CN110647079A - 一种具有主备机切换功能的监控系统及其监控主机 - Google Patents

Abstract

本发明属于以太网通信技术领域，具体涉及一种具有主备机切换功能的监控系统及其监控主机。监控主机包括处理器和至少一套切换通信模块，每套切换通信模块均包括网口控制器、切换开关、第一网口和第二网口，第一网口用于与系统后台连接，第二网口用于与监控备机连接；切换开关的一端与所述第一网口连接，另一端切换连接网口控制器和第二网口；处理器与网口控制器连接，且控制连接切换开关，用于根据监控主机的主、备状态实现第一网口和网口控制器连通或者第一网口和第二网口连通。该监控主机设备结构简单，操作方便，可靠性高。而且，该监控主机内部可设置多套切换通信模块，可实现与系统后台的冗余通信。

Description

一种具有主备机切换功能的监控系统及其监控主机

技术领域

本发明属于以太网通信技术领域，具体涉及一种具有主备机切换功能的监控系统及其监控主机。

背景技术

在网络系统应用中，通常系统后台给监控系统预留有网口和对应的IP地址，以实现与监控系统的数据交互。该网口可能为一个，也可能为两个。但是，一般的监控系统均要求不仅有监控主机，还需要设置监控备机，以实现在监控主机故障或者电源掉电时，将监控备机接入系统后台，实现与监控后台的数据交互，保证监控系统能够正常接收系统后台的数据，同时能够将采集或监控的数据上送给系统后台。此时，便要求监控主机和监控备机均需要接入系统后台预留的网口。当监控系统预留一个网口时，此时便有两个网口(分别为监控主机的网口和监控备机的网口)需要接入系统后台的这个网口上，把两个网口直接通过网线与一个网口直连是不可行的。

为了解决该问题，常常在监控主机和系统后台之间增设外部设备以实现把监控主机的网口和监控备机的网口均连接至系统后台的网口上，同时还要增加控制设备对外部设备进行控制。这样一来，使整个通信系统结构变得复杂，控制复杂、麻烦，无疑增加了成本。

发明内容

本发明提供了一种具有主备机切换功能的监控系统及其监控主机，用以解决增加外部设备实现把监控主机的网口和监控备机的网口均连接至系统后台的网口上造成的结构复杂、成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，包括处理器和至少一套切换通信模块，每套切换通信模块均包括网口控制器、切换开关、第一网口和第二网口，第一网口用于与系统后台连接，第二网口用于与监控备机连接；所述切换开关的一端与所述第一网口连接，另一端切换连接所述网口控制器和所述第二网口，用于实现第一网口和网口控制器的连通或者第一网口和第二网口的连通；所述处理器与网口控制器连接，且控制连接所述切换开关，用于根据监控主机的主、备状态实现第一网口和网口控制器连通或者第一网口和第二网口连通。

其有益效果：本发明的监控主机内部设置有处理器和至少一套切换通信模块，该切换通信模块包括网口控制器、切换开关、第一网口和第二网口，可实现当监控主机处于主机状态下，处理器控制切换开关实现第一网口和网口控制器连通，以将监控主机的数据依次通过处理器、网口控制器和第一网口传输至系统后台，实现监控主机与系统后台的数据交互；同时，还可实现当监控主机处于备机状态下，处理器控制切换开关实现第一网口和第二网口连通，以将监控备机接入系统后台，使监控备机的数据通过监控备机、监控主机的第二网口、第一网口传输至系统后台，实现监控备机与系统后台的数据交互。该监控主机设备结构简单，操作方便，可靠性高。而且，该监控主机内部可设置多套切换通信模块，可实现与系统后台的冗余通信。

本发明的一种具有主备机切换功能的监控系统，包括监控主机和监控备机，所述监控主机包括主机处理器和至少一套主机切换通信模块，每套主机切换通信模块均包括主机网口控制器、主机切换开关、主机第一网口和主机第二网口，所述主机第一网口用于与系统后台连接，主机第二网口与监控备机的备机第一网口连接；所述主机切换开关的一端与所述主机第一网口连接，另一端切换连接所述主机网口控制器和所述主机第二网口，用于实现主机第一网口和主机网口控制器的连通或者主机第一网口和主机第二网口的连通；所述主机处理器与主机网口控制器连接，且控制连接所述主机切换开关，用于根据监控主机的主、备状态实现主机第一网口和主机网口控制器连通或者主机第一网口和主机第二网口连通；所述监控备机包括备机处理器和至少一套备机切换通信模块，每套备机切换通信模块均包括备机网口控制器和备机第一网口；所述备机网口控制器与备机处理器连接，且与所述备机第一网口连接。

其有益效果：本发明的监控系统所包括的监控主机内部设置有主机处理器和至少一套主机切换通信模块，该主机切换通信模块包括主机网口控制器、主机切换开关、主机第一网口和主机第二网口，可实现当监控主机处于主机状态下，主机处理器控制主机切换开关实现主机第一网口和主机网口控制器连通，以将监控主机的数据依次通过主机处理器、主机网口控制器和主机第一网口传输至系统后台，实现监控主机与系统后台的数据交互；同时，还可实现当监控主机处于备机状态下，主机处理器控制主机切换开关实现主机第一网口和主机第二网口连通，以将监控备机接入系统后台，使监控备机的数据通过监控备机、主机第二网口、主机第一网口传输至系统后台，实现监控备机与系统后台的数据交互。该监控系统设备结构简单，操作方便，可靠性高。而且，监控系统内的监控主机内部可设置多套切换通信模块，可实现与系统后台的冗余通信。

作为监控主机的进一步改进，所述切换开关为单刀双掷开关。

作为监控主机的进一步改进，所述网口控制器通过RMII数据总线与处理器连接。

为监控主机的进一步改进，所述监控主机还包括用于与监控备机实现数据交互的开入接口和开出接口。

作为监控系统的进一步改进，所述备机切换通信模块还包括备机第二网口和备机切换开关；所述备机切换开关的一端与所述备机第一网口连接，另一端切换连接所述备机网口控制器和备机第二网口，用于实现备机第一网口和备机网口控制器的连通或者备机第一网口和备机第二网口的连通。

作为监控系统的进一步改进，所述主机切换开关为单刀双掷开关。

作为监控系统的进一步改进，所述备机切换开关为单刀双掷开关。

作为监控系统的进一步改进，所述主机网口控制器通过RMII总线与主机处理器连接，所述备机网口控制器通过RMII总线与备机处理器连接。

作为监控系统的进一步改进，所述监控主机和监控备机均还包括用于与对方进行数据交互的开入接口和开出接口。

附图说明

图1是本发明的系统实施例1中监控系统的结构接线图；

图2是本发明的系统实施例1中切换通信模块与处理器相连的电路图；

图3是本发明的系统实施例1中切换开关示意图；

图4是本发明的系统实施例1中冗余切换方法流程图；

图5是本发明的系统实施例2中监控系统的结构连接图。

具体实施方式

监控系统实施例1：

该实施例提供了一种具有主备机切换功能的监控系统，该监控系统包括监控主机(下简称主机)和监控备机(下简称备机)，该监控系统可实现在正常工作情况下通过主机实现与系统后台的数据交互，在主机故障或者主机的电源掉电的情况下切换至备机，实现备机与系统后台的数据交互。

该监控系统所要交互的系统后台包括两个网口，如图1所示，分别为系统后台的网口1和系统后台的网口2，这两个网口为冗余设置的两个网口。为了实现与其的数据交互，提供了一种如图1所示的一种监控主机。在该实施例中，主机和备机的结构完全一致，在实际工程中，可采用型号完全一致的设备。下面以监控主机为例来介绍其具体结构。

如图1所示，该监控主机包括处理器、开入接口、开出接口和两套切换通信模块。其开入接口和开出接口分别与备机的开出接口和开入接口相连，以实现数据的备份等交互工作。这两套切换通信模块完全一致，是为了配合系统后台的两个冗余设置的网口所配置的。如图2所示，以第一套切换通信模块为例，来说明切换通信模块的结构。

第一套切换通信模块包括网口控制器1(即PHY1)、切换开关U1、第一网口(这里为网口1)和第二网口(这里为网口2)。处理器通过8位RMII数据总线与网口控制器1相连，且输出控制信号S控制切换开关U1。切换开关U1的具体结构如图3所示，该实施例中为单刀双掷开关。单刀双掷开关包括三端，分别为输入公共C端的Y0、Y1、Y2、Y3接口，输出位置0对应的X0、X1、X2、X3接口，以及输出位置1对应的Z0、Z1、Z2、Z3接口。处理器输出高低电平(控制信号S)来控制切换开关U1的Y信号是输出X信号还是输出Z信号。具体的，将其应用于主机中的连接示意图如图2所示，切换开关U1的输入公共端Y0、Y1、Y2、Y3接口分别接网口1的TX1+、TX1-、RX1+、RX1-信号，输出位置0对应的X0、X1、X2、X3接口分别接网口控制器1输出的TX+、TX-、RX+、RX-信号，输出位置1对应的Z0、Z1、Z2、Z3接口分别接网口2的TX2+、TX2-、RX2+、RX2-信号。

第二套切换通信模块其具体结构与第一套切换通信模块相同，这里不再赘述。为了与第一套切换通信模块进行区分，这里将其第一网口命名为网口3，第二网口命名为网口4，对应的切换开关命名为切换开关U2，对应的网口控制器命名为PHY2，处理器输出的对切换开关U2的控制信号为控制信号M。

在结构介绍完毕，按照如图1所示的连接方式进行接线工作，主机的开入接口接备机的开出接口，主机的开出接口接备机的开入接口。系统后台的网口1接主机的网口1，系统后台的网口2接主机的网口3。主机的网口2通过跳线接备机的网口1，主机的网口4通过跳线接备机的网口3。

下面结合图4介绍该监控系统的工作原理。

当主机处于正常工作状态下：

主机和备机的开出采用常闭继电器，主机通过软件设置为主机状态，主机正常工作时驱动看门狗电路WDG输出高电平，看门狗电路WDG输出信号驱动其开出的常闭继电器处于断开状态，同时备机驱动看门狗电路WDG输出高电平，看门狗电路WDG输出信号驱动其开出的常闭继电器处于断开状态。

主机的处理器输出控制信号S控制切换开关U1的输入Y对应输出X信号，同时输出控制信号M控制切换开关U2的输入Y对应输出X信号，即主机的处理器输出控制信号S控制网口控制器1与主机的网口1连接，主机的网口1与主机的网口2断开连接，输出控制信号M控制网口控制器2与主机的网口3连接，主机的网口3与主机的网口4断开连接，同时，主机的网口1、网口3分别通过网线同时与系统后台的主网络和备网络进行通信，主机的网口1与主机的网口3传输相同数据报文。需说明的是，主机和备机完全一致，故在该实施例中主机与备机的符号表示等并未做区分，但该段落的所有信号、网口等是对主机的描述，下一段落的所有信号、网口等是是对备机的描述。

此时，备机的处理器输出控制信号S控制切换开关U1的输入Y对应输出Z信号，同时输出控制信号M控制切换开关U2的输入Y对应输出Z信号，即备机的处理器通过输出控制信号S控制网口控制器1与备机的网口1断开连接，主机的网口1与主机的网口2连接，通过输出控制信号M控制网口控制器2与备机的网口3断开连接，备机的网口3与备机的网口4连接。

当主机出现程序故障或电源掉电时：

看门狗电路WDG得不到稳定信号喂狗输出低电平或者电源掉电都会使常闭开出继电器恢复常闭状态，即开出继电器给出故障状态，主机处理器通过控制信号S控制切换开关U1的输入Y对应输出Z信号，同时输出控制信号M控制切换开关U2的输入Y对应输出Z信号，即主机的处理器通过输出控制信号S控制网口控制器1与主机的网口1断开连接，主机的网口1与主机的网口2连接，通过输出控制信号M控制网口控制器2与主机的网口3断开连接，主机的网口3与主机的网口4连接。

备机检测到开入信号，备机处理器输出控制信号S控制切换开关U1的输入Y对应输出X信号，同时输出控制信号M控制切换开关U2的输入Y对应输出X信号，即备机的处理器通过输出控制信号S控制网口控制器1与备机的网口1连接，备机的网口1与备机的网口2断开连接，通过输出控制信号M控制网口控制器2与备机的网口3连接，备机的网口3与备机的网口4断开连接。

此时，系统后台的网口1传输的数据报文依次通过主机的网口1、主机的网口2、备机的网口1、备机的网口控制器1传输至备机处理器，或者备机处理器传输的数据报文依次通过备机的网口控制器1、备机的网口1、主机的网口2、主机的网口1传输至系统后台；系统后台的网口2传输的数据报文依次通过主机的网口3、主机的网口4、备机的网口3、备机的网口控制器2传输至备机处理器，或者备机处理器传输的数据报文依次通过备机的网口控制器2、备机的网口3、主机的网口4、主机的网口3传输至系统后台；进而实现了系统后台与备机的主网络和备网络通信，达到了主、备机切换的目的。

当主机故障排除时：

开出状态恢复，备机检测到开入状态恢复时，主机恢复网络通信，仍然按照“当主机处于正常工作状态下”的工作方式工作，实现系统后台与主机的数据交互。

在该实施例中，切换开关使用单刀双掷开关，为了实现不同网口的切换连接，还可使用单刀双掷继电器实现该功能。

监控系统实施例2：

在监控系统实施例1中，为了方便，监控主机和监控备机直接采用型号一致的设备，故监控主机和监控备机的结构完全一致。但对系统监控实施例1分析来看，无论监控备机处于何种工作状态下，监控备机的网口2和网口4其实并未使用到。

故在该实施例中，监控主机仍旧采用与对系统监控实施例1中的监控主机一样的设备，而监控备机不再采用与监控主机一样的设备，其具体结构可采用如图5所示的结构形式。与监控系统实施例1中的监控备机相比，不再设置网口2和网口4，对应的切换开关U1和切换开关U2可对应换成常规的备机开关1和备机开关2，这两个开关均是一个普通的只有断开和闭合两种状态的开关，或者不设置这两个开关也可行。

在主机出现程序故障或电源掉电需要切换主备状态时，备机的处理器直接对应输出控制信号控制备机开关1和备机开关2闭合，从而备机处理器传输的数据报文依次通过备机的网口控制器1、备机的网口1、主机的网口2、主机的网口1传输至系统后台；还依次通过备机的网口控制器2、备机的网口3、主机的网口4、主机的网口3传输至系统后台。

监控主机实施例：

该实施例提供了一种用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，该监控主机应用于需要实行主备机切换的监控系统中。该监控主机实际为监控系统实施例1中的监控主机，由于在监控系统实施例中对该监控主机做了详细介绍，这里不再赘述。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，其特征在于，包括处理器和至少一套切换通信模块，每套切换通信模块均包括网口控制器、切换开关、第一网口和第二网口，第一网口用于与系统后台连接，第二网口用于与监控备机连接；

所述切换开关的一端与所述第一网口连接，另一端切换连接所述网口控制器和所述第二网口，用于实现第一网口和网口控制器的连通或者第一网口和第二网口的连通；

所述处理器与网口控制器连接，且控制连接所述切换开关，用于根据监控主机的主、备状态实现第一网口和网口控制器连通或者第一网口和第二网口连通。

2.根据权利要求1所述的用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，其特征在于，所述切换开关为单刀双掷开关。

3.根据权利要求1所述的用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，其特征在于，所述网口控制器通过RMII数据总线与处理器连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于具有主备机切换功能的监控系统的监控主机，其特征在于，所述监控主机还包括用于与监控备机实现数据交互的开入接口和开出接口。

5.一种具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，包括监控主机和监控备机，所述监控主机包括主机处理器和至少一套主机切换通信模块，每套主机切换通信模块均包括主机网口控制器、主机切换开关、主机第一网口和主机第二网口，所述主机第一网口用于与系统后台连接，主机第二网口与监控备机的备机第一网口连接；所述主机切换开关的一端与所述主机第一网口连接，另一端切换连接所述主机网口控制器和所述主机第二网口，用于实现主机第一网口和主机网口控制器的连通或者主机第一网口和主机第二网口的连通；所述主机处理器与主机网口控制器连接，且控制连接所述主机切换开关，用于根据监控主机的主、备状态实现主机第一网口和主机网口控制器连通或者主机第一网口和主机第二网口连通；

所述监控备机包括备机处理器和至少一套备机切换通信模块，每套备机切换通信模块均包括备机网口控制器和备机第一网口；所述备机网口控制器与备机处理器连接，且与所述备机第一网口连接。

6.根据权利要求5所述的具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，所述备机切换通信模块还包括备机第二网口和备机切换开关；所述备机切换开关的一端与所述备机第一网口连接，另一端切换连接所述备机网口控制器和备机第二网口，用于实现备机第一网口和备机网口控制器的连通或者备机第一网口和备机第二网口的连通。

7.根据权利要求5所述的具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，所述主机切换开关为单刀双掷开关。

8.根据权利要求6所述的具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，所述备机切换开关为单刀双掷开关。

9.根据权利要求5所述的具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，所述主机网口控制器通过RMII总线与主机处理器连接，所述备机网口控制器通过RMII总线与备机处理器连接。

10.根据权利要求5～9任一项所述的具有主备机切换功能的监控系统，其特征在于，所述监控主机和监控备机均还包括用于与对方进行数据交互的开入接口和开出接口。

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