专利名称：生物设备远程维护与故障诊断系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种分子生物仪器设备技术领域的装置，特别涉及一种生 物设备远程维护与故障诊断系统。
背景技术：
分子生物学领域的仪器设备生产企业的产品销.售在全国(全球)各地，在生物 设备出现问题时，设备生产企业需要花费大量的人力物力去当地进行维护，故障不 能快速排除，也由于设备停机，给设备使用者造成极大损失。当生物设备功能需要 改进升级时,设备生产企业也需要派技术人员到当地对设备内嵌软件进行更新升级。 开发生物设备的远程维护和故障诊断系统，实现设备故障远程诊断和设备内嵌软件 远程更新升级，利用远程专家诊断系统，对设备运行状态信息的分析，对生物设备 进行故障诊断判断，指导设备使用人员或就近的当地技术维护人员，进行故障排除 和维护，具有很大的实用意义，大大降低企业的维护成本，提高产品的整体竞争力。
经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型专利"家电远程维护及故障诊断 系统"，(申请号200520058051，
公开日2006年6月21日)公开了一种家电远程维护及 故障诊断系统，涉及家电的远程监控及维护领域，可以对家电的运行情况进行远程 监控及维护，在用户允许的条件下，提供一种可以让厂商对家电运行进行实时监控 的系统，该系统方便厂家对运行参数进行远程分析，对软件进行远程升级，该实用 新型的一个技术特征是包括用户端和厂商控制端，用户端和厂商控制端通过通讯网 络进行通讯。该实用新型存在以下不足(l)厂商控制端通过通讯接口装置CDMA模块 与通讯网络连接，而不是采用低成本更高速的宽带上网；(2)厂商控制端服务器需 要人工进行远程故障排查，不具备故障诊断模块，不能利用专家知识实现智能诊断; (3)服务器没有历史数据库，不能保存和管理故障记录和维护记录；(4)服务器不支持打印功能，不能打印故障诊断关键数据以及诊断结果等诊断记录；(5)远程软件升 级时，厂商控制端服务器不对升级文件进行压縮分割等预处理，用户端没有软件升 级驱动模块，升级文件较大时，容易出现数据传输错误与速度慢等问题；(6)用户端 没有独立的信息采集模块，家电运行状态信息只能来自主控制器，存在采集的状态 信息不全，且通用性不好的缺点；(7)厂商控制端完成故障诊断后，只能向用户端 返回故障代码，而不是诊断结果和故障排除建议，无法返回未定义的故障类型，系 统扩展性差。此外，针对分子生物学领域的仪器设备的特殊性，分子生物学领域的 仪器设备尚无远程维护和故障诊断系统。 发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种生物设备远程维护与 故障诊断系统，利用现有成熟的通讯网络和通讯技术，实现对生物设备的远程故障 诊断和设备内嵌软件远程更新升级。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括维护中心服务器端、 通讯网络、设备端，设备端和维护中心服务器端分别与通讯网络连接，实现设备端 与维护中心服务器端的远程无线数据通信。
所述的设备端包括生物设备主控制器、生物设备电控系统、无线信息通讯装 置、信息采集模块、软件升级驱动模块、显示器、软件升级按钮和远程故障诊断按 钮；
其中软件升级驱动模块分别与无线信息通讯装置连接、生物设备主控制器连 接，实现软件升级驱动模块接收来自无线信息通讯装置的软件升级数据，并且解压 解析软件升级数据，自动更新升级生物设备主控制器的内嵌软件；
生物设备主控制器与生物设备电控系统连接，用于控制生物设备的运行； 信息采集模块分别与生物设备主控制器、生物设备电控系统连接，实现信息采 集模块与生物设备主控制器的数据通信，以及对生物设备电控系统运行状态参数的 采集；信息采集模块与无线信息通讯装置连接，实现对运行状态参数的传输，为维 护中心服务器端进行运程故障诊断提供诊断数据；显示器与生物设备主控制器连接，用于显示远程故障诊断结果； 软件升级按钮与生物设备主控制器连接，用于启动远程软件升级； 远程故障诊断按钮与生物设备主控制器连接，用于启动远程故障诊断。 所述的维护中心服务器端包括上网装置、服务器、监视器、打印机和操作设
备；
其中上网装置分别与服务器、英特网连接，实现网络信息通讯； 监视器与服务器相连接，实现显示功能； 打印机与服务器相连，用于打印各种报表； 操作设备与服务器相连，实现对服务器的操作。
其中，所述的服务器包括远程维护与故障诊断平台和数据库，远程维护与故 障诊断平台和数据库连接。
所述的远程维护与故障诊断平台包括信息通讯模块、软件升级模块、故障诊 断模块、数据库管理模块、维护记录管理模块、打印模块；
软件升级模块用于对待升级的软件代码分割和压縮打包操作，软件升级模块与 信息通讯模块连接，实现对软件升级数据包的发送；
故障诊断模块用于对运行状态参数分析，并做出故障诊断结论，故障诊断模块 与信息通讯模块连接，发送故障诊断结果到设备端；
数据库管理模块与信息通讯模块连接，用于接收和解析来自信息通讯模块的数 据，并且保存到数据库，并对数据库中的历史数据进行管理；
维护记录管理模块用于添加维护记录，以及查询历史维护记录；维护记录管理 模块与打印模块连接，用于对维护记录的打印；
故障诊断模块与打印模块连接，用于打印故障诊断关键数据以及诊断结果。
所述的通讯网络包括无线通讯网络和英特网，无线通讯网络与英特网相连接。 所述的无线通讯网络可以是GPRS网络或CDMA网络。
所述的无线通讯网络与无线信息通讯装置之间无线连接，完成设备端与通讯网 络的连接；所述的英特网与上网装置连接，完成通讯网络与维护中心服务器端之间的连接。
所述的无线信息通讯装置包括无线通讯模块、通讯主控制器、无线通讯天线、
身份识别卡、通讯参数存储器、串行通讯接口模块；
其中无线通讯天线与无线通讯模块连接，用于实现无线通讯模块与所述的无 线通讯网络的无线通讯；
身份识别卡与无线通讯模块连接，用于所述的无线通讯网络对无线通讯模块的 身份识别；
通讯主控制器与无线通讯模块连接，实现对无线通讯模块的通讯控制以及与无 线通讯模块的数据交换；
通讯参数存储器与通讯主控制器连接，用于存储所述的无线信息通讯装置的ID 号，以及维护中心服务器端的IP地址和端口号；
串行通讯接口模块与通讯主控制器连接，用于所述的无线信息通讯装置与所述 的信息采集模块、软件升级驱动模块进行数据通信。
所述的信息采集模块包括数据采集主控制器、两个串行通讯接口模块、开关 量采集模块、模拟量采集模块、CAN总线数据釆集模块；
其中两个串行通讯接口模块分别与数据釆集主控制器连接， 一个用于与所述 的无线信息通讯装置的数据通信，发送生物设备运行状态信息， 一个用于与生物设 备主控制器的数据通信；
开关量采集模块与数据采集主控制器连接，用于采集所述的生物设备电控系统 中的开关量信息；
模拟量采集模块与数据采集主控制器连接，用于采集所述的生物设备电控系统 中的模拟量信息，对模拟量信号模数转换；
CAN总线数据采集模块与数据采集主控制器连接，用于接收所述的生物设备电 控系统中的CAN总线中的控制信息与状态信息。
所述的软件升级驱动模块包括软件升级驱动主控制器、软件升级接口、串行 通讯接口模块、数据缓冲存储器；其中串行通讯接口模块一端与软件升级驱动主控制器连接,另一端与所述的无 线信息通讯装置的串行通讯接口模块连接，实现软件升级驱动模块与无线信息通讯 装置之间的数据通信；
软件升级接口与软件升级驱动主控制器连接，实现软件升级驱动模块对生物设 备主控制器的软件更新升级；
数据缓冲存储器与软件升级驱动主控制器连接，用于软件升级数据的缓冲存储。
本实用新型具有以下优点针对分子生物学领域的仪器设备的电控系统共同特 点，开发生物设备的远程维护和故障诊断系统，具有很大的通用性，实现生物设备 故障远程诊断和设备内嵌软件远程更新升级，具有很大的实用意义，大大降低企业 的维护成本，提高产品的整体竞争力。
图l是本实用新型生物设备远程维护与故障诊断系统原理图； 图2是本实用新型的无线信息通讯装置原理图； 图3是本实用新型的信号采集模块原理图； 图4是本实用新型的软件升级驱动模块原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的一个实施例作详细说明本实施例在以本实用新 型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本实用新型的保 护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括维护中心服务器端、通讯网络、设备端。设备端和 维护中心服务器端分别与通讯网络联接，实现设备端与维护中心服务器端的远程无 线数据通信。
所述的设备端包括生物设备主控制器，生物设备电控系统，无线信息通讯装置， 信息采集模块，软件升级驱动模块，显示器，以及软件升级按钮和远程故障诊断按 钮。生物设备主控制器分别与软件升级驱动模块、信息采集模块、显示器、以及软 件升级按钮和远程故障诊断按钮连接；生物设备电控系统分别与生物设备主控制器以及信息采集模块连接；无线信息通讯模块分别与软件升级驱动模块以及信息采集 模块连接。
所述的维护中心服务器端包括上网装置，服务器，监视器，打印机，以及操 作设备组成。服务器分别与上网装置、监视器、打印机、以及操作设备连接。本实 施例中上网设备为ADSL调制解调器，操作设备为鼠标键盘，监视器位19寸液晶显示 器。
所述的服务器包括运程维护与故障诊断平台和数据库，运程维护与故障诊断平 台和数据库联接。远程维护与故障诊断平台包括信息通讯模块，软件升级模块，故
障诊断模块，数据库管理模块，维护记录管理模块，以及打印模块。
所述的通讯网络由无线通讯网络和英特网组成，无线通讯网络与英特网连接。 本实施例用的无线通讯网络是GPRS网络。
所述的设备端通过无线信息通讯装置与GPRS网络无线连接。所述的维护中心服 务器端通过ADSL调制解调器与英特网连接，并且保持24小时在线。
如图2所示，所述的无线信息通讯装置包括无线通讯模块、通讯主控制器、无线 通讯天线、身份识别卡、通讯参数存储器、串行通讯接口模块l。
本实施例中采用的通讯主控制器为富士通公司生产的八位单片机MB89P475,无 线通讯模块是华为公司开发的GSM模块GTM900，无线通讯天线是GSM天线，身份识别 卡是中国移动公司的SIM卡，通讯参数存储器是电可擦除可编程只读存储器(EEPROM), 型号为AT24C16,串行通讯接口模块l由RS232电平转换芯片MAX232和D型9针串口组 成。MB89P475内部集成了2路SCI接口，其中1路与无线通讯模块GTM900连接，另l路 与MAX232连接，MAX232与D型9针串口连接；GSM天线与GTM900连接；通讯参数存储器 AT24C16与通讯主控制器MB89P475连接。通讯参数存储器AT24C16内保存服务器IP地 址、端口号、及无线通讯装置ID号。
如图3所示，所述的信息采集模块包括数据采集主控制器、两个串行通讯接口 模块2、 3、开关量采集模块、模拟量釆集模块、CAN总线数据采集模块。
本实施例中，数据采集主控制器采用美国德州仪器公司的高性能数字信号处理器TMS320F2806, TMS320F2806具有2路SCI接口和1路CAN总线接口 ； CAN总线数 据采集模块采用CAN总线收发器芯片SN65HVD230, SN65HVD230与TMS320F2806的 CAN总线接口连接；两个串行通讯接口模块2、 3采用了两个RS232电平转换芯片 MAX3232和两个D型9针串口 ，两个MAX3232分别与TMS320F2806的两个SCI接口 连接，两个D型9针串口分别与两个MAX3232连接；开关量采集模块采用了 8路光 偶，8路光偶输出连接到TMS320F2806的8个10 口；模拟量采集模块采用美国德州 仪器公司的12位SPI串行AD转换芯片，型号为ADS7870，可以同时采集8路模拟 量信号，ADS7870与TMS320F2806通过SPI总线连接。
如图4所示，所述的软件升级驱动模块包括软件升级驱动主控制器、软件升级接 口、串行通讯接口模块4、数据缓冲存储器。
本实施例中，软件升级驱动主控制器采用ATMEL公司生产的低功耗AVR单片机， 型号ATmegal6L， ATmegal6L具有l路SCI接口和l路SPI接口；软件升级接口采用SPI 接口，直接把ATmegal6L的SPI引脚SPICLK和SPIM0SI引出即可；串行通讯接口模块4 由RS232电平转换芯片MAX3232和D型9针串口组成，MAX3232与ATmegal6L的SCI弓|脚相 连，MAX3232和D型9针串口相连；数据缓冲存储器采用静态RAM数据存储器，型号为 62256， 62256与ATmegal6L通过地址线连接。
当软件升级按钮和远程故障诊断按钮都处于断开时，所述的软件升级驱动模块、 无线信息通讯装置以及信息釆集模块都处于休眠省电模式。
本实施例的生物设备远程维护与故障诊断系统通过以下步骤实现远程故障诊
断
1) 某生物设备出现故障，设备用户通过电话告知设备制造企业的技术维护部
门，请求远程故障诊断，闭合远程故障诊断按钮；
2) 生物设备主控制器通过串行通讯接口模块3，向信息采集模块发出远程故障 诊断请求指令，启动信息采集模块；
3) 信息采集模块进入正常工作模式，给无线信息通讯装置发出启动无线通讯 命令，同时开始采集生物设备运行状态信息；4) 无线信息通讯模块进入正常工作模式，根据通讯参数存储器保存的服务器 IP地址、端口号、及无线信息通讯装置ID号，给维护中心服务器端发送无线信息通
讯装置ID号；
5) 在维护中心服务器端，信息通讯模块收到ID号，并与发送此ID号的无线信
息通讯装置建立通讯连接；
6) 信息采集模块通过开关量采集模块、模拟量采集模块、以及CAN总线数据采 集模块采集生物设备电控系统的运行状态信息，并对这些信息预处理，压縮打包后 发送到无线信息通讯装置；
7) 无线信息通讯装置再将数据压縮包发送到维护中心服务器端；
8) 在维护中心服务器端，信息通讯模块收到数据压縮包，并对其解压解析， 保存到数据库，并将解析后的生物设备运行状态信息在监控器上显示；
9) 故障诊断模块调出数据库中的生物设备运行状态信息，并根据专家知识对 其分析，得出故障诊断结论和故障排除建议；
10) 将本次维护记录通过维护记录管理模块添加到维护记里数据库中，通过信
息通讯模块发送诊断结果到设备端的无线信息通讯装置；如果需要的话，通过打印 模块打印本次诊断结果和维护记录；
11) 无线信息通讯装置接收到故障诊断结果，并经过信息采集模块发送到生物 设备主控制器，生物设备主控制器将故障诊断结果在显示器上显示，提示设备使用 用户如何排除故障；
12) 故障诊断结束，断开远程故障诊断按钮，无线信息通讯装置以及信息采集 模块重新转到休眠省电模式。
本实施例的生物设备远程维护与故障诊断系统通过以下步骤实现远程软件更新 升级
1)当有可用升级软件时，生物设备生产企业技术维护人员通过远程维护与故 障诊断平台的软件升级模块，把软件升级文件转换成一个或多个软件升级压縮包， 上传到数据库；同时生产企业告知设备用户软件可以升级；2) 设备用户闭合软件升级按钮；
3) 生物设备主控制器通过软件升级接口向软件升级驱动模块发出请求远程软 件升级指令，启动软件升级驱动模块；
4) 软件升级驱动模块进入正常工作模式，给无线信息通讯装置发出启动无线 通讯命令；
5) 无线信息通讯模块进入正常工作模式，根据通讯参数存储器保存的服务器 IP地址、端口号、及无线信息通讯装置ID号，给维护中心服务器端发送无线信息通 讯装置ID号和请求远程软件升级指令；
6) 在维护中心服务器端，信息通讯模块收到ID号和请求远程软件升级指令， 并与发送此ID号的无线信息通讯装置建立通讯连接；
7) 软件升级模块从数据库调出软件升级压縮包，并通过信息通讯模块发送到 设备端的无线信息通讯装置；
8) 在设备端，无线信息通讯装置接收到软件升级压縮包，并把软件升级压縮 包发送给软件升级驱动模块；
9) 软件升级驱动模块把接收到的软件升级压縮包，解压后放入数据缓冲存储 器，按照软件升级规则，通过软件升级接口对生物设备主控制器的内嵌软件进行更 新升级，直到升级完毕；
10) 显示器显示远程软件升级完毕；
11) 断开软件升级按钮，软件升级驱动模块以及信息采集模块重新转到休眠省 电模式；
12) 生物设备主控制器重新启动，远程软件升级结束。
权利要求1.一种生物设备远程维护与故障诊断系统，包括维护中心服务器端、通讯网络、设备端，设备端和维护中心服务器端分别与通讯网络连接，所述的维护中心服务器端包括上网装置、服务器、监视器、打印机和操作设备，上网装置分别与服务器、英特网连接，监视器与服务器相连接，打印机与服务器相连，操作设备与服务器相连，其特征在于，所述的设备端包括生物设备主控制器、生物设备电控系统、无线信息通讯装置、信息采集模块、软件升级驱动模块、显示器、软件升级按钮和远程故障诊断按钮，软件升级驱动模块分别与无线信息通讯装置连接、生物设备主控制器连接，生物设备主控制器与生物设备电控系统连接，信息采集模块分别与生物设备主控制器、生物设备电控系统连接，信息采集模块与无线信息通讯装置连接，显示器与生物设备主控制器连接，软件升级按钮与生物设备主控制器连接，远程故障诊断按钮与生物设备主控制器连接，用于启动远程故障诊断。
2. 如权利要求l所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的 服务器包括远程维护与故障诊断平台和数据库，远程维护与故障诊断平台和数据 库连接。
3. 如权利要求2所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的 远程维护与故障诊断平台包括信息通讯模块、软件升级模块、故障诊断模块、数 据库管理模块、维护记录管理模块、打印模块，软件升级模块与信息通讯模块连接， 故障诊断模块与信息通讯模块连接，数据库管理模块与信息通讯模块连接，维护 记录管理模块与打印模块连接，故障诊断模块与打印模块连接。
4. 如权利要求l所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的 通讯网络包括无线通讯网络和英特网，无线通讯网络与英特网相连接。
5. 如权利要求4所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的无线通讯网络是GPRS网络或CDMA网络。
6. 如权利要求4所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的无线通讯网络与无线信息通讯装置之间无线连接，所述的英特网与上网装置连接。
7. 如权利要求l所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的 无线信息通讯装置包括无线通讯模块、通讯主控制器、无线通讯天线、身份识别 卡、通讯参数存储器、串行通讯接口模块，无线通讯天线与无线通讯模块连接，身 份识别卡与无线通讯模块连接，通讯主控制器与无线通讯模块连接，通讯参数存储 器与通讯主控制器连接，串行通讯接口模块与通讯主控制器连接。
8. 如权利要求l所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的 信息采集模块包括数据采集主控制器、两个串行通讯接口模块、开关量采集模块、模拟量采集模块、CAN总线数据采集模块，两个串行通讯接口模块分别与数据采集主 控制器连接，开关量采集模块与数据采集主控制器连接，模拟量采集模块与数据采 集主控制器连接，CAN总线数据采集模块与数据采集主控制器连接。
9.如权利要求1所述的生物设备远程维护与故障诊断系统，其特征是，所述的软件升级驱动模块包括软件升级驱动主控制器、软件升级接口、串行通讯接口模块、数据缓冲存储器，串行通讯接口模块一端与软件升级驱动主控制器连接,另一 端与所述的无线信息通讯装置的串行通讯接口模块连接，软件升级接口与软件升级 驱动主控制器连接，数据缓冲存储器与软件升级驱动主控制器连接。
专利摘要本实用新型涉及的是分子生物学技术领域的生物设备远程维护与故障诊断系统。本实用新型包括维护中心服务器端、通讯网络、设备端，设备端和维护中心服务器端分别与通讯网络连接，实现设备端与维护中心服务器端的远程无线数据通信。针对分子生物学领域的仪器设备的电控系统共同特点，开发生物设备的远程维护和故障诊断系统，具有很大的通用性，实现生物设备故障远程诊断和设备内嵌软件远程更新升级，具有很大的实用意义，大大降低企业的维护成本，提高产品的整体竞争力。
文档编号G01R31/00GK201060239SQ200720071359
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者程抒一 申请人:上海物实信息科技有限公司