带有通讯模块的终端及远程诊断系统的制作方法

本发明涉及物联网设备领域，特别涉及一种带有通讯模块的终端及远程诊断系统。

背景技术：

物联网设备长期在室外运行，会面对酷暑严寒、极高湿度、雷电、静电、电压不稳定等各种严苛的应用环境，仅静电一项威胁，每年就会对全球的电子设备造成数百亿美元的损失。

在一些关键应用场合，如金融领域，对分散在客户端的终端设备(如物联网终端)中的通讯模块运行的可靠性要求极高，需要保证每个终端设备的通讯的绝对通畅。现有技术中无法及时发现终端设备中的通讯模块的硬件出现损伤的迹象，最终导致终端设备的通讯功能异常发生，无法满足一些应用场合对通讯模块的可靠性的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中无法及时发现终端设备中的通讯模块的硬件出现损伤的迹象，最终导致终端设备的通讯功能异常发生，无法满足一些应用场合对通讯模块的可靠性的要求的缺陷，提供一种能够对分散在客户端的终端设备中的通讯模块进行健康状况诊断，及时发现模块的硬件出现损伤迹象，一旦有硬件损伤的表现，可以及时进行设备维修更换，保证通讯功能不受影响的带有通讯模块的终端及远程诊断系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明第一方面提供了一种带有通讯模块的终端，包括供电电源输入端和所述通讯模块，所述终端还包括诊断电路和控制单元；所述控制单元与所述通讯模块通信连接；

所述诊断电路包括第一开关、第二开关、检测电阻、模块供电电源输出端；所述第一开关和所述第二开关分别包括第一端、第二端和控制端；

所述供电电源输入端分别与所述第一开关的第一端及所述第二开关的第一端电连接；

所述第二开关的第二端与所述检测电阻的一端电连接；

所述第一开关的第二端、所述检测电阻的另一端与所述模块供电电源输出端电连接；

所述模块供电电源输出端用于所述通讯模块供电；

所述控制单元用于输出第一开关信号至所述第一开关的控制端以控制所述第一开关的接通与断开；

所述控制单元还用于输出第二开关信号至所述第二开关的控制端以控制所述第二开关的接通与断开；

所述控制单元还用于在所述第二开关接通时采集所述检测电阻两端的电压数据，并根据所述电压数据得到诊断数据；

所述诊断数据用于判断所述终端是否存在异常漏电。

本方案中，诊断电路由两路开关器件构成，分别为第一开关和第二开关，由控制单元生成两个开关的控制信号用于控制对应的开关的接通与断开，当第一开关接通且第二开关断开时，供电电源输入端输入的电源经第一开关输出至模块供电电源输出端，为通讯模块供电；当第二开关接通同时第一开关断开时，供电电源输入端输入的电源依次经第二开关、检测电阻后输出至模块供电电源输出端，为通讯模块供电，此时控制单元通过采集检测电阻两端的电压数据，并根据该电压数据得到诊断数据，进一步通过该诊断数据能够判断该终端是否存在异常漏电。

本方案通过包括两路开关器件的诊断电路的设置，能够对终端设备中的通讯模块进行健康状况诊断，及时发现模块的硬件出现损伤迹象，一旦有硬件损伤的表现，可以进一步采取措施，如及时进行设备维修更换，进而保证通讯功能不受影响。

较佳地，所述第一开关为nmos(n型金属-氧化物-半导体)管，所述第二开关为pmos(p型金属-氧化物-半导体)管，所述终端还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻串接在所述第一开关的第一端和控制端之间；所述第二电阻串接在所述第二开关的第一端和控制端之间；

所述nmos管的栅极为所述第一开关的控制端，所述nmos管的漏极为所述第一开关的第一端，所述nmos管的源极为所述第一开关的第二端；

所述pmos管的栅极为所述第二开关的控制端，所述pmos管的源极为所述第二开关的第一端，所述pmos管的漏极为所述第二开关的第二端。

较佳地，所述检测电阻的阻值小于0.05欧姆，所述检测电阻的精度大于等于1％。

较佳地，所述控制单元还用于根据所述电压数据计算得到所述检测电阻上的电流值，并将所述电流值和所述终端的工作模式信息作为所述诊断数据；

所述通讯模块用于将所述诊断数据发送至远程监控端；

所述远程监控端基于所述诊断数据判断所述终端是否存在异常漏电

本方案中，采用高精度大功率的电流检测电阻用以计算各工作模式下终端的工作电流值，具体阻值小于0.05欧姆，精度大于等于1％，如此设置的检测电阻能够识别出模块的硬件出现损伤的迹象，更好的实现对终端设备中的通讯模块的健康状况诊断。

较佳地，所述控制单元还用于接收所述远程监控端经所述通讯模块发送的控制指令，并根据所述控制指令生成所述第一开关信号和所述第二开关信号。

较佳地，所述终端为物联网终端，所述通讯模块为通讯模组。

本发明第二方面提供了一种远程诊断系统，包括远程监控端和如第一方面所述的带有通讯模块的终端；所述远程监控端与所述终端的通讯模块经无线网络通信连接；

所述远程监控端用于发送控制指令至所述终端的通讯模块，所述通讯模块用于将所述控制指令传输至所述控制单元；所述控制指令包括诊断指令和工作指令；

当所述控制指令为所述诊断指令时，所述控制单元用于输出第一开关信号至所述第一开关的控制端以控制所述第一开关断开，所述控制单元还用于输出第二开关信号至所述第二开关的控制端以控制所述第二开关接通；当所述控制指令为所述工作指令时，所述控制单元用于输出第一开关信号至所述第一开关的控制端以控制所述第一开关接通，所述控制单元还用于输出第二开关信号至所述第二开关的控制端以控制所述第二开关断开；

所述通讯模块还用于将所述诊断数据发送至所述远程监控端；

所述远程监控端用于基于所述诊断数据判断所述终端是否存在异常漏电。

本方案中，终端默认处于正常工作模式，此时第一开关接通，第二开关断开，可以由远程监控端发送工作指令至终端的通讯模块来实现。当需要对终端设备中的通讯模块进行健康状况诊断时，由远程监控端发送诊断指令至终端的通讯模块，控制单元在接收到诊断指令后输出对应的第一开关信号和第二开关信号以使得第一开关断开，第二开关接通，此时控制单元通过采集检测电阻两端的电压数据，并根据该电压数据得到诊断数据，由通讯模块将该诊断数据传输至远程监控端，由远程监控端根据该诊断数据判断该终端是否存在异常漏电。

较佳地，所述远程监控端还用于发送工作模式指令至所述终端的通讯模块，所述通讯模块还用于将所述工作模式指令传输至所述控制单元；

所述控制单元还用于根据所述工作模式指令设置所述终端处于对应的工作模式；

所述远程监控端还用于将所述诊断数据与所述工作模式对应的标准数据进行比较，并根据比较的结果判断所述终端是否存在异常漏电。

本方案能够对包括多种工作模式的终端实现精细化的诊断，通过远程监控端发送工作模式指令实现终端工作模式的设置，对于处于不同工作模式的终端进行诊断数据的采集，远程监控端将接收到的诊断数据与该诊断数据对应的工作模式对应的标准数据进行比较，以判断该终端在对应的工作模式工作时是否存在异常漏电。

较佳地，所述控制单元还用于根据所述电压数据计算得到所述检测电阻上的电流值，并将所述电流值和所述终端所处的工作模式作为所述诊断数据。

本方案中，诊断数据具体限定为电流值和终端所处的工作模式，其中电流值由电压数据除以检测电阻的阻值得到。本方案中远程监控端在判断终端是否异常漏电时通过比较电流值和标准电流值的差值实现。其中，标准电流值可以预存储在数据库中，不同工作模式对应不同的标准电流值。远程监控端根据接收到的电流值对应的工作模式在数据库中查找对应的标准电流值以完成后续比较。

较佳地，所述根据比较的结果判断所述终端是否存在异常漏电为：当所述电流值超过所述工作模式对应的标准电流值的10％时所述终端存在异常漏电。

本方案中，远程监控端在得到诊断数据后，与数据库中的标准电流值进行对比，如果耗流值明显偏大，则判断终端存在一定的异常漏电。明显偏大是指超过标准电流值的10％。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的带有通讯模块的终端及远程诊断系统，能够对分散在客户端的终端设备中的通讯模块进行健康状况诊断，及时发现模块的硬件出现损伤迹象，一旦有硬件损伤的表现，可以进一步采取措施，如及时进行设备维修更换，进而保证通讯功能不受影响。

附图说明

图1为本发明实施例1的带有通讯模块的终端的结构示意图。

图2为本发明实施例1的带有通讯模块的终端的诊断电路的电路示意图。

图3为本发明实施例2的远程诊断系统的结构示意图。

图4为本发明实施例2的远程诊断系统的诊断电路的工作时序图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种带有通讯模块的终端1，包括通讯模块11、诊断电路13和控制单元12，其中诊断电路13如图2所示。控制单元12与通讯模块11通信连接。终端1还包括供电电源输入端vcc。本实施例中终端1为物联网终端，通讯模块11为物联网终端的通讯模组。

本实施例中，诊断电路13包括第一开关a、第二开关b、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、检测电阻r4、模块供电电源输出端vbat、第一电压检测端adc1、第二电压检测端adc2、第一控制端diagnose_ctrl_a和第二控制端diagnose_ctrl_b。第一开关a和第二开关b分别包括第一端、第二端和控制端；第一开关a为nmos管，第二开关b为pmos管，nmos管的栅极g为第一开关a的控制端，nmos管的漏极d为第一开关a的第一端，nmos管的源极s为第一开关a的第二端。pmos管的栅极g为第二开关b的控制端，pmos管的源极s为第二开关b的第一端，pmos管的漏极d为第二开关b的第二端。第一电阻r1串接在第一开关a的第一端和控制端之间，阻值为470kr(千欧姆)；第二电阻r2串接在第二开关b的第一端和控制端之间，阻值为470kr；第三电阻r3为0r电阻，串接在检测电阻r4的另一端和第二电压检测端adc2之间。

供电电源输入端vcc分别与第一开关a的第一端及第二开关b的第一端电连接。第二开关b的第二端与检测电阻r4的一端电连接；第一开关a的第二端、检测电阻r4的另一端与模块供电电源输出端vbat电连接；模块供电电源输出端vbat用于通讯模块11的供电。

控制单元12用于输出控制电路切换的信号至诊断电路13，以控制诊断电路13切换至诊断模式或者正常工作模式。具体地，控制单元12用于接收远程监控端经通讯模块11发送的控制指令，并根据控制指令生成第一开关信号和第二开关信号，经第一控制端diagnose_ctrl_a输出第一开关信号至第一开关a的控制端以控制第一开关a的接通与断开；控制单元12还用于经第二控制端diagnose_ctrl_b输出第二开关信号至第二开关b的控制端以控制第二开关b的接通与断开。另外，控制单元12还用于在第二开关b接通时进行电压采样，具体为采集检测电阻r4两端的电压数据，并根据电压数据得到诊断数据；具体为，通过第一电压检测端adc1采集检测电阻r4一端的第一电压值，通过第二电压检测端adc2采集检测电阻r4另一端的第二电压值，将第一电压值和第二电压值作为电压数据。诊断数据用于判断终端1是否存在异常漏电。具体判断方式如下：控制单元12根据电压数据计算得到检测电阻r4上的电流值，并将电流值和终端1的工作模式信息作为诊断数据；通讯模块11用于将诊断数据发送至远程监控端，远程监控端基于诊断数据判断终端1是否存在异常漏电。

检测电阻r4的阻值小于0.05欧姆，精度大于等于1％。本实施例中，检测电阻r4的阻值为0.01r，精度为1％，功率为1w(瓦)。本实施例中采用高精度大功率的电流检测电阻r4用以计算各工作模式下终端的工作电流值，如此设置的检测电阻r4能够识别出模块的硬件出现损伤的迹象，更好的实现对终端设备中的通讯模块11的健康状况诊断。

本实施例中，诊断电路13由两路开关器件构成，分别为第一开关a和第二开关b，由控制单元12生成两个开关的控制信号用于控制对应的开关的接通与断开，当第一开关a接通且第二开关b断开时，供电电源输入端vcc输入的电源经第一开关a输出至模块供电电源输出端vbat以为通讯模块11供电；当第二开关b接通同时第一开关a断开时，供电电源输入端vcc输入的电源依次经第二开关b、检测电阻r4后输出至模块供电电源输出端vbat以为通讯模块11供电，此时控制单元12通过采集检测电阻r4两端的电压数据，并根据该电压数据得到诊断数据，进一步通过该诊断数据能够判断该终端1是否存在异常漏电。

本实施例通过包括两路开关器件的诊断电路13的设置，能够对终端设备中的通讯模块11进行健康状况诊断，及时发现模块的硬件出现损伤迹象，一旦有硬件损伤的表现，可以进一步采取措施，如及时进行设备维修更换，进而保证通讯功能不受影响。

实施例2

如图3所示，本实施例提供了一种远程诊断系统，包括远程监控端2和实施例1中的带有通讯模块的终端1；远程监控端2与终端1的通讯模块11经无线网络通信连接。

本实施例中，远程监控端2用于发送控制指令至终端1的通讯模块11，通讯模块11用于将控制指令传输至控制单元12；控制指令包括诊断指令和工作指令。当控制指令为诊断指令时，控制单元12用于输出第一开关信号至第一开关的控制端以控制第一开关断开，输出第二开关信号至第二开关的控制端以控制第二开关接通；当控制指令为工作指令时，控制单元12用于输出第一开关信号至第一开关的控制端以控制第一开关接通，输出第二开关信号至第二开关的控制端以控制第二开关断开。

本实施例中，远程监控端2还用于发送工作模式指令至终端1的通讯模块11，通讯模块11还用于将工作模式指令传输至控制单元12；控制单元12还用于根据工作模式指令设置终端1处于对应的工作模式。

本实施例中，当控制指令为诊断指令时，控制单元12还用于根据获取的检测电阻两端的电压数据计算得到检测电阻上的电流值，并将电流值和终端1所处的工作模式作为诊断数据。通讯模块11用于将诊断数据发送至远程监控端2；远程监控端2用于基于诊断数据判断终端1是否存在异常漏电。具体地，远程监控端2用于将诊断数据与工作模式对应的标准数据进行比较，当电流值超过工作模式对应的标准电流值的10％时终端1存在异常漏电。

以下更具体地介绍本实施例的远程诊断系统的工作原理，以便于更好理解本发明。

1.当终端1正常工作时，第一开关a处于导通状态，第二开关b断开，供电电源输入端vcc通过nmos管给到通讯模块11的模块供电电源输出端vbat。

2.远程监控端2给终端1发送诊断指令以启动诊断电路13，控制单元12通过切换diagnose_ctrl_a和diagnose_ctrl_b的电平状态，使第一开关a断开且第二开关b导通，具体时序参考图4。其中先是第一开关a和第二开关b同时导通的切换缓冲状态，随后进入第一开关a断开，第二开关b导通，此时诊断电路13开始工作。

3.远程监控端2发送工作模式指令给终端1，使终端1进入工作模式一，此时控制单元12通过第一电压检测端adc1和第二电压检测端adc2采样检测电阻r4两端的电压值，分别为v1和v2。

4.控制单元12得到两个电压值后，通过公式i1＝(v1-v2)/r4计算得出工作模式1下终端1的工作电流i1。

5.如果要测试多种模式的数据，可以重复上述步骤3和4，能够得到终端1分别处于工作模式2、工作模式3、……、工作模式n等各种模式下的工作电流i2、i3、…in，其中n为正整数。

6.终端1的通讯模块11把工作模式信息和对应的工作电流信息发送给远程监控端2。

7.远程监控端2在得到这些数据后，可以给终端1发送工作指令，使得终端进入正常工作状态，此时第一开关a导通，第二开关b断开。远程监控端2将得到的工作电流与数据库中的标准电流值进行对比，如果耗流值明显偏大，则判断终端1中存在一定的异常漏电。

8.远程监控端2还可以通知客户对硬件存在风险的设备进行维修和更换。

本实施例中，终端1默认处于正常工作模式，此时第一开关a接通，第二开关b断开，可以由远程监控端2发送工作指令至终端1的通讯模块11来实现。当需要对终端设备中的通讯模块11进行健康状况诊断时，由远程监控端2发送诊断指令至终端1的通讯模块11，控制单元12在接收到诊断指令后输出对应的第一开关信号和第二开关信号以使得第一开关a断开，第二开关b接通，此时控制单元12通过采集检测电阻两端的电压数据，并根据该电压数据得到诊断数据，由通讯模块将该诊断数据传输至远程监控端2，由远程监控端2根据该诊断数据判断该终端1是否存在异常漏电。

本实施例能够对包括多种工作模式的终端1实现精细化的诊断，通过远程监控端2发送工作模式指令实现终端1工作模式的设置，对于处于不同工作模式的终端1进行诊断数据的采集，远程监控端2将接收到的诊断数据与该诊断数据对应的工作模式对应的标准数据进行比较，以判断该终端2在对应的工作模式工作时是否存在异常漏电。

本实施例中，诊断数据具体限定为电流值和终端2所处的工作模式，其中电流值由电压数据除以检测电阻的阻值得到。本实施例中远程监控端2在判断终端1是否异常漏电时通过比较电流值和标准电流值的差值实现。其中，标准电流值可以预存储在数据库中，不同工作模式对应不同的标准电流值。远程监控端2根据接收到的电流值对应的工作模式在数据库中查找对应的标准电流值以完成后续比较。

本实施例提供的远程诊断系统能够对分散在客户端的终端设备中的通讯模块11进行健康状况诊断，及时发现模块的硬件出现损伤迹象，一旦有硬件损伤的表现，可以进一步采取措施，如及时进行设备维修更换，进而保证通讯功能不受影响。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。