CN107741724A - 电控箱内部的分布式系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电控箱内部的分布式系统及其设计方法，其中，该分布式系统的电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，电源板块分别与各功能板块通过电力线连接，各功能板块之间通过无线通信的方式连接。该分布式系统通过将各功能板块之间的通信线去除，采用无线通信的方式将各功能板块之间形成网络，实现信息交互，与现有技术中电控箱采用电力线和通信线组网的方式相比，电控箱内部各板块间采用无线通信的方式，避免了目前电控箱常见的干扰问题导致通信质量差的问题，降低电控箱内部的布局布线设计难度，解决了现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题，实现了提升通信质量的同时减小布线设计难度的效果。

Description

电控箱内部的分布式系统及其设计方法

技术领域

本发明涉及电控箱系统技术领域，具体而言，涉及一种电控箱内部的分布式系统及其设计方法。

背景技术

电控箱是绝大部分产品不可或缺的内容，其中电控箱主要用于放置电源板块、控制器板块以及一些执行器等。图1是根据现有技术的一种传统电控箱内部布线示意图，如图1所示，目前常规电控箱内部各功能板块间的布局布线一般涉及到强电电力线、弱电电力线和通信线。对于电控箱内的布局走线一直有着较高的技术要求，布局走线的好坏对于箱体内各功能板块通信质量起到决定性的作用。为了避免影响，行业内有较多的设计规范，在设计中为了满足规范要求避免影响，往往箱体的设计都需要设计较多线槽，或采取将体积增大等措施，但还不能保证必定躲避了干扰源。

针对如何解决现有方法中存在的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方式。

发明内容

本发明实施例提供了一种电控箱内部的分布式系统及其设计方法，以解决现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题。

本申请实施方式提供了一种电控箱内部的分布式系统设计方法，所述电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，所述电源板块分别与各所述功能板块通过电力线连接，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接。

在一个实施方式中，所述方法还包括：在各所述功能板块中分别设置监测模块，所述监测模块用于监测所述电源板块的参数特性和根据所述参数特性控制所述功能板块的通断电。

在一个实施方式中，根据所述参数特性控制所述功能板块的通断电包括：判断所述参数特性是否存在波动或异常；在所述参数特性波动或异常时，根据重要等级对所述功能板块关闭功能及切断供电，在所述参数特性恢复正常时，根据所述重要等级对对应所述功能板块恢复供电和开启功能。

在一个实施方式中，在判断所述参数特性是否存在波动或异常之前，所述监测模块还用于：获取各所述功能板块的属性参数，其中，所述属性参数包括工作重要性和/或功耗；根据所述属性参数划分各所述功能板块，并确定各所述功能板块对应的所述重要等级。

在一个实施方式中，各所述监测模块之间存在信息交互，所述信息交互的方式包括所述监测模块集成电力线载波、无线通信的方式，或间接信息交互方式，其中，所述间接信息交互方式为，所述监测模块通过与各自对应的所述功能板块通信，以通过各所述功能板块间的无线通信获取其他所述功能板块的监测模块的信息的方式。

在一个实施方式中，所述监测模块为独立的模块或集成在各所述功能板块中。

在一个实施方式中，所述无线通信的物理链路为没有实际通信线的方式，优选所述无线通信的物理链路包括Zig Bee、Wi-Fi、蓝牙、光通信中的一种或多种。

在一个实施方式中，多个所述功能板块包括控制器板块和执行器板块，所述控制器板块包括主模块和多个子模块，所述执行器板块包括多个执行器，所述主模块和各下属的所述子模块之间，或所述主模块和下属的各所述执行器之间的通信方式为主从模式；各所述子模块之间、各所述执行器之间、所述子模块和所述执行器之间为无主通信模式，所述无主通信模式包括采用双向连接的方式、或采用以太网的TCP、UDP通信方式。

在一个实施方式中，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接，包括：在电控箱内部集成无线通信模块，或在所述电控箱外部连接无线通信模块；各所述功能板块通过所述无线通信模块进行无线通信方式的连接。

在一个实施方式中，所述方法还包括：准备多个所述电控箱，并在各所述电控箱内部设置外接通信接口；将多个所述电控箱设置于一个外部总体箱体内，其中，各所述电控箱之间通过所述外接通信接口进行无线通信方式的连接。

本申请还提供了一种电控箱内部的分布式系统，所述电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，所述电源板块分别与各所述功能板块通过电力线连接，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接。

在一个实施方式中，所述电控箱内部还包括监测模块，所述监测模块分别设置于各所述功能板块和所述电源板块之间，用于监测所述电源板块的参数特性和控制所述功能板块的通断。

在上述实施例中，通过将各功能板块之间的通信线去除，采用无线通信的方式将各功能板块之间形成网络，实现信息交互，与现有技术中电控箱采用电力线和通信线组网的方式相比，电控箱内部各板块间采用无线通信的方式，避免了目前电控箱常见的干扰问题导致通信质量差的问题，降低电控箱内部的布局布线设计难度，解决了现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题，实现了提升通信质量的同时减小布线设计难度的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种传统电控箱内部布线示意图；

图2是根据本申请实施例的一种可选的电控箱内部布线示意图；

图3是根据本申请实施例的一种可选的电控箱进阶方案的内部布线示意图；以及

图4是根据本申请实施例的一种可选的电控箱内部各板块分布式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

考虑到现有的电控箱的布局走线的设计难度较大，往往为了避免对内部各功能板块的影响，而采用较多线槽的设计，体积增大等措施，但是还不能保证必定躲避了干扰源。综上可知，现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑将电控箱内部各板块间采用无线通信的方式连接，通过无线通信的方式可大大减少电控箱内布线难度，同时避免原有传导辐射的影响，对于空间辐射的影响可以简单的改变无线通信频率，避开干扰段即可解决，最终降低电控箱内部布局布线的设计难度，间接性的降低开发成本。

基于上述思考思路，本申请实施方式提供了一种电控箱内部的分布式系统设计方法。具体可以参阅图2所示的根据本申请实施例的一种可选的电控箱内部布线示意图。在该电控箱内部的分布式系统设计方法中，电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，电源板块分别与各功能板块通过电力线连接，各功能板块之间通过无线通信的方式连接。

在本实施例中，无线通信方式的具体的物理链路泛指没有实际通信线的方式，也即通过无线通信的连接方式替代了通信线连接的方式，使电控箱内部各板块之间形成网络，实现信息交互。

在一个优选的实施方式中，上述方法还包括：改变无线通信的频率，以避开干扰段。

本申请提出的电控箱内部各功能板块间通过无线通信的方式可大大减少电控箱内布线难度，同时避免原有传导辐射的影响，对于空间辐射的影响可以简单的改变无线通信频率，避开干扰段即可解决，最终降低电控箱内部布局布线的设计难度，间接性的降低开发成本。

通过采用本申请上述实施例，将各功能板块之间的通信线去除，采用无线通信的方式将各功能板块之间形成网络，实现信息交互，与现有技术中电控箱采用电力线和通信线组网的方式相比，电控箱内部各板块间采用无线通信的方式，避免了目前电控箱常见的干扰问题导致通信质量差的问题，降低电控箱内部的布局布线设计难度，解决了现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题，实现了提升通信质量的同时减小布线设计难度的效果。

在一个优选的实施方式中，无线通信的物理链路泛指没有实际通信线的方式，优选无线通信的物理链路包括Zig Bee、Wi-Fi、蓝牙、光通信中的一种或多种，但无线通信的物理链路并不限于上述四种方式，还可以包括其他无线通信。

在一个可选的实施方式中，各功能板块之间通过无线通信的方式连接，包括：在电控箱内部集成无线通信模块，或在电控箱外部连接无线通信模块；各功能板块通过无线通信模块进行无线通信方式的连接。

在本可选的实施方式中，针对无线通信的方式，本申请针对图2的实现可以是无线模块电路集成在电控箱内各功能板块电路板上，也可是外接无线通信转接模块；图3是根据本申请实施例的一种可选的电控箱进阶方案的内部布线示意图，本发明针对图3的实现可以是电控箱内部集成无线通信模块，也可在电控箱外接无线通信转接模块，该无线通信转接模块即为上述无线通信模块。

通过采用上述可选的实施方式，实现了灵活地替换通信方式，避免了空间干扰通信的问题。

在本实施方式中，电源板块为各功能板块供电，各功能板块为用于实现各种功能的板块。

在一个可选的实施方式中，多个功能板块包括控制器板块和执行器板块，如图2所示，控制器板块包括主模块和多个子模块，比如，子模块1、子模块2……子模块N；执行器板块包括多个执行器，比如，执行器1、执行器2……子模块N，上述N为整数且大于等于2；主模块和各下属的子模块之间，或主模块和下属的各执行器之间的通信方式为主从模式；各子模块之间、各执行器之间、子模块和执行器之间为无主通信模式，无主通信模式包括采用双向连接的方式、或采用以太网的传输控制协议(Transmission Control Protocol，TCP)、用户数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)通信方式。

在本可选的实施例中，上述的采用双向连接的方式可以为，双向建立客户端与服务器。这样的设计方式，能够更好的建立通信网络。在一个优选的实施方式中，方法还包括：在各功能板块中分别设置监测模块，监测模块用于监测电源板块的参数特性和根据参数特性控制功能板块的通断电。

在本实施方式中，针对各功能板块分布式系统的设计如图4所示，图4是根据本申请实施例的一种可选的电控箱内部各板块分布式示意图，如图4所示，各个功能板块中均存在对供电电源板块的参数特性监测(如常规的电压、电流、功率等)以及通断控制功能的监测模块。

通过上述实施例，避免了在电控箱内部各功能板块供电采用统一电源板块的情况下，当电源板块出现不稳定或功率不足时则可能产生的电控箱整体掉电的情况，提高了电控箱整体的稳定性，并且，减少了整机的运行可能存在的安全隐患或对整机可能会存在的损坏的情况，提升了整机运行的安全性。

在一个实施方式中，根据参数特性控制功能板块的通断电包括：判断参数特性是否存在波动或异常；在参数特性波动或异常时，根据重要等级对功能板块关闭功能及切断供电，在参数特性恢复正常时，根据重要等级对对应功能板块恢复供电和开启功能。

在本实施例中，当监测模块监测出现参数特性存在波动或异常，则根据重要等级，对对应功能板块进行关闭功能及切断板块供电的操作；当监测模块监测确定电力线恢复正常，则根据重要等级对对应功能板块按照重要等级逐步恢复供电和功能。

在一个实施方式中，在判断参数特性是否存在波动或异常之前，监测模块还用于：获取各功能板块的属性参数，其中，属性参数包括工作重要性和/或功耗；根据属性参数划分各功能板块，并确定各功能板块对应的重要等级。

在本优选的实施方式中，可以根据实际设计情况，从工作重要性、功耗等角度进行重要等级的划分。

本申请对电控箱内各功能板块进行分布式系统设计方法，针对各个功能板块的重要性或功耗特性等进行等级划分，当电力线出现不稳现象时，可自主断开等级低的板块供电，保障重要性高的板块工作稳定。

在一个实施方式中，各监测模块之间存在信息交互，信息交互的方式包括监测模块集成电力线载波、无线通信的方式，或间接信息交互方式，其中，间接信息交互方式为，监测模块通过与各自对应的功能板块通信，以通过各功能板块间的无线通信获取其他功能板块的监测模块的信息的方式。

其中，电控箱内各功能板块的监测模块存在信息交互，传递方式可为监测模块集成电力线载波、无线通信等，或通过与各自功能板块通信，通过各功能板块间的无线通信获取其他功能板块的监测模块的信息。

通过上述实施例，可以实现多种形式的信息交互，从而使监测模块可以更好的实现监测控制的作用，能够协调各功能板块之间的关系来进行合理控制。

在一个实施方式中，监测模块为独立的模块或集成在各功能板块中。

在一个实施方式中，方法还包括：准备多个电控箱，并在各电控箱内部设置外接通信接口；将多个电控箱设置于一个外部总体箱体内，其中，各电控箱之间通过外接通信接口进行无线通信方式的连接。

作为一种进阶模式，如图3所示，该分布式系统可以包括多个电控箱，参照图3示出的根据本申请实施例的一种可选的电控箱进阶方案的内部布线示意图，如图3所示，多个电控箱可以分别为子电控箱1、子电控箱2……子电控箱N，多个电控箱封装于一个外部总体箱体内，各电控箱内部还设置有外接通信接口，用于箱体内的各电控箱之间的为无线通信的方式连接。

本申请提出电控箱内部各板块间通过无线通信的方式可大大减少电控箱内布线难度，同时避免原有传导辐射的影响，对于空间辐射的影响可以简单的改变无线通信频率，避开干扰段即可解决，最终降低电控箱内部布局布线的设计难度，间接性的降低开发成本。

同时通过分布式系统设计，实现对供电电力线的监测，当电力线不稳时做出当前适合的供电切断操作，保证重要功能板块的工作正常运行，从而减少因电力线不稳导致整机损坏的情况。

本申请还提供了一种电控箱内部的分布式系统，该电控箱内部的分布式系统的电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，电源板块分别与各功能板块通过电力线连接，各功能板块之间通过无线通信的方式连接。

通过采用本申请上述实施例，将各功能板块之间的通信线去除，采用无线通信的方式将各功能板块之间形成网络，实现信息交互，与现有技术中电控箱采用电力线和通信线组网的方式相比，电控箱内部各板块间采用无线通信的方式，避免了目前电控箱常见的干扰问题导致通信质量差的问题，降低电控箱内部的布局布线设计难度，解决了现有电控箱中存在的通信质量差且内部布线设计难度大的技术问题，实现了提升通信质量的同时减小布线设计难度的效果。

本申请提出的电控箱内部各功能板块间通过无线通信的方式可大大减少电控箱内布线难度，同时避免原有传导辐射的影响，对于空间辐射的影响可以简单的改变无线通信频率，避开干扰段即可解决，最终降低电控箱内部布局布线的设计难度，间接性的降低开发成本。

在一个可选的实施方式中，无线通信的物理链路选自Zig Bee、Wi-Fi、蓝牙、光通信中的一种或多种。

上述的无线通信的物理链路为没有实际通信线的方式，具体无线通讯的物理链路不唯一，可为Zig Bee、Wi-Fi、蓝牙、光通信等，但并不限于上述的四种方式，还可以为其他无线通信。

在一个优选的实施方式中，如图2所示，多个功能板块包括控制器板块和执行器板块，控制器板块包括主模块和多个子模块，各子模块可以为如同2所示的子模块1、子模块2……子模块N；执行器板块包括多个执行器，各执行器可以为如同2所示的执行器1、执行器2……执行器N。主模块和各下属的子模块之间，或主模块和下属的各执行器之间的通信方式为主从模式；各子模块之间、各执行器之间、子模块和执行器之间为无主通信模式，无主通信模式包括采用双向连接的方式、或采用以太网的TCP、UDP通信方式。

在本实施例中，上述的采用双向连接的方式可以为，双向建立客户端与服务器。这样的设计方式，能够更好的建立通信网络。

在一个可选的实施方式中，分布式系统包括无线通信模块，用于各功能板块之间的无线通信，无线通信模块集成在电控箱内部或者外接于电控箱外部。

在本实施例中，针对无线通信的方式，本申请针对图2的实现可以是无线模块电路集成在电控箱内各功能板块电路板上，也可是外接无线通信转接模块；本发明针对图3的实现可以是电控箱内部集成无线通信模块，也可在电控箱外接无线通信转接模块，该无线通信转接模块即为上述无线通信模块。

通过采用上述实施方式，实现了灵活地替换通信方式，避免了空间干扰通信的问题。

在一个可选的实施方式中，电控箱内部还包括监测模块，监测模块设置于各功能板块中，也可以设置于各功能板块和电源板块之间的电力线上(如图4所示)，用于监测电源板块的参数特性和控制电源板块的通断电。

在本实施方式中，针对各功能板块分布式系统的设计如图4所示，各个功能板块中均存在对供电电源板块的参数特性监测(如常规的电压、电流、功率等)以及通断控制功能的监测模块。

通过上述实施例，避免了在电控箱内部各功能板块供电采用统一电源板块的情况下，当电源板块出现不稳定或功率不足时则可能产生的电控箱整体掉电的情况，提高了电控箱整体的稳定性，并且，减少了整机的运行可能存在的安全隐患或对整机可能会存在的损坏的情况，提升了整机运行的安全性。

在一个优选的实施方式中，监测模块包括：获取子模块、判断子模块及控制子模块，其中：

获取子模块，用于监测并获取电源板块的参数特性；

判断子模块，与获取子模块连接，用于判断参数特性是否存在波动或异常；

控制子模块，与判断子模块连接，用于在参数特性波动或异常时，根据重要等级对板块关闭功能及切断供电，还用于在参数特性恢复正常时，根据重要等级对对应板块恢复供电和开启功能。

在本实施例中，当监测模块监测出现参数特性存在波动或异常，则根据重要等级，对对应功能板块进行关闭功能及切断板块供电的操作；当监测模块监测确定电力线恢复正常，则根据重要等级对对应功能板块按照重要等级逐步恢复供电和功能。

在一个优选的实施方式中，监测模块还包括：划分模块，与控制子模块连接，用于根据工作重要性或功耗划分电控箱中各板块的重要等级。

在本优选的实施方式中，可以根据实际设计情况，从工作重要性、功耗等角度进行重要等级的划分。

本申请对电控箱内各功能板块进行分布式系统设计，针对各个功能板块的重要性或功耗特性等进行等级划分，当电力线出现不稳现象时，可自主断开等级低的板块供电，保障重要性高的板块工作稳定。

在一个可选的实施方式中，各监测模块之间存在信息交互，信息交互的方式包括监测模块集成电力线载波、无线通信的方式，或包括通过与各自对应的功能板块通信，以通过各功能板块间的无线通信获取其他功能板块的监测模块的信息的方式。

其中，电控箱内各功能板块的监测模块存在信息交互，传递方式可为监测模块集成电力线载波、无线通信等，或通过与各自功能板块通信，通过各功能板块间的无线通信获取其他功能板块的监测模块的信息。

通过上述实施例，可以实现多种形式的信息交互，从而使监测模块可以更好的实现监测控制的作用，能够协调各功能板块之间的关系来进行合理控制。

在一个优选实施方式中，监测模块为独立的模块或集成在各功能板块中。

作为一种进阶模式，如图3所示，该分布式系统可以包括多个电控箱，参照图3示出的根据本申请实施例的一种可选的电控箱进阶方案的内部布线示意图，如图3所示，多个电控箱可以分别为子电控箱1、子电控箱2……子电控箱N，多个电控箱封装于一个箱体(如图3所示的外部总体箱体)内，各电控箱内部还设置有外接通信接口，用于箱体内的各电控箱之间的为无线通信的方式连接。

本申请提出电控箱内部各板块间通过无线通信的方式可大大减少电控箱内布线难度，同时避免原有传导辐射的影响，对于空间辐射的影响可以简单的改变无线通信频率，避开干扰段即可解决，最终降低电控箱内部布局布线的设计难度，间接性的降低开发成本。

同时通过分布式系统设计，实现对供电电力线的监测，当电力线不稳时做出当前适合的供电切断操作，保证重要功能板块的工作正常运行，从而减少因电力线不稳导致整机损坏的情况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电控箱内部的分布式系统设计方法，所述电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，所述电源板块分别与各所述功能板块通过电力线连接，其特征在于，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在各所述功能板块中分别设置监测模块，所述监测模块用于监测所述电源板块的参数特性和根据所述参数特性控制所述功能板块的通断电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述参数特性控制所述功能板块的通断电包括：

判断所述参数特性是否存在波动或异常；

在所述参数特性波动或异常时，根据重要等级对所述功能板块关闭功能及切断供电，

在所述参数特性恢复正常时，根据所述重要等级对对应所述功能板块恢复供电和开启功能。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在判断所述参数特性是否存在波动或异常之前，所述监测模块还用于：

获取各所述功能板块的属性参数，其中，所述属性参数包括工作重要性和/或功耗；

根据所述属性参数划分各所述功能板块，并确定各所述功能板块对应的所述重要等级。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，各所述监测模块之间存在信息交互，所述信息交互的方式包括所述监测模块集成电力线载波、无线通信的方式，或间接信息交互方式，

其中，所述间接信息交互方式为，所述监测模块通过与各自对应的所述功能板块通信，以通过各所述功能板块间的无线通信获取其他所述功能板块的监测模块的信息的方式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述监测模块为独立的模块或集成在各所述功能板块中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线通信的物理链路为没有实际通信线的方式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个所述功能板块包括控制器板块和执行器板块，所述控制器板块包括主模块和多个子模块，所述执行器板块包括多个执行器，所述主模块和各下属的所述子模块之间，或所述主模块和下属的各所述执行器之间的通信方式为主从模式；各所述子模块之间、各所述执行器之间、所述子模块和所述执行器之间为无主通信模式，所述无主通信模式包括采用双向连接的方式、或采用以太网的TCP、UDP通信方式。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接，包括：

在电控箱内部集成无线通信模块，或在所述电控箱外部连接无线通信模块；

各所述功能板块通过所述无线通信模块进行无线通信方式的连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

准备多个所述电控箱，并在各所述电控箱内部设置外接通信接口；

将多个所述电控箱设置于一个外部总体箱体内，其中，各所述电控箱之间通过所述外接通信接口进行无线通信方式的连接。

11.一种电控箱内部的分布式系统，所述电控箱内部包括电源板块和多个功能板块，所述电源板块分别与各所述功能板块通过电力线连接，其特征在于，各所述功能板块之间通过无线通信的方式连接。

12.根据权利要求11所述的分布式系统，其特征在于，所述电控箱内部还包括监测模块，所述监测模块分别设置于各所述功能板块和所述电源板块之间，用于监测所述电源板块的参数特性和控制所述功能板块的通断。