CN111707931B - 一种实时单板工作状态信息采集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时单板工作状态信息采集系统，包含：采集层，用于实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；数据层，根据单板、芯片工作状态数据和数据层存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据生成初步运行状态判断信息，并生成包含单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息的融合数据帧；应用层，根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片，应用层还根据其判断结果和定位结果生成对应的诊断结果数据帧；通信层，将应用层发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。本发明提供一种实时单板工作状态信息采集方法。

Description

一种实时单板工作状态信息采集系统及方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种实时单板工作状态信息采集系统及方法。

背景技术

电子工程中的单板是指PCB板(印刷电路板Printed circuit board)。PCB板几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件(芯片等)，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB的主要功能是提供各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB的线路与零件也越来越密集了。

标准的PCB单板是所有印制板的统称,根据需要,它可分为可以是单层板也可以是多层板.板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。

电力系统的电力设备种类繁多，使用广泛。然而，目前还无法实时采集电力设备单板的工作状态，因而无法及时得知设备内部单板的故障并进行及时处理，造成无法对电力系统进行可靠监控。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时单板工作状态信息采集系统及方法，通过实时采集单板及设置在单板的芯片的工作状态，及时得知电力设备内部单板的故障并进行及时处理，保证电力系统安全可靠运行。

为了达到上述目的，本发明提供一种实时单板工作状态信息采集系统，所述单板设置有若干芯片，所述系统包含：

采集层，其包含单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元，用于实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；

数据层，其包含通讯连接所述采集层的信息融合单元；所述信息融合单元根据所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据和信息融合单元内部存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据生成初步运行状态判断信息；信息融合单元还按照设定的帧格式生成包含所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧；

应用层，其包含通讯连接所述信息融合单元的初步诊断单元；所述初步诊断单元根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片；所述应用层还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

通信层，其包含通讯连接设置在所述初步诊断单元和外部终端之间的信息收发单元；通过所述信息收发单元将应用层发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。

优选的，所述单板工作状态数据包含：单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

所述单板工作状态数据采集单元包括：

设置在单板的温度传感器，用于采集所述单板温度信息；

电压传感器，其两端分别连接单板的输入端、输出端，用于采集所述单板工作电压；

电流传感器，其电性连接单板输入端，用于采集所述单板工作电流。

优选的，所述芯片工作状态数据包含芯片VCC引脚电压；所述芯片工作状态数据采集单元连接芯片的VCC引脚，用于采集所述芯片VCC引脚电压。

优选的，所述信息融合单元包含：信息预处理模块、单板-芯片数据库和信息封装模块；

所述单板-芯片数据库，用于存储所述单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据；所述单板正常工作状态数据包含单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围；所述芯片正常工作状态数据包含芯片正常工作VCC引脚电压范围；

所述信息预处理模块通讯连接所述单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元、单板-芯片数据库和信息封装模块；

所述初步运行状态判断信息用于指示所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落在所述单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；

所述信息封装模块用于按照设定的帧格式生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧。

优选的，所述芯片工作状态数据还包含芯片STATUS引脚输出信号；所述芯片工作状态数据采集单元连接芯片的STATUS引脚，用于采集所述芯片STATUS引脚输出信号。

优选的，所述单板-芯片数据库还包含芯片正常工作STATUS引脚输出信号；所述初步运行状态判断信息还用于指示所述芯片STATUS引脚输出信号是否等于所述芯片正常工作STATUS引脚输出信号。

本发明还提供一种实时单板工作状态信息采集方法，采用本发明所述的实时单板工作状态信息采集系统实现的，所述方法包含步骤：

S1、采集层的单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元分别实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；

S2、数据层的信息融合单元根据所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据和数据层存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据生成初步运行状态判断信息；数据层内还存储有芯片ID；所述信息融合单元还按照设定的帧格式生成包含所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧；

S3、应用层根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片；所述应用层还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

S4、通信层将应用层发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。

优选的，步骤S1具体包含：

S11、通过单板工作状态数据采集单元的温度传感器、电压传感器、电流传感器采集单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

S12、通过芯片工作状态数据采集单元采集芯片VCC引脚电压。

优选的，步骤S2包含：

S21、信息融合单元的信息预处理模块判断所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落在单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；

S22、信息预处理模块根据步骤S21的判断结果生成初步运行状态判断信息；

S23、信息融合单元的信息封装模块按照设定的帧格式生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息以及芯片ID的融合数据帧。

优选的，若所述芯片具有STATUS引脚，所述方法还包含步骤：

通过芯片工作状态数据采集单元采集芯片STATUS引脚输出信号；

信息预处理模块判断所述芯片STATUS引脚输出信号是否等于单板-芯片数据内存储的芯片正常工作STATUS引脚输出信号，并生成对应的判断结果；信息预处理模块还根据该判断结果生成所述初步运行状态判断信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明能够实时获取电力设备中单板(包含设置在单板的芯片)的工作状态数据，解决了目前难以采集电力设备单板的工作状态数据的问题，根据采集的数据能够有效监控电子设备乃至电力系统的运行状况；

2)通过本发明能够判断发生故障的是单板还是单板上的芯片，并能够定位故障发生在具体哪个芯片，通过本发明能够大大提高电力设备的检修效率；

3)本发明以设定的帧格式生成融合数据帧、诊断结果数据帧并发送给外部终端，实现了信息处理自动化。同时本发明能够适用于电力系统的所有电力设备，具有很好的使用价值及推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的单板工作状态数据采集单元示意图；

图3、图4、图5为本发明实施例中芯片工作状态数据采集单元连接第一、第二、第三芯片示意图；

图6为本发明的信息融合单元连接单板工作状态数据采集单元示意图；

图中：100、采集层；200、数据层；300、应用层；400、通信层；

110、单板工作状态数据采集单元；111、电压传感器；112、电流传感器；113、温度传感器；120、芯片工作状态数据采集单元；210、信息融合单元；211、单板-芯片数据库；212、信息预处理模块；213、信息封装模块；310、初步诊断单元；410、信息收发单元；500、单板；600、第一芯片；700、第二芯片；800、第三芯片。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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。

本发明提供一种实时单板工作状态信息采集系统，所述单板500设置有若干芯片，如图1所示，所述系统包含：采集层100、数据层200、应用层300、通信层400。

所述采集层100包含单板工作状态数据采集单元110、芯片工作状态数据采集单元120，用于实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据。

所述单板工作状态数据包含：单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

如图2所示，所述单板工作状态数据采集单元110包括：

设置在单板500的温度传感器113，用于采集所述单板温度信息；

电压传感器111，其两端分别连接单板500的输入端、输出端，用于采集所述单板工作电压；

电流传感器112，其电性连接单板输入端，用于采集所述单板工作电流。

所述芯片工作状态数据包含芯片VCC引脚电压；所述芯片工作状态数据采集单元120连接芯片的VCC引脚，用于采集所述芯片VCC引脚电压。

如图3至图5所示，在本发明的实施例中，所述芯片包含可编程芯片的第一芯片600(具有STATUS引脚)、具有STATUS引脚且不可编程芯片的第二芯片700、不具有STATUS引脚且不可编程的第三芯片800。当芯片具有STATUS引脚时，所述芯片工作状态数据还包含芯片STATUS引脚输出信号，所述芯片工作状态数据采集单元120还连接芯片的STATUS引脚，用于采集所述芯片STATUS引脚输出信号。对于所述第一芯片600，所述芯片STATUS引脚输出信号用于指示第一芯片600是否配置成功，当配置成功，第一芯片600的STATUS引脚生成一个高电平的输出信号。对于所述第二芯片700，在第二芯片700正常工作时，第二芯片700的STATUS引脚生成一个预置信号，所述预置信号是一组高低电平二进制序列信号，用于编码识别芯片的工作状态。

如图6所示，数据层200包含信息融合单元210。

所述信息融合单元210包含：信息预处理模块212、单板-芯片数据库211和信息封装模块213：

所述单板-芯片数据库211，用于存储所述单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据、芯片ID；所述单板正常工作状态数据包含单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围；所述芯片正常工作状态数据包含芯片正常工作VCC引脚电压范围；

所述信息预处理模块212通讯连接所述单板工作状态数据采集单元110、芯片工作状态数据采集单元120、单板-芯片数据库211和信息封装模块213；信息预处理模块212判断单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落入单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；当芯片包含STATUS引脚时，信息预处理模块212还判断芯片STATUS引脚输出信号是否等于所述芯片正常工作STATUS引脚输出信号。信息预处理模块212根据其判断结果生成初步运行状态判断信息。

所述信息封装模块213用于按照设定的帧格式(在本发明的实施例中采用JSON帧格式)生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧。

所述应用层300包含通讯连接所述信息融合单元210的初步诊断单元310。所述初步诊断单元310根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并根据芯片ID定位非正常工作的芯片。所述应用层300还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

所述通信层400包含通讯连接设置在所述初步诊断单元310和外部终端之间的信息收发单元410；通过所述信息收发单元410将应用层300发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端(可以是平行终端也可以是上级终端)。

本发明还提供一种实时单板工作状态信息采集方法，采用本发明所述的实时单板工作状态信息采集系统实现的，所述方法包含步骤：

S1、采集层100的单板工作状态数据采集单元110、芯片工作状态数据采集单元120分别实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；

S2、数据层200的信息融合单元210根据所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据和数据层200存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据生成初步运行状态判断信息；数据层200内还存储有芯片ID；所述信息融合单元210还按照设定的帧格式生成包含所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧；

S3、应用层300根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片；所述应用层300还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

S4、通信层400将应用层300发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。

优选的，步骤S1具体包含：

S11、通过单板工作状态数据采集单元110的温度传感器113、电压传感器111、电流传感器112采集单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

S12、通过芯片工作状态数据采集单元120采集芯片VCC引脚电压。

优选的，步骤S2包含：

S21、信息融合单元210的信息预处理模块212判断所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落入信息预处理模块212的单板-芯片数据内存储的单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；

S22、信息预处理模块212根据步骤S21的判断结果生成初步运行状态判断信息；

S23、信息融合单元210的信息封装模块213按照设定的帧格式生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息以及芯片ID的融合数据帧。

优选的，若所述芯片具有STATUS引脚，所述方法还包含步骤：

通过芯片工作状态数据采集单元120采集芯片STATUS引脚输出信号；

信息预处理模块212判断所述芯片STATUS引脚输出信号是否等于单板-芯片数据内存储的芯片正常工作STATUS引脚输出信号，并生成对应的判断结果；信息预处理模块212还根据该判断结果生成所述初步运行状态判断信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种实时单板工作状态信息采集系统，所述单板设置有若干芯片，其特征在于，所述系统包含：

采集层，其包含单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元，用于实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；所述芯片工作状态数据包含芯片VCC引脚电压；所述芯片工作状态数据采集单元连接芯片的VCC引脚，用于采集所述芯片VCC引脚电压；所述芯片工作状态数据还包含芯片STATUS引脚输出信号；芯片包含具有STATUS引脚且可编程芯片的第一芯片，和具有STATUS引脚且不可编程芯片的第二芯片；所述芯片工作状态数据采集单元连接第一、第二芯片的STATUS引脚，用于采集所述STATUS引脚输出信号；对于所述第一芯片，其STATUS引脚输出信号用于指示第一芯片是否配置成功，当配置成功，第一芯片的STATUS引脚生成一个高电平的输出信号；在第二芯片正常工作时，其STATUS引脚生成一个预置信号，所述预置信号是一组高低电平二进制序列信号，用于编码识别第二芯片的工作状态；

数据层，其包含通讯连接所述采集层的信息融合单元；所述信息融合单元根据所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据和信息融合单元内部存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据、芯片ID生成初步运行状态判断信息；信息融合单元还按照设定的帧格式生成包含所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧；

应用层，其包含通讯连接所述信息融合单元的初步诊断单元；所述初步诊断单元根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片；所述应用层还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

通信层，其包含通讯连接设置在所述初步诊断单元和外部终端之间的信息收发单元；通过所述信息收发单元将应用层发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。

2.如权利要求1所述的实时单板工作状态信息采集系统，其特征在于，所述单板工作状态数据包含：单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

所述单板工作状态数据采集单元包括：

设置在单板的温度传感器，用于采集所述单板温度信息；

电压传感器，其两端分别连接单板的输入端、输出端，用于采集所述单板工作电压；

电流传感器，其电性连接单板输入端，用于采集所述单板工作电流。

3.如权利要求1所述的实时单板工作状态信息采集系统，其特征在于，所述信息融合单元包含：信息预处理模块、单板-芯片数据库和信息封装模块；

所述单板-芯片数据库，用于存储所述单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据、芯片ID；所述单板正常工作状态数据包含单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围；所述芯片正常工作状态数据包含芯片正常工作VCC引脚电压范围；

所述信息预处理模块通讯连接所述单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元、单板-芯片数据库和信息封装模块；

所述初步运行状态判断信息用于指示所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落在所述单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；

所述信息封装模块用于按照设定的帧格式生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧。

4.如权利要求3所述的实时单板工作状态信息采集系统，其特征在于，所述单板-芯片数据库还包含芯片正常工作STATUS引脚输出信号；所述初步运行状态判断信息还用于指示所述芯片STATUS引脚输出信号是否等于所述芯片正常工作STATUS引脚输出信号。

5.一种实时单板工作状态信息采集方法，采用如权利要求1至4任一所述的实时单板工作状态信息采集系统实现的，其特征在于，包含步骤：

S1、采集层的单板工作状态数据采集单元、芯片工作状态数据采集单元实时采集单板工作状态数据、芯片工作状态数据；

S2、数据层的信息融合单元根据所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据和数据层存储的单板正常工作状态数据、芯片正常工作状态数据、芯片ID生成初步运行状态判断信息；所述信息融合单元还按照设定的帧格式生成包含所述单板工作状态数据、芯片工作状态数据、初步运行状态判断信息、芯片ID的融合数据帧；

S3、应用层根据接收的融合数据帧判断单板、芯片是否正常工作，并定位非正常工作的芯片；所述应用层还根据其判断结果和定位结果按照设定的帧格式生成对应的诊断结果数据帧；

S4、通信层将应用层发送的所述融合数据帧、诊断结果数据帧转发至外部终端。

6.如权利要求5所述的实时单板工作状态信息采集方法，其特征在于，步骤S1具体包含：

S11、通过单板工作状态数据采集单元的温度传感器、电压传感器、电流传感器采集单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流；

S12、通过芯片工作状态数据采集单元采集芯片VCC引脚电压。

7.如权利要求5所述的实时单板工作状态信息采集方法，其特征在于，步骤S2包含：

S21、信息融合单元的信息预处理模块判断所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压是否落在单板正常工作温度范围、单板正常工作电压范围、单板正常工作电流范围、芯片正常工作VCC引脚电压范围；

S22、信息预处理模块根据步骤S21的判断结果生成初步运行状态判断信息；

S23、信息融合单元的信息封装模块按照设定的帧格式生成包含所述单板温度信息、单板工作电压、单板工作电流、芯片VCC引脚电压、初步运行状态判断信息以及芯片ID的融合数据帧。

8.如权利要求5所述的实时单板工作状态信息采集方法，其特征在于，若所述芯片具有STATUS引脚，所述方法还包含步骤：

通过芯片工作状态数据采集单元采集芯片STATUS引脚输出信号；

信息预处理模块判断所述芯片STATUS引脚输出信号是否等于单板-芯片数据内存储的芯片正常工作STATUS引脚输出信号，并生成对应的判断结果；信息预处理模块还根据该判断结果生成所述初步运行状态判断信息。