高速工业通信系统的用户运行状态检测方法和装置

技术领域

本发明属于工业控制与通信领域，特别是涉及高速工业通信系统的用户运行状态检测方法和装置。

背景技术

在工业总线中，需要及时获取用户的状态，例如离线、掉线或在线，特别是需要及时获取用户离线或掉线状态，这样控制节点可以在判断出现故障时上报故障，便于尽快启动应对措施。

高速工业通信系统为全新设计高速工业控制总线,因为跟其他现有工业总线(例如CAN总线)的基础通信机制不同,所以检测用户离线状态方法各不相同。

目前，现有技术中还没有有关高速工业通信系统的用户运行状态检测的方案。

发明内容

从而，有必要针对高速工业通信系统的特点，提出一种用户运行状态检测方法和装置，及时获取用户的状态。

根据本发明的第一个方面，提供一种高速工业总线系统的用户运行状态检测方法，其包括：

接收用户节点发送的消息；

对所述消息进行校验；

统计对所述消息进行校验过程中错误校验结果的数量；以及

在所述错误校验结果的数量大于预设阈值时，判断所述用户节点为离线状态。

根据本发明的第二个方面，提供一种高速工业总线系统的用户运行状态检测装置，其包括：

接收单元，用于接收用户节点发送的消息；

校验单元，用于对所述消息进行校验；

统计单元，用于统计对所述消息进行校验过程中错误校验结果的数量；以及

判断单元，用于在所述错误校验结果的数量大于预设阈值时，判断所述用户节点为离线状态。

根据本发明的第三个方面，提供一种电子设备，包括：

处理器；

存储器，与所述处理器通信连接，并存储有计算机指令，当所述计算机指令被所述处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

根据本发明的第四个方面，提供一种非瞬时性计算机可读存储介质，存储有计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。

根据本发明公开的高速工业通信系统的用户运行状态检测方法和装置，通过对用户节点发送消息进行校验和统计校验错误，能够快速有效获取用户节点的状态，便于在用户节点出现故障或离线时，及时启动有效应对措施。

附图说明

为进一步清楚解释本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

在下面的附图中：

图1是高速工业通信系统的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的高速工业通信系统中用户节点向控制节点传输时隙消息的示意图。

图3是根据本发明实施例的高速工业通信系统的用户运行状态检测方法的流程图。

图4是根据本发明实施例的高速工业通信系统的用户运行状态检测装置的示意图。

图5是根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

本发明所述高速工业通信系统主要用来解决工业现场传统总线低带宽、无法同时承载实时和非实时以及网络结构复杂的问题，高速工业通信系统可以支持IPV6地址通信，可以支持时间触发的工业控制通信，可以支持TSN，可以支持白名单、深度检测和数据加密等安全机制。

在本发明的实施例中，提出一种高速工业通信系统的用户运行状态检测方法和装置，通过对用户节点发出的消息进行校验和统计校验错误，能够快速有效获取用户节点的状态，便于在用户节点出现故障或离线时，及时启动有效应对措施。

图1是高速工业通信系统的结构示意图。如图1所示，高速工业通信系统是一种采用两线非桥接媒介，具有多节点、高带宽、时间敏感的工业现场总线系统，用于过程控制和离散控制等自动化控制工业现场的实时数据和非实时数据的传输与应用，兼容ISO/IEC/IEEE 8802-3以太网、IPv6等应用。高速工业通信系统具有高带宽高实时、远距离高可靠性传输的特性，布线和安装简单，提供便利的网络维护，支持对现有线缆资产的利用。

高速工业通信系统网络架构基本参考模型如图1所示。一个高速工业通信系统可支持254个有效节点，其中一个为控制节点(Control Node,CN)、其他为终端节点(又可称为用户节点，Terminal Node,TN)。控制节点负责管理、分配、回收各系统资源，并实时给所有节点推送系统配置、分配通信带宽等。高速工业通信系统使用总线式组网，通过系统预配置或动态申请的方式，提供固定带宽数据服务和支持突发数据的可变带宽数据服务；高速工业通信系统针对周期性采样数据，突发性的控制、告警以及ISO/IEC/IEEE 8802-3以太网格式的IPv4/IPv6数据均能提供可靠和确定性的承载。高速工业通信系统具有高精度时钟同步的功能，基于时间触发提供对时间敏感性和非时间敏感性业务提供确定性的数据传输服务。

图2是根据本发明实施例的高速工业通信系统中用户节点向控制节点传输时隙消息的示意图。CN负责整个网络的配置和管理工作,还包括对TN之间通信进行带宽分配工作；TN使用分配获得的带宽资源进行信息交换,来完成特定的控制任务。

高速工业通信系统中的最小时间片单位是时隙(TimeSlot)，多个(例如64个)时隙(TimeSlot)组成一个帧(Frame)。而多个(例如256个)帧(Frame)又构成一个超帧(Super-Frame)。

如图2所示，每一个小框表示一个时隙，用户节点TN1和TN2分别分配了三个时隙。本领域技术人员可以理解的是，根据高速工业通信系统的配置，用户节点TN1和TN2可以分别分配任意数量时隙。

以上描述了高速工业通信系统的基本组成以及系统资源的分配单位。在上述描述的基础上，下面对本申请提出的一种高速工业通信系统的用户运行状态检测方法进行详细描述。如图3所示，所述方法包括如下步骤：

步骤S201，接收用户节点发送的消息。

为了获取用户节点的状态，控制节点需要从用户节点获取消息。在一个实施例中，控制节点可以接收用户节点在一个帧中的一个时隙的消息。在一个优选实施例中，控制节点可以接收用户节点在一个帧中的第一个时隙的消息。在一个可选的实施例中，控制节点从用户节点获取的消息为一个帧中多个时隙的消息，例如2个、3个等。如图2所示，控制节点CN获取用户节点TN1的三个时隙的消息。

步骤S202，对所述消息进行校验。

控制节点在获取用户节点发送的消息后，对收到的消息进行校验。在一个实施例中，控制节点对用户节点在一个帧中的一个时隙的消息的整体进行校验。在一个实施例中，当控制节点从用户节点获取的消息为一个帧中多个时隙的消息时，控制节点对所述至少一个时隙中的每个时隙中的消息进行校验。

在一个优选实施例中，校验的方式为循环冗余校验(CRC)。本领域可以采用其他校验方式，都属于本申请覆盖的范围。

步骤S203，统计对所述消息进行校验过程中错误校验结果的数量。

在对收到的消息进行校验后，可能出现校验结果正确或校验结果错误的情况。对于校验结果为错误的，需要统计错误的数量。在一个实施例中，对于一个时隙的消息，如果该时隙的消息的整体校验结果为错误，则记为一个错误校验结果。在一个优选的实施例中，统计对消息进行校验过程中错误校验结果的数量可以为统计连续的错误校验结果的数量。也就是说，如果统计错误校验结果数量的过程中，如果出现正确校验结果，则需要对已经统计的错误校验结果清零，然后对错误校验结果重新计数。

步骤S204，在所述错误校验结果的数量大于预设阈值时，判断所述用户节点为离线状态。

当用户节点离线时，会使错误校验结果计数持续增长,控制节点就可以根据这个错误计数值的变化，检测到用户节点离线。

控制节点在判断用户节点是否离线时，将所统计的错误校验结果数量与一个预设阈值进行比较，如果错误校验结果数量小于该预设阈值，则判断用户节点未离线，而如果错误校验结果数量大于等于该预设阈值，则判断用户节点离线。这样，控制节点就可以上报故障状态,便于尽快启动应对措施。

另外，阈值的设定可以基于高速工业通信系统具体的应用场景或应用环境。在一个实施例中，如果应用场景或应用环境好，例如几乎不存在干扰，可以将该阈值设置的比较低；而如果应用场景或应用环境差，例如存在很强的干扰，可以将该阈值设置的比较高。一般可以认为，应用环境越好，阈值设置的越低，而应用环境越差，阈值设置的越高。

实际上，阈值的设定可以是本领域技术人员综合各个因素确定的，本领域技术人员在本发明的教示下，可以获知的任何其他设置阈值的方式，都属于本申请覆盖的范围。

根据上述高速工业通信系统的用户运行状态检测方法，通过对用户节点发送消息进行校验和统计校验错误，能够快速有效获取用户节点的状态，便于在用户节点出现故障或离线时，及时启动有效应对措施。

根据另一个实施例，本发明还提供一种高速工业通信系统的用户运行状态检测装置。如图4所示，所述装置包括：

接收单元301，用于接收用户节点发送的消息。

为了获取用户节点的状态，接收单元301需要从用户节点获取消息。在一个实施例中，接收单元301可以接收用户节点在一个帧中的一个时隙的消息。在一个优选实施例中，接收单元301可以接收用户节点在一个帧中的第一个时隙的消息。在一个可选的实施例中，接收单元301从用户节点获取的消息为一个帧中多个时隙的消息，例如2个、3个等。

校验单元302，用于对所述消息进行校验。

在获取用户节点发送的消息后，对收到的消息进行校验。在一个实施例中，校验单元302对用户节点在一个帧中的一个时隙的消息的整体进行校验。在一个实施例中，当从用户节点获取的消息为一个帧中多个时隙的消息时，校验单元302对所述至少一个时隙中的每个时隙中的消息进行校验。

在一个优选实施例中，校验的方式为循环冗余校验(CRC)。本领域可以采用其他校验方式，都属于本申请覆盖的范围。

统计单元303，用于统计对所述消息进行校验过程中错误校验结果的数量。

在对收到的消息进行校验后，可能出现校验结果正确或校验结果错误的情况。对于校验结果为错误的，需要统计错误的数量。在一个实施例中，对于一个时隙的消息，如果该时隙的消息的整体校验结果为错误，则记为一个错误校验结果。

在一个优选的实施例中，统计单元303统计对消息进行校验过程中错误校验结果的数量可以为统计连续的错误校验结果的数量。也就是说，如果统计错误校验结果数量的过程中，如果出现正确校验结果，则需要对已经统计的错误校验结果清零，然后对错误校验结果重新计数。

判断单元304，用于在所述错误校验结果的数量大于预设阈值时，判断所述用户节点为离线状态。

当用户节点掉线时，会使错误校验结果计数持续增长,就可以根据这个错误计数值的变化，检测到用户节点离线。

在判断用户节点是否离线时，将所统计的错误校验结果数量与一个预设阈值进行比较，如果错误校验结果数量小于该预设阈值，则判断单元304判断用户节点未离线，而如果错误校验结果数量大于等于该预设阈值，则判断单元304判断用户节点离线。这样，控制节点就可以上报故障状态,便于尽快启动应对措施。

另外，阈值的设定可以基于高速工业通信系统具体的应用场景或应用环境。在一个实施例中，如果应用场景或应用环境好，例如几乎不存在干扰，可以将该阈值设置的比较低；而如果应用场景或应用环境差，例如存在很强的干扰，可以将该阈值设置的比较高。一般可以认为，应用环境越好，阈值设置的越低，而应用环境越差，阈值设置的越高。

实际上，阈值的设定可以是本领域技术人员综合各个因素确定的，本领域技术人员在本发明的教示下，可以获知的任何其他设置阈值的方式，都属于本申请覆盖的范围。

根据上述高速工业通信系统的用户运行状态检测装置，通过对用户节点发送消息进行校验和统计校验错误，能够快速有效获取用户节点的状态，便于在用户节点出现故障或离线时，及时启动有效应对措施。

参阅图5，图5提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如图3所示的方法以及细化方案。

上述处理器具体可以为通用处理器，例如中央处理器CPU、图像处理器GPU，当然在实际应用中，上述处理器还可以为神经网络专用处理器，例如脉冲阵列机、机器学习处理器等等，当然上述处理器还可以为通用处理器与神经网络专用处理器结合的处理器，本申请并不局限上述处理器的具体表现形式。

上述电子设备可以包括数据处理装置、机器人、电脑、打印机、扫描仪、平板电脑、智能终端、手机、行车记录仪、导航仪、传感器、摄像头、服务器、云端服务器、相机、摄像机、投影仪、手表、耳机、移动存储、可穿戴设备、交通工具、家用电器、和/或医疗设备。

上述交通工具包括飞机、轮船和/或车辆；上述家用电器包括电视、空调、微波炉、冰箱、电饭煲、加湿器、洗衣机、电灯、燃气灶、油烟机；所述医疗设备包括核磁共振仪、B超仪和/或心电图仪。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如图3所示的方法以及细化方案。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，所述计算机程序可操作来使计算机执行如图3所示的方法以及细化方案。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。