2020年设备远程控制技术解决方案_V1.0

2020年设备远程控制技术解决方案

1. 远程开关机系统设计要求

远程开关机系统的设计应符合以下要求：

➢ 系统基于设备低能耗的设计方针，通过远程开关机技术，可大大降低设

备的能耗。

➢ 在开关机过程中，如碰到故障应及时提醒和给予相关工作人员足够醒目

的警示。

➢ 系统在进行设备网络唤醒时不应引起网络阻塞。

➢ 系统设计的设备容量应在200台以上，并且应有20%的冗余量。

➢ 设备数据通信及控制网络应为以太网为准，不应增设其它路径，以增加

成本。

➢ 所有的设备应由控制中心SC进行集中统一管理。

2. 设备远程开关机功能的硬件设计及设备选型

2.1 网络唤醒技术

远程唤醒技术(WOL，Wake-on-LAN) 是由网卡配合其他软硬件，通过给处

于待机状态的网卡发送特定的数据祯，实现电脑从停机状态启动的一种技术。

1） Magic Packet技术简介

Magic Packet技术是AMD公司开发出来的一种用于网络唤醒的包通讯协议。

它的基本技术细节很简单和容易理解的，它主要包括以下几方面：

2） Magic Packet模式使能

假设以太网控制器事先是和网络连接通信正常的，那么在这个以太网控制器

依附的PC机进入系统休眠前，他的软件或硬件系统必需将以太网控制器设置为

Magic Packet使能模式。这将有2种方法实现：要么设置以太网控制器的内部寄

存器的位，要么驱动以太网控制器的SLEEP#引脚为低电平。这2种方法之中的

一种被执行，将关闭正常的网络服务，从而进入Magic Packet使能模式。此时，

设备不再进行任何通信服务，而是实时监测所有收到的帧是否是Magic Packet

帧。

3） Magic Packet帧检测

一旦以太网控制器进入了Magic Packet使能模式，它会监测所有收到的帧是

否为一个特定的序列，这个序列惊蛰吃 标识了这个帧是一个Magic Packet帧。Magic

Packet帧必需符合基本的以太网协议的要求。例如：目的地址、源地址和CRC，

其中目的地址可能会是目的节点的MAC地址，或者是多播地址或广播地址。特

定序列是由16个重复的目的节点的MAC地址组成，这个序列必需是连续的，

其中不能有任何的断裂。这个特定序列可以放置在帧的任何位置，但是特定序列

的前面必需有一个同步流。同步流使得扫描状态机的扫描时钟得到同步。同步流

被定义为6个字节的FFh。设备也可以接收一个多播帧，只要16个重复班长的英语 的MAC

地址和本机相匹配，那么机器就会被唤醒。假设网络上一主机节点的MAC地址

是：11H 22H 33H 44H 55H 66H。那么在主机被唤醒前，以太网控制器所扫描到

的数据为：

DESTINATION SOURCE MISC FF FF FF FF FFFF 11 22 33 44 55 66 11 22 33

44 55 66 11 22 33 4455 66 11 22 33 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 22 3344 55 66 11

22 33 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 2233 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 22 33 44 55

66 11 22 33 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 22 33 44 55 66 11 22 33

44 55 66 MISC CRC。

4） Magic Packet模式关闭

有2种方法使得以太网控制器返回到正常通信服务模式，一是通过Magic

Packet帧，二是操作人员移动鼠标或键盘操作。通过复位以太网控制器的内部寄

存器的位或释放SLEEP#引脚可以使网络控制器返回到正常工作模式。同时网络

控制器会给电源送出一使能信号，该计算机系统就会自动加电进入开机状态。

2.2 设备远程开关机系统组成

设备电源控制系统，主要组成部分有：

 主控单元ECU及其电源适配器

 不间断电源UPS

 电源控制模块

 车站控制中心SC

主控单元接收来自控制中心的指令，指示电源控制模块按照设定的流程对闸

机各个部分单元电源进行操作。远程开关机控制系统组成示意图如下：

图 设备远程开关机系统图

市电进入到UPS，由UPS分别输出到电源控制器及ECU的电源适配器。主

控单元ECU必须处于供电状态下，才能被网络唤醒，所以UPS应处于常工作态。

即设备被远程关机后，UPS也应处于开机状态，以便提供电源供给ECU。SC控

制中心通过以太网控制ECU，ECU通过串口和电源控制模块通信，电源控制模

块控制内部各个单元的电源开关，从而控制整个设备的开关机。

2.3 硬件的基本要求

设备的唤醒主要是主控单元的唤醒，然后通过主控单元通过发指专八什么时候考 令到电源控

制器对系统各个部件逐一加电。使用网络唤醒对主控单元的硬件有一定的要求，

主要表现在网卡、主板和电源上，三者必须同时支持网络唤醒的要求才能实现该

功能：

1） 网卡

被唤醒计算机的网卡必须支持WOL即Wake-up On LAN。网卡支持PCI2.2

标准，即网卡支持从PCI插槽取电。

2） 电源

电源必须是符合ATX 2.01标准的ATX电源，+5V Standby电流至少应在

600mA以上。

ATX电源的特点:与AT电源相比，ATX电源增加了“＋3.3V、＋5VSB、PS

－ON ”三个输出。其中“＋3.3V”输出主要是供CPU用，而“＋5VSB”、“PS－ON”

输出则体现了ATX电源的特点。ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的

市电开关来控制电源是否工作，而是采用“＋5VSB、PS－ON”的组合来实现电源

的开启和关闭，只要控制“PS－O幽默俏皮话 N”信号电平的变化，就能控制电源的开启和关

闭。“PS－ON”小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源。

3） 主板

主板必需支持PCI2.2标准，可以直接通过PCI插槽向网卡提供+3.3V Standby

电源。

3. 设备远程开关机系统的软件系统

远程关机功能可通过SC手动发送远程开关机命令，SC可设置运营时间表，

在计划时间内自动发送远程开关机命令。

远程关机使用命令通过TCP方式发送设备控制命令，控制命令报文格式采用

当前接口规范。

SC具有远程关机控制命令，SC可向单个，某类，一组设备发送远程关机命

令，设备接收关机控制命令后，控制设备电源模块，关闭设备内部各个模块电源，

在关闭电源后，自动关闭设备ECU，进入关机状态。

远程开机命令采用Magic Packet数据包在车站内广播。SC针对每个车站设

备网络适配器的Mac地址，组织不同的Magic Packet，设备接收到与自身网络适

配器Mac地址相同的Magic Packet，即自动唤醒ECU，ECU启动后，通过电源

模块控制启动设备的各个模块。并启动设备程序，完成远程自动开机。

SC在车站设备启动时，可通过arp协议自动搜索每台设备的Mac地址，并

保存在数据库中，通常在设备安装后搜索一次，在设备网络适配器没有更换的情

况下，SC可通过保存的Mac地址控制唤醒对应的设备。SC提供设备Mac地址

的查询，在设备维修更换网络适配器时，需要重新搜索设备的Mac地址，更新

设备的Mac地址，以确保远程开机功能可正常执行。

4. 设备远程开关机系统的实现流程

1） 设备远程关机

主控单元接收到SC控制中心发过来的关机指令后，先通知电源控制器按照

预先设定的流程，逐一关闭设备内部各单元的电源。电源控制器完成操作后，向

主控单元响应一个操作正确的应答，否则响应一个操作错误的应答。主控单元收

到应答后，向SC控制中心报告设备大头菜咸菜的腌制方法 关闭状态，然后等待控制中心的响应。SC

收到状态报告，向设备发送一个确认，主控单元收到确认立即关机。关机后，网

卡处于Magic Packet帧检测状态。

设备关机流程如下：

➢ SC发送设备关机命令

➢ 设备ECU控制电源模块关闭各模块电源

➢ 关闭ECU

设备

SC发送控制关机命

令

TCPECU控制电源模块

串口

关闭各模块电源

ECU关闭

图 设备远程关闭示意图

设备关机的通信流程及状态报告

图 设备远程关机流程图

5. 设备网络唤醒

要网络唤醒的设备必需使用符合ATX 2.01标准的ATX电源，同时网卡处于

Magic Packet帧检测状态。控制单元的网卡收到和自己MAC相匹配的Magic

Packet帧后，使能一个信号电源加电，控制单元启动。控制单元启动后，立即向

SC控制中心发送一个”主控单元唤醒”确认，以表明网络唤醒的阶段一成功。接

着主控单元发送指令到电源控制模块，指示开启设备内部子单元电源。电源模块

操作完成后发送一个响应指令给主控单元。主控单元在根据各设备的初始化情况

向SC控制中心提交一个报告，设备唤醒成功。

设备开机流程如下：

➢ SC广播Magic Packet

➢ 对应的设备网络适配器唤醒ECU

➢ ECU加电启动，控制电源模块逐一启动各个模块

➢ 启动设备蓝玫瑰的花语 业务程序

设备

SC发送Magic

Packet

网络适配器接收

是否为本机Mac

Y

电源加电启动ECU

控制电源模块启动

各个模块

启动业务程序

图设备远程启动

设备通信及状态报告流程图如下

图 设备网络唤醒流程图

6. 设备远程开关机系统测试

根据初步设计方案和对网络唤醒数据包、电源控制器控制流程进行详细分析。

在系统测试时，在设备较多时，应检测网络唤醒数据包的广播是否会造成网络阻

塞，及采取相应的措施，最终确定和完善设计方案。