集中器常見死機(jī)原因分析及解決方法探究

作者/王博，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司

集中器常見死機(jī)原因分析及解決方法探究

作者/王博，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司成武縣供電公司

集中器的穩(wěn)定性可影響數(shù)據(jù)信息傳輸速度，如集中器出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，整個(gè)通信系統(tǒng)的信息傳輸量、信息傳遞的實(shí)時(shí)性將無法滿足要求，應(yīng)確保集中器穩(wěn)定運(yùn)行。本文探究了導(dǎo)致集中器死機(jī)的常見原因與解決死機(jī)故障的方法。

集中器；死機(jī)；原因；方法

引言

集中器屬于信息處理設(shè)備，處理中心為單片機(jī)，能根據(jù)服務(wù)端口、中心IP地址等數(shù)據(jù)服務(wù)參數(shù)收集、抄讀、處理與存儲(chǔ)采集終端發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)與手持采集單元、主站交換數(shù)據(jù)信息，是信息傳輸通路中的橋梁[1]。加電后集中器可自動(dòng)運(yùn)行，完成注冊(cè)與連接后便可以提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，在交換數(shù)據(jù)的過程中可篩選與辨別主站傳輸?shù)闹噶?，并向采集終端發(fā)送有效指令。如無需傳輸數(shù)據(jù)，集中器可自動(dòng)調(diào)整為休眠模式。集中器在整個(gè)通信系統(tǒng)中起到了控制樞紐的作用，應(yīng)注意分析集中器常見死機(jī)原因，并及時(shí)解決死機(jī)問題。

1.死機(jī)原因

集中器出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)下行通信，召測(cè)時(shí)通常無應(yīng)答，且主站顯示集中器處于離線狀態(tài)。死機(jī)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，雖可以利用按鍵喚醒集中器的顯示屏，但不能啟動(dòng)集中器，即使是斷電之后再重新加電時(shí)也無法啟動(dòng)。造成集中器出現(xiàn)死機(jī)問題的常見原因包括以下幾種。首先，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)異常及雷擊問題可引起集中器死機(jī)。集中器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間有限，在運(yùn)行時(shí)間逐漸延長(zhǎng)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量不斷增加時(shí)，存儲(chǔ)空間占用比可不斷增大，造成可用存儲(chǔ)空間變得越來越小，再加上集中器不能自動(dòng)刪除存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，在存儲(chǔ)空間占用比達(dá)到100%時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出問題[2]。溢出的數(shù)據(jù)極有可能占用系統(tǒng)程序運(yùn)行空間，造成程序運(yùn)行空間不足，因此程序?qū)?huì)被卡死，無法繼續(xù)運(yùn)行，由此引起死機(jī)問題。集中器通常被安裝在戶外，容易受到雷擊的影響，雷擊時(shí)可產(chǎn)生20000A左右的巨大電流，電壓可達(dá)到1×1010V左右，如集中器的GPRS天線頭遭到雷擊，不但會(huì)擊穿載波模塊，還會(huì)在集中器的電源輸出模塊與輸入模塊之間形成大電流瀉放回路，燒毀元器件，引起死機(jī)故障。其次，電池欠壓與相互竄擾也會(huì)引起死機(jī)問題。集中器內(nèi)置時(shí)鐘電池如出現(xiàn)電壓不足問題，停電時(shí)欠壓電池?zé)o法支持系統(tǒng)正常運(yùn)行，集中器的顯示屏通常會(huì)提示系統(tǒng)內(nèi)存不足，且陷入死機(jī)狀態(tài)。集中器在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)需利用相線、中性線或地線，信號(hào)的傳輸方式主要為半雙工傳輸形式，如中性線或地線共接，相鄰集中器下發(fā)報(bào)文時(shí)可出現(xiàn)相互竄擾現(xiàn)象。相互竄擾不但會(huì)造成信息傳輸失敗，還會(huì)影響集中器工作性能，造成死機(jī)，主站也無法成功召測(cè)集中器。

2.解決方法

■2.1 改進(jìn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，運(yùn)用雷擊保護(hù)措施

對(duì)于由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)異常引起的死機(jī)問題，可根據(jù)集中器的運(yùn)行特點(diǎn)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求修改軟件運(yùn)行程序，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，確保能夠及時(shí)回收與高效利用存儲(chǔ)空間。發(fā)現(xiàn)可用存儲(chǔ)空間＜20%時(shí)，應(yīng)及時(shí)將部分存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)及文件清除，騰出可用存儲(chǔ)空間，確?？捎么鎯?chǔ)空間充裕，防止因可用存儲(chǔ)空間過小而引起數(shù)據(jù)溢出或數(shù)據(jù)讀寫失敗問題，避免溢出的數(shù)據(jù)擠占程序運(yùn)行空間，從而保證系統(tǒng)程序能夠正常運(yùn)行，預(yù)防發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。發(fā)生死機(jī)問題后，可優(yōu)化升級(jí)運(yùn)行程序，盡量使集中器能夠自動(dòng)清除數(shù)據(jù)與回收可用空間，同時(shí)刪除部分無用文件，隨后斷電重啟。為避免集中器的GPRS天線遭到雷擊，安裝集中器時(shí)應(yīng)盡量在不會(huì)遭受直接雷擊的區(qū)域或避雷裝置保護(hù)區(qū)域內(nèi)設(shè)置GPRS天線，盡量避免在用電設(shè)備的最上方設(shè)置GPRS天線，防止GPRS天線變成吸雷點(diǎn)[3]。還可以在延長(zhǎng)天線與GPRS模塊之間安裝防雷器，避免雷擊直接損壞集中器，從而減少死機(jī)問題。對(duì)于已經(jīng)遭受雷擊破壞及發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象的集中器，應(yīng)更換被損壞的元器件或更換新的集中器。應(yīng)避免集中器的外殼與易于采光或受熱的設(shè)備、器件直接接觸，防止雷擊發(fā)生時(shí)造成集中器被直接燒毀。此外，雷電發(fā)生時(shí)通常會(huì)伴隨暴雨，為避免雨水引起短路故障及預(yù)防集中器死機(jī)，應(yīng)注意整理好集中器的電流線與電壓線，控制好接線長(zhǎng)度，避免電流線與電壓線纏繞扎堆，同時(shí)在集中器周圍設(shè)置遮擋物。

■2.2 應(yīng)用移動(dòng)電源，防止集中器相互竄擾

內(nèi)置電池欠壓是造成集中器發(fā)生死機(jī)故障的重要原因，為解決電池欠壓?jiǎn)栴}及防止停電時(shí)出現(xiàn)死機(jī)故障，應(yīng)準(zhǔn)備好足夠的備用電池，及時(shí)更換欠壓內(nèi)置電池，還可以利用移動(dòng)電源為集中器連續(xù)供電，使集中器處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。在選擇集中器的移動(dòng)電源時(shí)，可采用技術(shù)相對(duì)成熟且市場(chǎng)供應(yīng)量較大的220V移動(dòng)型電源。為確保移動(dòng)電源可以有效解決內(nèi)置電池欠壓及停電引起的死機(jī)問題，在安裝移動(dòng)電源時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。安裝前應(yīng)確認(rèn)外接移動(dòng)電源型號(hào)與集中器型號(hào)相互匹配，且應(yīng)用外接移動(dòng)電源的集中器主板電池欠壓，停電后可引起死機(jī)現(xiàn)象。還應(yīng)保證停電后的5min內(nèi)外接移動(dòng)電源可以立即為集中器供電，在原有電源恢復(fù)供電后的5min內(nèi)外接移動(dòng)電源能夠自動(dòng)切斷。安裝時(shí)需依次斷開集中器的供電線路，并利用絕緣膠布包扎好線頭，隨后在集中器的接線樁上接入移動(dòng)電源，注意保證移動(dòng)電源與集中器接線正確，移動(dòng)電源的電量充足，使用外接移動(dòng)電源時(shí)，應(yīng)安排兩名停電配合人員、送電配合人員。接入移動(dòng)電源后及時(shí)檢查能否正常啟動(dòng)集中器，在電網(wǎng)恢復(fù)供電后，需及時(shí)將移動(dòng)電源切斷。此外，為防止集中器發(fā)生相互竄擾現(xiàn)象，應(yīng)注意調(diào)整處于共接狀態(tài)的中性線與地線，保證各個(gè)集中器的中性線、地線互相獨(dú)立。如集中器已經(jīng)出現(xiàn)互相竄擾現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)找出發(fā)生竄擾問題的集中器，隨后調(diào)整集中器所在的位置，盡量增加相鄰集中器的間隔距離，使串?dāng)_造成的不良影響降至最低，從而防止集中器再次發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象。

■2.3 案例分析

某集中器采用的芯片為AT91SAM9260，微處理器可采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)及傳送數(shù)據(jù)，硬件包括通信接口、LCD、存儲(chǔ)器、復(fù)位電路、電源電路及時(shí)鐘電路等，通信網(wǎng)絡(luò)為以太網(wǎng)，通信模塊為GPRS模塊，采用載波及RS-485總線實(shí)現(xiàn)下行通信，通信接口包括RS485接口、RS232接口及紅外接口，集中器結(jié)構(gòu)見圖1。一次雷雨過后發(fā)現(xiàn)該集中器的顯示屏處于黑屏死機(jī)狀態(tài)，避雷器爆裂，初步判斷死機(jī)原因?yàn)槔讚簟４蜷_表蓋時(shí)發(fā)現(xiàn)熱敏電阻發(fā)熱，更換電阻后接入交流電源，發(fā)現(xiàn)輸入端電壓異常，判斷開關(guān)電源出現(xiàn)故障，電源電路結(jié)構(gòu)見圖2。對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行進(jìn)一步檢查后發(fā)現(xiàn)電源板中的整流橋堆出現(xiàn)短路問題。短路問題發(fā)生時(shí)可造成電流過大，致使熱敏電阻的溫度在短時(shí)間內(nèi)快速上升，出現(xiàn)發(fā)熱發(fā)燙現(xiàn)象。另外，防雷措施在雷擊發(fā)生時(shí)并未有效發(fā)揮保護(hù)作用，避雷器遭受雷擊后發(fā)生爆炸，再加上抗浪涌回路保護(hù)響應(yīng)速度較慢，雷擊發(fā)生時(shí)不能有效保護(hù)二級(jí)管，二極管被擊穿后形成短路現(xiàn)象。明確死機(jī)原因后，及時(shí)更換了壓敏電阻，同時(shí)將整流橋堆拆除，經(jīng)過處理后可正常啟動(dòng)集中器，啟動(dòng)后無異常運(yùn)行表現(xiàn)。

圖1

圖2

3.結(jié)語

綜上，集中器連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)、工作環(huán)境多樣，振動(dòng)、濕度及溫度等因素均可影響集中器的性能參數(shù)，在部分情況下可能會(huì)導(dǎo)致通信過程不穩(wěn)定或引起通信失效。為提高集中器通信質(zhì)量，減少掉線故障與確保穩(wěn)定在線，保證集中器能夠完整、安全與準(zhǔn)確處理、傳輸數(shù)據(jù)信息，需要根據(jù)運(yùn)行環(huán)境特點(diǎn)與運(yùn)行負(fù)荷特征優(yōu)化集中器工作性能，延長(zhǎng)集中器壽命，減少死機(jī)問題。在分析死機(jī)原因時(shí)，應(yīng)采用規(guī)范化、科學(xué)化的問題分析流程，在解決死機(jī)問題時(shí)需選擇實(shí)用方法。此外，應(yīng)注意合理安裝集中器，科學(xué)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，減少通信干擾。

＊ [1]李睿超,郭迎清,李巖,等.基于數(shù)據(jù)集中器的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)分布式控制系統(tǒng)通信方案設(shè)計(jì)[J].推進(jìn)技術(shù),2016,37(9):1766-1773.

＊ [2]劉穎,蔡海波.采集終端自動(dòng)對(duì)時(shí)異常引發(fā)電能表時(shí)鐘問題的分析[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(3):131.

＊ [3]李國(guó)鈺,張成文,張強(qiáng),等.基于DBPSK低壓電力線載波通信和微功率無線通信的雙模通信在低壓載波集抄系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2015,37(12):130-133.