CN105978735B - 串行总线通信网络的保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串行总线通信网络的保护方法及装置，应用于串行总线网络拓扑结构中的主站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收且透传数据的工作模式；所述方法包括：当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路。本发明还提供一种采用上述方法的保护装置。与现有保护装置相比，避免环路中产生大量的无效数据和重复数据，减少了环路结构中各个设备的数据处理量，优化了保护效果，降低了环路整体功耗。

Description

串行总线通信网络的保护方法及装置

技术领域

本发明属于串行总线技术领域，特别是涉及一种串行总线通信网络的保护方法及装置。

背景技术

目前，RS-485等串行总线因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点，被广泛应用于消防、水利、工业控制、智能表计的远程集中抄表、楼宇控制等工程中。但RS-485串行总线存在自适应、自保护功能脆弱、通信效率低等缺点，容易出现通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此，提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。

例如，现有的RS-485主设备和从设备以光纤单环网或环套环的方式应用于智能远程抄表；当网络中从站点设备数量过多时，就需要考虑网络的冗余保护问题，否则单点故障将会导致全网中断。

申请号为CN 201120566144的专利公开了一种基于POF塑料光纤的自愈双环网的方案，该方案优点是实现简单，能做到网络冗余保护问题；但即使在正常工作中，也需要在双环网上同时发送相同数据，从而导致一问一答的交互过程中，双环网上将产生三倍数量的重复数据，增加了主站点和各个从站点的CPU处理负担，增加了无效的功耗消耗；且每个从站点都会收到相同的数据，还需要进行仲裁滤波，避免对重复数据进行响应。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种串行总线通信网络的保护方法及装置，用于解决现有技术中双环网在起到冗余保护时，双环网产生重复数据的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种串行总线通信网络的保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的主站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收且透传数据的工作模式；所述方法包括：

当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路。

本发明的另一目的在于提供一种串行总线通信网络的保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述方法包括：

当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含检测故障的设备节点ID与其对应端口及该端口在设备节点上所在方向。

本发明还提供的一种串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

保护模块，用于当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路。

另外，串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

故障检测模块，用于当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含发生故障的设备节点ID与其对应端口及该端口在设备节点上所在方向。

如上所述，本发明的串行总线通信网络的保护方法及装置，具有以下有益效果：

与现有的串行总线通信网络的保护方式相比，本发明避免了在双路环路结构中同时传输相同的数据，杜绝了大量的无效数据和重复数据的产生，减少了环路结构中各个设备处理数据的负担，降低了环路整体的功耗，达到了节能目的；同时，优化了保护路径，可广泛推广于工业控制和智能抄表等行业中。

附图说明

图1显示为本发明的串行总线通信网络拓扑图；

图2-a、b、c分别显示为本发明的串行总线通信网络故障时倒换拓扑图；

图3显示为串行总线通信网络的保护装置。

元件标号说明：

1、主站点，2、从站点。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，为本发明的串行总线通信网络拓扑图，

本发明针对串行总线通信网络拓扑图提供一种保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的主站点1，该网络拓扑结构包括主站点1与多个从站点2，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收且透传数据的工作模式(即，每个从站点均要判断接收的数据包的目的地址是否与其设备节点ID相同，如果是，则该从站点响应该数据包按原路发送回主站点；同时，不管判断目的地址是否与从站点的设备节点ID相同，均要将该数据包透传至其下一节点设备，直至该数据包回到主站点为止)；所述方法包括：当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路，即在环路结构中发生故障时，根据接收的故障报告获取发生故障的设备节点ID以及其对应的故障端口及该端口在设备节点上所在方向，结合拓扑连接关系，判断哪些设备节点受到故障影响，修改主站点转发表内受故障节点影响的设备节点所对应的发送端口(其中，发送端口在环路结构中对应固定的数据传输端口)，使得在工作总线与冗余工作总线相结合，形成满足数据发送行为新的工作数据环路，其中，设备节点ID可为主站点节点ID或从站点节点ID。

在本实施例中，所述网络拓扑结构(环网拓扑)优选为全双工RS485串行总线网络，其中，工作总线与冗余工作总线的传输方向可为顺时针或逆时针，但工作总线和冗余工作总线的传输方向设置必定相反；如果两者的传输方向相同，当主站点与从站点之间的某一侧工作数据环路完全中断，对应端口出现故障时，则无法通过倒换该故障的从站点的工作总线与冗余工作总线形成新的工作数据环路，即会发生通信中断；而如果两者的传输方向不同，当主站点与从站点之间的某一侧工作数据环路完全中断，对应端口出现故障时，即可倒换故障的从站点的工作总线与冗余工作总线形成新的工作数据环路，保持正常通信，从而提高了故障保护倒换的实用性。

具体地，所述主站点设有主用端口和备用端口，所述主用端口的收发方向串行连接各个从站点形成工作总线，所述备用端口的收发方向串行连接各个从站形成冗余工作总线，其中，所述主站点与所述从站点均设有唯一的设备节点ID，且所述主站点设有存储各个所述从站点设备节点ID以及向各个从站点发送数据的发送端口的转发表，形成的所述数据环路通过修改转发表内故障端口以及受故障节点影响的设备节点所对应的端口来实现。

其中，所述主站点的主用端口通过连接各从站点的端口形成一条环线，如图1中可将顺时针传输方向为工作总线，即主用端口为主站点数据环路中内环所对应的端口，所述主站点的备用端口通过连接各从站点的端口形成另一条环线，如图1中可将逆时针的传输方向为冗余工作总线，即备用端口为主站点数据环路中外环所对应的端口，工作总线与冗余工作总线完成相互独立的两条环线；且其传输方向相反。所述主站点配置形成环网拓扑链表是固定的，唯一可配置是通过在主站点控制环网拓扑链表内各个设备节点所对应的发送端口，而主站点的数据发送行为是通过转发表内存储的发送端口进行数据发送。该转发表可为链路表或索引表等形式，所述转发表参照环网拓扑链表以各个设备节点ID为索引，该转发表中保存各个设备节点(即从站点或主站点)在正常状态下，主站点发送数据所使用的主用端口；以及保护(非正常)状态下，主站点根据故障设备节点以及受故障节点影响的设备节点以及故障端口所在方向，修改对其发送数据所使用的端口为备用端口，即主用端口与备用端口相结合，完成数据包的发送。

通信传输数据包过程：当所述主站点接收到数据包时均要进行解析，以检测所述数据包内所包含的设备节点ID是否与其本身的设备节点ID相同；当其相同时，则响应该数据包；当其不相同时，则直接将该数据包丢弃。各从站点接收数据包且透传数据包；若数据包内所包含的设备节点ID与其本身的设备节点ID相同需响应该数据包，从站点与主站点间通信为收发同路径，即从哪个端口收到数据，就从该端口发回响应数据。

例如：主站点A发送数据包至从站点F时，无故障情况下，通过主站点A的主用端发送数据，数据包在工作总线上进行传输，数据包依次经过从站点B、C、D、E、F，从站点B、C、D、E、F接受数据包并透传数据包，从站点F接收数据包时，解析数据包的目的地址与其相同，响应该数据包，同时将该数据包数据包透传至下一节点设备，数据包再依次经过从站点G、H，最终达到主站点A，因为该数据包的目的地址为从站点F，主站点A丢弃该数据包；而从站点F发出响应数据包依次经过从站点E、D、C、B，最终到达主站点A，该响应数据包的目的地址为主站点A，主站点A处理从站点F响应的数据包。

优选地，所述主站点的主用端口和备用端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

具体地，可通过预设时间是否收到数据包或端口是否检测到有收光为依据，进行判定端口是否故障；相反地，检测故障端口恢复正常时，如果故障端口突然又能接收到数据包且后续数据包又均在预设时间可接收到数据包或检测到有收光时，则表示该故障端口恢复正常。

其中，当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口发生故障时，则直接产生故障报告；当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口由故障端口变为正常时，则直接产生故障恢复报告，其中，因为均是主站点自己产生的故障报告或故障恢复报告，所以故障报告和故障恢复报告均包含主站点的对应端口，该端口可为故障端口或正常端口。

当主站点接收到多份故障报告或多份故障恢复报告时，按照如下操作：

当所述主站点接收到故障报告时，检测存储的已接收的故障报告是否包含最新接收的故障报告的设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计加1；

当所述主站点接收到故障恢复报告时，检测存储的已接收的故障恢复报告是否包含最新故障恢复报告时设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计减1，其中，该故障报告与故障恢复报告可为主站点或从站点检测其对应的端口正常时所产生，但主站点的备用端口检测到故障而生成的故障报告不参与故障数目累加，主站点的备用端口检测到故障端口恢复正常时所产生的故障恢复报告也不参与故障数目累减。

当所述主站点显示的故障数目从一减为零时，修改转发表内受到故障影响的设备节点所对应的端口至初始状态，使其倒换到工作总线内的端口工作。

综上：当所述主站点的故障数目从零增加为一时，主站点此时接收的故障报告不为其备用端口产生时，才会做出相应的响应倒换保护动作，具体如下：

当所述主站点接收到故障报告时，所述故障报告可为主站点或从站点产生；(由于主站点备用端口检测而生成的故障报告或故障恢复报告不参与计数，因此，则不需要判断所述故障报告是否由所述主站点的备用端口产生)则根据故障报告中发生故障的设备节点ID与其对应故障端口，结合拓扑连接关系，判断出哪些设备节点受到了此次故障的影响，修改转发表内受到故障设备节点影响的设备节点所对应的数据传输端口为备用端口，使其形成新的工作数据环路；

因为主站点的备用端口本身就是作为一种冗余的保护方式，所以，在检测到其备用端口生成的故障报告或故障恢复报告均不需要参与故障数目累计；同时，也不能触发相对应的保护切换。

避免了多个故障点同时发生时，导致所述主站点根据多次故障报告进行倒换，不仅增加了主站点设备的工作量，也无法到达数据传输的目的。

本发明还提供了另一种串行总线通信网络的保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述方法包括：

当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含发生故障的设备节点ID以及其故障端口的传输方向。

具体地，通过故障报告包含的设备节点ID以及其故障端口的传输方向，可清楚确定环路结构中发生故障的设备节点位置以及其对应方向的端口故障，方向可为顺时针传输方向或逆时针传输方向，端口可为该故障节点设备的发送端口或接收端口。

优选地，当所述从站点检测到其对应故障端口恢复正常时，向主站点发送故障恢复报告，其中，所述故障恢复报告均包含从站点设备节点ID与其对应端口。

具体地，所述故障恢复报告中同样包含发生故障的设备节点位置以及其对应方向的端口故障，以便主站点确定哪些故障设备节点由故障恢复为正常。

所述从站点的每个端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

通过设置故障检测机制，核实从站点的各个端口是否正常，以备实时检测到故障的从站点以及其对应的端口。及时发现故障的站点，使得主站点能够迅速的接收到通知，修改转发表内受故障设备节点影响的各个设备节点所对应的数据传输端口形成新的工作数据环路，确保切换的时效性。

当所述从站点检测到其对应的端口故障时，调用所述从站点的逆时针与顺时针各对应的端口分别向主站点发送一份故障报告；所述从站点检测其对应的故障端口恢复正常时；调用所述从站点的逆时针与顺时针各对应端口分别向主站点发送一份故障恢复报告。其中，所述故障报告和所述故障恢复报告均包含从站点设备节点ID与其对应故障端口，即故障报告包含发生故障路段涉及的从站点的设备节点ID和对应设备的转发端口，故障恢复报告包含故障路段恢复的从站点的设备节点ID和对应设备的转发端口。

具体地，从站点只产生故障报告或故障恢复报告，而不做任何响应，主站点也可产生故障报告或故障恢复报告，同时，只对第一份(即故障数目从零增加为一时)接收的故障报告且不为主站点的备用端口产生的故障报告做出响应，其中，所述从站点发送故障报告时，从工作总线与冗余工作总线两个方向进行发送，防止同一个从站点有一个、两个或三个端口均故障，保证主站点能够顺利接收到该故障报告。所述从站点从工作总线与冗余工作总线两个方向进行发送，保证主站点能够顺利接收到该故障报告或故障恢复报告。

另外，当从站点接收到数据包时均要进行解析，以检测所述数据包内所包含的设备节点ID是否与其本身的设备节点ID相同；当其相同时，则响应该数据包并按所述数据包的传输方向原路返回响应信息；并同时将该数据包透传至下一个节点。

例如：当数据包由主站点A依次经过B、C两个从站点将该数据包发送至从站点D，途中B、C两个从站点接收到该数据包时，均要进行解析以获取其中的目的地址，即检测所述数据包内所包含的设备节点ID是否与其本身的设备节点ID相同；因为数据包只包含从站点D的设备节点ID，故只有从站点D回复响应信息，该数据包被从站点D的发送端口透传至所对应的下一节点设备，直到该数据包回到主站点的接收端口为止；同时，将响应信息从从站点D的接收端口方向，依次经过C、B两个从站点发送至主站点A的发送端口。

实施例

如图2所示，图2-a、b、c分别显示为本发明的串行总线通信网络故障时倒换拓扑图，包括：

主站点1和多个从站点2，其中，主站点A、从站点B、C、D、E、F、G和H，从站点A可为集中器、从站点B至H可为电表；或者，从站点A可为控制装置，从站点B至H可为终端等设备；其中，图中主站点A和各个从站点之间形成顺时针的工作总线，主站点A的备用端口与各从站点之间形成逆时针的冗余工作总线。

初始状态：

该环网拓扑为正常状态，按照环网拓扑链表正常的顺序为ABCDEFGHA进行传输数据包；其中，主站点A内部存储的转发表存储所述环网拓扑链表所使用的数据传输端口，初始化时，均为通过主站的主用端口对从站点进行数据发送，发生故障时，将转发表中受故障影响的节点的发送数据端口修改为备用端口。

数据包从主站点A根据上述传输过程进行解析和检测，在此不一一赘述；将含有目的地址的数据包发送至从站点。

每个端口均设有故障检测机制，判断各个从站点和主站点的端口是否故障，或者是否由故障端口恢复为正常状态。

其中，工作总线为环路结构中内环所对应的顺时针的传输方向；冗余工作总线为环路结构中外环所对应的逆时针的传输方向。

故障状态：

如图2-a所示，当主站点接收到对应从站点发送的故障报告时，根据故障报告确定故障从站点的位置信息和端口的方向信息；如从站点G、F之间的链路发生故障，从站G收不到数据包，从站点G发送故障报告。

如果主站点A收到从站点G的故障报告时，主站点的故障数目从零变为一时，则在转发表中更改从站点G及同样受故障影响到的从站点H的数据传输端口，主站点A通过主站点的备用端口与从站点G、H进行通信，主站点A启用备用端口发送数据包至从站点G，同时，主站点A至从站点F的端口保持不变；即转发表中拓扑链表由主站点A到从站点G的发送路径：A-HG，其反馈路径：GHA，形成新的工作数据环路，其中，主站点A通过备用端口向从站点G或H发送数据包，从站点B至F仍然通过主用端口发送数据，其不用进行保护倒换。

转发表中拓扑链表中主站点A至从站点F的发送路径依旧为：ABCDEF，其反馈路径依旧为：FEDCBA，其中，还可以主站点自身检测到故障报告，具体如下：

如图2-b所示，当检测到主站点A向从站点B的方向出现故障时，如果此时主站点的故障数目从零变为一时，则在转发表中将主站点A与所有从站点进行数据通信的的数据传输端口(故障端口)更改为备用发送端口，同时，转发表中拓扑链表中由主站点A至从站点B的发送路径为：AHGFEDCB，其反馈路径为：BCDEFGHA，形成新的工作数据环路，且主站点A的发送路径倒换为备用端口，其反馈路径根据发送路径原路返回。

如果检测到主站点A与从站点H的方向出现故障时，无论接收到多少次这种故障报告，均不采取任何行动，因为主站点A和从站点H之间的工作数据环路完整。

同时，接收到故障报告或者故障恢复报告的参照以上要求执行，在此不一一赘述。

保护倒换状态：

当接收到故障报告且显示故障报告的数目从零变为一时，则进入到保护倒换状态；具体地，在主站点A和串联的从站点中，与主站点相接末尾的从站点，即主站点与末尾从站点之间发生故障，例如主站点A，即图2-c中逆时针传输方向为备用端口发送方向，如果是主站点A的备用端口检测到故障，只产生故障报告且该故障报告不参与故障数目的统计，因此其不需要进行通信通道的倒换。同理，如果是检测到从站点H的发送端口发生故障，且主站点A的备用端口故障，由于主战点A至从站点H的发送路径启用的是主站点A的主用端口，能够顺利将需要发送的数据包发送至从站点H，而从站点的反馈路径也可原路返回，因此，不需要倒换至保护状态。

当接收到故障恢复报告且显示故障报告的数目从一变为零时，修改转发表内受故障影响的设备节点ID所对应的数据传输端口至初始状态，主站点A通过主用端口与所有从站点进行通信。

如图3所示，为串行总线通信网络的保护装置，其中，图3中左边的第一保护装置为主站点1，而右边的第二保护装置为从站点2，具体包括：

本发明提供的一种串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

保护模块11，用于当接收到环路结构中故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路。

具体地，所述主站点设有主用端口和备用端口，所述环路结构包括数据传输方向相反的工作总线及冗余工作总线，所述主用端口的收发方向串行连接各个从站点形成工作总线，所述备用端口的收发方向串行连接各个从站形成冗余工作总线，其中，所述主站点与所述从站点均设有唯一的设备节点ID，且所述主站点设有存储各个所述从站点设备节点ID以及向对应设备发送数据的发送端口的转发表。

其中，所述主站点的主用端口和备用端口均设有第一故障检测模块16，其用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

具体地，所述保护装置包括：报告模块12，用于当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口发生故障时，则直接产生故障报告；当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口对应的故障端口恢复正常时，则直接产生故障恢复报告，其中，所述故障报告包含发生故障的端口，所述故障恢复报告包含故障已恢复的对应端口。

具体地，所述保护装置包括：计数模块14，用于当所述主站点接收到故障报告时，检测存储的已接收故障报告是否包含新接收的故障报告的设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计加1；当所述主站点接收到故障恢复报告时，检测存储的已接收故障恢复报告是否包含新接收的故障恢复报告时设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计减1，其中，该故障报告或故障恢复报告可为主站点或从站点检测其对应的端口正常时所产生，且所述主站点的备用端口产生的故障报告或故障恢复报告不参与数目累计。

具体地，所述保护装置包括：传输模块13，用于当所述主站点接收到故障报告且显示其故障数目从零变为一时，则将该故障报告发送至保护模块进行处理；还用于当所述主站点接收到故障恢复报告且显示其故障数目从一变为零时，则将该故障恢复报告发送至下一步恢复处理。

在本实施例中，主站点的备用端口与主用端口在发生故障时，均产生故障报告；而传输模块接收的故障报告或故障恢复报告均有计数模块进行统计，只要当接收的故障数目满足条件才将故障报告或故障恢复报告发送至下一模块。

具体地，所述保护装置包括：初始模块15，用于当所述主站点显示的故障数目从一减为零时，修改转发表内故障设备节点对应的故障端口以及受到故障节点所影响的设备节点所对应的数据传输端口至初始状态，使其倒换到工作总线内的端口工作。

具体地，在本实施例中，所述主站接收到故障恢复报告且显示的故障数目为一变为零时，传输模块才将该故障恢复报告发送至初始模块；而初始模块根据发送该报告的设备节点ID以及由故障恢复正常的端口，修改转发表内故障设备节点对应的故障端口以及受到故障节点所影响的设备节点的发送端口至初始状态，使其倒换到工作总线内的端口工作。

一种串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构，；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

第二故障检测模块21，用于当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含检测故障的设备节点ID及其对应故障端口。

具体地，每个从站点均具有故障检测模块，而当从站点接收到数据包时均要进行解析，以检测所述数据包内所包含的设备节点ID是否与其本身的设备节点ID相同；当其相同时，则响应该数据包并按所述数据包的传输方向原路返回响应信息。

所述从站点的每个端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

当所述从站点检测到其对应故障端口恢复正常时，向主站点发送故障恢复报告，其中，所述故障恢复报告包含检测从站点设备节点ID及其恢复正常的端口。

在本实施例中，所述从站点对应设置的保护装置仅仅只检测端口故障时，产生故障报告发送至主站点，检测端口由故障恢复正常时，发送故障恢复报告至主站点。

综上所述，本发明与现有的串行总线通信网络的保护方式相比，本发明避免了在双路环路结构中同时传输相同的数据，杜绝了大量的无效数据和重复数据的产生，减少了环路结构中各个设备处理数据的负担，降低了整个环路的功耗，达到了节能目的；同时，优化了保护路径，可广泛推广于工业控制和智能抄表等行业中。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种串行总线通信网络的保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的主站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，其特征在于，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收且透传数据的工作模式；所述方法包括：

当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路；当所述主站点接收到故障报告且故障数目从零变为一时，则根据故障报告中检测故障的设备节点ID与其对应故障端口修改转发表内受到故障影响的设备节点的发送端口，使其形成新的工作数据环路；其中，当所述主站点接收到故障报告时，检测存储的已上报故障报告是否包含新接收的故障报告中的报告设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计加1；当所述主站点接收到故障恢复报告时，检测存储的已上报故障恢复报告是否包含新接收的故障恢复报告中的报告设备节点ID；当其不包含时，则显示的故障数目累计减1；当其包含时，则不操作，其中，该故障恢复报告可为主站点或从站点检测其对应的端口正常时所产生，且所述主站点的备用端口产生的故障报告或故障恢复报告不参与数目累计。

2.根据权利要求1所述的串行总线通信网络的保护方法，其特征在于，所述主站点设有主用端口和备用端口，所述主用端口的收发方向串行连接各个从站点形成工作总线，所述备用端口的收发方向串行连接各个从站形成冗余工作总线，其中，所述主站点与所述从站点均设有唯一的设备节点ID，且所述主站点设有存储各个所述从站点设备节点ID以及向其发送数据的发送端口的转发表。

3.根据权利要求1所述的串行总线通信网络的保护方法，其特征在于，所述主站点的主用端口和备用端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

4.根据权利要求3所述的串行总线通信网络的保护方法，其特征在于，当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口发生故障时，则直接产生故障报告；当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口对应的故障端口恢复正常时，则直接产生故障恢复报告，其中，所述故障报告包含发生故障的端口，所述故障恢复报告包含故障已恢复的对应端口。

5.根据权利要求1所述的串行总线通信网络的保护方法，其特征在于，当所述主站点显示的故障数目从一减为零时，修改转发表内受到故障影响的设备节点ID所对应的端口至初始状态，使其倒换到工作端口上收发数据报文。

6.一种串行总线通信网络的保护方法，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，其特征在于，采用权利要求1至5中任一项所述串行总线通信网络的保护方法，其中，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述方法包括：

当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含检测故障的设备节点ID及故障端口；其中，所述从站点的每个端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

7.根据权利要求6所述的串行总线通信网络的保护方法，其特征在于，当所述从站点检测到其对应故障端口恢复正常时，向主站点发送故障恢复报告，其中，所述故障恢复报告包含从站点设备节点ID以及故障端口。

8.一种串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，其特征在于，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

保护模块，用于当接收到关于所述环路结构发生故障的故障报告时，主站点改变数据发送端口形成与受故障影响的设备节点间新的工作数据环路；

计数模块，用于当所述主站点接收到故障报告时，检测存储的已上报故障报告是否包含新接收的故障报告中的报告设备节点ID；当其包含时，则不操作；当其不包含时，则显示的故障数目累计加1；当所述主站点接收到故障恢复报告时，检测存储的已上报故障恢复报告是否包含新接收的故障恢复报告中的报告设备节点ID；当其不包含时，则显示的故障数目累计减1；当其包含时，则不操作，其中，该故障报告或故障恢复报告可为主站点或从站点检测其对应的端口正常时所产生，且所述主站点的备用端口产生的故障报告或故障恢复报告不参与数目累计；

传输模块，用于当所述主站点接收到故障报告且显示其故障数目从零变为一时，则将该故障报告发送至保护模块进行处理；还用于当所述主站点接收到故障恢复报告且显示其故障数目从一变为零时，则将该故障恢复报告发送至下一步恢复处理。

9.根据权利要求8所述的串行总线通信网络的保护装置，其特征在于，所述主站点设有主用端口和备用端口，所述主用端口的收发方向串行连接各个从站点形成工作总线，所述备用端口的收发方向串行连接各个从站形成冗余工作总线，其中，所述主站点与所述从站点均设有唯一的设备节点ID，且所述主站点设有存储各个所述从站点设备节点ID以及向对应设备发送数据的发送端口的转发表。

10.根据权利要求8所述的串行总线通信网络的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：在所述主站点的主用端口和备用端口均设有第一故障检测模块，其用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。

11.根据权利要求10所述的串行总线通信网络的保护装置，其特征在于，所述保护装置还包括：报告模块，用于当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口发生故障时，则直接产生故障报告；当所述主站点检测到其对应的主用端口或备用端口对应的故障端口恢复正常时，则直接产生故障恢复报告，其中，所述故障报告包含发生故障的端口，所述故障恢复报告包含故障已恢复的对应端口。

12.根据权利要求8所述的串行总线通信网络的保护装置，所述保护装置还包括：

初始模块，用于当所述主站点显示的故障数目从一减为零时，修改转发表内受故障影响的设备节点ID所对应的数据传输端口至初始状态，使其倒换到工作端口上收发数据报文。

13.一种串行总线通信网络的保护装置，应用于串行总线网络拓扑结构中的从站点，该网络拓扑结构包括主站点与多个从站点，其特征在于，采用权利要求8至12中任一项所述串行总线通信网络的保护装置，其中，所述主站点串行连接各个所述从站点形成环路结构；各从站点处于接收并透传数据的工作模式；所述保护装置包括：

第二故障检测模块，用于当所述从站点检测到其对应端口发生故障时，向主站点发送故障报告，所述故障报告包含检测故障的设备节点ID及其对应故障端口，其中，所述从站点的每个端口均设有故障检测机制，用于检测对应端口是否故障，以及还用于检测故障端口是否恢复正常。