本发明涉及数据记录，尤其涉及一种设备数据记录方法、一种设备数据采集模块、一种控制器和一种电子设备。
背景技术：
1、电力行业大量采用继电保护装置、直流控制保护装置等保护装置(以下简称“保护装置”)，用于实现电力线路、开关、变压器等运行数据采集和控制，是电力生产运行的重要保障。保护装置的通信总线类似于“神经中枢”，是各插件板信息交互的“高速公路”。保护装置运行过程中的功能交互信息，需要通过通信总线来完成。
2、当保护装置出现硬件部分故障、板卡更换、程序升级、软件bug、非法操作等情况，会导致设备运行异常或导致非正常停电事故，也会在通信总线上传输相应协议数据帧。但目前电力部门无法掌握保护装置内部真实运行状态，现有技术中只能通过调度主站scada(supervisory control and data acquisition，监控与数据采集)系统从保护装置的外部通信接口获取有限信息，且获取信息量的多少取决于主站scada系统，无法反应保护装置的运行过程是否有功能异常或有非法操作。一旦出现保护装置异常、故障、停电事故等需要通过查找主站交互信息，再结合保护装置厂商提供的信息判定事故原因和责任归属。电力部门不清楚保护装置内部软件交互、指令下发过程，难以判定事故是保护装置自身故障导致，还是生产人员误操作导致或外力因素导致等，不利于事故的反演和问责。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种设备数据记录方法，响应数据记录指令，进行协议匹配，在协议匹配成功的情况下，对通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据，在协议匹配不成功或协议帧解析失败的情况下，采用信号波形录制方式记录通信总线上的通信信号，对协议数据和通信信号进行存储，从而能够准确还原设备运行过程中信息交互内容，方便电力部门进行故障跟踪溯源，也可记录设备程序升级、故障插件板更换、软件故障等异常信息，为设备可靠性提供评价数据。
2、本发明的第二个目的在于提出一种设备数据采集模块。
3、本发明的第三个目的在于提出一种控制器。
4、本发明的第四个目的在于提出一种电子设备。
5、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种设备数据记录方法，所述设备包括通信总线，所述方法包括：响应数据记录指令，进行协议匹配；在协议匹配成功的情况下，对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据；在协议匹配不成功或协议帧解析失败的情况下，采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；对所述协议数据和所述通信信号进行存储。
6、根据本发明实施例的设备数据记录方法，响应数据记录指令，进行协议匹配，在协议匹配成功的情况下，对通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据，在协议匹配不成功或协议帧解析失败的情况下，采用信号波形录制方式记录通信总线上的通信信号，对协议数据和通信信号进行存储。由此，该方法能够准确还原设备运行过程中信息交互内容，方便电力部门进行故障跟踪溯源，也可记录设备程序升级、故障插件板更换、软件故障等异常信息，为设备可靠性提供评价数据。
7、另外，根据本发明上述实施例的设备数据记录方法还可以具有如下的附加技术特征：
8、根据本发明的一个实施例，所述协议帧包括功能码和所述协议数据，在对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据时，所述方法还包括：获取所述协议帧的功能码；基于所述功能码选择性的记录所述协议数据。
9、根据本发明的一个实施例，所述基于所述功能码选择性的记录所述协议数据，包括：在所述功能码为第一功能码的情况下，不记录所述协议数据；其中，所述第一功能码用于指示所述协议帧为链路测试帧；在所述功能码为第二功能码的情况下，记录所述协议数据；其中，所述第二功能码用于指示所述协议帧为一般功能数据帧。
10、根据本发明的一个实施例，在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，所述方法还包括：在所述功能码为第三功能码的情况下，采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；其中，所述第三功能码用于指示所述协议帧为重要功能数据帧。
11、根据本发明的一个实施例，在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，所述方法还包括：在所述功能码为第四功能码或者所述协议帧无功能码的情况下，获取所述通信总线的信噪比；其中，所述第四功能码为除所述第一功能码、所述第二功能码和所述第三功能码之外的功能码；基于所述信噪比选择性的采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号。
12、根据本发明的一个实施例，所述基于所述信噪比选择性的采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号，包括：在所述信噪比大于第一信噪比阈值的情况下，采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；在所述信噪比小于第二信噪比阈值的情况下，停止采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；其中，所述第二信噪比阈值小于所述第一信噪比阈值。
13、根据本发明的一个实施例，所述对所述协议数据和所述通信信号进行存储，包括：将所述协议数据和所述通信信号存储至数据缓存器；在一次协议帧发送完成后，将所述数据缓存器中的数据加密存储至数据存储器。
14、根据本发明的一个实施例，所述设备为电力保护装置，所述电力保护装置包括背板和多个电路接插板，多个所述电路接插板设于所述背板上，且通过所述背板上的所述通信总线进行信息交互。
15、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种设备数据采集模块，其特征在于，所述设备包括通信总线，所述模块包括：协议解析电路，与所述通信总线相连，用于对所述通信总线上的协议帧进行解析；信号采集电路，与所述通信总线相连，用于采集所述通信总线上的通信信号；数据存储电路；处理器电路，所述处理器电路与所述协议解析电路、所述信号采集电路和所述数据存储电路相连，用于响应数据记录指令，进行协议匹配，并在协议匹配成功的情况下，控制所述协议解析电路对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据，以及在协议匹配不成功或协议帧解析失败的情况下，控制所述信号采集电路采集所述通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号，以及控制所述数据存储电路对所述协议数据和所述通信信号进行存储。
16、根据本发明实施例的设备数据采集模块，处理器电路与协议解析电路、信号采集电路和数据存储电路相连，用于响应数据记录指令，进行协议匹配，并在协议匹配成功的情况下，控制协议解析电路对通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据，以及在协议匹配不成功或协议帧解析失败的情况下，控制信号采集电路采集通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录通信总线上的通信信号，以及控制数据存储电路对协议数据和通信信号进行存储。由此，该模块能够准确还原设备运行过程中信息交互内容，方便电力部门进行故障跟踪溯源，也可记录设备程序升级、故障插件板更换、软件故障等异常信息，为设备可靠性提供评价数据。
17、另外，根据本发明上述实施例的设备数据采集模块还可以具有如下的附加技术特征：
18、根据本发明的一个实施例，所述协议帧包括功能码和所述协议数据，所述处理器电路在控制所述协议解析电路对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据时，还用于：获取所述协议帧的功能码；基于所述功能码选择性的记录所述协议数据。
19、根据本发明的一个实施例，所述处理器电路具体用于：在所述功能码为第一功能码的情况下，不记录所述协议数据；其中，所述第一功能码用于指示所述协议帧为链路测试帧；在所述功能码为第二功能码的情况下，记录所述协议数据；其中，所述第二功能码用于指示所述协议帧为一般功能数据帧。
20、根据本发明的一个实施例，所述处理器电路在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，还用于：在所述功能码为第三功能码的情况下，控制所述信号采集电路采集所述通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；其中，所述第三功能码用于指示所述协议帧为重要功能数据帧。
21、根据本发明的一个实施例，所述处理器电路在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，还用于：在所述功能码为第四功能码或者所述协议帧无功能码的情况下，获取所述通信总线的信噪比；其中，所述第四功能码为除所述第一功能码、所述第二功能码和所述第三功能码之外的功能码；基于所述信噪比选择性的控制所述信号采集电路采集所述通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号。
22、根据本发明的一个实施例，所述处理器电路具体用于：在所述信噪比大于第一信噪比阈值的情况下，控制所述信号采集电路采集所述通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；在所述信噪比小于第二信噪比阈值的情况下，控制所述信号采集电路停止采集所述通信总线上的通信信号，以停止采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；其中，所述第二信噪比阈值小于所述第一信噪比阈值。
23、根据本发明的一个实施例，所述协议解析电路包括：通信耦合电路，所述通信耦合电路与所述通信总线相连，用于与所述通信总线进行数据耦合得到所述协议帧；通信总线接口芯片，所述通信总线接口芯片与所述通信耦合电路和所述处理器电路相连，用于对所述协议帧进行解析以记录协议数据。
24、根据本发明的一个实施例，所述信号采集电路包括：运算放大电路，所述运算放大电路与所述通信总线相连，用于对所述通信总线上的通信信号进行放大；模数转换芯片，所述模数转换芯片与所述运算放大电路和所述处理器电路相连，用于对放大后的通信信号进行模数转换得到与所述通信信号对应的数字信号。
25、根据本发明的一个实施例，所述数据存储电路包括数据缓存器和数据存储器，所述模块还包括加密电路，所述处理器电路还与所述加密电路相连，用于将所述协议数据和所述通信信号存储至所述数据缓存器，并在一次协议帧发送完成后，控制所述加密电路对所述数据缓存器中的数据进行加密，以及将加密后的数据存储至所述数据存储器。
26、根据本发明的一个实施例，所述模块还包括通信接口电路，所述处理器电路还与所述通信接口电路相连，用于通过所述通信接口电路与外部设备进行信息交互。
27、根据本发明的一个实施例，所述模块还包括电源接口电路，用于给所述设备数据采集模块供电。
28、根据本发明的一个实施例，所述设备为电力保护装置，所述电力保护装置包括背板和多个电路接插板，多个所述电路接插板设于所述背板上，且通过所述背板上的所述通信总线进行信息交互。
29、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出的一种控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的设备数据记录方法。
30、根据本发明实施例的控制器，通过执行上述的设备数据记录方法，能够准确还原设备运行过程中信息交互内容，方便电力部门进行故障跟踪溯源，也可记录设备程序升级、故障插件板更换、软件故障等异常信息，为设备可靠性提供评价数据。
31、为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出的一种电子设备，包括上述的设备数据采集模块，或者上述的控制器。
32、根据本发明实施例的电子设备，通过上述的设备数据采集模块，或者上述的控制器，能够准确还原设备运行过程中信息交互内容，方便电力部门进行故障跟踪溯源，也可记录设备程序升级、故障插件板更换、软件故障等异常信息，为设备可靠性提供评价数据。
33、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种设备数据记录方法，其特征在于，所述设备包括通信总线，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述协议帧包括功能码和所述协议数据，在对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据时，所述方法还包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述功能码选择性的记录所述协议数据，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，所述方法还包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述信噪比选择性的采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号，包括：
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述协议数据和所述通信信号进行存储，包括：
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述设备为电力保护装置，所述电力保护装置包括背板和多个电路接插板，多个所述电路接插板设于所述背板上，且通过所述背板上的所述通信总线进行信息交互。
9.一种设备数据采集模块，其特征在于，所述设备包括通信总线，所述模块包括：
10.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所述协议帧包括功能码和所述协议数据，所述处理器电路在控制所述协议解析电路对所述通信总线上的协议帧进行解析以记录协议数据时，还用于：
11.根据权利要求10所述的模块，其特征在于，所述处理器电路具体用于：
12.根据权利要求11所述的模块，其特征在于，所述处理器电路在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，还用于：在所述功能码为第三功能码的情况下，控制所述信号采集电路采集所述通信总线上的通信信号，以采用信号波形录制方式记录所述通信总线上的通信信号；其中，所述第三功能码用于指示所述协议帧为重要功能数据帧。
13.根据权利要求12所述的模块，其特征在于，所述处理器电路在基于所述功能码选择性的记录所述协议数据时，还用于：
14.根据权利要求13所述的模块，其特征在于，所述处理器电路具体用于：
15.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所述协议解析电路包括：
16.根据权利要求9所述的模块，其特征在于，所述信号采集电路包括：
17.根据权利要求9-16任一项所述的模块，其特征在于，所述数据存储电路包括数据缓存器和数据存储器，所述模块还包括加密电路，所述处理器电路还与所述加密电路相连，用于将所述协议数据和所述通信信号存储至所述数据缓存器，并在一次协议帧发送完成后，控制所述加密电路对所述数据缓存器中的数据进行加密，以及将加密后的数据存储至所述数据存储器。
18.根据权利要求9-16任一项所述的模块，其特征在于，所述模块还包括通信接口电路，所述处理器电路还与所述通信接口电路相连，用于通过所述通信接口电路与外部设备进行信息交互。
19.根据权利要求9-16任一项所述的模块，其特征在于，所述模块还包括电源接口电路，用于给所述设备数据采集模块供电。
20.根据权利要求9-16任一项所述的模块，其特征在于，所述设备为电力保护装置，所述电力保护装置包括背板和多个电路接插板，多个所述电路接插板设于所述背板上，且通过所述背板上的所述通信总线进行信息交互。
21.一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现根据权利要求1-8任一项所述的设备数据记录方法。
22.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求9-20任一项所述的设备数据采集模块，或者根据权利要求21所述的控制器。
