一种电液支架控制器及电液支架控制器的故障恢复方法

摘要

本申请公开了一种电液支架控制器及电液支架控制器的故障恢复方法，包括：第一核心处理单元、第二核心处理单元、故障处理单元；所述第一核心处理单元用于接收电液支架的状态信息，并基于所述状态信息控制所述电液支架执行动作操作；所述第二核心处理单元与所述第一核心处理单元连接，用于在所述第一核心处理单元处于故障状态时，向所述故障处理单元发送执行故障修复处理操作的控制指令；所述故障处理单元与所述第一核心处理单元、所述第二核心处理单元连接，用于响应于所述第二核心处理单元发送的控制指令，执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理操作。

说明书

技术领域

本申请涉及煤矿技术领域，尤其涉及到一种电液支架控制器及电液支架控制器的故障恢复方法。

背景技术

电液支架控制器工作环境在采煤工作面，不同的工作面会有不同的控制逻辑，并且电液支架也会有所差别，导致一个控制器程序版本不能满足所有的应用场合，所以几乎所有的电液支架控制器都需要现场调试。

采煤工作面环境复杂，属于易燃易爆高瓦斯环境，不能在井下对电液支架控制器进行程序的调试和硬件维修。而且在整个工作面工作进行中，不能对单个控制器进行插拔上电和断电工作，因此一旦出现某个单台控制器死机，或者出现故障，就只能改成手动操作，不能将整个控制器线路进行断电，不然会影响工作面生产进度，也会产生危险。因此只能在当天的生产结束后，将控制器拆掉，搬到井上进行维修。故控制器的工作状态的稳定极其重要，而且一旦井下控制器出现工作故障，如果不能自己恢复，会极大的耽误生产进度，还会产生很高的维修费用。

发明内容

目前电液支架控制器的稳定性差且不能实现故障自恢复，进而容易对生产进度造成影响的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电液支架控制器，该电液支架控制器包括：第一核心处理单元、第二核心处理单元、故障处理单元；

所述第一核心处理单元用于接收电液支架的状态信息，并基于所述状态信息控制所述电液支架执行动作操作；

所述第二核心处理单元与所述第一核心处理单元连接，用于在所述第一核心处理单元处于故障状态时，向所述故障处理单元发送执行故障修复处理操作的控制指令；

所述故障处理单元与所述第一核心处理单元、所述第二核心处理单元连接，用于响应于所述第二核心处理单元发送的控制指令，执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理操作。

进一步地，所述故障处理单元包括备用存储单元、复位管理单元；

所述备用存储单元用于存储所述第一核心处理单元向所述第二核心处理单元同步的任务执行数据；

所述复位管理单元与所述第一核心处理单元和所述第二核心处理单元连接，用于响应于所述第二核心处理单元发送的重启指令，并基于所述备用存储单元中存储的任务执行数据，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理。

进一步地，所述故障处理单元包括程序调试单元；

所述程序调试单元与所述第一核心处理单元和所述第二核心处理单元连接，用于响应于所述第二核心处理单元发送的第一调试仿真指令，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理。

进一步地，电液支架控制器还包括：通信单元；

所述通信单元用于建立上位机与所述程序调试单元的通讯连接，以便所述程序调试单元响应于所述上位机发送的第二调试仿真指令，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理。

进一步地，电液支架控制器还包括：电池管理单元、锂电池单元；

所述电池管理单元与所述第二核心处理单元连接；

所述锂电池单元与所述电池管理单元连接，用于通过所述电池管理单元为所述第二核心处理单元供电。

进一步地，电液支架控制器还包括：电磁阀控制单元；

所述电磁阀控制单元与所述第一核心处理单元连接，所述电磁阀控制单元包括电磁阀驱动模块和电磁阀，所述电磁阀控制模块用于通过模拟信号驱动所述电磁阀的开关，实现对电液支架动作的驱动控制。

根据本申请另一个方面，提供了一种电液支架控制器的故障恢复方法，该方法包括：

存储第一核心处理单元的任务执行数据；

若监测到所述第一核心处理单元处于故障状态，则利用故障处理单元响应于第二核心处理单元发送的控制指令，并基于所述任务执行数据执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理操作。

进一步地，若监测到所述第一核心处理单元处于故障状态，所述利用故障处理单元响应于第二核心处理单元发送的控制指令，并基于所述任务执行数据执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理操作，具体包括：

利用复位管理单元响应于所述第二核心处理单元发送的重启指令，并基于备用存储单元中存储的任务执行数据，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理；或，

利用程序调试单元响应于所述第二核心处理单元发送的第一调试仿真指令，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理。

进一步地，若监测到所述第一核心处理单元处于故障状态，所述方法还包括：

利用程序调试单元响应于上位机发送的第二调试仿真指令，执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理。

进一步地，所述方法还包括：

利用第二核心处理单元监测所述第一核心处理单元的工作状态；

基于所述工作状态判断所述程序调试单元是否完成故障修复处理，若是，则控制关闭所述程序调试单元的故障修复处理进程。

借由上述技术方案，本申请提供的一种电液支架控制器及电液支架控制器的故障恢复方法，与目前电液支架控制器的故障恢复方法相比，在本申请中，针对电液支架控制器，在第一核心处理单元的基础上增加了用于辅助控制的第二核心处理单元，两个核心处理单元互相通信，一旦监测到某个故障状态，则可以互相重启，恢复正常。在第一核心处理单元正常工作时，可向第二核心处理单元同步数据，并由第二核心处理单元将同步数据存储至备用存储单元，以便在第一核心处理单元发生故障时，向复位管理单元发送重启信号，使第一核心处理单元重启，恢复故障。此外，电液支架控制器还增加了程序调试模块，通过对程序调试模块的控制，可实现对第一核心处理单元的程序调试、烧写、仿真等操作。通过本申请中电液支架控制器的设置方式，可使电液支架控制器能够在自身故障时自行调节恢复至正常状态。通过程序调试单元，可直接对第一核心处理单元进行最底层的软件升级和在线调试等，实现远程操作，不必需要工程师下井对产品进行底层软件的升级，进而可保证电液支架控制器的稳定性以及调试工作的安全性。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本地申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种电液支架控制器的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种电液支架控制器的故障恢复方法的流程示意图。

图中：

1-传感器采集单元、2-第一核心处理单元、3-第二核心处理单元、4-备用存储单元、5-程序调试单元、6-复位管理单元、7-通信单元、8-电池管理单元、9-锂电池单元、10-电磁阀控制单元、11-显示单元、12-操作处理单元、13-声光报警单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

在具体的应用场景中，当前的电液支架控制器一般都采用ARM内核的单片机或者中小规模的处理器，采用BootLoader+操作系统的核心方案，硬件上，基本都只有一个内核和一些外围电子器件组成，真正的核心只有一个。由于井下供电环境比较复杂，主要问题是不稳定，电压极易出现较大的起伏，对控制器的工作状态影响很大。若电液支架控制器一旦因此出现系统故障，虽然有内置的或者外置的看门狗，可能会对系统进行重启，但是看门狗自身的能力非常有限，而一个系统内部，有多个进程，多个应用程序在同时运行，在某个应用程序运行死机时是很难恢复的。同时有些情况下，外界的电磁干扰超过控制器自身正常的允许范围，系统会处于一种整体死机状态，只能依靠断电重启。

对此，本申请提供了一种电液支架控制器，参见图1，具体可包括：第一核心处理单元2、第二核心处理单元3、备用存储单元4、程序调试单元5、复位管理单元6；第一核心处理单元2用于接收电液支架的状态信息，并基于状态信息控制电液支架执行动作操作；第二核心处理单元3通过串口通信接口(如UART接口，IIC接口或者SPI接口等)与第一核心处理单元2建立通信连接，用于接收第一核心处理单元2同步的任务执行数据，并将任务执行数据存储至备用存储单元4；程序调试单元5通过串行调试接口与第一核心处理单元2连接，通过串口通信接口与第二核心处理单元3连接；复位管理单元6与第一核心处理单元2通过复位接口连接，与第二核心处理单元3建立通讯连接。

其中，任务执行数据可包括备份的系统文件、系统配置参数、应用程序文件、应用程序配置参数、故障代码及故障信息等。第一核心处理单元2作为主控核心处理单元，第二核心处理单元3作为辅助核心处理单元，第一核心处理单元2和第二核心处理单元3之间可互相通信，还可在发生故障时相互控制重启。第一核心处理单元2在处于运行状态时，可通过特定协议，定期向第二核心处理单元3发送一些当前的工作状态，同时还会将一些系统和应用程序的配置信息发送给第二核心处理单元3，第二核心处理单元3会定期将此信息保存到备用存储单元4中。相应的，一旦第一核心处理单元2和第二核心处理单元3中任意一个处于故障状态，则另一个核心处理单元将会控制其重启，恢复正常。对于本实施例，除了增加辅助核心处理单元之外，还增加了一套主控核心处理单元的程序调试单元5，程序调试单元5可以通过SWD接口，直接对主控核心处理单元进行程序调试和在线仿真操作，还可以直接升级主内核的BootLoader。

作为一种可选方式，备用存储单元4和复位管理单元6可构成故障处理单元，复位管理单元6会在电压正常的时候对系统进行上电复位，保证系统进入稳定的工作状态。对于本实施例，一旦系统出现应用程序故障，或者系统故障，第一核心处理单元2无法自己恢复时，可由第二核心处理单元3向备用存储单元4和复位管理单元6构成的故障处理单元发送故障修复处理的控制指令，此时备用存储单元4和复位管理单元6可响应于控制指令，执行对第一核心处理单元2的故障修复处理操作。具体的，可利用复位管理单元6响应于第二核心处理单元3发送的重启指令，并基于备用存储单元4中存储的任务执行数据，对第一核心处理单元2进行故障修复处理。其中，任务执行数据是第一核心处理单元2在处于运行状态时，向第二核心处理单元3同步的。

作为另一种可选方式，程序调试单元5可构成故障处理单元，当第一核心处理单元2处于故障状态时，可由第二核心处理单元3向程序调试单元5构成的故障处理单元发送故障修复处理的控制指令，此时程序调试单元5可响应于控制指令，执行对第一核心处理单元2的故障修复处理操作。具体的，程序调试单元5可响应于第二核心处理单元3发送的第一调试仿真指令，对第一核心处理单元2进行故障修复处理。

在具体的应用场景中，当程序调试单元5构成故障处理单元时，可利用第二核心处理单元3对程序调试单元5进行控制。作为又一种可选方式，还可利用上位机直接对程序调试单元5进行控制，相应的，如图1所示，电液支架控制器还包括通信单元7，通信单元7同时与第一核心处理单元2和第二核心处理单元3连接，在支持第一核心处理单元2、第二核心处理单元3与上位机的数据交换的同时，通信单元7还与程序调试单元5连接，用于支持上位机控制程序调试单元5执行对第一核心处理单元2的故障修复处理。相应的，在利用程序调试单元5对第一核心处理单元2进行故障修复处理时，作为另一种可选方式，还可利用上位机通过通信模块7向程序调试单元5直接发送第二调试仿真指令，程序调试单元5即可响应于第二调试仿真指令对第一核心处理单元2执行调试仿真处理，进一步实现对系统故障的修复。

相应的，如图1所示，电液支架控制器还包括电池管理单元8、锂电池单元9；电池管理单元8与第二核心处理单元2连接；锂电池单元9与电池管理单元8连接，用于通过电池管理单元8为第二核心处理单元3供电。具体的，电池管理单元8可通过本安电源输入接口与第二核心处理单元2连接，可用于检测电池的状态，及时对电池进行充电维护。锂电池单元9采用本安型锂电池，容量一般在3000mAh左右，通过电池管理单元8对第二核心处理单元3进行供电。电池管理单元8、锂电池单元9构成的充电模块只给第二核心处理单元3供电，而不采用外界输入的电源，避免了任何外界电源线路上产生的传导干扰；在充电时，控制在锂电池单元9的电池电量低于90％时对电池进行充电，进而可延长电池的使用寿命。

在具体的应用场景中，电液支架控制器系统目前的控制方式，都是通过驱动电磁阀的开关来控制液压的导向，从而驱动电液支架的动作。但是电磁阀目前只有开和关两种状态，在开启时，由完全关闭到开启，仅有不到几毫秒的时间，由于开启速度过快，压力突然增大，会引起电液支架的部分动作过快，导致支架不稳定，可能会引起支架整体摇晃，引起局部偏移甚至倾斜，造成安全隐患。对此，在本申请中，可采用定制化模拟信号驱动的电磁阀，从完全关闭到打开，通过4到20mA电流信号进行线性控制，在合理的时间内缓慢加压，避免了液压阀突然打开导致的支架剧烈动作，进而防止由于开启速度过快，造成支架不稳定，引起局部偏移甚至倾斜，产生安全隐患的问题。相应的，对于本实施例，如图1所示，电液支架控制器还包括电磁阀控制单元10；电磁阀控制单元10与第一核心处理单元2连接，电磁阀控制单元10包括电磁阀驱动模块和电磁阀，电磁阀控制模块用于通过模拟信号驱动电磁阀的开关，实现对电液支架动作的驱动控制。

在具体的应用场景中，为了实现对电液支架控制器的运行控制，电液支架控制器还包括一些外围电子器件，如图1所示，具体还可包括传感器采集单元1、显示单元11、操作处理单元12、声光报警单元13等，传感器采集单元1与第一核心处理单元2连接，用于向第一核心处理单元2发送电液支架的状态信息；显示单元11与第一核心处理单元2连接，显示单元11由液晶屏组成，用于实时显示电液支架的状态信息和动作提示；操作处理单元12与第一核心处理单元2连接，一般由按键、触摸屏等操作输入部件组成，用于基于操作输入部件输入操作命令；声光报警单元13与第一核心处理单元2连接，为蜂鸣器、报警灯等装置，用于根据操作命令或故障信息输出报警提示。

与上述说明的电液支架控制器对应，本申请还提供了一种电液支架控制器的故障恢复方法，参见图2，包括如下步骤：

201、存储第一核心处理单元的任务执行数据。

其中，任务执行数据是由第一核心处理单元同步至第二核心处理单元，由第二核心处理单元按照预设时间间隔存储至备用存储单元中的，任务执行数据具体可包括备份的系统文件、系统配置参数、应用程序文件、应用程序配置参数、故障代码及故障信息等；预设时间间隔可根据实际的应用场景进行设定，例如可为1分钟、5分钟等。

202、若监测到第一核心处理单元处于故障状态，则利用故障处理单元响应于第二核心处理单元发送的控制指令，并基于任务执行数据执行对第一核心处理单元的故障修复处理操作。

在具体的应用场景中，可利用第二核心处理单元实时监测第一核心处理单元的工作状态，进而确定第一核心处理单元是否处于故障状态。其中，工作状态可包括空闲模式、运行模式，当第一核心处理单元在处于运行模式时，可对第一核心处理单元进行运行状态监测，当判定运行状态异常时，可判定第一核心处理单元处于故障状态。

对于本实施例，第一核心处理单元作为主控核心处理单元，第二核心处理单元作为辅助核心处理单元，第一核心处理单元和第二核心处理单元之间可互相通信。第一核心处理单元可通过特定协议，定期向第二核心处理单元发送一些当前的工作状态，同时还会将一些系统和应用程序的配置信息发送给第二核心处理单元，第二核心处理单元会定期将此信息保存到备用存储单元中。故障处理单元为用户对第一核心处理单元进行故障修复的模块单元，当第一核心处理模块发生故障时，可由第二核心处理单元向故障处理单元发送执行故障修复处理操作的控制指令，以便故障处理单元响应于控制指令，执行对第一核心处理单元的故障修复处理操作。

其中，故障处理单元可由备用存储单元、复位管理单元联合构成，具体的，复位管理单元与第一核心处理单元通过复位接口连接，与第二核心处理单元建立通信连接，用于响应于第二核心处理单元发送的重启指令，控制第一核心处理单元重启。此外，故障处理单元还可由程序调试单元单独构成，程序调试单元可采用等级最高的SWD接口与第一核心处理单元连接，另外程序调试单元配置有USB、UART等通信接口，可直接与通信单元和第二核心处理单元通信。在利用程序调试单元构成的故障处理单元对第一核心处理单元进行故障修复处理时，可以响应于第二核心处理单元发送的第一调试仿真指令，执行对第一核心处理单元的故障修复处理操作。此外，还可以利用程序调试单元直接和上位机通信，响应于上位机发送的第二调试仿真指令，对第一核心处理单元执行故障修复处理操作。

在具体的应用场景中，若监测到第一核心处理单元处于故障状态，在利用第二核心处理单元向故障处理单元发送执行故障修复处理操作的控制指令，由故障处理单元响应于控制指令，执行对第一核心处理单元的故障修复处理操作时，实施例步骤具体可以包括：利用复位管理单元响应于所述第二核心处理单元发送的重启指令，并基于备用存储单元中存储的任务执行数据，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理；或，利用程序调试单元响应于所述第二核心处理单元发送的第一调试仿真指令，对所述第一核心处理单元进行故障修复处理。

相应的，对于本实施例，在具体的应用场景中，在利用程序调试单元对第一核心处理单元进行调试仿真处理时，还可采用另一种实施方式，即由程序调试单元直接接收上位机的远程控制，上位机通过通信模块向程序调试单元发送第二调试仿真指令，利用第二调试仿真指令控制程序调试单元对第一核心处理单元的调试仿真处理。相应的，实施例步骤具体可以包括：利用程序调试单元响应于上位机发送的第二调试仿真指令，执行对所述第一核心处理单元的故障修复处理。

在具体的应用场景中，在利用程序调试单元对第一核心处理单元进行故障修复处理时，可利用第二核心处理单元实时监测第一核心处理单元的工作状态，即第一核心处理单元是否恢复至正常运行状态；基于工作状态判断程序调试单元是否调试仿真完成，若是，则控制关闭程序调试单元的调试仿真处理进程，进而可减少程序调试单元的功耗。相应的，实施例步骤具体可以包括：利用第二核心处理单元监测第一核心处理单元的工作状态；基于工作状态判断程序调试单元是否完成故障修复处理，若是，则控制关闭程序调试单元的故障修复处理进程。

通过本申请中的电液支架控制器的故障恢复方法，与目前电液支架控制器的故障恢复方法相比，在本申请中，针对电液支架控制器，在第一核心处理单元的基础上增加了用于辅助控制的第二核心处理单元，两个核心处理单元互相通信，一旦监测到某个故障状态，则可以互相重启，恢复正常。在第一核心处理单元正常工作时，可向第二核心处理单元同步数据，并由第二核心处理单元将同步数据存储至备用存储单元，以便在第一核心处理单元发生故障时，向复位管理单元发送重启信号，使第一核心处理单元重启，恢复故障。此外，电液支架控制器还增加了程序调试模块，通过对程序调试模块的控制，可实现对第一核心处理单元的程序调试、烧写、仿真等操作。通过本申请中电液支架控制器的设置方式，可使电液支架控制器能够在自身故障时自行调节恢复至正常状态。通过程序调试单元，可直接对第一核心处理单元进行最底层的软件升级和在线调试等，实现远程操作，不必需要工程师下井对产品进行底层软件的升级，进而可保证电液支架控制器的稳定性以及调试工作的安全性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。