一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统的制作方法

本发明涉及铁路信号领域，尤其涉及一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统。

背景技术：

经过近三十年的发展与选择，我国计算机联锁的操作显示和运维诊断终端已由传统的单元控制台方式发展为工业控制计算机及显示器组合的方式。多年来，行业内都把精力放在有安全影响的逻辑主机及逻辑软件部分，而用于操作和显示的人机交互系统没有受到足够的重视，其可靠性和可用性还需进一步提升。在人机交互部分，设有两台操作机，一台为主用设备，另一台为备用设备，仅主用设备可以作为显示终端进行操作和显示使用。两台操作机与逻辑主机连接，获取站场信息并将操作命令下发。电务维修机与操作机直接连接，获取站场信息和操作命令信息。该方式中，人机交互系统通信结构为点对点直接连接，软件和硬件易于实现。

随着现场运用经验的积累和计算机技术的发展，已暴露出该结构在以下方面存在不足：一是设备构成中的切换环节为该系统的瓶颈，切换设备故障时影响操作人员的使用，降低了系统的可靠性。二是操作机发生故障时，无应急使用的设备，系统的冗余程度不足；三是每台操作机内部组件均为单一板卡，操作机的可靠性低；四是维修机在系统中为点对点连接方式，维修机不能获取逻辑主机的信息，实现运维信息的大数据扩展受到局限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统，具有较高的可靠性与安全性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统，包括：三个人机交互单元、两个网络交换机、以及两个逻辑主机；所述三个人机交互单元通过两个网络交换机相互通信连接；每一人机交互单元内部的两个以太网通信模块分别通过每一个网络交换机连接两个逻辑主机；

其中第一与第二人机交互单元作为人机交互系统的操作部分，采用双机并用方式，两个人机交互单元均为主系；第三人机交互单元作为运维诊断部分；当第一或第二人机交互单元故障时，将所述第三人机交互单元替换发生故障的第一或第二人机交互单元使用。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，系统结构简单，没有切换设备，可靠性冗余度高，易于及时发现任何部位发生的故障，且任何单故障均不会对系统的使用产生任何影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统的架构图；

图2为本发明实施例提供的人机交互主机的架构图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提高一种多重冗余网络化的计算机联锁人机交互系统，是一种结构简单、硬件和通信接口冗余度高且易于功能扩展的人机交互单元主机及人机交互系统，具有较高的可靠性和可用性。如图1所示，其主要包括：三个人机交互单元、两个网络交换机、以及两个逻辑主机；所述三个人机交互单元通过两个网络交换机相互通信连接；每一人机交互单元内部的两个以太网通信模块分别通过每一个网络交换机连接两个逻辑主机；

其中第一与第二人机交互单元(即人机交互单元1与人机交互单元2)作为人机交互系统的操作部分，采用双机并用方式，两个人机交互单元均为主系；第三人机交互单元作为运维诊断部分；当第一或第二人机交互单元故障时，将所述第三人机交互单元替换发生故障的第一或第二人机交互单元使用，从而提高人机交互系统的可靠性。

本发明实施例中，所述三个人机交互单元的结构完全相同，还参见图1，每一人机交互单元包括：人机交互主机、显示终端(op)以及输入设备；所述人机交互主机分别连接显示终端与输入设备。

所述输入设备主要包括：鼠标(mouse)与键盘(keyboard)。

如图2所示，所述人机交互主机包括：cpu模块，以及分别与其连接的电源模块、显示模块、语音模块、互为备用结构的储存模块(存储模块1与存储模块2)、以及互为冗余结构的以太网通信模块(以太网通信模块1与以太网通信模块2)与串行通信模块(串行通信模块1与串行通信模块2)；

其中，所述电源模块分别与人机交互主机各个模块相连，为整个主机提供电源供电，cpu模块用于逻辑计算，两个储存模块完成数据储存，两个以太网通信模块完成与逻辑主机m1、m2的通信，两个串行通信模块完成与计算机联锁外部系统的通信，显示模块完成界面显示和按钮操作，语音模块完成声音的处理。在人机交互主机内，数据储存模块1、2互为备用，以太网通信模块1、2互为冗余，串行通信模块1、2互为冗余，数据储存和通信方面的薄弱环节均实现了双重冗余。

还参见图1，三个人机交互单元与两个逻辑主机通过两个网络交换机进行通信。对于每一人机交互单元，其人机交互主机内部的以太网通信模块1通过网络交换机1与m1、m2通信，人机交互主机内部的以太网通信模块2通过网络交换机2与m1、m2通信。三个人机交互主机的以太网通信模块1、2对应的通过网络交换机1、2进行互相通信。

本发明实施例中，第一与第二人机交互单元为主系，其内部的人机交互主机(即，人机交互主机1、人机交互主机2)对应的显示终端(即op1、op2)以及输入设备(即，mouse1、mouse2、keyboard1、keyboard2)在内的两套完整终端设备也并行使用，设在操作值班室内，向车务值班员显示站场状态和联锁系统的工作状态，并接收操作命令、给出相关的语音提示和报警。该结构简单，没有切换设备，可靠性冗余度高，易于及时发现任何部位发生的故障，且任何单故障均不会对系统的使用产生任何影响。

第三人机交互单元作为运维诊断部分，其显示终端(op3)的界面显示运维诊断的人机界面。

上述方案中，三个人机交互单元内部的人机交互主机硬件保持一致，从而实现第3层的硬件冗余。

下面针对系统的工作原理与工作原理进行介绍。

1、工作原理。

第一与第二人机交互单元的显示终端(op1、op2)上各自显示不同的画面，其中一个显示终端(op1)显示站场界面的左半部分，另一个显示终端(op2)显示站场界面的右半部分，通过拼接组成整个站场界面。同时，任一显示终端可以通过缩屏操作显示整个站场界面的功能。两个人机交互主机为并行操作，可大大提高运输效率。

第一与第二人机交互单元内的人机交互主机各自通过每一个网络交换机连接两个逻辑主机实现冗余连接，即每一个人机交互主机中的一个以太网通信模块通过一个网络交换机连接两个逻辑主机；第一与第二人机交互单元内的人机交互主机，均通过两个网络交换机将操作信息并行发送至两个逻辑主机，由两个逻辑主机分别进行运算处理并实时比较一致，两个逻辑主机保持同步运行并通过其执行部分动作相关的室外设备；两个逻辑主机的表示信息以及系统运行信息经过两个网络交换机分别发送至三个人机交互单元；三个人机交互单元通过两个网络交换机进行信息交互；第三人机交互单元内的人机交互主机通过两个网络交换机从第一与第二人机交互单元内的人机交互主机接收操作信息。

第一与第二人机交互单元内的人机交互主机通过互为冗余结构的串行通信模块与ctc系统的自律机直接连接，向ctc系统送出站场表示信息，并接收ctc系统的操作命令；第三人机交互单元内的人机交互主机通过互为冗余结构的串行通信模块与集中监测系统连接，向集中监测系统实时传送站场和联锁系统的状态信息。

2、供电原理。

所述第一与第二人机交互单元采用独立供电的方式，第一人机交互单元输入供电为第一路电源，第二人机交互单元的输入供电为第二路电源；该方式有效的避免了当输入供电系统断电、中间设备跳闸等故障后导致人机交互系统1和2同时停电的问题，从而减少对铁路行车安全和运输效率的影响。

第三人机交互单元通过快速切换装置选择第一路电源或第二路电源供电，当其中一路电源故障时，通过快速切换装置自动切换至另一路电源，实现人机交互单元3的电源输入冗余配置。

本发明实施例提供的上述系统，其结构简单，没有切换设备，可靠性冗余度高，易于及时发现任何部位发生的故障，且任何单故障均不会对系统的使用产生任何影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。