CN112731037A - 受电设备检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种受电设备检测方法及检测装置，检测方法包括：向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻；建立所述受电设备的电阻电容模型，所述负载电阻作为所述电阻电容模型的电阻参数；将预设的参考电容作为电容参数输入所述电阻电容模型中，整理得到电容检测模型；将第一输入值输入所述电容检测模型中，得到第一输出值；检测所述第一输入值的实际输出值为第二输出值；通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小；将所述负载电容大于所述参考电容的受电设备标记为问题设备。从而可以排除掉电容过大的受电设备，排除对电阻检测的干扰，防止误上电，确保安全。

Description

受电设备检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及受电设备检测方法及检测装置。

背景技术

以太网供电设备POS(Power over Ethernet)，又称远程供电设备，分为供电设备PSE(Power Sourcing Equipment)和受电设备PD(Powered Device)。PSE设备通过以太网接口，利用双绞线对外接受电设备PD进行远程供电。

随着PD设备的类型越来越多，供电系统中可能存在大量不符合规范的PD，导致POS供电出现故障。因此，在对受电设备供电前，需要先对系统进行检测，排出不符合规范的PD。通常，通过检测PD设备的电阻值来判断该PD是否符合规范，但是PD设备中较大的电容会对电阻值检测产生影响，造成误判，而目前的检测方法还不能有效地检测电容值，导致PSE误上电，不能有效地排除故障风险。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种受电设备检测方法及检测装置，通过建立PD负载端的电容检测模型，将电容、电阻、电压和时间等建立关联关系，快速分析出电容是否超限，从而排除电容过大的PD，对整个供电系统起到保护作用。

根据本发明的第一方面，提供一种受电设备检测方法，包括：向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻；

建立所述受电设备的电阻电容模型，所述负载电阻作为所述电阻电容模型的电阻参数；

将预设的参考电容作为电容参数输入所述电阻电容模型中，整理所述电阻电容模型中的参数得到电容检测模型；

将第一输入值输入所述电容检测模型中，计算得到第一输出值；

检测所述第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；

通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小；

将所述负载电容大于所述参考电容的所述受电设备标记为问题设备。

可选地，将时间参数和电压参数二者中任一个作为所述电容检测模型的输入值，另一个作为所述电容检测模型的输出值。

可选地，在向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻之后还包括：

判断所述负载电阻是否处于标准电阻范围内；

将所述负载电阻位于所述标准电阻范围外的所述受电设备标记为问题设备。

可选地，所述检测方法还包括：停止向所述问题设备供电。

可选地，所述检测方法还包括：采用供电设备向所述受电设备供电。

可选地，通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小包括：

所述第一输出值小于所述第二输出值时，所述负载电容小于所述参考电容；

所述第一输出值大于所述第二输出值时，所述负载电容大于所述参考电容。

可选地，向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻包括：

向所述受电设备输入第一电流，检测得到对应的第一电压；

向所述受电设备输入第二电流，检测得到对应的第二电压；

根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流得到所述负载电阻。

可选地，所述电容电阻模型为关于电压、时间、电阻和电容的模型，建立所述受电设备的电阻电容模型包括：

在不同时刻向供电设备分别输入第三电压和第四电压；

根据所述第三电压和所述第四电压建立关于电压、时间、电阻和电容的所述电阻电容模型。

根据本发明的第二方面，提供一种受电设备检测装置，包括：参数获取模块，向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻；

模型建立模块，将所述负载电阻作为电阻参数建立所述受电设备的电阻电容模型；将预设的参考电容作为电容参数输入所述电阻电容模型中，整理所述电阻电容模型中的参数得到电容检测模型；

输出值获取模块，将第一输入值输入所述电容检测模型中，计算得到第一输出值；检测所述第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；

比较模块，通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小；

标记模块，将所述负载电容大于所述参考电容的所述受电设备标记为问题设备。

可选地，所述受电设备包括：

电阻，所述电阻的第一端连接供电端；

电容，所述电容的第一端和第二端分别与所述电阻的第一端和第二端连接；

压降模块，所述压降模块的第一端与所述电容的第二端连接，所述压降模块的第二端连接接地端。

本发明实施例提供的受电设备检测方法和检测装置，通过检测PD负载的电阻并建立包含电阻的电容检测模型，根据该电容检测模型计算得到第一输出值，将第一输出值与检测得到的第二输出值比较，从而判断电容与参考电容的大小，即将电容的比较转换为其他物理量的比较，快速判断出PD负载的电容是否超限，从而排除电容较大的设备，对供电系统起到保护作用。该检测方法和检测装置能同时兼顾电阻和电容的影响，检测结果可靠性高，有效避免供电设备对受电设备的负载的误上电。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了以太网供电系统的简易结构示意图；

图2示出根据本发明实施例的供电系统的示意性结构框图；

图3示出根据本发明实施例的供电系统的受电设备端的负载的示意性电路图；

图4示出根据本发明实施例的受电设备检测方法的流程图；

图5示出根据本发明实施例的电容检测模型的输入和输出数据示意图；

图6示出根据本发明实施例的受电设备检测装置的结构框图；

图7示出根据本发明实施例的POE交换机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和方案更加清楚，便于实施，下面将结合附图对本发明作进一步详细的说明。

应当说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

图1示出了以太网供电系统的简易结构示意图。

如图1所示，提供了一种以太网供电系统的结构示意图，该以太网供电系统可以包括PSE和PD。PSE可以为交换机、路由器、防火墙或集线器等网络设备。PD可以为互联网协议(Internet Protocol，IP)电话机、无线局域网接入点、微基站或者网络摄像机等。参考图1，PSE和PD上均可以设置有多个以太网接口，PSE的每个以太网接口可以通过一条以太网双绞线与PD的一个以太网接口连接。PSE通过以太网双绞线向PD传输数据信号的同时，还可以向PD传输电源信号，从而为PD供电。PD包括受电控制器和负载电路等，受电控制器与PD的以太网接口连接，能够接收PSE提供的电源信号并为后级的负载电路供电。

图2示出根据本发明实施例的供电系统的示意性结构框图。

本实施例提供的供电系统包括POE电源、供电设备PSE以及受电设备PD，POE电源用于为供电系统供电。本实施例中的PSE例如为人工智能(Artificial Intelligence，AI)POE交换机，PD可通过PSE上的供电端口连接PSE。PSE的主要用于检测接入的PD、为接入的PD进行供电以及功率管理、判断与PD之间的连接是否断开等。PD为被PSE供电的设备，一个PSE可以连接一个或多个POE电源，一个PSE可以连接至少一个PD，图2中示例性地示出了一个POE电源，一个连接于POE电源的PSE以及接入PSE电源的供电端口的多个PD(PD1、PD2、PD3……PDn)，当然实际应用中的各设备数量不限于此。

本实施例中，对多个PD的电阻和电容分别进行检测，当某一个PD的电容或电阻超出范围时，PSE不对该PD供电，对电容和电阻的检测均适用于POE协议。

图3示出根据本发明实施例的供电系统的受电设备端的负载的示意性电路图。

如图3所示，在供电前，PSE端需要检测PD端的电阻值，实际PD端的负载电路300例如可以看成是电容C1和电阻R1并联的电路，那么，受电设备包括：电阻R1，电容C1和压降模块301，电阻R1的第一端连接供电端VIN；电容C1的第一端和第二端分别与电阻R1的第一端和第二端连接；压降模块301的第一端与电容C1的第二端连接，压降模块301的第二端连接接地端GND。压降模块301可以是二极管D1和二极管D2的串联电路或者其他等效能够承受电压降的电路。这里仅是给出一个示例，不作为对负载电路的限定。

图4示出根据本发明实施例的受电设备的负载检测方法的流程图。

根据本发明第一方面，提供一种受电设备检测方法，用以检测受电设备的负载端(负载电路)的电容和电阻，从而排除电阻或电容超范围的受电设备。被检测的受电设备的负载电路例如是图3示出的电路结构。那么，结合图3和图4，本实施例的受电设备检测方法包括：

首先，向受电设备输入测试电流，得到受电设备的负载电阻。

具体地，在步骤S101中，向受电设备分别输入第一电流和第二电流，检测对应的第一电压和第二电压，得到负载电阻。

步骤S101具体包括：向受电设备输入第一电流，检测得到对应的第一电压；向受电设备输入第二电流，检测得到对应的第二电压；根据第一电压、第二电压、第一电流和第二电流得到负载电阻。应用在图3中，即在供电端(VIN端)分别注入第一电流I1和第二电流I2两个大小不同的电流，测试VIN端的电压分别对应为第一电压V01和第二电压V02，从而得到负载电阻R1＝(V01-V02)/(I1-I2)。

在步骤S102中，判断负载电阻是否处于标准电阻范围内。

当负载电阻R1的阻值位于提前设定的标准电阻范围内，则执行下一步；否则，将负载电阻位于标准电阻范围外的受电设备标记为问题设备，转至步骤S109。本步骤中，首先对多个PD的电阻进行了检测，排除掉电阻值不符合范围的PD，余下的PD检测电容。

然后，建立受电设备的电阻电容模型，负载电阻作为电阻电容模型的电阻参数。其中，电容电阻模型为关于电压、时间、电阻和电容的模型，建立受电设备的电阻电容模型包括：在不同时刻向供电设备分别输入第三电压和第四电压；根据第三电压和第四电压建立关于电压、时间、电阻和电容的电阻电容模型。

具体地，在步骤S103中，向供电设备分别输入第三电压和第四电压，建立关于电压、时间、电阻和电容的电阻电容模型。

应用于图3的电路中，即在VIN端上依次施加第三电压V1和第四电压V2两个不同的电压，且V1>V2。那么，在VIN端的电压值从V1切换到V2的状态时，由于电容C1上电压只能通过电阻R1形成一个回路放电，则VIN端的电压从V1到V2的电压波形符合以R1*C1为时间常数的RC放电波形，此时VIN端的电压

Vt＝V1+(V2-V1)*(1-e^-t/(R1*C1)) (公式1)，

即建立了关于电压、时间、电阻和电容的电阻电容模型，该模型中，R1为电阻参数，C1为电容参数，t为时间参数，Vt为电压参数，电阻参数采用步骤S101中得到的电阻R1。

其次，在步骤S104中，将预设的参考电容作为电容参数输入电阻电容模型中，整理电阻电容模型中的参数得到电容检测模型。

具体地，设置参考电容Cref，作为电容判限，将其作为电容参数带入电阻电容模型中，整理电阻参数、电容参数、时间参数和电压参数的顺序，变换为电容检测模型，即将Cref代入公式1中，整理后的公式为

V(t，Cref)＝V1+(V2-V1)*(1-e^-t/(R1*Cref)) (公式2)，

公式2是关于时间和电压的关系式，而电容参数和电阻参数均为规定值，那么，可以将时间参数和电压参数二者中任一个作为电容检测模型的输入值，另一个作为电容检测模型的输出值。

参见图5，图5示出根据本发明实施例的电容检测模型的输入和输出数据示意图，如实线箭头示出，当电容检测模型的输入值为时间参数t时，输出值为电压参数V；而如虚线箭头示出，当电容检测模型的输入值为电压参数V时，输出值为时间参数t。运用该模型，可以通过观察时间参数或者电压参数的大小来反映出电容的大小。

因此，在步骤S105中，将第一输入值输入电容检测模型中，计算得到第一输出值；

在步骤S106中，检测第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；

在步骤S107中，判断第二输出值和第一输出值的大小，通过比较第一输出值和第二输出值的大小，来判断受电设备的负载电容与参考电容的大小。具体地，若第一输出值小于第二输出值时，则负载电容小于参考电容；若第一输出值大于第二输出值时，则负载电容大于参考电容。

具体地，结合图3-图5，采用公式2的电容检测模型，该电容检测模型的输入值为时间参数t时，输出值为电压参数V。检测固定时间间隔t1后受电设备端的负载电路的VIN端的电压值作为第二输出值Vt1，而以t1为输入值得到的电压值为第一输出值V(t1，Cref)，通过比较第一输出值V(t1，Cref)和第二输出值Vt1的大小来判断负载电容C1与参考电容Cref的大小。如果Vt1>V(t1，Cref)，则认为C1>Cref，即该PD设备对应的负载电容C1已经超出了限制范围，该电容过大，对应的PD不适合被供电；反之，则C1<Cref，负载电容C1位于合适的范围内，可以向该PD供电。

另一个实施例中，以电压参数V为输入值，时间参数t为输出值，对应地，公式2可以变形为

t(Vt，Cref)＝-R1*Cref*ln[(V2-Vt)/(V2-V1)] (公式3)，

检测VIN端电压变化至固定值Vref时，所经过的时间t2，作为第二输出值，而以Vref为输入值，根据公式3的电容检测模型得到的输出值t(Vref，Cref)为第一输出值，通过比较第一输出值t(Vref，Cref)和第二输出值t2的大小来判断负载电容C1与参考电容Cref的大小，如果t2>t(Vref，Cref)，则认为C1>Cref，即该PD设备对应的负载电容C1已经超出了限制范围，该电容过大，对应的PD不适合被供电；反之，则C1<Cref，负载电容C1位于合适的范围内，可以向该PD供电。

因此，在步骤S107中，当第二输出值小于第一输出值时，进入步骤S108，当第二输出值大于不小于第一输出值时，转入步骤S109。

步骤S108中，供电设备向受电设备供电。

当第二输出值小于第一输出值时，检测得到的实际输出值小于电容检测模型中输出的输出值，那么，负载电容C1小于参考电容Cref，供电设备向该PD供电。

在步骤S109中，停止向受电设备供电。

当第二输出值大于第一输出值时，检测得到的受电设备端的实际输出值大于电容检测模型中输出的输出值，那么，负载电容C1大于参考电容Cref，对应的受电设备被标记为问题设备，不适合向该PD供电，此时，拒绝向被标记为问题设备的受电设备供电。将该受电设备更换或检修。

根据本实施例提供的受电设备检测方法，先计算出了受电设备PD对应的负载电阻R1，然后判断该负载电阻R1是否位于标准电阻范围内，当负载电阻R1位于标准电阻范围内时，才进行电容检测，而负载电阻R1超出标准电阻范围内时，将其标记为问题设备，不向该供电设备供电。由此作为第一步排查，将电阻不合适的PD排除出去，只有电阻合适的PD才进行电容检测，提高了检测效率，节省了成本。

进一步地，建立关于电阻、电容、时间和电压的电阻电容模型，然后将负载电阻R1作为电阻参数，而预先设定的参考电容Cref作为电容参数，将模型变换为一个输入对应一个输出的电容检测模型，该模型将时间参数和电压参数之一作为输入值，另一个作为输出值。模型的建立简单，求值迅速，简化了计算步骤，节省了计算时间。

根据该电容检测模型可以很快得到某一特定输入值对应的输出值，即作为参考的第一输出值，然后检测(或采样获取)该特定输入值在受电设备的负载端的实际输出值作为第二输出值，通过比较第一输出值和第二输出值的大小来判断负载电容C1的大小，将对电容的比较转换为了对时间或电压的比较，无需直接计算出负载电容C1的确切值，即可以判断出该电容值是否位于合适的范围内。可以视为是对负载电容C1的定性分析，缩减了计算量，能快速分析出电容是否超限，从而判断是否向对应的PD供电。

本实施例的受电设备检测方法能定性分析出对应的负载电容是否超限，从而快速判断是否需要向该PD供电，排除掉电容值过大的PD，避免对电阻检测产生影响，防止PSE误上电，确保供电系统的安全。

可选地，在另一个实施例中，在得到电阻电容模型之后，通过采样或检测t时刻的VIN端的电压值，根据公式1即可计算负载电容C1的电容值；可以多次求值再取平均值，得到PD对应的负载电容。该方法可定量分析出负载电容C1是否超限，需要较为精确地计算方法，耗费一定的资源。

图6示出根据本发明实施例的受电设备检测装置的结构框图。

如图6所示，本发明第二方面提供一种受电设备检测装置，该受电设备检测装置600包括：参数获取模块601、模型建立模块602、输出值获取模块603、比较模块604和标记模块605。参数获取模块601向受电设备输入测试电流，得到受电设备的负载电阻；模型建立模块602将负载电阻作为电阻参数建立受电设备的电阻电容模型；将预设的参考电容作为电容参数输入电阻电容模型中，整理电阻电容模型中的参数得到电容检测模型；输出值获取模块603将第一输入值输入电容检测模型中，计算得到第一输出值；检测第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；比较模块604通过比较第一输出值和第二输出值的大小，来判断受电设备的负载电容与参考电容的大小；标记模块605将负载电容大于参考电容的受电设备标记为问题设备。

图7示出根据本发明实施例的POE交换机的结构示意图。

本申请实施例还提供了一种POE交换机，如图7所示，POE交换机700包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线完成相互间的通信，存储器703用于存放计算机程序；处理器701用于执行存储器703上所存放的程序时，实现上述方法实施例中由POE交换机执行的步骤。

通信总线可以是外设部件互连标准PCI(Peripheral Component Interconnect)总线或扩展工业标准结构EISA(Extended Industry Standard Architecture)总线等。通信接口用于上述POE交换机与其他设备之间的通信。存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等。

本发明实施例的受电设备检测方法及检测装置，通过计算负载电阻进行第一步筛选，排除问题设备，然后利用该负载电阻建立电阻电容模型，变换为电容检测模型，利用电容检测模型将对电容的计算转化为对时间或电压的计算，简化了计算过程，不用定量计算负载电容的值，就可以通过对电压或时间的比较直观快速地得到电容是否超限的结果，从而快速筛选出电容值过大的设备，拒绝向这些电阻值或电容值超限的设备供电，防止PSE误上电，从而保证供电系统的安全。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。凡在本发明的精神和原理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。本说明书选取并具体描述本实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种受电设备检测方法，包括：

向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻；

建立所述受电设备的电阻电容模型，所述负载电阻作为所述电阻电容模型的电阻参数；

将预设的参考电容作为电容参数输入所述电阻电容模型中，整理所述电阻电容模型中的参数得到电容检测模型；

将第一输入值输入所述电容检测模型中，计算得到第一输出值；

检测所述第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；

通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小；

将所述负载电容大于所述参考电容的所述受电设备标记为问题设备。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，将时间参数和电压参数二者中任一个作为所述电容检测模型的输入值，另一个作为所述电容检测模型的输出值。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其中，在向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻之后还包括：

判断所述负载电阻是否处于标准电阻范围内；

将所述负载电阻位于所述标准电阻范围外的所述受电设备标记为问题设备。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其中，还包括：停止向所述问题设备供电。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其中，还包括：采用供电设备向所述受电设备供电。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其中，通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小包括：

所述第一输出值小于所述第二输出值时，所述负载电容小于所述参考电容；

所述第一输出值大于所述第二输出值时，所述负载电容大于所述参考电容。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其中，向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻包括：

向所述受电设备输入第一电流，检测得到对应的第一电压；

向所述受电设备输入第二电流，检测得到对应的第二电压；

根据所述第一电压、所述第二电压、所述第一电流和所述第二电流得到所述负载电阻。

8.根据权利要求1所述的检测方法，其中，所述电容电阻模型为关于电压、时间、电阻和电容的模型，建立所述受电设备的电阻电容模型包括：

在不同时刻向供电设备分别输入第三电压和第四电压；

根据所述第三电压和所述第四电压建立关于电压、时间、电阻和电容的所述电阻电容模型。

9.一种受电设备检测装置，包括：

参数获取模块，向所述受电设备输入测试电流，得到所述受电设备的负载电阻；

模型建立模块，将所述负载电阻作为电阻参数建立所述受电设备的电阻电容模型；将预设的参考电容作为电容参数输入所述电阻电容模型中，整理所述电阻电容模型中的参数得到电容检测模型；

输出值获取模块，将第一输入值输入所述电容检测模型中，计算得到第一输出值；检测所述第一输入值在受电设备端的实际输出值为第二输出值；

比较模块，通过比较所述第一输出值和所述第二输出值的大小，来判断所述受电设备的负载电容与所述参考电容的大小；

标记模块，将所述负载电容大于所述参考电容的所述受电设备标记为问题设备。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其中，所述受电设备包括：

电阻，所述电阻的第一端连接供电端；

电容，所述电容的第一端和第二端分别与所述电阻的第一端和第二端连接；

压降模块，所述压降模块的第一端与所述电容的第二端连接，所述压降模块的第二端连接接地端。

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