基于动态脉冲校验的安全输入系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于动态脉冲校验的安全输入系统，包括若干块输入电路模块，输入电路模块连接在处理器模块上，所述的输入电路模块包括一输入保护模块，所述输入保护模块输出连接有一激励比较干扰电路，所述激励比较干扰电路连接处理器模块；所述的输入电路模块设有输入端、回检端和激励端，所述的回检端和激励端连接于处理器模块；输入电路模块输入端采集轨道交通系统中被检测的输入信号。本发明保证在轨道交通系统中，列车运行时信号的准确控制和列车调度的正常，保证列车的正常运行。
【专利说明】基于动态脉冲校验的安全输入系统
[0001]本发明专利申请是发明创造名称“基于安全输入系统的信号采集方法及其系统”的分案申请，原申请的申请日为2014年I月24日，申请号为2014100363382。
技术领域
[0002]本发明涉及一种基于安全输入系统的信号采集方法及系统。
【背景技术】
[0003]通常在轨道交通的安全输入系统，一般采用固定电平输入采集或者采用1010的固定动态脉冲序列采集，但是这两种采集方式存在着以下两种缺陷，固定电平输入采集的缺陷在于I)当外部环境产生干扰时，容易对固定电平产生影响，造成系统的电平输入的误采集;2)当外部采集码位电路出现粘连或短路等故障时，系统无法及时的监测故障，更不能及时排除故障。同样地，采用1010固定动态脉冲序列的缺陷在于:I)所有的码位均采用相同的脉冲序列，容易受到相邻通道的干扰，2)如果相邻的码位的电路出线短路或混线时，两个码位均采集到相同的脉冲序列，无法排除故障。由于存在以上的缺陷，在轨道交通运行时，安全输入系统主要用于采集信号灯信息、列车道岔等信息，通过采集这些信息控制列车的运行速度和列车的调度，但是若出现上述信息误采集和信号混叠等情况时，可能会造成列车控制和调度的失误，在后果严重的情况下会造成列车追尾等重大交通事故的发生，严重威胁着人民生命财产安全。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是提供一种基于动态脉冲校验的安全输入系统，通过增大码位的码距，避免相邻通道信号的混叠，并且保证了采集的信号的正确性，避免信号的误采集。保证在轨道交通系统中，列车运行时信号的准确控制和列车调度的正常，保证列车的正常运行。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:基于动态脉冲校验的安全输入系统，包括若干块输入电路模块，输入电路模块连接在处理器模块上，所述的输入电路模块包括一输入保护模块，所述输入保护模块输出连接有一激励比较干扰电路，所述激励比较干扰电路连接处理器模块;所述的输入电路模块设有输入端、回检端和激励端，所述的回检端和激励端连接于处理器模块;输入电路模块输入端采集轨道交通系统中被检测的输入信号，其信号采集方法包括以下几个步骤，
[0006]I)第η块输入电路模块的输入端采集输入信号，通过处理器模块的配置文件产生一个激励信号G[n]，并且在所述的激励信号后添加激励校验码CRC(G[n])，组成编码一 G[n]+CRC(G[n])；
[0007]2)处理器模块在对应输入电路模块(I)的回检端采集回检信号，并进行解码，得到编码二 IN[n]+CRC(IN[n]);
[0008]3)在处理器模块中通过对编码二 IN[n]+CRC(IN[n])与对应的编码一 G[n]+CRC(G[η])进行比对，若一致表明信息采集正确;若不一致表明信息采集错误，重新回到步骤I)中进行输入信息的采集。
[0009]进一步的，所述步骤3)的比较方法如下，
[0010]比较回检校验码CRC(IN[n])与激励校验码CRC(G[n])，若一致进行回检信号ΙΝ[η]与对应的激励信号G[n]的比对:若回检信号回检信号ΙΝ[η]与激励信号G[n]—致则表示采集的输入信号正确;若不一致表明采集的信号错误并将检测结果发送回处理器模块；
[0011]若不一致，通过处理器模块生成新回检校验码CRC’(IN[n])与原有的回检校验码CRC(IN[n])进行校验比较:若一致表明采集的输入信号有效但信号混线;若不一致表明采集的输入信号为无效信号或干扰信号。
[0012]优选的，所述的激励比较电路包括一激励开关电路和一回检比较电路，所述的激励开关电路与回检比较电路串联，所述激励开关电路导通端作为发送激励信号的激励端连接处理器模块，回检比较电路的输出端作为输出回检信号回检端连接处理器模块。
[0013]优选的，所述的激励开关电路包括第一光耦隔离器，回检比较电路包括第二光耦隔离器，第一光耦隔离器的输入端作为激励端，第一光耦隔离器的输出端串联第二光耦隔离器的输入端，第二光耦隔离器的输出端作为回检端。
[0014]采用上述技术方案后，本发明具有如下优点:
[0015]在所述的信号采集方法，所述的回检信号和激励信号均至少2个码位，且每个码位至少有2位码距，增大了码距，避免相邻通道相同码位信号的混叠，并且至少有2个码位，更进一步确保采集信号的准确性，并且通过输入信号与处理器模块产生激励信号进行比对，保证采集信号的准确性，避免输入信号的误读，保证轨道交通的正常控制和调度。所述的安全输入系统能够通过激励比较干扰电路，使得在输入电路模块的任意元器件出现故障时，回检信号均无法得到与激励信号相反的脉冲序列，避免因检测到危险信号造成的危险事故发生。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明:
[0017]图1为本发明安全输入系统的输入信号与激励信号走向及作用示意图；
[0018]图2为本发明安全输入系统接线原理图；
[0019]图3为本发明安全输入系统的输入电路模块接线原理图；
[0020]图4为本发明输入信号与激励信号比较示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1、图2和图4所示，基于安全输入系统的信号采集方法，包括有若干块输入电路模块I，所述的输入电路模块I设有输入端、回检端S3和激励端S2，所述的回检端S3和激励端S2连接于处理器模块2，输入电路模块I输入端采集轨道交通系统中被检测的输入信号，所述的输入信号为缓变的数字信号，处理器模块2通过激励端S2产生激励信号，所述的激励信号为动态脉冲信号，在回检端S3激励信号与输入信号叠加产生回检信号，由于有若干块输入电路模块，为避免采集的输入信号读取的混淆，在每个回检信号和激励信号后面都添加有用于辨识的校验码。所述的回检信号由处理器模块2添加回检校验码，激励信号的动态脉冲信号由处理器模块2添加激励校验码，所述的信号采集方法包括以下几个步骤，
[0022]I)第η块输入电路模块的输入端采集输入信号，通过处理器模块的配置文件产生一个激励信号G[n]，并且在所述的激励信号后添加激励校验码CRC(G[n])，组成编码一 G[n]+CRC(G[n]);例如，如图2所不，分别由输入电路模块一、输入电路模块二和输入电路模块三与处理器模块并行连接，所述的第η块输入电路模块可以是其中任意一采集输入信号的输入电路模块。
[0023]2)处理器模块在对应输入电路模块的回检端采集回检信号，并进行解码，得到编码二 IN[n]+CRC(IN[n]);
[0024]3)在处理器模块中通过对编码二 IN[n]+CRC(IN[n])与对应的编码一 G[n]+CRC(G[η])进行比对，若一致表明信息采集正确;若不一致表明信息采集错误，重新回到步骤I)中进行输入信息的采集。
[0025]作为对本实施例更进一步的优化，所述步骤3)的比较方法如下，
[0026]比较回检校验码CRC(IN[n])与激励校验码CRC(G[n])，若一致进行回检信号ΙΝ[η]与对应的激励信号G[n]的比对:若回检信号回检信号ΙΝ[η]与激励信号G[n]—致则表示采集的输入信号正确;若不一致表明采集的信号错误并将检测结果发送回处理器模块；
[0027]若不一致，通过处理器模块生成新回检校验码CRC’(IN[n])与原有的回检校验码CRC(IN[n])进行校验比较:若一致表明采集的输入信号有效但信号混线;若不一致表明采集的输入信号为无效信号或干扰信号。
[0028]作为优选实施方式，所述的动态脉冲编码为曼彻斯特编码，编码简单并且不会出现长周期的无转换现象，防止时钟同步的丢失或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。通过曼彻斯特编码得到的一个具体实施例，参见图4，所述的输入信号IN[n]的时序由图中A表示，与激励信号G[n]的动态脉冲信号时序同步指信号相同或相反。B’表示激励信号G[n]的时序与输入信号IN[n]时序相同，B”表示激励信号G[n]的时序与输入信号IN[n]时序相反。如图4所述表示采集的输入信号正确。
[0029]本发明中所述的回检信号和激励信号均为动态脉冲信号，输入电路模块的输入端采集轨道交通系统中主要包括有24伏信号灯信息、列车道岔信息等作为输入信号，输入信号为缓变的数字信号，输入信号通过输入电路模块I回检端将采集的输入信息与处理器模块的激励信号叠加得到的回检信号与处理器模块中激励信号进行时序的比对，判断输入信号的准确性。通常情况下，采用传统的格雷码作为码位进行信息检验时，由于码距只有I位，相邻的两个码位之间通常是一个为0，另一个为I，这样只要相邻两通道在相同码位上的其中一位出错就会造成相邻码位上信息的混叠，造成信号的误读，给轨道交通的正常运行带来危险。因此设定回检信号和对应的激励信号均至少2个码位，且每个码位至少有2位码距。这样即使在相邻通道的相同码位上有一位出现错误也不会造成信号的误读和信号的干扰，保证了轨道交通信号的正常传输。作为一种优选实施方式，设定所述的回检信号与对应的激励信号均至少有4个码位，且每个码位有4-6位码距。这样不仅可以保证信号传输的准确性，并且数据校验快。作为本实施例的最有实施方式，所述的回检信号与对应的激励信号均至少有16个码位，且每个码位有4-6位码距。作为一种最优实施方式，只有相邻两个通道上相同码位上全部的编码均不一致时才进行采集，可以最大限度地避免信号的误采集。
[°03°]举一例，具体参见图1，处理器模块连接有三个输入电路模块I，分别为输入电路模块一、输入电路模块二和输入电路模块三，在每个输入保护电路回检端输出激励信号与输入信号叠加得到的回检信号，所述的回检信号有四个码位分别表示为B0、B1、B2和B3，另外添加回检校验码CRC2，在处理器模块中同样设有与每个回检信号对应的激励信号，激励信号有四个码位分别为A0、A1、A2和A3，另外添加有输出校验码CRCl。为了区别出回检信号分别是由不同的输入电路模块输入的，通过回检信号添加的回检校验码CRC2与激励信号的激励校验码CRCl进行比较，寻找匹配的回检校验码和激励校验码，从而匹配处理模块产生的激励信号与回检信号。在回检信号和激励信号每个码位里都具有4位码距，即为32bit(比特)，所述的回检校验码和激励校验码均有2个码位且每个码位有4位码距，即为Sbit，通过叠加即可分别得到两个均为40bit的编码一和编码二，然后通过对编码一和编码二每一位的比较判断输入信号与激励信号是否一致，判断输入信号的正确性，避免信号的误读。
[0031]在所述的信号采集方法中，所述的回检信号和对应的激励信号均至少2个码位，且每个码位至少有2位码距，增大了码距，避免相邻通道相同码位信号的混叠，并且至少有2个码位，更进一步确保采集信号的准确性，并且通过输入信号与处理器模块产生激励信号进行比对，保证采集信号的准确性，避免输入信号的误读，保证轨道交通的正常控制和调度。
[0032]—种基于上述信号米集方法的动态脉冲校验的安全输入系统，包括若干块输入电路模块I，输入电路模块I连接在处理器模块2上，所述的输入电路模块I包括一输入保护模块，所述输入保护模块设有采集轨道交通被检测信号的输入端SI，输入保护模块输出连接有一激励比较干扰电路，所述激励比较干扰电路连接处理器模块2。所述的输入保护模块为一电路保护芯片，通过连接激励比较干扰电路对干扰信号进行消除并且合并比对激励信号和回检信号。
[0033]作为一种优选实施方式，所述的激励比较电路包括一激励开关电路和一回检比较电路，所述的激励开关电路与回检比较电路串联，所述激励开关电路导通端作为发送激励信号的激励端S2连接处理器模块2，回检比较电路的输出端作为输出回检信号回检端S3连接处理器模块2。
[0034]在本实施例中给出一具体实施方案，所述的激励开关电路包括第一光耦隔离器OCl，回检比较电路包括第二光耦隔离器0C2，第一光耦隔离器OCl的输入端作为激励端S2，第一光耦隔离器OCl的输出端串联第二光耦隔离器0C2的输入端，第二光耦隔离器0C2的输出端作为回检端S3。第一光耦隔离电路OCl和第二光耦隔离电路0C2分别由VCCl和VCC2两个直流电源供电，第二光耦隔离电路0C2的另一个输出端接地GND ο当处理器模块的激励端S2输出的激励信号导通第一光耦隔离器OCl，由第一光耦隔离器OCl的输出端导通第二光耦隔离器0C2，将激励信号发送与回检信号合并比较，由处理器模块判断信号是否一致或相反(具体参见图4)。当所述的输入电路模块中的任意元器件出现故障时，回检信号均无法得到与激励信号相反的脉冲序列，避免故障信号的误读，防止危险的发生。
[0035]除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。
【主权项】
1.基于动态脉冲校验的安全输入系统，包括若干块输入电路模块(I)，输入电路模块(I)连接在处理器模块(2)上，其特征在于:所述的输入电路模块(I)包括一输入保护模块，所述输入保护模块输出连接有一激励比较干扰电路，所述激励比较干扰电路连接处理器模块(2);所述的输入电路模块(I)设有输入端、回检端(S3)和激励端(S2)，所述的回检端(S3)和激励端(S2)连接于处理器模块(2);输入电路模块(I)输入端采集轨道交通系统中被检测的输入信号，其信号采集方法包括以下几个步骤， 1)第η块输入电路模块(I)的输入端采集输入信号，通过处理器模块(2)的配置文件产生一个激励信号G[n]，并且在所述的激励信号后添加激励校验码CRC(G[n])，组成编码一 G[n]+CRC(G[n]); 2)处理器模块(2)在对应输入电路模块(I)的回检端(S3)采集回检信号，并进行解码，得到编码二IN[n]+CRC( IN[n])； 3)在处理器模块(2)中通过对编码二IN[n]+CRC(IN[n])与对应的编码一G[n]+CRC(G[η])进行比对，若一致表明信息采集正确;若不一致表明信息采集错误，重新回到步骤I)中进行输入信息的采集。2.根据权利要求1所述的基于动态脉冲校验的安全输入系统，其特征在于:所述的激励比较电路包括一激励开关电路和一回检比较电路，所述的激励开关电路与回检比较电路串联，所述激励开关电路导通端作为发送激励信号的激励端(S2)连接处理器模块(2)，回检比较电路的输出端作为输出回检信号回检端(S3)连接处理器模块(2)。3.根据权利要求2所述的基于动态脉冲校验的安全输入系统，其特征在于:所述的激励开关电路包括第一光耦隔离器(OCl)，回检比较电路包括第二光耦隔离器(0C2)，第一光耦隔离器(OCl)的输入端作为激励端(S2)，第一光耦隔离器(OCl)的输出端串联第二光耦隔离器(0C2)的输入端，第二光耦隔离器(0C2)的输出端作为回检端(S3)。4.根据权利要求1所述的基于动态脉冲校验的安全输入系统，其特征在于:所述步骤3)的比较方法如下， 比较回检校验码CRC(IN[n])与激励校验码CRC(G[n])，若一致进行回检信号ΙΝ[η]与对应的激励信号G[n]的比对:若回检信号回检信号ΙΝ[η]与激励信号G[n]—致则表示采集的输入信号正确;若不一致表明采集的信号错误并将检测结果发送回处理器模块(2); 若不一致，通过处理器模块(2)生成新回检校验码CRC’(IN[n])与原有的回检校验码CRC(IN[n])进行校验比较:若一致表明采集的输入信号有效但信号混线;若不一致表明采集的输入信号为无效信号或干扰信号。
【文档编号】G05B19/042GK105955114SQ201610307166
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2014年1月24日
【发明人】不公告发明人
【申请人】浙江众合科技股份有限公司