CN105915349B - 在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置及方法，包括交换机和CPU，还包括：受电单元、供电单元和数据处理单元；所述受电单元，依次包括中继开关、监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、监控、比较、隔离、逻辑分析的处理；所述供电单元，依次包括中继开关、过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、过流检测、比较、隔离、逻辑分析的处理；本发明可实现一台交换机通过以太网双绞线受电，再通过以太网双绞线给以太网小型设备供电，且受电供电均受监控，对受电和供电中发生的意外均提供相应的处理措施，从而减少对本机的损坏。

Description

在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置及方法

技术领域

本发明涉及网络通讯领域，具体而言，涉及一种在同一交换机上实现可监控以太网供电受电相结合的装置及方法。

背景技术

随着以太网技术应用及普及，在社区的楼道内使用以太网交换机和ONU也成了非常普遍的事情，实际上，早期多数的交换机都需要交换机所使用地提供电力，这种方式给当地电力的架设会带来不少的困难，普通的POE(Power Over Ethernet，有源以太网)和PSE(Power Sourcing Equipment，供电设备)交换机，CPU不对其进行监控，当受电电力和供电设备出现意外时，交换机不能处理，现有的网络交换机要么仅能实现单向受电，要么只能实现单向供电，在交换机所安设楼道仍然需要进行不少的电力架设，要么可以实现双向供电，但是对电源不能进行及时监控，受电侧确定后，不能及时对电源进行监控，一旦发生意外情况，数据不能进行保存，也不能及时切换电源，PSE交换机对供电设备发生意外也不能进行处理，由此可造成对本机的损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种在同一台交换机上实现受电和供电相结合且均可监控的装置和实现方法，即一台交换机通过以太网双绞线受电，再通过以太网双绞线给以太网小型设备供电，不需要当地电力的参与且受电供电均受监控，对交换机的受电和供电中发生的意外，均提供相应的处理措施，从而减少对本机造成的损坏。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置，包括交换机和CPU，还包括：受电单元、供电单元和数据处理单元；

所述受电单元，依次包括中继开关、监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、监控、比较、隔离、逻辑分析的处理；

所述供电单元，依次包括中继开关、过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、过流检测、比较、隔离、逻辑分析的处理；

所述数据处理单元，包括交换芯片，用于处理数据信号，给交换机与上行设备和下行设备之间提供通信通道。

所述受电单元处理后的直流电源信号，进入系统电源后，均受CPU监控和管理；

所述供电单元直流电源信号与受电端完成握手协议后，受CPU的监控和管理。

本发明还提供了一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，包括如下步骤：

S1、直流电源进入受电单元，经受电单元的中继开关进行控制，同时由监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统分别对直流电源进行监控、比较、隔离、逻辑分析后进入CPU，CPU判断后，分析出受电端口有无异常，决定是否关闭当前弱控制系统和中继开关通路，切换其他通路，还是继续保持当前通路提供系统电源，实现受电过程；

S2、直流电源进入供电单元，经供电单元的中继开关向受电设备供电，同时由过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统分别对直流电源进行过流检测、比较、隔离、逻辑分析后将判断信号送入CPU，CPU判断后决定是否关闭当前弱控制系统和中继开关通路，还是保持当前状态继续给供电端口提供电源，实现供电过程；

S3、数据信号传输给交换芯片，实现交换机与上行设备和下行设备之间的通信。

进一步地，步骤S1还包括以下步骤：

S11、直流电源进入受电单元之后，由中继开关进行控制，默认为打开，同时，所述直流电源也被监控系统实施监控，被监控的电源进行分压之后，送入比较系统；

S12、比较系统按照所规定的电压进行一定裕量的降额进行比较，若电压正常，则比较输出信号正常，为高电平，经过隔离系统，进入逻辑系统，经逻辑系统分析后，若无异常，不上报CPU，CPU不动作，执行步骤S14；若电压出现异常，则比较输出信号变为低电平，经过隔离系统，送入逻辑系统，逻辑系统分析任一端口异常，整合输出中断信号，并送出中断信息给CPU；

S13、CPU接收到中断信息后，通过读取逻辑系统状态寄存器，读取到出现异常的受电端口，CPU进行数据保存，由管理员决定是否仍与该端口进行数据通信，并同时切换其他受电端口，打开其他受电端口进行受电，以保证系统的正常运行；

S14、受电端口的控制信号送入由弱控制系统控制的中继开关，由中继开关控制受电电路的通断，中继开关关闭即通路打开时，形成PD回路，给整个交换机提供系统电源。

进一步地，步骤S2还包括以下步骤：

S21、直流电源进入供电单元之后，由中继开关进行控制，默认为开关关闭通路打开，所述电源进入过流检测系统，过流检测系统检测所供电设备是否超出功率要求，检测到的信号，经过比较系统，隔离系统和逻辑分析系统后，进入CPU，若未过流，则执行步骤S22；若过流，则CPU关闭对该端口所挂设备的供电；

S22、信号正常的电源送入由弱控制系统控制的中继开关，给供电端口提供电源。

优选地，所述弱控制系统为低电平控制开关。

优选地，所述隔离系统采用光电隔离系统。

优选地，所述逻辑系统采用FPGA芯片或IO扩展芯片。

本发明的装置及方法，可实现在同一台交换机上受电和供电，受电时可以通过监控系统，监控所接受的电源，针对突然出现不可控意外时，提前告警，通知交换机进行工作暂时备份，并自行切换受电口，同时此交换机部分端口还可以给其他设备供电，并可以对输出过流进行监控，形成一个安全的不需要当地电源参与的双向供电架构。

在结合附图阅读本发明的实施方式的详细描述后，本发明的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面以一个实施方式对本发明作进一步详细的说明，但应当说明，本发明的保护范围不仅仅限于此。

一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置，包括交换机和CPU，还包括：受电单元、供电单元和数据处理单元；所述受电单元依次包括中继开关、监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，所述供电单元依次包括中继开关、过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，所述数据处理单元，包括交换芯片，用于处理数据信号，给交换机与上行设备和下行设备之间提供通信通道。

如图1所示，从网络双绞线接收到的信号，分为两部分，一部分为数据信号，这部分数据信号进入数据处理单元，是交换机与上行设备和下行设备的通信通道，另一部分为直流电源部分，直流电源一部分进入受电单元，另一部分进入供电单元。

直流电源进入受电单元之后，由中继开关进行控制，默认是通路是打开的，同时，此直流电源也被系统监控，被监控的电源进行分压之后，送入比较系统。比较系统按照所规定的电压进行一定裕量的降额进行比较，信号正常时，为高电平，经过隔离系统，隔离系统可采用光电隔离系统，逻辑系统分析后，无异常，不上报CPU，CPU不动作。逻辑系统可以采用一片FPGA，也可以采用一个带有状态位变化引起中断的IO扩展芯片，此系统必须具备三个条件，条件一，必须可以进行多路数据采集，因为交换机端口不止一路可以进行受电，条件二，必须具有对每一路数据都能感知的中断信号，这样才能上报给CPU，第三必须带有总线系统，方便CPU进行访问，判断是哪一路数据有问题；比较系统按照所规定的电压进行比较，一旦电压出现异常，比较输出信号变为低电平，经过隔离系统，送入逻辑分析系统，逻辑分析系统任何一个端口异常都会整合输出中断信号，并送出中断信息给CPU，CPU接收到中断信息后，CPU通过读取逻辑分析系统状态寄存器，读取是哪一路受电端口出现异常，进行数据保存，由管理员决定是否仍与该端口进行数据通信，并同时切换其他受电端口，对其他受电端口打开进行受电，以保证系统的正常运行。

上述比较系统可以选择固定参考值的比较系统，也可以选择可变参考值的比较系统，比较系统出来的数据信号，必须经过隔离系统，才能够送入CPU，现在的交换机，很多都是CPU跟Switch集成的，一旦外来信号损坏CPU，会导致整个数据通路连带被破坏。

CPU在打开其他受电端口的信号，首先送入弱控制系统，弱控制系统是一个简单的低电平控制开关，然后才会控制中继开关，由中继开关来控制受电电路的通断，这样既给CPU增加了一层防护，也加强了对直流电源的驱动能力。

本发明中的交换机不但可以通过网线受电工作，还可以通过网线向外供电，不需要当地电力的参与，因为其主要受电电力即为受电端口电力，所以CPU含有受电端口总和统计，将本地交换机未利用的电力，再经过网线供给其他设备使用，向外供电须采用单向保护器件。

直流电源进入供电单元之后，由中继开关进行控制，默认通路是打开的，同时，有一个过流检测系统，可以检测所供电设备是否超出功率要求，过流检测设备检测到的信号，经过比较系统，隔离系统和逻辑分析系统后，进入CPU，如果过流，则CPU会关闭对该端口所挂设备的供电，若未过流，信号正常的电源经过由弱控制系统控制的中继开关，给供电端口提供电源，这样就形成了一个比较安全的保护系统。

通过对受电和供电端口的监控，本发明不但可以实现不需要当地电力参与的双向供电网络架构，还可以对整个电力设施进行监控，灵活的关闭过流异常端口，及时的保存数据，进行端口切换，减少因为突然掉电而引起的重要数据未保存，或者因为某个端口不受电，而整个系统不工作的情况。

以上对本发明的具体实施实例做了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实例，其仅作为范例。因此，在不脱离本发明的原则和范围内作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围之内作出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置，包括交换机和CPU，其特征在于，还包括：受电单元、供电单元和数据处理单元；

所述受电单元，依次包括中继开关、监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、监控、比较、隔离、逻辑分析的处理,所述逻辑系统必须具备三个条件，条件一，必须可以进行多路数据采集，条件二，必须具有对每一路数据都能感知的中断信号，第三必须带有总线系统；

所述供电单元，依次包括中继开关、过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统，分别用于将直流电源信号进行开关控制、过流检测、比较、隔离、逻辑分析的处理；

所述数据处理单元，包括交换芯片，用于处理数据信号，给交换机与上行设备和下行设备之间提供通信通道；

所述受电单元处理后的直流电源信号经中继开关后，进入系统电源，受CPU监控和管理；

所述供电单元处理后的直流电源信号经中继开关进入供电端口，受CPU监控和管理。

2.如权利要求1所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置，其特征在于：所述受电单元中的隔离系统采用光电隔离系统。

3.如权利要求1或2所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的装置，其特征在于：所述受电单元中的逻辑系统采用FPGA芯片或IO扩展芯片。

4.一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、直流电源进入受电单元，经过受电单元的中继开关，同时由监控系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统分别对直流电源进行监控、比较、隔离、逻辑分析后进入CPU，CPU判断后决定是否关闭当前通路，即是否关闭弱控制系统控制的中继开关通路，若保持通路打开，则整个受供电路形成PD回路后，提供系统电源，实现受电过程，若需关闭，则保存数据，再打开其他通路，最后关闭当前回路的弱控制系统和中继开关通路，所述逻辑系统必须具备三个条件，条件一，必须可以进行多路数据采集，条件二，必须具有对每一路数据都能感知的中断信号，第三必须带有总线系统；

S2、直流电源进入供电单元，经供电单元的中继开关进行控制，同时由过流检测系统、比较系统、隔离系统、逻辑系统分别对直流电源进行过流检测、比较、隔离、逻辑分析后进入CPU，CPU判断是否过载，若过载，则关闭弱控制系统控制的中继开关通路，电源通路断开，若电流不过载，则通路保持打开，给供电端口提供电源，实现供电过程；

S3、数据信号传输给交换芯片，实现交换机与上行设备和下行设备之间的通信。

5.如权利要求4所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于：

步骤S1还包括以下步骤：

S11、直流电源进入受电单元之后，由中继开关进行控制，默认为中继开关关闭即电路为通路，同时，所述直流电源也被监控系统实施监控，被监控的电源进行分压之后，送入比较系统；

S12、比较系统按照所规定的电压进行一定裕量的降额进行比较，若电压正常，则比较输出信号正常，为高电平，经过隔离系统，进入逻辑系统，经逻辑系统分析后，若无异常，不上报CPU，CPU不动作，执行步骤S14；若电压出现异常，则比较输出信号变为低电平，经过隔离系统，送入逻辑系统，逻辑系统分析任一端口异常，整合输出中断信号，并送出中断信息给CPU；

S13、CPU接收到中断信息后，通过读取逻辑系统状态寄存器，读取到出现异常的受电端口，进行数据保存，由管理员决定是否仍与该端口进行数据通信，并同时切换其他受电端口，打开其他受电端口进行受电，最后关闭当前受电端口通路，以保证系统的正常运行；

S14、受电端口的开断信号先送入弱控制系统，然后再送入中继开关，由中继开关控制受电电路的通断，中继开关关闭时即通路打开时，形成PD回路，给整个交换机提供系统电源。

6.如权利要求4所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于：

步骤S2还包括以下步骤：

S21、直流电源进入供电单元之后，由中继开关进行控制，默认为关闭，即通路打开，所述电源进入过流检测系统，过流检测系统检测所供电设备是否超出功率要求，检测到的信号，经过比较系统，隔离系统和逻辑分析系统后，进入CPU，若未过流，则执行步骤S22；若过流，则CPU关闭对该端口所挂设备的供电；

S22、信号正常的电源送入由弱控制系统控制的中继开关通路，给供电端口提供电源。

7.如权利要求4-6任一权利要求所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于：所述弱控制系统为低电平控制开关。

8.如权利要求4-6任一权利要求所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于：所述受电单元中的隔离系统采用光电隔离系统。

9.如权利要求4-6任一权利要求所述的一种在同一交换机上实现以太网供电受电相结合的方法，其特征在于：所述受电单元中的逻辑系统采用FPGA芯片或IO扩展芯片。