一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置的制作方法

本发明涉及关键系统和网络架构，具体涉及一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置。

背景技术：

1、在可靠性设计中，冗余模式是一种常见的技术策略，旨在提高系统的可靠性和容错性。这种模式通常用于关键系统和网络架构中，以确保即使出现故障或错误，系统仍能保持正常运行。五管三冗余是目前常用的冗余方案，系统结构如图1所示。五管冗余结构：五管冗余结构由五个开关单元组成，两个开关单元串联后与另一个开关单元并联，再与另一组并联的两个开关单元串联，以实现更高的可靠性和安全性。五管三冗余：一种通过三个控制单元控制五管冗余结构中的开关单元的冗余系统。五管三冗余通过三个控制单元控制五个开关的冗余策略，系统可以具备更高的可靠性和容错性。即使部分开关、控制单元或节点发生故障，系统仍能继续运行，从而降低了系统故障引起的风险。

2、尽管五管三冗余模式在提高系统可靠性和容错性方面具有一定的优势，但它也存在一些不足，五管三冗余模式需要增加额外的硬件、设备和资源，增加了系统的成本。五管三冗余模式存在着冗余结构中部分开关的部分故障模式不可测的情况，控制单元1，2各控制两个开关，控制单元3控制一个开关，在测试过程中，很难实现对五管冗余结构中所有开关的故障模式进行全面验证测试，可测试性上有所欠缺。表1为五管三冗余的真值表，如表1所示，当开关a、开关b中存在断路故障时，三个控制单元进行的组合测试，无法定位出开关a和开关b的故障状态。

3、表1：五管三冗余真值表

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技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：系统成本高、可测试性上欠缺以及无法定位出具体哪个开关出现了故障状态。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，包括三个控制单元和四个开关，开关设有开关单元，与控制单元电连接。

3、在三取二模式中，开关单元接收来自三个控制单元发出的三个控制信号，并将三个控制信号进行比较，若两个控制信号或三个控制信号为开关闭合，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关闭合；若两个控制信号或三个控制信号为开关断开，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关断开。

4、优选地，在测试模式中，所述四个开关单元接收来自单个所述控制单元发送的所述控制信号，从而分别对所述四个开关进行控制，以对开关进行测试。

5、优选地，在所述三取二模式中，若开关单元接收的来自三个或两个控制单元的控制信号均为“1”，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关闭合；开关单元接收的来自三个或两个控制单元的控制信号均为“0”，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关断开。

6、本发明提出一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，采用四管并串冗余消除单点失效模式，通过两组开关单元并行后再串行运行的冗余策略，在保证系统的可靠度的前提下，降低系统成本，提高系统的可测试性，从而提升整个系统的可靠性和容错性。本发明相比传统五管模式开关单元所需的花费降低了20％，降低了系统的成本。

技术特征：

1.一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，其特征在于，包括：三个控制单元和四个开关，将四个开关分为两个开关组，开关组内部的开关互相并联，两个开关组之间互相串联，开关设有开关单元，与控制单元电连接。

2.如权利要求1所述的一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，其特征在于，在测试模式中，所述四个开关单元接收来自单个所述控制单元发送的所述控制信号，从而分别对所述四个开关进行控制，以对开关进行测试。

3.如权利要求2所述的一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，其特征在于，在所述三取二模式中，若开关单元接收的来自三个或两个控制单元的控制信号均为“1”，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关闭合；开关单元接收的来自三个或两个控制单元的控制信号均为“0”，则接收控制信号的开关单元控制开关单元相对应的开关断开。

技术总结
本发明提出一种基于三控制单元四管并串的高可靠冗余系统装置，采用四管并串冗余消除单点失效模式，采用两组开关单元并行后再串行运行的冗余策略，在保证系统的可靠度的前提下，降低系统成本，提高系统的可测试性，从而提升整个系统的可靠性和容错性。本发明相比传统五管模式开关单元所需的花费降低了20％，降低了系统的成本。

技术研发人员：施宇成,陈超,张利芬,朱晓松,孙浩,金驰皓
受保护的技术使用者：华东计算技术研究所（中国电子科技集团公司第三十二研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25