一种铁路道岔智能化监测系统的中间件的制作方法

1.本发明涉及铁路道岔智能化监测系统，特别涉及一种铁路道岔智能化监测系统的中间件。


背景技术：

2.随着铁路道岔智能化监测应用的广泛开展，基于道岔尖轨监测单元、道岔转辙机综合检测单元和继电组合电路监测单元等底层铁路道岔监测系统上的智能化管理应用开发时，需要上层智能化管理应用系统与底层铁路道岔智能化监测系统之间直接进行数据交互。如果在道岔尖轨监测单元、道岔转辙机综合监测单元和继电组合电路监测单元上直接从事智能化管理应用开发的话，将要面临很多与底层铁路道岔智能化监测系统相关的复杂繁琐的问题，比如数据格式、通信协议、检测方式以及数据应用的多样性、数据管理、接口接入、安全等问题，需要耗费大量的时间和精力，造成软件开发效率较低。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种铁路道岔智能化监测系统的中间件，可以统一系统接口，降低智能化管理应用开发的复杂性，提高开发效率。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供一种铁路道岔智能化监测系统的中间件，所述铁路道岔智能化监测系统包括底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统，
5.所述中间件位于所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间，其用于管理所述底层铁路道岔监测系统，并对所述上层智能化管理应用系统提供业务支持服务；
6.其中，所述中间件包括抽象层、功能模块层和应用接口层，所述功能模块层设置在所述抽象层和应用接口层之间；
7.所述抽象层与底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的通信协议；
8.所述功能模块层通过所述抽象层与所述底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的数据的表现方式；以及
9.所述应用接口层用于实现所述功能模块层与所述上层智能化管理应用系统之间的数据互换。
10.可选的，所述底层铁路道岔监测系统包括tcp/ip通信、plc通信、can通信、xdsl通信、蓝牙通信、4g/5g通信。
11.可选的，所述数据包括参数数据和其他数据，其中，所述其他数据包括不同格式的视频数据、不同格式的图片数据及不同格式的报文。
12.进一步的，所述视频数据包括mpeg4/5格式、avi格式、asf格式的视频数据；
13.所述图片数据包括bmp格式、jpeg格式、tif格式、gif格式的图片数据；以及
14.所述报文包括以太网帧格式、数据包格式、vlan格式的报文。
15.进一步的，所述功能模块层包括监测数据管理模块、非标数据转换模块、通信安全管理模块和故障检测与处理模块；
16.所述监测数据管理模块通过所述应用接口与所述上层智能化管理应用系统之间进行数据交互，所述监测数据管理模块分别与所述非标数据转换模块、通信安全管理模块和故障检测与处理模块通过若干个部件接口进行数据互换。
17.进一步的，所述监测数据管理模块用于与所述通信安全管理模块进行参数数据的互换，与通过非标数据转换模块进行其他数据的互换，还与故障检测与处理模块进行实时故障相关的数据的互换，并通过所述应用接口层与所述上层智能化管理应用系统之间将经过其处理的数据以及所述数据的原始数据进行互换；
18.所述非标数据转换模块用于通过所述通信安全管理模块将从所述底层铁路道岔监测系统的不同格式的视频数据、图片数据和报文分别转换为同一格式的视频数据、图片数据和报文；以及
19.所述故障检测与处理模块用于对所述底层铁路道岔监测系统进行实时的故障检测，并在检测出实时故障时，将包含有故障信息的报文通过所述应用接口发送给所述上层智能化管理应用系统，并对所述实时故障进行处理。
20.进一步的，所述监测数据管理模块包括数据统计子模块、数据处理子模块和数据存储子模块，所述数据统计子模块分别与数据处理子模块和数据存储子模块通过部件接口进行数据互换；
21.所述数据统计子模块用于统计经过所述通信安全管理模块的关于所述底层铁路道岔监测系统的故障数据及日志，统计经过所述非标数据转换模块处理的所述其他数据；
22.所述数据处理子模块用于处理经过所述数据统计子模块统计的数据，以保留故障数据；
23.所述数据存储子模块保存所述故障数据，以及所述故障数据对应的原始数据，并将所述故障数据及故障数据对应的原始数据通过所述应用接口层与所述上层智能化管理应用系统之间进行交互。
24.进一步的，所述数据处理子模块包括数据融合部、数据清洗部和数据优化部，所述数据融合部分别与数据统计子模块和数据优化部之间通过部件接口进行数据互换，所述数据清洗部分别与数据统计子模块和数据优化部之间通过部件接口进行数据互换；
25.所述数据融合部用于将所述数据统计子模块统计的所述数据中的几种进行相干性运算，以获得可能出现故障的故障数据；
26.所述数据清洗部用于清洗所述数据统计子模块统计的数据中无效的数据；以及
27.所述数据优化部用于对经过所述数据融合部和数据清洗部的数据进行优化，以保留故障数据。
28.进一步的，所述通信安全管理模块包括第一子模块和第二子模块，所述第一子模块和第二子模块之间通过数据通信接口实现数据互换，所述第二子模块分别与监测数据管理模块、非标数据转换模块、故障检测与处理模块之间通过组件接口进行数据互换；
29.所述第一子模块用于实现对所述底层铁路道岔监测系统获取的所述数据的加密、解密运算；以及
30.所述第二子模块用于实现所述底层铁路道岔监测系统与上层智能化管理应用系统之间的密钥管理、加密解密、设备认证和设备mac/ip校验。
31.进一步的，所述故障检测子模块用于从所述监测数据管理模块获取的实时故障数据，根据所述实时故障数据检测出实时故障的具体位置，将所述具体位置通过报文发送给所述上层智能化管理应用系统，并调用所述监测数据管理模块中的实时故障数据，以对故障设备进行诊断，并将诊断结果发送给所述底层铁路道岔监测系统，还在故障处理后进行事后检测工作。
32.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
33.本发明提供一种铁路道岔智能化监测系统的中间件，所述铁路道岔智能化监测系统包括底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统，所述中间件位于所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间，其用于管理所述底层铁路道岔监测系统，并对所述上层智能化管理应用系统提供业务支持服务；其中，所述中间件包括抽象层、功能模块层和应用接口层，所述功能模块层设置在所述抽象层和应用接口层之间；所述抽象层与底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的通信协议；所述功能模块层通过所述抽象层与所述底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的数据的表现方式；以及所述应用接口层用于实现所述功能模块层与所述上层智能化管理应用系统之间的数据互换。本发明通过抽象层实现所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的通信协议的统一，通过功能模块层实现所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间数据的表现方式的统一，解决了上层智能化管理应用系统对所述底层铁路道岔监测系统的数据接口的异构性以及通信协议的异构性，实现了数据接口的适配，以及数据的统一性，降低了上层智能化管理应用系统的应用开发的复杂性，减少了开发工作量，提高了开发效率，从而降低了应用开发的成本。
附图说明
34.图1为本发明一实施例的一种铁路道岔智能化监测系统的中间件的系统结构示意图；
35.图2为本发明一实施例的抽象层的功能架构示意图；
36.图3为本发明一实施例的监测数据管理模块的功能架构示意图；
37.图4为本发明一实施例的非标数据转换模块的功能架构示意图；
38.图5为本发明一实施例的通信安全管理模块的功能架构示意图；
39.图6为本发明一实施例的故障检测与处理模块的功能架构示意图。
40.附图标记说明：
41.10
‑
底层铁路道岔智能化监测系统；11
‑
道岔尖轨监测单元；12
‑
道岔转辙机综合监测单元；13
‑
继电组合电路监测单元；20
‑
中间件；30
‑
上层智能化管理应用系统；
42.100
‑
抽象层；
43.200
‑
功能模块层；210
‑
监测数据管理模块；211
‑
数据统计子模块；212
‑
数据存储子模块；213
‑
数据融合部；214
‑
数据清洗部；215
‑
数据优化部；220
‑
非标数据转换模块；230
‑
通信安全管理模块；232
‑
密钥管理部；233
‑
加密解密部；234
‑
设备认证部；235
‑
设备mac/ip校
验部；240
‑
故障检测与处理模块；241
‑
故障检测子模块；242
‑
故障处理子模块；
44.300
‑
应用接口。
具体实施方式
45.以下将对本发明的一种铁路道岔智能化监测系统的中间件作进一步的详细描述。下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
46.为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
47.为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
48.所述铁路道岔智能化监测系统包括底层铁路道岔监测系统10、中间件20和上层智能化管理应用系统30。
49.所述底层铁路道岔监测系统10包括多个监测单元，详细的，所述底层铁路道岔监测系统10包括道岔尖轨监测单元11、道岔转辙机综合监测单元12和继电组合电路监测单元13。所述道岔尖轨监测单元11、道岔转辙机综合监测单元12和继电组合电路监测单元13采用了多个通信资源，例如tcp/ip通信、plc通信、can通信、xdsl通信、蓝牙通信、4g/5g通信等，这些通信资源不利于上层智能化管理应用系统30的应用开发；所述道岔尖轨监测单元11、道岔转辙机综合监测单元12和继电组合电路监测单元13的监测数据(简称数据)包括参数数据和其他数据，所述其他数据例如是不同格式的视频数据、图片数据及报文，其中，所述视频数据例如是mpeg4/5、avi、asf等格式的视频数据，所述图片数据例如是bmp、jpeg、tif、gif等格式的图片数据，所述报文可以是以太网帧、数据包、vlan等格式的报文，这些其他数据同样不利于所述上层智能化管理应用系统30的应用开发。
50.所述上层智能化管理应用系统30例如是软件应用层，其包括故障处理服务、设备监测服务、报表服务、作业管理接口服务、设备管理服务、权限服务和数据服务等多个应用服务，这些应用服务在对同一应用服务开发时，由于底层铁路道岔监测系统10的数据格式、通信协议、检测方式以及数据应用的多样性、数据管理、接口接入、安全等需要进行软件重复开发，造成了软件开发的复杂性高。
51.图1为本实施例的一种铁路道岔智能化监测系统的中间件的系统结构示意图。如图1所示，本实施例提供的铁路道岔智能化监测系统的中间件20，运行于计算机的操作系统之上，且位于所述上层智能化管理应用系统30和底层铁路道岔监测系统10之间。所述中间件20用于管理所述底层铁路道岔监测系统10，并对所述上层智能化管理应用系统提供基础的业务支持服务，以便于上层智能化管理应用系统30的软件开发、部署和运行管理。详细的，所述中间件20为所述底层铁路道岔监测系统10的铁路道岔故障、故障诊断以及所述上
层智能化管理应用系统30之间提供了统一的运行交互环境，使得底层铁路道岔监测系统的接口接入、数据传输、通信协议、数据等资源的使用和管理更加容易。
52.图2为本实施例的抽象层的功能架构示意图。如图2所示，同时请参阅图1，所述中间件20包括抽象层100、功能模块层200和应用接口层300。所述中间件20内包括至少一个部件接口，这些部件接口是抽象层100与功能模块层200之间、功能模块层200和应用接口层300之间进行数据互换的唯一通道。
53.所述功能模块层200设置在所述抽象层100和应用接口层300之间，所述抽象层100与所述底层铁路道岔监测系统10之间进行数据互换，其用于管理所述底层铁路道岔监测系统10中的tcp/ip通信、plc通信、can通信、xdsl通信、蓝牙通信、4g/5g通信等通信资源，并将上述多个通信资源统一成一种通信资源后，与所述功能模块层200之间通过部件接口实现数据互换，以屏蔽所述上层智能化管理应用系统30对所述底层铁路道岔监测系统10的通信方式的异构性，所述抽象层100将所述底层铁路道岔监测系统10的多个通信方式统一成一种通信资源(例如上述通信资源中的一种)后，在单一的通信协议下实现所述底层铁路道岔监测系统10与所述上层智能化管理应用系统30之间的数据交互，换言之，所述抽象层100与底层铁路道岔监测系统10之间通过上述多个通信资源进行信息互换，所述抽象层100与功能模块层200通过单一的通信资源进行数据互换，从而使得上层智能化管理应用系统30可以仅在单一的通信协议下进行软件开发，降低了所述上层智能化管理应用系统30的应用开发的复杂性。所述抽象层100实现了对所述底层铁路道岔监测系统10的信息传输质量的控制、监测设备的管理、数据传输链路的控制、监测设备接入的控制、监测设备的开通认证、监测设备的通信接口的管理等功能。
54.所述功能模块层200包括监测数据管理模块210、非标数据转换模块220、通信安全管理模块230和故障检测与处理模块240。
55.所述监测数据管理模块210通过所述应用接口300与所述上层智能化管理应用系统30之间实现数据交互。所述监测数据管理模块210分别与所述非标数据转换模块220、通信安全管理模块230和故障检测与处理模块240通过若干个部件接口进行数据互换。所述监测数据管理模块210用于与通过所述通信安全管理模块230的参数数据进行参数数据的互换，与通过非标数据转换模块220的其他数据进行其他数据的互换，与故障检测与处理模块240进行实时故障数据(包括参数数据和其他数据)的互换，并将经过其处理后的数据(参数数据和其他数据)以及这些数据的原始数据通过应用接口层300与所述上层智能化管理应用系统30之间进行数据互换。因此，所述监测数据管理模块210包括对所述底层铁路道岔监测系统10的数据(监控数据)进行管理的功能，以保证所述上层智能化管理应用系统30获取的数据的表现方式的一致性，同时使得所述上层智能化管理应用系统30获得的数据为故障相关的数据(即有效数据)。
56.图3为本实施例的监测数据管理模块的功能架构示意图。如图3所示，为了满足所述上层智能化管理应用系统30的数据需求，所述监测数据管理模块210包括数据统计子模块211、数据处理子模块和数据存储子模块212，所述数据统计子模块211分别与数据处理子模块和数据存储子模块212通过部件接口进行数据互换。所述数据统计子模块211用于统计经过所述通信安全管理模块230的关于所述底层铁路道岔监测系统10的故障数据及日志，统计经过非标数据转换模块220处理后的其他数据。所述数据处理子模块用于处理经过所
述数据统计子模块211统计的数据(参数数据、视频数据、图片数据、报文数据等)，以保留故障(例如常规故障)相关数据。所述数据存储子模块212保存经过所述数据处理子模块处理的故障数据，并保存所述故障数据对应的原始数据，并将故障数据及故障数据对应的原始数据通过应用接口层300与所述上层智能化管理应用系统30之间进行交互。
57.所述数据处理子模块包括数据融合部213、数据清洗部214和数据优化部215，所述数据融合部213分别与数据统计子模块211和数据优化部215之间通过部件接口进行数据互换，所述数据清洗部214分别与数据统计子模块211和数据优化部215之间通过部件接口进行数据互换。所述数据融合部213将所述数据统计子模块211统计的参数数据、视频数据、图片数据、报文数据等数据中的几种进行相干性运算，以获得可能出现故障的故障数据；所述数据清洗部214用于清洗所述数据统计子模块211统计的数据中无效的数据(没有可能出现故障的数据)；所述数据优化部用于对经过所述数据融合部213和数据清洗部214的数据进行优化，以将常见的几种故障的故障相关的数据保留。所述数据存储子模块212保存经过所述数据优化部215优化后的故障相关的数据，并保存所述数据优化部优化后的故障数据对应的原始数据，将优化后的故障相关的数据和其对应的原始数据在所述数据存储子模块212通过部件接口与数据存储子模块212之间进行数据交互。由于所述监测数据管理模块210提供给所述上层智能化管理应用系统30的数据是上层智能化管理应用系统30需要数据，避免了上层智能化管理应用系统30对所述底层铁路道岔监测系统10的数据接口的异构性，实现了数据接口的适配，以及数据的统一性，降低了上层智能化管理应用系统30的应用开发的复杂性，减少了开发工作量，提高了开发效率，从而降低了应用开发的成本。
58.图4为本实施例的非标数据转换模块的功能架构示意图。如图4所示，所述非标数据转换模块220通过通信安全管理模块230将从所述底层铁路道岔监测系统10获取的不同格式的非标准数据(例如视频数据、图片数据和报文)分别转换为同一格式的视频数据、图片数据和报文，即统一化处理非标准数据，例如是将mpeg4/5、avi、asf等格式的视频数据统一转化为mpeg4格式的视频数据，将bmp、jpeg、tif、gif等格式的图片数据统一转化为gif格式的图片数据，将以太网帧、数据包、vlan等格式的报文统一转化为vlan格式的报文，以有利于所述监测数据管理模块210对其他数据的处理，并向所述上层智能化管理应用系统30提供统一格式的其他数据(视频数据、图片数据和报文等)，解决了上层智能化管理应用系统30与底层铁路道岔监测系统10之间的数据的异构性。所述非标数据转换模块220将统一格式后的其他数据与监测数据管理模块210之间通过部件接口进行数据互换。
59.图5为本实施例的通信安全管理模块的功能架构示意图。如图5所示，根据所述上层智能化管理应用系统30对数据的保密需求，所述通信安全管理模块230包括第一子模块231和第二子模块，所述第一子模块231和第二子模块之间通过数据通信接口实现数据互换，所述第二子模块分别与监测数据管理模块210、非标数据转换模块220、故障检测与处理模块之间通过组件接口进行数据互换，所述第一子模块231为算法模块，其用于通过抽象层100将从所述底层铁路道岔监测系统10获取的数据进行密钥生成、密钥分配、密钥回收以及加密、解密运算，以实现对底层铁路道岔监测系统10获取的数据进行加密和解密。所述第二子模块包括密钥管理部232、加密解密部233、设备认证部234、设备mac/ip校验部235，以实现述底层铁路道岔监测系统10与上层智能化管理应用系统30之间的密钥管理、加密解密、设备认证、设备mac/ip校验等功能，保证上层智能化管理应用系统30与底层铁路道岔监测
系统10之间传送数据的安全性。
60.图6为本实施例的故障检测与处理模块的功能架构示意图。如图6所示，所述故障检测与处理模块240与所述监测数据管理模块210之间通过部件接口进行数据互换。所述故障检测与处理模块240对所述底层铁路道岔监测系统10进行实时的故障检测，并在检测出实时故障时，将包含有故障信息的报文通过所述应用接口300发送给所述上层智能化管理应用系统30，所述上层智能化管理应用系统30在通过所述故障检测与处理模块240智能化的对所述实时故障进行处理。所述故障检测与处理模块240包括故障检测子模块241和故障处理子模块242，所述故障检测子模块241从所述监测数据管理模块210获取实时故障数据，根据所述实时故障数据检测出实时故障的具体位置，即对所述道岔尖轨监测单元11的道岔尖轨故障检测，对所述道岔转辙机综合监测单元12的道岔转辙机综合故障检测，对所述继电组合电路监测单元13的继电组合电路故障检测，并在检测出故障的具体位置(故障发生节点)时，将出现故障的单元通过报文发送给所述上层智能化管理应用系统。所述上层智能化管理应用系统30在接收到所述报文时，通过故障处理子模块242调用所述监测数据管理模块210中的实时故障相关数据(即从数据存储子模块212调用故障的原始故障数据)，并通过对所述原始故障数据的分析对出现故障的设备做出诊断，并通过所述故障检测与处理模块240将诊断结果(例如需要进行远程软件升级的报文指令)发送给出现故障的所述底层铁路道岔监测系统10，还在故障处理后进行事后检测工作，以确保故障得以解决。
61.综上所述，本发明提供一种铁路道岔智能化监测系统的中间件，所述铁路道岔智能化监测系统包括底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统，所述中间件位于所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间，其用于管理所述底层铁路道岔监测系统，并对所述上层智能化管理应用系统提供业务支持服务；其中，所述中间件包括抽象层、功能模块层和应用接口层，所述功能模块层设置在所述抽象层和应用接口层之间；所述抽象层与底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的通信协议；所述功能模块层通过所述抽象层与所述底层铁路道岔监测系统之间进行数据互换，其用于统一所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的数据的表现方式；以及所述应用接口层用于实现所述功能模块层与所述上层智能化管理应用系统之间的数据互换。本发明通过抽象层实现所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间的通信协议的统一，通过功能模块层实现所述底层铁路道岔监测系统和上层智能化管理应用系统之间数据的表现方式的统一，解决了上层智能化管理应用系统对所述底层铁路道岔监测系统的数据接口的异构性以及通信协议的异构性，实现了数据接口的适配，以及数据的统一性，降低了上层智能化管理应用系统的应用开发的复杂性，减少了开发工作量，提高了开发效率，从而降低了应用开发的成本。
62.此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”的描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
63.可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对
以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。