本發(fā)明涉及線路故障檢測(cè)方法，更具體地，涉及一種CAN總線安全監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

控制器局域網(wǎng)CAN(ControllerArea Net)是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要用于各種過(guò)程檢測(cè)及控制。CAN最初是由德國(guó)BOSCH公司為汽車監(jiān)測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的，目前CAN已逐步應(yīng)用到其它工業(yè)控制中，現(xiàn)已成為ISO-11898國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

CAN總線有以下特點(diǎn)：

1)CAN可以是對(duì)等結(jié)構(gòu)，即多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，不分主從，通訊方式靈活。

2)CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以分為不同的優(yōu)先級(jí)，滿足不同的實(shí)時(shí)需要。

3)CAN采用非破壞性仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)停止發(fā)送，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

4)CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊距離最遠(yuǎn)10km(5kb/s)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目可達(dá)110個(gè)。

5)CAN采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，具有CRC校驗(yàn)和其它檢測(cè)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)幾率小。CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，不會(huì)影響總線上其它節(jié)點(diǎn)操作。

6)通訊介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線，無(wú)特殊要求，用戶接口簡(jiǎn)單，容易構(gòu)成用戶系統(tǒng)。

應(yīng)用傳統(tǒng)的單CAN總線的監(jiān)測(cè)電力線或電力線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些失效環(huán)節(jié)，比如主線或支線故障、驅(qū)動(dòng)電路故障等造成網(wǎng)絡(luò)傳輸故障。此外，CAN總線上的監(jiān)測(cè)設(shè)備需要將監(jiān)測(cè)得到的信息綁定到某種位置屬性的信息上發(fā)送到CAN總線，這造成了通信協(xié)議的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了降低基于CAN總線的安全監(jiān)控系統(tǒng)的復(fù)雜度和提高魯棒性，本發(fā)明提供了一種CAN總線安全監(jiān)測(cè)方法，包括：

(1)在CAN總線上設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些監(jiān)測(cè)設(shè)備不與CAN總線連接；

(2)在各個(gè)檢測(cè)設(shè)備與CAN總線的連接位置設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備均與CAN總線連接；

(3)連接所述監(jiān)測(cè)設(shè)備及與其最接近的所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備之一；

(4)設(shè)置其中一個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備為主節(jié)點(diǎn)，其他數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備為從節(jié)點(diǎn)；

(5)所述主節(jié)點(diǎn)向所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測(cè)信息，所述檢測(cè)信息包括第一預(yù)留字段和第二預(yù)留字段；

(6)從節(jié)點(diǎn)在接收到主節(jié)點(diǎn)信號(hào)以后向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送反饋信息；

(7)主節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的反饋信息。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)測(cè)設(shè)備具有無(wú)線或有線通信單元。

進(jìn)一步地，所述步驟(3)中的連接為通過(guò)無(wú)線或有線通信單元進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備具有唯一編號(hào)。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備具有檢驗(yàn)單元，用于對(duì)所述監(jiān)測(cè)設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。

進(jìn)一步地，所述反饋信息根據(jù)所述檢驗(yàn)單元的檢測(cè)狀態(tài)信息以及檢測(cè)信息確定。

進(jìn)一步地，當(dāng)任一所述從節(jié)點(diǎn)接收到其他所述從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的反饋信息時(shí)，不對(duì)該反饋信息進(jìn)行處理而直接繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)至主節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述步驟(5)與步驟(7)之間還包括等待預(yù)定的延遲時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述延遲時(shí)間小于2秒。

本發(fā)明的有益效果是：避免了處理單元需要兼顧傳感器與CAN總線的接口的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了CAN總線安全監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，降低了成本，有利于基于CAN總線的系統(tǒng)被應(yīng)用于更多、更廣泛的中小型廠礦企業(yè)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CAN總線安全監(jiān)測(cè)方法的流程框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CAN總線安全監(jiān)測(cè)方法的流程框圖。

CAN總線安全監(jiān)測(cè)方法包括如下步驟：

步驟1：在CAN總線上設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些監(jiān)測(cè)設(shè)備不與CAN總線連接；監(jiān)測(cè)設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器。優(yōu)選地，所述CAN總線上的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括通過(guò)CAN總線完成與監(jiān)控設(shè)備(例如監(jiān)控服務(wù)器)之間數(shù)據(jù)交換的電力線工作狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備，這些電力線工作狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備例如包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器、二氧化硫傳感器、濕度傳感器。這些傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不必通過(guò)CAN總線傳輸給監(jiān)控設(shè)備，而是僅僅使這些傳感器被設(shè)置在電力線工作狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備之中或附近以監(jiān)測(cè)該電力線工作狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)或該電力線工作狀態(tài)監(jiān)控設(shè)備需要完成的監(jiān)控任務(wù)即可。

此外，這些監(jiān)測(cè)設(shè)備優(yōu)選地均包括通信單元。該通信單元為無(wú)線或有線通信模塊，例如基于wifi、3G/4G或Bluetooth協(xié)議的無(wú)線通信模塊，或者基于以太網(wǎng)的有線通信模塊。這些通信單元的作用是將監(jiān)測(cè)設(shè)備要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)或其自身的數(shù)據(jù)，例如，上述傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，傳輸給下面的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備。

步驟2：在各個(gè)檢測(cè)設(shè)備與CAN總線的連接位置設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備，所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備均與CAN總線連接。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備為基于FPGA的檢測(cè)模塊，該檢測(cè)模塊集成有SJAl000且具有SDROM。SJA1000用硬件就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能，而且可以通過(guò)編程的方式實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的功能，即完成CAN總線通信協(xié)議，從而使得數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備能夠在CAN總線上完成通信任務(wù)。SJA1000的供電電源為隔離電源，由隔離式電源轉(zhuǎn)換模塊提供。每個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備均具有唯一編號(hào)，以便于這些SJA1000之類的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備彼此通信。該編號(hào)被保存在上述SDROM中，供數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備彼此通信時(shí)作為尋址的名稱。此外，上述SDROM中還保存有對(duì)于各個(gè)傳感器的檢測(cè)到的值的預(yù)設(shè)最大/最小閾值或預(yù)設(shè)正常工作值的范圍。

所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備還包括檢驗(yàn)單元，用于對(duì)所述監(jiān)測(cè)設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)。該檢測(cè)單元包括多種信號(hào)輸入接口和A/D轉(zhuǎn)換器，例如4-20mA接口、串口、I2C接口等，用于兼容所述監(jiān)測(cè)設(shè)備中或其附近的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)通訊格式。數(shù)據(jù)從這些信號(hào)輸入接口被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，并通過(guò)FPGA與上述預(yù)設(shè)最大閾值、最小閾值或預(yù)設(shè)正常工作值的范圍進(jìn)行比較。如果比較結(jié)果為未超出預(yù)設(shè)的范圍或不小于最小閾值且不大于最大閾值，則判斷此時(shí)的監(jiān)測(cè)設(shè)備工作正常，即該數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備周圍的電力線環(huán)境是正常環(huán)境，該數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備所在的位置的電力線工作環(huán)境正常。

步驟3：連接所述監(jiān)測(cè)設(shè)備及與其最接近的所述數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備之一；連接的結(jié)果是使每個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備中的或其附近的上述傳感器僅與距離它/它們最近的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備進(jìn)行通信，而一旦這種通信關(guān)系被確定下來(lái)，將不再存在它/它們與其他數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備進(jìn)行通信的可能性。

步驟4：設(shè)置其中一個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備為主節(jié)點(diǎn)，其他數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備為從節(jié)點(diǎn)；

步驟5：所述主節(jié)點(diǎn)向所述從節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測(cè)信息，所述檢測(cè)信息包括第一預(yù)留字段和第二預(yù)留字段；

步驟6：從節(jié)點(diǎn)在接收到主節(jié)點(diǎn)信號(hào)以后向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送反饋信息；

如果所述檢驗(yàn)單元的檢測(cè)狀態(tài)信息表示正常，則檢測(cè)信息將被在接收之后直接作為反饋信息再次發(fā)送回主節(jié)點(diǎn)。

如果所述檢驗(yàn)單元的檢測(cè)狀態(tài)信息表示不正常，此時(shí)，檢驗(yàn)單元除了輸出上述檢測(cè)狀態(tài)信息之外，還輸出檢測(cè)結(jié)果信息。該檢測(cè)結(jié)果信息包括對(duì)相應(yīng)工作不正常的傳感器的具體檢測(cè)結(jié)果。則將該從節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備的唯一編號(hào)設(shè)置在接收到的檢測(cè)信息中的第一預(yù)留字段，并將該數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備的檢驗(yàn)單元輸出的檢測(cè)結(jié)果信息設(shè)置在接收到的檢測(cè)信息中的第二預(yù)留字段。然后，將上述檢測(cè)信息作為反饋信息。發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)。

步驟7：主節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送的反饋信息。當(dāng)接收到該反饋信息后，主節(jié)點(diǎn)判斷是哪個(gè)從節(jié)點(diǎn)反饋的信息不同于向其發(fā)送的檢測(cè)信息并將其作為不正常從節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)該從節(jié)點(diǎn)返回的第一預(yù)留字段和第二預(yù)留字段確定該不正常從節(jié)點(diǎn)的具體位置和具體原因和/或情況。

在上述發(fā)送檢測(cè)信息和發(fā)送并接收反饋信息的過(guò)程中，當(dāng)任一所述從節(jié)點(diǎn)接收到其他所述從節(jié)點(diǎn)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的反饋信息時(shí)，不對(duì)該反饋信息進(jìn)行處理而直接繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)至主節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述步驟(5)與步驟(7)之間還包括等待預(yù)定的延遲時(shí)間。優(yōu)選地，所述延遲時(shí)間小于2秒。該時(shí)間可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的具體測(cè)試或憑借經(jīng)驗(yàn)而設(shè)置。

以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。