CN111082999A - 一种网络设备自感自救pdu及其自感自救方法 - Google Patents

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Abstract

一种网络设备自感自救PDU，与网络设备、工作人员手机连接，其特征在于，包括中央处理模块、短信模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络模块；所述中央处理模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络设备依次连接；所述中央处理模块还通过网络模块与网络设备连接；所述中央处理模块通过短信模块与工作人员手机连接。中央处理模块通过网络模块实现对网络设备网络状况的监测，然后根据监测情况通过光耦继电器组控制PDU供电模块实现对网络设备供电的控制，从而实现网络设备的供断电重启，并将检测情况通过短信模块发送给工作人员。通过本发明实现了网络设备的自感自救。

Description

一种网络设备自感自救PDU及其自感自救方法
技术领域
本发明属于网络设备自感自救领域，具体地说，涉及一种网络设备自感自救PDU及其自感自救方法。
背景技术
“存储程序，程序控制”仍是现今绝对主流的计算机系统结构，其“运行不确定性”等特点决定了计算机系统会出现程序加载错误、内存不足等无法规避的运行故障，并且90%以上的此类故障可通过重启计算机系统恢复。网络设备作为专用计算机系统的一种，是现今各行各业进行数据传输、汇总、处理的核心工具。网络设备长期不间断运行使其更易出现运行故障，绝大部分情况下可以通过重启恢复。但距离运维中心较远的网络设备常常出现“坐车3小时，重启三分钟”的超低效运维，因为网络设备故障，网络就会中断，远程重启指令无法到达。
现有市场上的带有网络功能的PDU在传统的PDU基础上增加了智能管理控制模块和控制芯片，构成了可远程控制和计划管理的电源分配单元。通过远端网络控制技术，网络电源控制器实现对设备电源的远程控制，通过连接局域网和互联网可实现对下联端口各设备的供电查询、连通、断开或重启工作。现有技术虽然可以通过网络远程控制PDU供电设备的电源开断，但这种网络PDU也是网络节点之一，若其到运维节点计算机之间的网络链路发生中断则无法远程重启。由于大型网络结构中，运维节点与其它节点往往链路距离很长，且单点故障点多，因此这种情况十分常见。另外，这种远程重启方式是人工进行，需要加以其它辅助手段，如人工监控、告警通知等才能缩短恢复时间。
发明内容
本发明针对现有技术通过网络PDU远程控制网络设备供电时，网络PDU自身网络故障时，无法正常控制网络设备供电的问题，提出了一种网络设备自感自救PDU及其自感自救方法，通过在PDU中设置中央处理模块、网络模块、光耦继电器组、短信模块，结合网络监测协议、网络安全连接协议、网络认证协议构成的标准网络协议簇，实现了对网络设备供电重启的远程控制，且通过短信模块实现对工作人员的通知警告。
本发明具体实现内容如下：
一种网络设备自感自救PDU，与网络设备、工作人员手机连接，包括中央处理模块、短信模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络模块；
所述中央处理模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络设备依次连接；
所述中央处理模块还通过网络模块与网络设备连接；
所述中央处理模块通过短信模块与工作人员手机连接。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述网络模块包括网络接口芯片、网络变压器T2、网络接口J2、电容C22、滤波电路、电容C25、电容C26、电容C29、电容C30、电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、发光二极管D7、发光二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、网络芯片时钟振荡电路、所述网络接口芯片为W5100S网络芯片；
所述电阻R15输入端连接3.3V电源，所述电阻R15输出端分别与网络变压器T2的2号CT1接线端、网络变压器T2的5号CT3接线端连接，所述电容C25连接在网络变压器T2的2号CT1接线端与电阻R15之间并接地；所述电容C29连接在网络变压器T2的5号CT3接线端与电阻R15之间并接地；所述网络变压器T2的11号CT2接线端连接串联的电阻R17、电阻R18后分别与网络接口J2的8号接线端、网络接口J2的7号接线端连接；所述网络变压器T2的8号CT4接线端连接串联的电阻R22、电阻R20后分别与网络接口J2的5号接线端、网络接口J2的4号接线端连接；所述网络变压器T2的12号TXP接线端与网络接口J2的6号接线端连接，网络变压器T2的10号TXN接线端与网络接口J2的3号接线端连接，网络变压器T2的9号RXP接线端与网络接口J2的2号接线端连接，网络变压器T2的7号RXN接线端与网络接口J2的1号接线端连接；所述电阻R22和电阻R20之间连接接地的电容C30；
所述W5100S网络芯片的2号TXON接线端连接电阻R25后与网络变压器T2的1号TDP接线端连接，W5100S网络芯片的3号TXOP接线端连接电阻R26后与网络变压器T2的3号TDN接线端连接，W5100S网络芯片的5号RXIN接线端连接电阻R27后与网络变压器T2的4号RDP接线端连接，W5100S网络芯片的6号TXOP接线端连接电阻R28后与网络变压器T2的6号RDN接线端连接；
所述滤波电路连接在电阻R25与网络变压器T2的1号TDP接线端之间、电阻R26与网络变压器T2的3号TDN接线端之间、电阻R27与网络变压器T2的4号RDP接线端之间、电阻R28与网络变压器T2的6号RDN接线端之间；
所述发光二极管D7输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R35后与W5100S网络芯片的21号COLn接线端连接；发光二极管D8输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R36后与W5100S网络芯片的20号ACKn接线端连接；发光二极管D9输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R37后与W5100S网络芯片的19号DPXn接线端连接；发光二极管D10输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R38后与W5100S网络芯片的18号SPDn接线端连接；发光二极管D11输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R39后与W5100S网络芯片的17号LNKn接线端连接；
所述W5100S网络芯片的9号RST_BG连接电阻R29后接地；
所述W5100S网络芯片的11号XSC0接线端和12号XSC1接线端连接网络芯片时钟振荡电路；
所述W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端连接接地的电阻R30，所述电阻R23输入端连接3.3V电源，输出端连接在W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端和电阻R30之间；所述W5100S网络芯片的26号MOD[1]接线端连接接地的电阻R31。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述中央处理模块包括STM32F103VCT6单片机、电阻R32、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、发光二极管D12、发光二极管D13、发光二极管D14、三极管Q1、三极管Q2、单片机时钟振荡电路、人机交互模块；
所述STM32F103VCT6单片机的37号PB2/BOOT1接线端与电阻R32连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的94号BOOT0接线端与电阻R41连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的2号PE3接线端连接电阻R42后与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射集接地，三极管Q1的集电极与光耦继电器组连接；
所述STM32F103VCT6单片机的3号PE4接线端连接电阻R43后与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射集接地，三极管Q2的集电极与光耦继电器组连接；
所述发光二极管D12输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R44后与STM32F103VCT6单片机的5号PE6接线端连接；
所述发光二极管D13输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R46后与STM32F103VCT6单片机的44号PE13接线端连接；
所述发光二极管D14输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R47后与STM32F103VCT6单片机的45号PE14接线端连接；
所述人机交互模块包括与STM32F103VCT6单片机连接的按键电路、信号电源屏电路；
所述单片机时钟振荡电路与STM32F103VCT6单片机的12号OSC_IN接线端和13号OSC_OUT接线端连接。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述短信模块为USR-DTU-730短信模块。
本发明还提出了一种网络设备自感自救方法，基于所述网络设备自感自救PDU，包括以下步骤：
步骤S1.结合网络监测协议、网络安全连接协议、网络认证协议的标准网络协议，形成网络故障检测用协议簇
步骤S2.初始化中央处理模块、W5100S网络芯片、USR-DTU-730短信模块、光耦继电器组、人机交互模块；
步骤S3.配置W5100S本地IP地址、MAC、掩码、网关，并判断检测开关是否打开；
步骤S4.当检测开关打开后，根据网络故障检测用协议簇对网络设备进行状态监测，并向中央处理模块提交状态监测报告；
步骤S5.根据所述步骤S4.使用网络故障检测协议簇对网络设备进行状态监测的结果，并对对应通道的网络设备的运行状态进行判断和决策。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S4.具体包括以下步骤：
步骤S4.1.基于网络监测协议检测网络层；当网络监测协议检测不通过时，认定网络设备有故障；当网络监测协议检测通过时，对网络监测协议检测通过的网络设备进行步骤S4.2.的操作；
步骤S4.2.基于网络安全连接协议，针对网络设备的连接端口建立网络安全连接；若网络安全连接失败，认定网络设备有故障；当网络安全连接成功，则对网络安全连接成功的网络设备进行步骤S4.3.的操作；
步骤S4.3.基于网络认证协议，向网络设备发送网络认证协议的认证请求，若网络设备正常响应网络认证协议的认证请求，则认定网络设备运行正常，反之则认定网络设备有故障。
为了更好地实现本发明，进一步地，对于所述步骤S4.1.、步骤S4.2.、步骤S4.3.中认定网络设备有故障的，将生成设备故障报告，并发送到中央处理模块；对于所述步骤S4.3.中认定运行正常的网络设备，则生成设备路运行正常报告发送至中央处理模块。
为了更好地实现本发明，进一步地，设定网络设备有五种状态：
NORMAL状态：正常通电状态；DROP状态：掉包状态；SHUTDOWN状态：断电状态；RECOVERY状态：恢复状态；GIVEUP状态：放弃状态；
并为DROP状态设置最大允许对话尝试次数；为SHUTDOWN状态设置最大断电时间；为RECOVERY状态设置最大恢复等待时间；
所述步骤S5.具体包括以下判断标准：
标准一：对于所述步骤S4.中认定为有故障的网络设备，继续判断有故障的网络设备状态：
（1）若检测到有故障的网络设备处于NORMAL状态，则将处于NORMAL状态的网络设备切换为DROP状态；
（2）对于判断为处于DROP状态的有故障的网络设备，判断掉包个数是否大于最大允许对话尝试次数，若大于，则将有故障的网络设备切换为SHUTDOWN状态并切断有故障的网络设备的市电电源，反之，则继续维持DROP状态；
（3）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障的网络设备，判断有故障的网络设备的断电时间是否超过最大断电时间，若超过，则将超过最大断电时间的有故障的网络设备切换为RECOVERY状态并恢复超过最大断电时间的有故障的网络设备的市电电源，反之，则维持SHUTDOWN状态；
（4）对于判断为处于RECOVERY状态的有故障的网络设备，重新接通有故障的网络设备的电源，并判断重新接通电源的有故障的网络设备处于RECOVERY状态的时间是否超过最大恢复等待时间，若超过，则将处于RECOVERY状态的时间超过最大恢复等待时间的有故障的网络设备切换为GIVEUP状态，反之，则维持RECOVERY状态；
（5）对于判断为处于GIVEUP状态的有故障的网络设备，不再进行断电重启尝试但会继续被监测；
标准二：对于所述步骤S4.中认定为运行正常的网络设备，继续判断运行正常的网络设备状态：
（1）对于判断为NORMAL状态的运行正常的网络设备，保持NORMAL状态不变；
（2）对于判断为DROP状态、RECOVERY状态、GIVEUP状态的运行正常的网络设备，切换为NORMAL状态；
（3）对于判断为SHUTDOWN状态的运行正常的网络设备，保持SHUTDOWN状态不变。
（4）为了更好地实现本发明，进一步地，所述短信模块发送两种类型的短信通知：故障告警类短信通知、恢复结果类短信通知；所述恢复结果类短信通知包括成功恢复短信通知、恢复失败短信通知；
在以下情况时发送故障告警类短信通知：
（1）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障网络设备，向运维人员发送自感自救PDU即将尝试自动恢复的故障告警类短信通知；
在以下情况时发送恢复结果类短信通知：
（1）对于在RECOVERY、GIVEUP状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在最大恢复等待时间内重新接通电源并恢复成功的，向运维人员发送成功恢复短信通知；
（2）对于在RECOVERY状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在超过了最大恢复等待时间下重新接通电源未恢复成功的，向运维人员发送恢复失败短信通知。
为了更好地实现本发明，进一步地，使用中央处理模块通过GPIO向光耦继电器组发送控制信号来控制PDU供电模块上对应网络设备的插孔来实现对网络设备供电的控制。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
（1）避免了因为网络PDU出现网络故障造成网络设备供电重启失败；
（2）减少了人工控制的工作量；
（3）增加了短信模块告警通知，工作人员可及时掌握设备故障情况。
附图说明
图1为本发明网络设备自感自救PDU各模块连接关系示意图；
图2为W5100S网络芯片示意图；
图3为STM32F103VCT6单片机电路示意图；
图4为液晶显示屏电路示意图；
图5为按键电路示意图；
图6为光耦继电器组电路示意图；
图7为W5100S网络芯片的时钟振荡电路示意图；
图8为STM32F103VCT6单片机的时钟振荡电路示意图；
图9为滤波电路示意图；
图10为网络接口电路示意图；
图11为STM32F103VCT6单片机和W5100S网络芯片协作初始化流程图；
图12为W5100S网络芯片运作流程图；
图13为短信模块运作流程图；
图14为STM32F103VCT6单片机和光耦继电器组协作初始化流程图；
图15为光耦继电器组运作流程图；
图16为网络设备自感自救PDU对于判定为有故障的网络设备的决策逻辑流程图；
图17为网络设备自感自救PDU对于判定为运行正常的网络设备的决策逻辑流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种网络设备自感自救PDU，与网络设备、工作人员手机连接，结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，包括中央处理模块、短信模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络模块；
所述中央处理模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络设备依次连接；
所述中央处理模块还通过网络模块与网络设备连接；
所述中央处理模块通过短信模块与工作人员手机连接；
所述网络模块包括网络接口芯片、网络变压器T2、网络接口J2、电容C22、滤波电路、电容C25、电容C26、电容C29、电容C30、电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、发光二极管D7、发光二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、网络芯片时钟振荡电路、所述网络接口芯片为W5100S网络芯片；
所述电阻R15输入端连接3.3V电源，所述电阻R15输出端分别与网络变压器T2的2号CT1接线端、网络变压器T2的5号CT3接线端连接，所述电容C25连接在网络变压器T2的2号CT1接线端与电阻R15之间并接地；所述电容C29连接在网络变压器T2的5号CT3接线端与电阻R15之间并接地；所述网络变压器T2的11号CT2接线端连接串联的电阻R17、电阻R18后分别与网络接口J2的8号接线端、网络接口J2的7号接线端连接；所述网络变压器T2的8号CT4接线端连接串联的电阻R22、电阻R20后分别与网络接口J2的5号接线端、网络接口J2的4号接线端连接；所述网络变压器T2的12号TXP接线端与网络接口J2的6号接线端连接，网络变压器T2的10号TXN接线端与网络接口J2的3号接线端连接，网络变压器T2的9号RXP接线端与网络接口J2的2号接线端连接，网络变压器T2的7号RXN接线端与网络接口J2的1号接线端连接；所述电阻R22和电阻R20之间连接接地的电容C30；
所述W5100S网络芯片的2号TXON接线端连接电阻R25后与网络变压器T2的1号TDP接线端连接，W5100S网络芯片的3号TXOP接线端连接电阻R26后与网络变压器T2的3号TDN接线端连接，W5100S网络芯片的5号RXIN接线端连接电阻R27后与网络变压器T2的4号RDP接线端连接，W5100S网络芯片的6号TXOP接线端连接电阻R28后与网络变压器T2的6号RDN接线端连接；
所述滤波电路连接在电阻R25与网络变压器T2的1号TDP接线端之间、电阻R26与网络变压器T2的3号TDN接线端之间、电阻R27与网络变压器T2的4号RDP接线端之间、电阻R28与网络变压器T2的6号RDN接线端之间；
所述发光二极管D7输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R35后与W5100S网络芯片的21号COLn接线端连接；发光二极管D8输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R36后与W5100S网络芯片的20号ACKn接线端连接；发光二极管D9输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R37后与W5100S网络芯片的19号DPXn接线端连接；发光二极管D10输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R38后与W5100S网络芯片的18号SPDn接线端连接；发光二极管D11输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R39后与W5100S网络芯片的17号LNKn接线端连接；
所述W5100S网络芯片的9号RST_BG连接电阻R29后接地；
所述W5100S网络芯片的11号XSC0接线端和12号XSC1接线端连接网络芯片时钟振荡电路；
所述W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端连接接地的电阻R30，所述电阻R23输入端连接3.3V电源，输出端连接在W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端和电阻R30之间；所述W5100S网络芯片的26号MOD[1]接线端连接接地的电阻R31；
所述中央处理模块包括STM32F103VCT6单片机、电阻R32、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、发光二极管D12、发光二极管D13、发光二极管D14、三极管Q1、三极管Q2、单片机时钟振荡电路、人机交互模块；
所述STM32F103VCT6单片机的37号PB2/BOOT1接线端与电阻R32连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的94号BOOT0接线端与电阻R41连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的2号PE3接线端连接电阻R42后与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射集接地，三极管Q1的集电极与光耦继电器组连接；
所述STM32F103VCT6单片机的3号PE4接线端连接电阻R43后与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射集接地，三极管Q2的集电极与光耦继电器组连接；
所述发光二极管D12输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R44后与STM32F103VCT6单片机的5号PE6接线端连接；
所述发光二极管D13输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R46后与STM32F103VCT6单片机的44号PE13接线端连接；
所述发光二极管D14输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R47后与STM32F103VCT6单片机的45号PE14接线端连接；
所述人机交互模块包括与STM32F103VCT6单片机连接的按键电路、信号电源屏电路；
所述单片机时钟振荡电路与STM32F103VCT6单片机的12号OSC_IN接线端和13号OSC_OUT接线端连接；
所述短信模块为USR-DTU-730短信模块。
工作原理：STM32F103VCT6单片机与W5100S网络芯片连接，W5100S网络芯片通过网络变压器、网络接口与网络设备连接，实现对网络设备网络状况的监测，然后根据监测情况通过与STM32F103VCT6单片机连接的光耦继电器组控制PDU供电模块实现对网络设备供电的控制，从而实现网络设备的供断电重启。如图6所示为光耦继电器组的电路示意图，光耦继电器组中的光耦继电器分别与图3中STM32F103VCT6单片机上的三极管Q1、三极管Q2的集电极相连；如图4所示为液晶显示屏电路，液晶显示屏U5的1号CS接线端与STM32F103VCT6单片机的29号PA4接线端连接；液晶显示屏U5的2号RST接线端与STM32F103VCT6单片机的25号PA2接线端连接；液晶显示屏U5的3号A0接线端与STM32F103VCT6单片机的26号PA3接线端连接；液晶显示屏U5的4号CS接线端与STM32F103VCT6单片机的30号PA5接线端连接；液晶显示屏U5的5号SDA接线端与STM32F103VCT6单片机的32号PA7接线端连接；液晶显示屏U5的14号LED1-接线端连接电阻R52、15号LED2-接线端连接电阻R53、16号LED3-接线端连接电阻R54；电阻R52、R53、R54并联后与三极管Q3、三极管Q4、电阻R55连接后再与STM32F103VCT6单片机的67号PA8接线端连接；如图5所示为STM32F103VCT6单片机的按键电路示意图，按键电路中的四个按键分别与STM32F103VCT6单片机的95号PB8接线端、96号P89接线端、47号PB10接线端、48号PB11接线端连接；需要注意的是可用任何具备标准IO模块、外部中断模块、SPI通信模块、RS232串口模块的单片机或嵌入式处理器替代本方案处理器；在不计成本的情况下，标准计算机也可作为主控系统；也可用各型号FPGA编程替代处理器，实现控制逻辑；任何可实现网络监测协议、网络安全连接协议、网络认证协议等标准网络协议栈硬件解析封装的网络芯片均可替代本方案中的w5100s芯片；直接利用集成网络模块的单片机或嵌入式处理器也可替代w5100s芯片；电源控制模块方面，可用双向可控硅替代继电器模块；本实施例中举例的为2通道的情况，但同时本方案亦适用于单通道、4通道、8通道等其它可监控电源通道数PDU的生产。
实施例2：
本发明还提出了一种网络设备自感自救方法，基于所述网络设备自感自救PDU，结合图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17所示，包括以下步骤：
步骤S1.结合网络监测协议、网络安全连接协议、网络认证协议的标准网络协议，形成网络故障检测用协议簇；本实施例中所述网络监测协议选用ICMP协议，所述网络安全连接协议为SSH2安全连接协议，所述网络认证协议为SSH2认证协议；
步骤S2.初始化中央处理模块、W5100S网络芯片、USR-DTU-730短信模块、光耦继电器组、人机交互模块；
步骤S3.配置W5100S本地IP地址、MAC、掩码、网关，并判断检测开关是否打开；
步骤S4.当检测开关打开后，根据网络故障检测用协议簇对网络设备进行状态监测，并向中央处理模块提交状态监测报告；
步骤S5.根据所述步骤S4.使用网络故障检测协议簇对网络设备进行状态监测的结果，并对对应通道的网络设备的运行状态进行判断和决策。
为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S4.具体包括以下步骤：
步骤S4.1.基于ICMP协议检测网络层；当ICMP协议检测不通过时，认定网络设备有故障；当ICMP协议检测通过时，对ICMP协议检测通过的网络设备进行步骤S4.2.的操作；
步骤S4.2.基于SSH2安全连接协议，针对网络设备的TCP 22号端口建立TCP/IP连接；若TCP/IP连接失败，认定网络设备有故障；当TCP/IP连接成功，则对TCP/IP连接成功的网络设备进行步骤S4.3.的操作；
步骤S4.3.基于SSH2认证协议，向网络设备发送SSH2认证请求，若网络设备正常响应SSH2认证请求，则认定网络设备运行正常，反之则认定网络设备有故障。
为了更好地实现本发明，进一步地，对于所述步骤S4.1.、步骤S4.2.、步骤S4.3.中认定网络设备有故障的，将生成设备故障报告，并发送到中央处理模块；对于所述步骤S4.3.中认定运行正常的网络设备，则生成设备路运行正常报告发送至中央处理模块。
为了更好地实现本发明，进一步地，设定网络设备有五种状态：
NORMAL状态：正常通电状态；DROP状态：掉包状态；SHUTDOWN状态：断电状态；RECOVERY状态：恢复状态；GIVEUP状态：放弃状态；
并为DROP状态设置最大允许对话尝试次数；为SHUTDOWN状态设置最大断电时间；为RECOVERY状态设置最大恢复等待时间；
所述步骤S5.具体包括以下判断标准：
标准一：对于所述步骤S4.中认定为有故障的网络设备，继续判断有故障的网络设备状态：
（1）若检测到有故障的网络设备处于NORMAL状态，则将处于NORMAL状态的网络设备切换为DROP状态；
（2）对于判断为处于DROP状态的有故障的网络设备，判断掉包个数是否大于最大允许对话尝试次数，若大于，则将有故障的网络设备切换为SHUTDOWN状态并切断有故障的网络设备的市电电源，反之，则继续维持DROP状态；
（3）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障的网络设备，判断有故障的网络设备的断电时间是否超过最大断电时间，若超过，则将超过最大断电时间的有故障的网络设备切换为RECOVERY状态并恢复超过最大断电时间的有故障的网络设备的市电电源，反之，则维持SHUTDOWN状态；
（4）对于判断为处于RECOVERY状态的有故障的网络设备，重新接通有故障的网络设备的电源，并判断重新接通电源的有故障的网络设备处于RECOVERY状态的时间是否超过最大恢复等待时间，若超过，则将处于RECOVERY状态的时间超过最大恢复等待时间的有故障的网络设备切换为GIVEUP状态，反之，则维持RECOVERY状态；
（5）对于判断为处于GIVEUP状态的有故障的网络设备，不再进行断电重启尝试但会继续被监测；
标准二：对于所述步骤S4.中认定为运行正常的网络设备，继续判断运行正常的网络设备状态：
（1）对于判断为NORMAL状态的运行正常的网络设备，保持NORMAL状态不变；
（2）对于判断为DROP状态、RECOVERY状态、GIVEUP状态的运行正常的网络设备，切换为NORMAL状态；
（3）对于判断为SHUTDOWN状态的运行正常的网络设备，保持SHUTDOWN状态不变。
（4）为了更好地实现本发明，进一步地，所述短信模块发送两种类型的短信通知：故障告警类短信通知、恢复结果类短信通知；所述恢复结果类短信通知包括成功恢复短信通知、恢复失败短信通知；
在以下情况时发送故障告警类短信通知：
（1）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障网络设备，向运维人员发送自感自救PDU即将尝试自动恢复的故障告警通知；
在以下情况时发送恢复结果类短信通知：
（1）对于在RECOVERY状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在最大恢复等待时间内重新接通电源并恢复成功的，向运维人员发送成功恢复短信通知；
（2）对于在RECOVERY状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在超过了最大恢复等待时间下重新接通电源未恢复成功的，向运维人员发送恢复失败短信通知。
为了更好地实现本发明，进一步地，使用中央处理模块通过GPIO向光耦继电器组发送控制信号来控制PDU供电模块上对应网络设备的插孔来实现对网络设备供电的控制。
工作原理：如图11所示，中央处理模块与W5100S网络芯片协作进行初始化，首先是中央处理模块初始化，然后中央处理模块SPI模块初始化，接着进行中央处理模块SPI模块和W5100S网络芯片的引脚配置，然后是中央处理模块SPI模块和W5100S网络芯片相关函数映射，接着依次进行W5100S网络芯片硬件复位，初始化W5100S网络芯片的四路SOCKET，检测PDU端网线是否正常连接，若未正常连接，则重新检查，若检测为正常连接，则配置W5100S网络芯片的本地IP、MAC、掩码以及网关，最终完成了中央处理模块和W5100S网络芯片的协作初始化；在网络芯片初始化完成后，如图12所示，网络芯片首先判断允许检测开关是否开启，若开启，则循环读取待检测设备列表中下一台设备的IP地址，并配置为W5100S芯片远程IP，然后向远程IP发送ICMP报文并判断是否接收到ICMP报文，此时为网络层的检测，若未成功接收到，则判断是否超过允许的最大丢包数，若未超过则重复向远程IP发送ICMP报文，若超过，则生成设备故障报告发送至中央处理模块；若成功接收到ICMP报文，则进行传输层的检测，传输层的检测为尝试建立SSH2 TCP/IP连接22号端口，并判断是否成功建立SSH2TCP/IP连接，若未成功建立，则生成设备故障报告发送至中央处理模块，若成功建立SSH2TCP/IP连接，则判断传输层正常，进一步进行应用层检测，应用层检测通过尝试建立SSH2身份认证连接并判断是否成功建立SSH2身份认证连接，若成功建立SSH2身份认证连接，则生成设备运行正常报告发送至中央处理模块，反之则生成设备故障报告发送至中央处理模块；如图13所示，短信模块在经过与中央处理模块的协作初始化后向工作人员手机发送短信，其中短信分为两种类型，一种为通知类，一种为告警类，其中通知类短信又分为设备自救成功通知和设备自救失败通知；工作人员手机号为实现预设的，且可设置不止一个；在进行了协议簇检测后，根据检测结果还需判断当前通道状态，如图16所示，当为未通过协议簇检测，被判断为有故障的网络设备时，判断该有故障的网络设备通道状态，若为NORMAL状态，则切换为DROP状态；对于判断为处于DROP状态的有故障的网络设备，判断掉包个数是否大于最大允许对话尝试次数，若大于，则将有故障的网络设备切换为SHUTDOWN状态，反之，则继续维持DROP状态；对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障的网络设备，判断有故障的网络设备的断电时间是否超过最大断电时间，若超过，则将网络设备切换为RECOVERY状态，反之，则维持SHUTDOWN状态；对于判断为处于RECOVERY状态的有故障的网络设备，重新接通有故障的网络设备的电源，并判断重新接通电源的有故障的网络设备处于RECOVERY状态的时间是否超过最大恢复等待时间，若超过，则将处于RECOVERY状态的时间超过最大恢复等待时间的有故障的网络设备切换为GIVEUP状态，反之，则维持RECOVERY状态；对于判断为处于GIVEUP状态的有故障的网络设备，不再进行断电重启尝试；对于被判断为运行正常的网络设备，如图17所示，对于判断为NORMAL状态的运行正常的网络设备，保持NORMAL状态不变；对于判断为DROP状态、RECOVERY状态、GIVEUP状态的运行正常的网络设备，切换为NORMAL状态；对于判断为SHUTDOWN状态的运行正常的网络设备，保持SHUTDOWN状态不变；单片机在完成判断后，需要通过控制光耦继电器组来实现PDU供电模块对网络设备的供断电控制，如图14所示，中央处理模块与光耦继电器组进行协作初始化，在中央处理模块初始化后，对中央处理模块GPIO模块四个市电控制引脚初始化，然后是中央处理模块GPIO模块四个指示灯控制引脚初始化，接着4路市电通道通电，其控制引脚高电平有效，最后是4路市电指示灯点亮，其控制引脚低电平有效，最终完成了中央处理模块与光耦继电器组的协作初始化；在光耦继电器组初始化完成后，如图15所示，光耦继电器组首先等待中央处理模块市电通道控制指令，当接收到指令后，获取指令对应的通道编号并判断指令内容，若指令内容为接通，则对应的市电通道控制引脚置1，且对应市电通道指示灯控制引脚置0；若指令内容为断开，则对应的市电通道控制引脚置0，且对应市电通道指示灯控制引脚置1。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种网络设备自感自救PDU，与网络设备、工作人员手机连接，其特征在于，包括中央处理模块、短信模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络模块；
所述中央处理模块、光耦继电器组、PDU供电模块、网络设备依次连接；
所述中央处理模块还通过网络模块与网络设备连接；
所述中央处理模块通过短信模块与工作人员手机连接。
2.如权利要求1所述的一种网络设备自感自救PDU，其特征在于，所述网络模块包括网络接口芯片、网络变压器T2、网络接口J2、电容C22、滤波电路、电容C25、电容C26、电容C29、电容C30、电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R20、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、发光二极管D7、发光二极管D8、发光二极管D9、发光二极管D10、发光二极管D11、网络芯片时钟振荡电路、所述网络接口芯片为W5100S网络芯片；
所述电阻R15输入端连接3.3V电源，所述电阻R15输出端分别与网络变压器T2的2号CT1接线端、网络变压器T2的5号CT3接线端连接，所述电容C25连接在网络变压器T2的2号CT1接线端与电阻R15之间并接地；所述电容C29连接在网络变压器T2的5号CT3接线端与电阻R15之间并接地；所述网络变压器T2的11号CT2接线端连接串联的电阻R17、电阻R18后分别与网络接口J2的8号接线端、网络接口J2的7号接线端连接；所述网络变压器T2的8号CT4接线端连接串联的电阻R22、电阻R20后分别与网络接口J2的5号接线端、网络接口J2的4号接线端连接；所述网络变压器T2的12号TXP接线端与网络接口J2的6号接线端连接，网络变压器T2的10号TXN接线端与网络接口J2的3号接线端连接，网络变压器T2的9号RXP接线端与网络接口J2的2号接线端连接，网络变压器T2的7号RXN接线端与网络接口J2的1号接线端连接；所述电阻R22和电阻R20之间连接接地的电容C30；
所述W5100S网络芯片的2号TXON接线端连接电阻R25后与网络变压器T2的1号TDP接线端连接，W5100S网络芯片的3号TXOP接线端连接电阻R26后与网络变压器T2的3号TDN接线端连接，W5100S网络芯片的5号RXIN接线端连接电阻R27后与网络变压器T2的4号RDP接线端连接，W5100S网络芯片的6号TXOP接线端连接电阻R28后与网络变压器T2的6号RDN接线端连接；
所述滤波电路连接在电阻R25与网络变压器T2的1号TDP接线端之间、电阻R26与网络变压器T2的3号TDN接线端之间、电阻R27与网络变压器T2的4号RDP接线端之间、电阻R28与网络变压器T2的6号RDN接线端之间；
所述发光二极管D7输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R35后与W5100S网络芯片的21号COLn接线端连接；发光二极管D8输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R36后与W5100S网络芯片的20号ACKn接线端连接；发光二极管D9输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R37后与W5100S网络芯片的19号DPXn接线端连接；发光二极管D10输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R38后与W5100S网络芯片的18号SPDn接线端连接；发光二极管D11输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R39后与W5100S网络芯片的17号LNKn接线端连接；
所述W5100S网络芯片的9号RST_BG连接电阻R29后接地；
所述W5100S网络芯片的11号XSC0接线端和12号XSC1接线端连接网络芯片时钟振荡电路；
所述W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端连接接地的电阻R30，所述电阻R23输入端连接3.3V电源，输出端连接在W5100S网络芯片的27号MOD[2]接线端和电阻R30之间；所述W5100S网络芯片的26号MOD[1]接线端连接接地的电阻R31。
3.如权利要求2所述的一种网络设备自感自救PDU，其特征在于，所述中央处理模块包括STM32F103VCT6单片机、电阻R32、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R44、电阻R45、电阻R46、电阻R47、发光二极管D12、发光二极管D13、发光二极管D14、三极管Q1、三极管Q2、单片机时钟振荡电路、人机交互模块；
所述STM32F103VCT6单片机的37号PB2/BOOT1接线端与电阻R32连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的94号BOOT0接线端与电阻R41连接后接地；
所述STM32F103VCT6单片机的2号PE3接线端连接电阻R42后与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射集接地，三极管Q1的集电极与光耦继电器组连接；
所述STM32F103VCT6单片机的3号PE4接线端连接电阻R43后与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射集接地，三极管Q2的集电极与光耦继电器组连接；
所述发光二极管D12输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R44后与STM32F103VCT6单片机的5号PE6接线端连接；
所述发光二极管D13输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R46后与STM32F103VCT6单片机的44号PE13接线端连接；
所述发光二极管D14输入端连接3.3V电源，输出端连接电阻R47后与STM32F103VCT6单片机的45号PE14接线端连接；
所述人机交互模块包括与STM32F103VCT6单片机连接的按键电路、信号电源屏电路；
所述单片机时钟振荡电路与STM32F103VCT6单片机的12号OSC_IN接线端和13号OSC_OUT接线端连接。
4.如权利要求1所述的一种网络设备自感自救PDU，其特征在于，所述短信模块为USR-DTU-730短信模块。
5.一种网络设备自感自救方法，基于权利要求4所述网络设备自感自救PDU对网络设备实现自感自救，其特征在于，所述网络设备自感自救方法包括以下步骤：
步骤S1.结合网络监测协议、网络安全连接协议、网络认证协议的标准网络协议，形成网络故障检测用协议簇；
步骤S2.初始化中央处理模块、W5100S网络芯片、USR-DTU-730短信模块、光耦继电器组、人机交互模块；
步骤S3.配置W5100S本地IP地址、MAC、掩码、网关，并判断检测开关是否打开；
步骤S4.当检测开关打开后，根据网络故障检测用协议簇对网络设备进行状态监测，并向中央处理模块提交状态监测报告；
步骤S5.根据所述步骤S4.使用网络故障检测协议簇对网络设备进行状态监测的结果，并对对应通道的网络设备的运行状态进行判断和决策。
6.如权利要求5所述的一种网络设备自感自救方法，其特征在于，所述步骤S4.具体包括以下步骤：
步骤S4.1.基于网络监测协议检测网络层；当网络监测协议检测不通过时，认定网络设备有故障；当网络监测协议检测通过时，对网络监测协议检测通过的网络设备进行步骤S4.2.的操作；
步骤S4.2.基于网络安全连接协议，针对网络设备的连接端口建立网络安全连接；若网络安全连接失败，认定网络设备有故障；当网络安全连接成功，则对网络安全连接成功的网络设备进行步骤S4.3.的操作；
步骤S4.3.基于网络认证协议，向网络设备发送网络认证协议的认证请求，若网络设备正常响应网络认证协议的认证请求，则认定网络设备运行正常，反之则认定网络设备有故障。
7.如权利要求6所述的一种网络设备自感自救方法，其特征在于，对于所述步骤S4.1.、步骤S4.2.、步骤S4.3.中认定网络设备有故障的，将生成设备故障报告，并发送到中央处理模块；对于所述步骤S4.3.中认定运行正常的网络设备，则生成设备路运行正常报告发送至中央处理模块。
8.如权利要求7所述的一种网络设备自感自救方法，其特征在于，设定网络设备有五种状态：
NORMAL状态：正常通电状态；DROP状态：掉包状态；SHUTDOWN状态：断电状态；RECOVERY状态：恢复状态；GIVEUP状态：放弃状态；
并为DROP状态设置最大允许对话尝试次数；为SHUTDOWN状态设置最大断电时间；为RECOVERY状态设置最大恢复等待时间；
所述步骤S5.具体包括以下判断标准：
标准一：对于所述步骤S4.中认定为有故障的网络设备，继续判断有故障的网络设备状态：
（1）若检测到有故障的网络设备处于NORMAL状态，则将处于NORMAL状态的网络设备切换为DROP状态；
（2）对于判断为处于DROP状态的有故障的网络设备，判断掉包个数是否大于最大允许对话尝试次数，若大于，则将有故障的网络设备切换为SHUTDOWN状态并切断有故障的网络设备的市电电源，反之，则继续维持DROP状态；
（3）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障的网络设备，判断有故障的网络设备的断电时间是否超过最大断电时间，若超过，则将超过最大断电时间的有故障的网络设备切换为RECOVERY状态并恢复超过最大断电时间的有故障的网络设备的市电电源，反之，则维持SHUTDOWN状态；
（4）对于判断为处于RECOVERY状态的有故障的网络设备，重新接通有故障的网络设备的电源，并判断重新接通电源的有故障的网络设备处于RECOVERY状态的时间是否超过最大恢复等待时间，若超过，则将处于RECOVERY状态的时间超过最大恢复等待时间的有故障的网络设备切换为GIVEUP状态，反之，则维持RECOVERY状态；
（5）对于判断为处于GIVEUP状态的有故障的网络设备，不再进行断电重启尝试但会被继续监测；
标准二：对于所述步骤S4.中认定为运行正常的网络设备，继续判断运行正常的网络设备状态：
（1）对于判断为NORMAL状态的运行正常的网络设备，保持NORMAL状态不变；
（2）对于判断为DROP状态、RECOVERY状态、GIVEUP状态的运行正常的网络设备，切换为NORMAL状态；
（3）对于判断为SHUTDOWN状态的运行正常的网络设备，保持SHUTDOWN状态不变。
9.如权利要求8所述的一种网络设备自感自救方法，其特征在于，所述短信模块发送两种类型的短信通知：故障告警类短信通知、恢复结果类短信通知；所述恢复结果类短信通知包括成功恢复短信通知、恢复失败短信通知；
在以下情况时发送故障告警类短信通知：
（1）对于判断为处于SHUTDOWN状态的有故障网络设备，向运维人员发送自感自救PDU即将尝试自动恢复的故障告警通知；
在以下情况时发送恢复结果类短信通知：
（1）对于在RECOVERY、GIVEUP状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在最大恢复等待时间内重新接通电源并恢复成功的，向运维人员发送成功恢复短信通知；
（2）对于在RECOVERY状态下重新接通电源的有故障的网络设备，在超过了最大恢复等待时间下重新接通电源未恢复成功的，向运维人员发送恢复失败短信通知。
10.如权利要求9所述的一种网络设备自感自救方法，其特征在于，使用中央处理模块通过GPIO向光耦继电器组发送控制信号来控制PDU供电模块上对应网络设备的插孔来实现对网络设备供电的控制。
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