实现机车车载高密数据远程访问的方法、车载模块及系统与流程

本发明涉及机车通信技术领域，尤其涉及一种实现机车车载高密数据远程访问的方法、车载模块及系统。

背景技术：

机车运行安全是铁路运营中十分重要的一个问题，为保障机车运行安全，则需要对机车进行有效的故障分析处理等。在故障数据的分析处理中，机车运行状态等信息是非常重要的一部分，甚至决定着机车运行、管理、维护的方向，因而通常需要对机车进行远程监控以获取机车在线运行状态。

针对远程获取机车在线运行状态等数据信息，目前通常都是周期性的采集车载数据，借助GPRS、3G、4G等无线传输通道将车载数据发送给地面访问端，地面访问端再由接收到的周期车载数据进行故障分析等。无线传输通道传输车载数据会产生数据流量，为控制流量成本，上述将数据周期发送至地面访问端的方式中发送周期往往很大，远远大于数据的采集周期，即地面访问端所获取到的车载数据密度低，低密度的车载数据无法满足各种故障分析需求，如故障发生时需要对某具体故障进行可靠性分析，由低密度数据并不足以支撑对故障进行有效的分析。

为了能够获取机车中车载高密度数据，目前则通常是通过在线下载数据文件的方式实现，即当需要获取某个时间段车载数据时，直接下载车载记录数据中对应该时间段的整个数据文件，一个数据文件中记录有固定时间段内(如1个小时)的车载数据。该类以数据文件下载的方式获取车载高密度数据，下载的数据量非常大，会造成数据流量的大量浪费，且远程在线下载需要消耗大量时间，同时仅能获取固定时间段内数据，数据获取缺少灵活性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、所需流量少、数据访问的效率高以及灵活性大的实现机车车载高密数据远程访问的方法、车载模块及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种实现机车车载高密数据远程访问的方法，步骤包括：

1)在目标机车中配置用于数据访问的车载模块；

2)所述车载模块以指定周期采集目标机车中车载数据并进行记录；当需要访问目标机车中车载数据时，转入执行步骤3)；

3)所述车载模块与访问端建立远程通信连接，并接收访问端发送的包含所需访问数据信息的数据点播命令，解析所述数据点播命令后，按照解析得到的所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据发送至访问端。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤2)中采集车载数据并进行记录时，具体建立数据记录文件，将采集到的车载数据按照指定顺序记录至所述数据记录文件中，并建立对应所述数据记录文件中各记录数据的索引文件；所述步骤3)中具体通过所述索引文件，从所述数据记录文件中定位到目标数据。

作为本发明方法的进一步改进：所述索引文件记录有对应所述数据记录文件中各记录数据的时间信息。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤3)中数据点播命令包括所需访问数据的时间起始点、持续时间；所述车载模块筛选数据时，解析所述数据点播命令后，由解析得到的所需访问数据的时间起始点、持续时间确定所需点播时间段，并遍历所述索引文件，从所述索引文件中查找包含所需点播时间段的目标索引记录，由目标索引记录从所述数据记录文件中定位到目标数据。

作为本发明方法的进一步改进：所述索引文件还记录有对应所述记录文件中各记录数据的起始偏移地址，根据目标索引记录的所述起始偏移地址定位到目标数据，所述起始偏移地址为在每次将车载数据记录至所述数据记录文件时，计算出当前所述数据记录文件的大小得到。

作为本发明方法的进一步改进：每次当所述车载模块启动时，还包括根据所述索引文件对所述数据记录文件中未写完记录进行删除修复处理。

作为本发明方法的进一步改进：所述索引文件配置为定长，且按照行的顺序存储各条索引记录，所述进行删除修复处理的具体步骤为：判断所述索引文件的行数，如果行数少于最小行数值则将所述索引文件以及数据记录文件均删除；否则取出所述索引文件的最后一行记录，并根据所取出记录的长度判断是否写完，如果判定为未写完，将所述索引文件中最后指定行记录进行删除，以及将所述数据记录文件中最后一条记录进行删除；如果判定为写完，则根据最后一条索引记录定位到所述数据记录文件中最后一条数据，并判断定位到的最后一条数据是否写完，如果写完，不执行操作，如果未写完，则删除所述数据记录文件中最后一条数据记录以及所述索引文件中最后一条索引记录，完成修复过程。

作为本发明方法的进一步改进：所述步骤3)中车载模块接收到数据点播命令时，发送是否存在所需访问数据的响应信息给访问端，其中若存在所需访问数据，则在发送完响应信息后，筛选出目标数据并按照预设格式发送给访问端；访问端在发送数据点播命令后指定时间段内，若未接收到车载模块的响应信息，则重发数据点播命令。

本发明进一步公开用于上述实现机车高密数据访问的方法的车载模块，包括相互连接的访问控制模块，以及用于以指定周期采集目标机车中车载数据并进行记录的数据采集记录模块，所述访问控制模块包括依次连接的接收单元、命令解析单元、数据筛选单元以及发送单元，所述接收单元接收访问端发送的数据点播命令，经所述命令解析单元进行解析后，得到所需访问数据信息；所述数据筛选单元根据所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据，通过所述发送单元发送至访问端。

作为本发明车载模块的进一步改进：所述数据采集记录模块包括数据采集单元以及数据记录单元，所述数据记录单元建立数据记录文件，将采集到的车载数据按照指定顺序记录至所述数据记录文件中，并建立对应所述数据记录文件中各记录数据的索引文件；所述数据筛选单元通过所述索引文件从所述数据记录文件中定位到目标数据。

本发明进一步提供实现机车高密数据访问的系统，包括配置于访问端的访问端模块以及配置于目标机车中的上述车载模块，当需要访问目标机车中车载高密数据时，所述车载模块与所述访问端模块建立远程通信连接，所述访问端模块向所述车载模块发送所述数据点播命令，所述车载模块接收到所述数据点播命令后进行响应，按照所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据发送至访问端。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明通过配置车载模块，由车载模块以指定周期采集目标机车中车载数据并进行记录，当需要访问车载数据时，车载模块与访问端建立远程通信连接，并接收访问端发送的数据点播命令，根据数据点播命令筛选出所需数据发送至访问端，即基于数据点播方式实现车载数据访问，实现方法简单，可以灵活的获取特定时间段内车载数据，从而能够实现机车中车载高密度数据的远程灵活、快速访问，满足故障数据定点可靠分析需求，同时访问数据传输快捷，能够有效减少不必要的数据流量，与传统的使用文件下载方式获取高密数据相比，能避免大量流量浪费，降低数据流量成本；

2)本发明进一步在车载数据记录时，相应的建立与车载记录数据对应的索引文件，使得通过索引文件能够快速的索引定位到数据记录文件中各数据，结合索引文件及数据记录文件实现车载高密度数据的高效访问，同时方便对记录文件进行修复；

3)本发明进一步通过索引文件记录车载数据的时间信息、起始偏移地址，解析数据点播命令获取到所需点播时间段后，使用偏移映射方式能够迅速定位到所需访问数据，即结合使用时间索引文件与数据记录文件映射的方式实现点播数据的快速索引，实现方式简单且可靠性高；

4)本发明进一步每次当车载模块启动时，根据索引文件对数据记录文件中未写完记录进行删除修复处理，可以避免数据记录文件与索引文件由于文件没写完导致的数据错乱，保证数据访问的可靠性。

附图说明

图1是本实施例实现机车车载高密数据远程访问的方法的实现流程示意图。

图2是本发明具体实施例中数据记录文件和索引文件的结果示意图。

图3是本实施例中删除修复处理的具体实现流程示意图。

图4是本实施例中实现机车车载高密数据远程访问的方法的具体实现流程示意图。

图5是本实施例用于实现机车车载高密数据远程访问的车载模块的结构示意图。

图6是本实施例实现机车车载高密数据远程访问系统的结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例实现机车车载高密数据远程访问的方法，步骤包括：

1)在目标机车中配置用于数据访问的车载模块；

2)车载模块以指定周期采集目标机车中车载数据并进行记录；当需要访问目标机车中车载数据时，转入执行步骤3)；

3)车载模块与访问端建立远程通信连接，并接收访问端发送的包含所需访问数据信息的数据点播命令，解析数据点播命令后，按照解析得到的所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据发送至访问端。

本实施例基于访问端到车的数据点播方式实现车载数据访问，无需改变原机车结构，也无需增加额外硬件成本，可以灵活的获取特定时间段内车载数据，从而能够实现机车中车载高密度数据的远程灵活、快速访问，同时访问数据传输快捷，能够有效减少不必要的数据流量，与传统的使用文件下载方式获取高密数据相比，能避免大量流量浪费，降低数据流量成本。

本实施例中，步骤2)中采集车载数据并进行记录时，具体建立数据记录文件，将采集到的车载数据按照指定顺序记录至数据记录文件中，并建立对应数据记录文件中各记录数据的索引文件；步骤3)中具体通过索引文件，从数据记录文件中定位到目标数据。在车载数据记录时，相应的建立与车载记录数据对应的索引文件，使得通过索引文件能够快速的索引定位到数据记录文件中各数据，即结合索引文件及数据记录文件实现车载高密度数据的高效访问。数据记录文件与索引文件存储时可按照“.bin”和“.idx”做区分。

本实施例中，索引文件记录有对应数据记录文件中各记录数据的时间信息，即数据记录文件记录车载数据时，由索引文件对应记录各记录数据的时间。基于时间建立数据记录文件的索引文件，则当需要访问特定时间段内车载数据时，查询索引文件中时间信息记录即可快速定位到目标数据，实现车载高密数据的灵活访问，且基于时间信息的索引方式方便、可靠。当然索引文件还可以采用序号等标记形式标记数据记录文件中各条记录数据，各标记对应不同预先设定的时间信息，当需要访问特定时间段车载数据时，再由序号与时间的对应关系定位到目标数据。

本实施例中，索引文件还记录有对应记录文件中各记录数据的起始偏移地址，根据目标索引记录的起始偏移地址定位到目标数据，起始偏移地址为在每次将车载数据记录至数据记录文件时，计算出当前数据记录文件的大小得到。本实施例具体在每次将车载数据记录至数据记录文件时，计算出当前数据记录文件的大小，并作为对应当前次记录的起始偏移地址，将起始偏移地址与当前次记录时间信息写入索引文件中，得到对应当前次记录的一条索引记录。由索引文件中记录的起始偏移地址，使用偏移映射方式则可以快速索引到数据记录文件中目标数据。

如图2所示，本发明具体实施例中索引文件以行为单位建立生成，在数据记录文件记录第一条数据时，相应的在索引文件中记录对应第一条数据的记录时间(9:00:00)，以及其在数据记录文件中的起始偏移(0)；记录第二条数据时，在索引文件中记录了第二条数据的记录时间(9:00:00)，以及其在数据记录文件中的起始偏移(185)，其中第一条数据为185个字节，以此类推，建立得到一一对应的数据记录文件以及索引文件。通过索引文件只需要固定读行就能迅速定位到数据的起始时间，同时由于索引文件的记录时间与数据起始偏移一一对应，因此能够迅速定位到数据的起始偏移地址，从而成功读取到数据。

本实施例中，步骤3)中数据点播命令包括所需访问数据的时间起始点、持续时间；车载模块筛选数据时，解析数据点播命令后，由数据点播命令中所需访问数据的时间起始点、持续时间确定所需点播时间段；遍历索引文件，从索引文件中查找包含所需点播时间段的目标索引记录，并由目标索引记录中起始偏移地址从数据记录文件中定位到目标数据。

本实施例中，每次当车载模块启动时，还包括根据索引文件对数据记录文件中未写完记录进行删除修复处理。在数据记录的时候有可能装置断电，这样最后一条数据必然会记录失败，则基于索引文件对数据记录文件中未写完记录进行删除修复处理，可以避免数据记录文件与索引文件由于文件没写完导致的数据错乱，保证数据访问的可靠性。

本实施例进一步索引文件配置为定长，按照行的顺序存储各条索引记录，可以方便的实现对文件进行可靠修复。如图3所示，本实施例进行删除修复处理的具体步骤为：读取索引文件并判断索引文件的行数，如果行数少于最小行数值则将索引文件以及数据记录文件均删除；否则取出索引文件的最后一行记录，并根据所取出记录的长度判断是否写完，如果长度与写入固定长度值相等，则判定为写完，否则判定为未写完；其中如果判定为未写完，将索引文件中最后指定行(本实施例具体为最后两行)记录进行删除，以及将数据记录文件中最后一条记录进行删除；如果判定为写完，则根据最后一条索引记录定位到数据记录文件中最后一条数据，读取出最后一条数据内容，并判断最后一条数据是否写完，如果写完，表明索引文件与数据记录文件均完整，不执行操作，如果未写完，则删除数据记录文件中最后一条数据记录以及索引文件中最后一条索引记录，完成修复过程。判断数据记录文件中数据是否写完时，具体可根据数据记录规律，如数据记录长度等实现。

本实施例删除修复处理主要为对数据记录文件中最后记录数据的删除处理，考虑到如果最后一条索引未写完，对应倒数第二条索引的最后一条数据也可能未写完，因此本实施例最小行数值设定为3行，即对索引文件进行读取时，若判断到行数少于3行则直接将索引与数据文件均删除，如果多于3行，则取出最后一行记录进行进一步删除修复处理。

本实施例中，步骤3)中车载模块接收到数据点播命令时，发送是否存在所需访问数据的响应信息给访问端，其中若存在所需访问数据，则在发送完响应信息后，筛选出目标数据后按照预设格式发送给访问端；访问端在发送数据点播命令后指定时间段内，若未接收到车载模块的响应信息，则重发数据点播命令。

本实施例车载模块具体可配置在原机车中用于实时监控的车载监控系统中，车载监控系统按照固定周期采集机车中车载数据存储至本地，由车载模块接收访问端的数据点播命令，并对数据点播命令进行解析，得到所需访问数据信息，按照解析得到的所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据发送至访问端。

本实施例中访问端与车载模块具体使用UDP通信来建立命令以及数据交互通道，车载数据以固定周期采集存储在本地；当访问端需要特定时间段内车载数据时，访问端向车载模块发送数据点播命令，数据点播命令中包含所需访问数据的时间起始点与持续时间；车载模块收到访问端发送的数据点播命令后，由索引文件使用偏移映射方式快速索引到目标数据，并将其发送到访问端，实现高密度数据的点播发送。

如图4所示，本发明具体实施例中地面访问端需要远程访问机车车载高密数据时，地面访问端与车载模块通过UDP建立通信连接，具体步骤包括：

①地面访问端向车载模块发送数据点播命令，数据点播命令包含数据起始时间以及持续时间；

②地面访问端等待车载模块的响应信息，如果指定时间段(具体为10s)内没收到响应信息，则重发数据点播命令，若数据点播命令重发三次后都没收到响应信息，则认为点播失败；

③车载模块接收到数据点播命令后，解析出数据点播命令中所需访问数据信息的起始时间和持续时间，得到所需点播时间段；搜索本地数据记录文件是否包含所需点播时间段，根据搜索结果确定是否有数据，并将搜索结果“有数据”还是“无数据”作为响应信息发给访问端；响应信息具体可设置为固定重发三次，在访问端对相同的响应信息再做去重处理；

④车载模块若搜索到有数据，则在发完响应信息后，由索引文件采用偏移地址映射方式从数据记录文件中定位到目标数据，筛选得到目标数据，并按照预定格式发送给地面访问端；

⑤地面访问端接收车载模块发送的数据并进行解析，如果响应信息为没有数据，则在车载模块发完响应命令后结束访问过程；如果响应信息为有数据，且接收到为开始信息报文，则表明点播成功，开始接收数据，对接收到的所需访问数据按照协议进行解析；如果接收到为结束信息报文，则结束当前访问过程。

如图5所示，本实施例用于实现机车车载高密数据远程访问的车载模块，包括相互连接的访问控制模块，以及用于以指定周期采集目标机车中车载数据并进行记录的数据采集记录模块，访问控制模块包括依次连接的接收单元、命令解析单元、数据筛选单元以及发送单元，接收单元接收访问端发送的数据点播命令，经命令解析单元进行解析后，得到所需访问数据信息；数据筛选单元根据所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据，通过发送单元发送至访问端。

本实施例中，数据记录单元建立数据记录文件，将采集到的车载数据按照指定顺序记录至数据记录文件中，并建立对应数据记录文件中各记录数据的索引文件；数据筛选单元通过索引文件从数据记录文件中定位到目标数据。数据记录文件具体可由原机车中机车监控系统进行采集记录得到。

如图6所示，本实施例实现机车高密数据访问的系统，包括配置于访问端的访问端模块以及配置于目标机车中的上述车载模块，当需要访问目标机车中车载高密数据时，车载模块与访问端模块建立远程通信连接，访问端模块向所述车载模块发送数据点播命令，车载模块接收到数据点播命令后进行响应，按照所需访问数据信息从记录的数据中筛选出目标数据发送至访问端。车载模块具体按照预设格式发送数据，访问端接收到车载模块发送的数据后，按照预设协议进行解析，得到所需访问的车载数据。本实施例车载模块与访问端模块具体使用UDP通信来建立命令以及数据交互通道。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。