機(jī)車信號(hào)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)

鄭龍

【摘 要】機(jī)車信號(hào)分析軟件是機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備數(shù)據(jù)分析的重要組成部分。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的車載設(shè)備維護(hù)狀態(tài)檢測(cè)和智能化的機(jī)車信號(hào)數(shù)據(jù)記錄分析，已成為設(shè)備使用和維護(hù)過程中的突出問題。針對(duì)此問題，論文提出了研制機(jī)車信號(hào)作業(yè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有功能全、操作簡(jiǎn)便、人機(jī)友好、供電方式靈活、攜帶方便等特點(diǎn)，極大地提高了電務(wù)維護(hù)人員的工作效率。

【Abstract】The cab signal analysis software is an important part of cab signal on-board equipment data analysis. In recent years， with the widespread application of JT-C series cab signal equipment in the whole railway， paper puts forward the development of cab signal operation network maintenance system， which has the characteristics of full function， simple operation， friendly man-machine， flexible power supply mode and convenient portability. This system greatly improves the work efficiency of electrical maintenance personnel.

【關(guān)鍵詞】機(jī)車信號(hào);維護(hù)系統(tǒng);自動(dòng)化;網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)

【Keywords】cab signal; maintenance system; automation; network monitoring

【中圖分類號(hào)】TP274+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）10-0152-02

1 概述

目前，鐵路運(yùn)營(yíng)企業(yè)所使用的機(jī)車信號(hào)分析軟件為單機(jī)版軟件，各個(gè)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)不能共享，無法滿足現(xiàn)實(shí)工作的需要。因此，通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研以及深入分析，機(jī)車信號(hào)作業(yè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能。

①網(wǎng)絡(luò)版記錄分析軟件。用戶可以利用該軟件通過對(duì)從JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)記錄板下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。②便攜式機(jī)車信號(hào)作業(yè)維護(hù)終端。通過無線傳輸?shù)姆绞綇腏T-C（2000）型機(jī)車信號(hào)記錄板將所記錄的用戶作業(yè)日志和列車運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y式機(jī)車信號(hào)作業(yè)維護(hù)終端中，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括記錄板記錄的所有數(shù)據(jù)。③設(shè)備應(yīng)具備系統(tǒng)時(shí)鐘校準(zhǔn)功能，與網(wǎng)絡(luò)時(shí)間進(jìn)行同步，以保證記錄數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性。

2 系統(tǒng)設(shè)備的組成和功能

機(jī)車信號(hào)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)由中心服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、分析終端、作業(yè)瀏覽器和維護(hù)接口服務(wù)器構(gòu)成。維護(hù)接口服務(wù)器是可選服務(wù)器，主要實(shí)現(xiàn)與維護(hù)終端交換數(shù)據(jù)的功能。整個(gè)系統(tǒng)框架如圖1所示。

中心服務(wù)器是系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互中心，由通信協(xié)議模塊、服務(wù)器接口模塊（包括Web服務(wù)器數(shù)據(jù)和維護(hù)接口服務(wù)器數(shù)據(jù)接口）、消息管理模塊、連接管理模塊、權(quán)限管理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、文件列表維護(hù)模塊構(gòu)成，為分析終端和其它服務(wù)器與中心服務(wù)器的連接提供服務(wù)支持，存儲(chǔ)各終端上傳的轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)，管理與維護(hù)所有終端的連接、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、用戶權(quán)限、用戶工作日志。

數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)記錄數(shù)據(jù)文件、消息數(shù)據(jù)、作業(yè)日志數(shù)據(jù)的存取功能。數(shù)據(jù)服務(wù)器默認(rèn)使用SQLite存儲(chǔ)以方便部署，系統(tǒng)可以通過配置文件選擇使用SQLite或SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護(hù)模塊組成，數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器和Web服務(wù)器連接，響應(yīng)中心服務(wù)器和Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)操作請(qǐng)求。

數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護(hù)模塊組成，數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器和Web服務(wù)器連接，響應(yīng)中心服務(wù)器和Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)操作請(qǐng)求。

Web服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)作業(yè)瀏覽器瀏覽分析終端和維護(hù)終端作業(yè)日志的功能。該功能以Web服務(wù)器方式實(shí)現(xiàn)，Web服務(wù)器連接到中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送和作業(yè)日志記錄的查詢與下載。作業(yè)瀏覽器的用戶通過瀏覽器登錄Web服務(wù)器，在瀏覽器以網(wǎng)頁(yè)方式查看作業(yè)日志。

Web服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、作業(yè)日志管理模塊（包括日志查詢、日志瀏覽、日志統(tǒng)計(jì)）、登陸管理、消息管理組成，Web服務(wù)器與中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)向中心服務(wù)器發(fā)送消息和相應(yīng)數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)的操作請(qǐng)求[1]。

分析終端則除了實(shí)現(xiàn)原單機(jī)版機(jī)車信號(hào)分析軟件的所有功能外，還增加了與中心服務(wù)器的連接控制、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)的上傳與下載、用戶權(quán)限控制、用戶動(dòng)作與日志記錄等功能。分析終端主要由通信協(xié)議模塊、工作模式配置模塊、服務(wù)器登陸管理模塊、用戶權(quán)限管理模塊、終端數(shù)據(jù)傳輸模塊、作業(yè)日志記錄模塊、消息管理模塊組成。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 工作原理概述

機(jī)車信號(hào)分析軟件網(wǎng)絡(luò)版主要實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)數(shù)據(jù)的共享分析功能以及作業(yè)管理功能，各分析終端將轉(zhuǎn)儲(chǔ)的機(jī)車信號(hào)記錄數(shù)據(jù)上傳到中心服務(wù)器后，由中心服務(wù)器統(tǒng)一管理并維護(hù)數(shù)據(jù)列表。各分析終端通過中心服務(wù)器更新數(shù)據(jù)列表并下載選定的機(jī)車信號(hào)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各分析終端的作業(yè)日志通過作業(yè)瀏覽器進(jìn)行查看[2]。

3.2 數(shù)據(jù)記錄及通信方法

3.2.1 作業(yè)日志記錄

JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)設(shè)備記錄板采用STM32作為記錄CPU，記錄機(jī)車信號(hào)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和作業(yè)日志數(shù)據(jù)，使用ATWINC1500模塊作為無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與便攜維護(hù)終端的連接。

檢修人員按檢修作業(yè)規(guī)范的步驟對(duì)機(jī)車信號(hào)設(shè)備進(jìn)行操作，記錄板會(huì)將操作動(dòng)作按時(shí)間、類別、名稱記錄在內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)。檢修作業(yè)完畢后，通過連接到機(jī)車信號(hào)設(shè)備的便攜維護(hù)終端將作業(yè)日志數(shù)據(jù)提取到便攜維護(hù)終端，再通過4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)將作業(yè)日志記錄上傳到服務(wù)器。

3.2.2 無線網(wǎng)絡(luò)連接

JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)設(shè)備以無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的方式等待便攜維護(hù)終端的接入。便攜維護(hù)終端連接到機(jī)車信號(hào)設(shè)備后，使用連接碼向機(jī)車信號(hào)設(shè)備發(fā)送連接請(qǐng)求。待機(jī)車信號(hào)設(shè)備驗(yàn)證連接請(qǐng)求成功后，向便攜維護(hù)終端返回機(jī)車信號(hào)設(shè)備號(hào)和機(jī)車號(hào)。

便攜維護(hù)終端通過Android的Java應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)與JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)設(shè)備和服務(wù)器的通信。通過Wi-Fi方式連接到機(jī)車信號(hào)設(shè)備的無線接入點(diǎn)，通過移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi方式連接到服務(wù)器。

3.2.3 通信協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP Socket方式連接，協(xié)議格式采用長(zhǎng)度、標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)區(qū)的方式定義。在數(shù)據(jù)區(qū)承載具體的業(yè)務(wù)內(nèi)容，通過協(xié)議地址、協(xié)議版本碼、數(shù)據(jù)命令類型、壓縮標(biāo)識(shí)、業(yè)務(wù)類型碼、業(yè)務(wù)子類型碼、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容的方式進(jìn)行定義。各設(shè)備的協(xié)議通過不同的協(xié)議版本碼、業(yè)務(wù)類型碼進(jìn)行區(qū)分。

3.2.4 數(shù)據(jù)文件同步

機(jī)車信號(hào)分析終端與服務(wù)器之間在后臺(tái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)文件同步，當(dāng)某個(gè)機(jī)車信號(hào)分析終端導(dǎo)入新記錄數(shù)據(jù)或便攜維護(hù)終端上傳記錄文件后，其他聯(lián)網(wǎng)的機(jī)車信號(hào)分析終端將新紀(jì)錄數(shù)據(jù)自動(dòng)同步到本地。機(jī)車信號(hào)分析終端和服務(wù)器采用C#編寫的.NET Framework應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。機(jī)車信號(hào)分析終端和服務(wù)器之間采用事件觸發(fā)通知的方式同步數(shù)據(jù)文件。服務(wù)器采用異步多線程方式，允許同時(shí)處理多個(gè)分析終端的文件傳輸過程。

4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

4.1 技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兼容單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版的架構(gòu)（允許用戶自行選擇工作方式）。數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一存儲(chǔ)，分析車間的人員能上傳與共享所有的機(jī)車信號(hào)數(shù)據(jù)，從而使數(shù)據(jù)分析無需在多臺(tái)計(jì)算間切換。其中的用戶管理與用戶操作記錄功能更為規(guī)范，為工區(qū)人員的作業(yè)流程提供了管理依據(jù)。

4.2 交互特點(diǎn)

系統(tǒng)應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)、人性化提示、優(yōu)化測(cè)量軟件算法，操作簡(jiǎn)便、人機(jī)友好、供電方式靈活、攜帶方便。記錄分析人員或檢修人員通過簡(jiǎn)單的操作即可完成對(duì)機(jī)車信號(hào)設(shè)備的出入庫(kù)檢測(cè)和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并且可通過網(wǎng)絡(luò)的方式將作業(yè)日志和記錄數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器以便操作者查看，可最大程度地提高電務(wù)維護(hù)人員的工作效率。

5 結(jié)語(yǔ)

本次研發(fā)完成了機(jī)車信號(hào)的傳統(tǒng)技術(shù)手段與新時(shí)代網(wǎng)絡(luò)信息科技的融合，結(jié)合JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)設(shè)備記錄分析系統(tǒng)的特點(diǎn)，針對(duì)設(shè)備檢修規(guī)程和記錄分析統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)了完備便捷的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方法，進(jìn)一步提高了JT-C（2000）型機(jī)車信號(hào)設(shè)備的針對(duì)性和實(shí)用性，可以更有效地服務(wù)于安全生產(chǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】金亮.基于3G網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸技術(shù)的研究與仿真[D].保定：華北電力大學(xué)，2008.

【2】EN 50129—2003 鐵路應(yīng)用：通信、信號(hào)和處理系統(tǒng)安全相關(guān)的信號(hào)電子系統(tǒng)[S].