、液晶屏。处理器通过GPIO端口与电池供电检测模块连接;处理器通过IO端口与温度检测模块连接;处理器通过SPI端口与液晶屏连接。
处理器通过一个RS232串口与网络交换机的串口连接,用于输送命令,查看网络交换机信息;处理器还通过一个10/100M 网络接口与网络交换机的网络端口连接,用于网络正常时和中心平台的通信。
处理器通过USB接口或USB转RS232模块与GSM短信modem连接。安装短信卡后的短信modem可以收发短信。同时网络交换机网络中断时,本发明通过短信modem与中心平台通信。此外,本发明有防止发送短信过多、太频繁的检测机制,且本发明支持在线升级,存在BUG时可以远程修复。
处理器通过网口与集中站连接。
为了更直观的获得各个设备或功能模块的工作状态,本发明还配置有状态指示模块。状态指示模块包括电源指示电路、短信modem指示电路、温度指示电路、网络交换机工作状态指示电路、巡检仪工作状态指示电路。
电源指示电路包括电源指示灯、短信modem指示电路包括短信modem指示灯、温度指示电路包括温度指示灯、网络交换机工作状态指示电路包括网络交换机工作状态指示灯、巡检仪工作状态指示电路包括巡检仪工作状态指示灯。这些指示灯均可采用双色指示灯予以状态指示;红色表示故障,绿色表示正常。
处理器采用卡片电脑树莓派。液晶屏采用单色LED液晶屏。
本发明的电池供电检测模块包括充电及断电检测电路和电源稳压电路。本发明可外接锂电池;平时正常工作采用市电供电,停电后使用锂电池供电。
如图2所示,充电及断电检测电路包括充电模块U4和供电检测电路。
充电模块U4的输入电压正输入管脚VCC通过电感L8与电池输入电源VBAT_IN连接,电容C20和电容C21并联后接于该管脚VCC和地之间;该管脚VCC还通过电阻R13串联电阻R15接地,该管脚VCC还通过电阻R13串联另一电阻与电池负极BAT-连接。该充电器U4的芯片使能输入管脚CE通过电阻R14串联电感L8也与电池输入电源VBAT_IN连接。该充电器U4的漏极开路输出的充电状态指示管脚CHRG与处理器的GPIO管脚连接,用于通知处理器当前电池是否充电完成。该充电器U4的供电指示管脚STDBY与处理器的GPIO管脚连接,用于判断充电模块是否上电;因为市电供电直接给充电模块供电,通过该引脚就可以得到当前市电供电是否正常。该充电器U4的电池连接管脚BAT与电池正极BAT+连接。该充电器U4的电池温度检测输入管脚TEMP通过电阻与电池负极BAT-连接。该充电器U4的恒流充电电流设置和充电电流监测管脚PROG通过电阻R16接地。该充电器U4的电源地管脚GND接地。
充电模块U4完成电池的充电管理和断电检测,在外接电源供电时和外接电源断电时通过读取相应的GPIO管脚来判断当前的供电状态。
本发明的充电模块U4可采用型号为TP4056的恒定电流/恒定电压的充电模块。
供电检测电路用于检测本发明的供电为市电供电还是电池供电,便于判断是否停电。
如图3所示,电源稳压电路包括稳压器U8和电源接口J2。
稳压器U8的输入端Vin与5V电源VCC_5V连接,该输入端还通过电感L5与5V电池电源BAT_5V连接,电容C42和电容C43并联后接于该输入端Vin与地之间。该稳压器U8的输出端Vout通过电感L17与3.3V电源VCC_3V3连接,电容C40和电容C41并联后接于该输出端和地之间。该稳压器U8的接地端GND接地。 
电源接口J2的1脚通过电感L16与输入电源VCC_IN连接,该1脚还通过电感L17与5V电池电源BAT_5V连接;该电源接口的2脚和3脚接地。
考虑到断电时的电池供电和外接电源供电的两种方式,本发明增加电源稳压电路提供稳定的电压3.3V供处理器使用。
如图4所示,温度检测模块包括温度传感器U7。温度传感器的电源管脚VCC通过电感L10与3.3V电源VCC_3V3连接;该温度传感器的信号端DQ与处理器的IO端口连,用于传递温度传感器检测信号TEM_SENSOR。该温度传感器的接地端GND接地。
本发明的温度传感器用于检测设备机柜内的温度。本发明的温度传感器通过一线接口连接到处理器并由处理器通过一线串行协议读取相应的温度。当温度超过控制指标时,进行告警(可通过发短信形式),同时可以实时将温度数据传回至中心平台。
如图5所示,本发明的液晶屏通过液晶屏接口J4与处理器连接。
液晶屏接口J4的1脚用于传递复位信号SPI2_RST;其2脚用于传递控制信号D/C;其3脚主机出从机入控制信号SPI2_MOSI;其4脚用于传递时钟信号SPI2_SCK;其5脚用于传递片选信号SPI2_CS;其6脚通过电感L11与3.3V电源VCC_3V3连接;其7脚接地。
本发明配备了单色LED液晶面板,实时显示网络交换机工作状态(正常/故障)、本发明自身工作状态(正常/故障)、设备机柜实时温度(温度)。若网络交换机或本发明的工作状态为故障,则可通过操作按钮查询详细故障信息。
本发明的液晶屏OLED的接口为四线的SPI接口,通过该接口连接到处理器,并由处理器控制和显示相应字符和图形。
如图6所示,使用时,本发明通过串口连接线与网络交换机连接并通信,网络交换机通过信息内网与中心平台服务器连接并通信。此外,本发明还可以通过短信modem以短信的形式与指定号码的手机以及中心平台的GSM短信猫无线通信。
网络交换机网络正常时,中心平台服务器可通过信息网络连接至本发明的网口,对其进行远程设置、升级、数据查询等操作。
本发明通过在网络交换机上执行ping命令,ping 特定目标(可设定,2个目标),若中断30个包以上,则判断信息网络中断,发送短信报警。
网络交换机故障、本发明故障或信息网络故障时,本发明的相关状态指示灯亮红色,同时通过短信modem发送短信报警。
短信报警至指定号码(可设置1个或多个),同时发送至中心平台服务器。报警短信里包括简单故障描述,如停电、线路故障等。
本发明只能接受指定号码及中心平台服务器号码的短信查询,所有查询信息一律采用代码方式,事先定义发送代码的意义。如“01表示是否有电”等。查询反馈信息,每次最多发送10条,发送短息前先对查询信息进行过滤,提取相关关键信息后再发送。
本发明可查询的信息包括:网络交换机是否在线(能否连接);网络交换机在线时间(可通过show version查看);网络交换机某个端口的日志信息(可通过show log查看);网络交换机某个端口的配置;网络交换机某个端口的状态等。
中心平台采用服务器和短信modem的方式,要求B/S Web架构(JSP、PHP)。在中心平台界面上执行相关指令,即可通过短信猫,单个或批量发送短信至本发明,本发明反馈信息,中心平台可以通过短信modem集中接收,并可存储相关数据,提供数据查询检索功能。
本发明对网络交换机的故障判断包括:
(1)通过判断是否连接和是否电池供电,判断网络交换机停电故障;
(2)通过判断网络交换机光口状态,物理状态和逻辑状态,判断网络交换机上光纤线路故障;
(3)通过查看网络交换机模块状态,把关键字返回,判断网络交换机模块故障;
(4)通过查看现象:本发明能连接到网络交换机,网络交换机有电,但不能查询,可能是网络交换机进入了rom模式,判断网络交换机故障。
上述故障判断信息均是处理器通过串口与网络交换机连接时候获得。

Claims (10)

1.一种信息网络巡检仪,其特征在于,包括处理器、电池供电检测模块、温度检测模块、液晶屏;处理器通过GPIO端口与电池供电检测模块连接;处理器通过IO端口与温度检测模块连接;处理器通过SPI端口与液晶屏连接;处理器通过USB接口或USB转串口模块与短信modem连接,并通过该短信modem与中心平台进行短信数据通信;处理器通过串口与网络交换机连接,还通过网口与网络交换机的网络端口连接。
2.根据权利要求1所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述电池供电检测模块包括充电及断电检测电路和电源稳压电路。
3.根据权利要求2所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述充电及断电检测电路包括充电模块;充电模块的输入电压正输入管脚VCC通过电感L8与电池输入电源VBAT_IN连接;该管脚VCC还通过电阻R13串联电阻R15接地,该管脚VCC还通过电阻R13串联另一电阻与电池负极BAT-连接;该充电器的芯片使能输入管脚CE通过电阻R14串联电感L8也与电池输入电源VBAT_IN连接;该充电器U4的漏极开路输出的充电状态指示管脚CHRG与处理器的GPIO管脚连接;该充电器U4的供电指示管脚STDBY与处理器的GPIO管脚连接;该充电器U4的电池连接管脚BAT与电池正极BAT+连接;其电池温度检测输入管脚TEMP通过电阻与电池负极BAT-连接;其恒流充电电流设置和充电电流监测管脚PROG通过电阻R16接地;其电源地管脚GND接地。
4.根据权利要求3所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述电源稳压电路包括稳压器和电源接口;稳压器的输入端与5V电池电源连接,其输出端输出3.3V电源,其接地端接地;电源接口,电源接口的1脚通过一电阻与5V电源连接,该1脚还通过另一电阻与输入电源VCC_IN连接;该电源接口的2脚和3脚接地。
5.根据权利要求4所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述温度检测模块包括温度传感器;温度传感器的电源管脚通过一电感与USB供电电源连接,该电源管脚还通过另一电感与所述3.3V电源连接;该温度传感器的信号端与所述处理器的IO端口连,其接地端接地。
6.根据权利要求1所述的信息网络巡检仪,其特征在于,该巡检仪还包括状态指示模块,状态指示模块包括电源指示电路、短信modem指示电路、温度指示电路、网络交换机工作状态指示电路、巡检仪工作状态指示电路。
7.根据权利要求6所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述电源指示电路、所述短信modem指示电路、所述温度指示电路、所述网络交换机工作状态指示电路、所述巡检仪工作状态指示电路均采用一个双色指示灯予以状态指示。
8.根据权利要求1所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述中心平台采用服务器和短信modem的方式,要求B/S Web架构。
9.根据权利要求1所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述处理器采用卡片电脑树莓派。
10.根据权利要求1所述的信息网络巡检仪,其特征在于,所述液晶屏采用单色LED液晶屏。
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