一种城市轨道交通信号业务数据自适应交换的系统的制作方法

[0001]
本发明涉及城市轨道交通信号领域，尤其是涉及一种城市轨道交通信号业务数据自适应交换的系统。


背景技术：

[0002]
城市轨道交通信号领域有众多的信号系统，对于一种信号系统来讲，可能包含众多的可替换单元，这些可替换单元既作为组成该信号系统的一部分，同时又做为一个独立设备与其他可替换单元协作运行，比如联锁的i/o板卡，车载系统中的各种子设备单元等等，通常该信号系统都需要把自身的信息传递给其他的信号系统，例如维护系统，这就需要在信号系统之间进行数据传递。常见的数据传递方式是信号系统收集旗下所有的可替换单元的信息，然后定周期发送给其他信号系统，但是当可替换单元数据量变多时，信号系统收集可替换单元的信息耗时变长，相应的发送给其他信号系统的周期也变长，这就造成了数据传输不及时的问题，更严重的，可能导致一些重要的信息不能及时传送从而可能会对运营造成严重影响，例如车载设备故障，如不能及时传递相关信息给运维系统，将会影响运维人员对故障做出及时判断和处理，从而对运营和安全产生重大影响；同时，如果信号系统的各可替换单元包含的信息形式或内容不尽相同，信号系统收集打包所有可替换单元的信息格式也会变得复杂，当新增可替换单元时，也不方便在原有协议基础上扩展。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城市轨道交通信号业务数据自适应交换的系统，该系统解决了信号系统之间信息传递的时效性和可扩展性的问题。
[0004]
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]
一种城市轨道交通信号业务数据自适应交换的系统，包括：
[0006]
信号系统1，作为服务端信号系统；
[0007]
信号系统2，作为客户端信号系统，通过自定义协议与信号系统1连接，将重要信息采用及时传输方式，其余一般信息采用并发传输方式。
[0008]
优选地，多个所述的信号系统1之间可通过网线相连组成冗余系统。
[0009]
优选地，所述的信号系统1包括：
[0010]
一个通信单元，作为数据的服务端，实现服务端协议；
[0011]
多个采集单元，作为通信单元的被管理单元，负责实现自身业务并向通信单元报告采集信息和其自身状态。
[0012]
优选地，所述的通信单元为每个采集单元分配唯一的端口号，并将每个采集单元的采集信息以文件的形式缓存。
[0013]
优选地，所述的通信单元和采集单元之间通过can线相连，并使用can协议进行通信。
[0014]
优选地，所述的信号系统2包括：
[0015]
接口机，用于与信号系统1的通信单元进行通信，将取回的采集信息和采集单元的状态信息送给信号系统2的主机；
[0016]
主机，用于接收接口机发送的信息，并将该信息存储并处理成人机交互信息。
[0017]
优选地，所述的信号系统1和信号系统2之间使用自定义协议进行通信。
[0018]
优选地，所述的自定义协议包含普通模式和应急模式。
[0019]
优选地，对于信号系统1，正常情况下，信号系统1工作在普通模式下，信号系统1的采集单元定期将采集到的信息发送给通信单元，通信单元以文件形式缓存采集单元采集到的信息；同时，采集单元将自身的状态发送给通信单元，通信单元缓存每个采集单元的状态信息到状态信息库；
[0020]
当采集单元发生重要故障时，信号系统1的通信单元立刻切换到应急模式，将收到的采集单元的重要故障信息，通过主动发送报文的方式通知信号系统2并等待信号系统2的回应，如果超时未收到回应则重发，重发最多n次；同时暂缓采集单元的采集信息的发送，并收集该条故障信息的其他关联信息随后发送。
[0021]
优选地，对于信号系统2，正常情况下，信号系统2工作在普通模式，信号系统2定期向信号系统1的通信单元轮询所有采集信息和采集单元的状态信息以及通信单元的状态信息，同时，信号系统2启动高优先级线程监听信号系统1的通信单元主动发送的重要信息，当收到信号系统1发送的重要信息时，信号系统2立刻切换到应急模式，立刻回复信号系统2收到了重要信息，同时挂起一般数据的处理线程，启动重要信息关联线程并向信号系统1请求重要信息的关联信息，收到后立刻以高优先级别处理这些重要的关联信息。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0023]
1、本发明具有重要信息及时传输，一般信息并发传输的优势。
[0024]
2、本发明还具有方便信号系统1的设备扩展和方便协议扩展的优势。
[0025]
3、本发明还具有支持信号系统1组成双网冗余系统，支持信号系统2进行分离部署，以方便在有网络隔离要求的环境下使用的优势。
[0026]
4、本发明还具有根据系统性能和运行环境不同灵活配置通信参数功能的优势。
[0027]
5、本发明还具有能工作在低带宽环境下的优势。
附图说明
[0028]
图1为本发明的原理框架图；
[0029]
图2为本发明维护系统与控制系统协议连接示意图；
[0030]
图3为本发明维护系统接口机重要信息处理实现示意图；
[0031]
图4为本发明维护系统接口机一般信息处理实现示意图。
具体实施方式
[0032]
下面将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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
[0033]
如图1所示，本发明采用的具体技术方案为：使用rj45网络端口连接多个信号系统。
[0034]
信号系统1作为服务端信号系统。
[0035]
多个信号系统1之间可通过网线相连组成冗余系统。
[0036]
信号系统1包含一个通信单元和多个采集单元。
[0037]
信号系统1的通信单元作为数据的服务端，实现服务端协议(如图2所示)。
[0038]
采集单元作为通信单元的被管理单元，负责实现自身业务并向通信单元报告采集信息和其自身状态。
[0039]
通信单元为每个采集单元分配唯一的端口号，并将每个采集单元的采集信息以文件的形式缓存。
[0040]
通信单元和采集单元之间通过can线相连，并使用can协议进行通信。
[0041]
信号系统2作为客户端信号系统。
[0042]
信号系统2由接口机和主机构成。
[0043]
信号系统2的接口机作为客户端信号系统的一部分，负责与信号系统1的通信单元进行通信，将取回的采集信息和采集单元的状态信息送给信号系统2的主机，信号系统2的主机将该信息存储并处理成人机交互信息以供相关人员使用。
[0044]
信号系统1和信号系统2之间使用自定义协议进行通信，协议包含普通模式和应急模式。
[0045]
对于信号系统1，正常情况下，信号系统1工作在普通模式下，信号系统1的采集单元定期将采集到的信息发送给通信单元，通信单元以文件形式缓存采集单元采集到的信息；同时，采集单元将自身的状态(包含是否故障，故障代码等)发送给通信单元，通信单元缓存每个采集单元的状态信息到状态信息库。当采集单元发生重要故障时，信号系统1的通信单元立刻切换到应急模式，将收到的采集单元的重要故障信息，通过主动发送报文的方式通知信号系统2并等待信号系统2的回应，如果超时未收到回应则重发，重发最多n次；同时暂缓采集单元的采集信息的发送，并收集该条故障信息的其他关联信息随后发送。
[0046]
对于信号系统2，正常情况下，信号系统2工作在普通模式，信号系统2定期向信号系统1的通信单元轮询所有采集信息和采集单元的状态信息以及通信单元的状态信息，同时，信号系统2启动高优先级线程监听信号系统1的通信单元主动发送的重要信息，当收到信号系统1发送的重要信息时，信号系统2立刻切换到应急模式，立刻回复信号系统2收到了重要信息，同时挂起一般数据的处理线程，启动重要信息关联线程并向信号系统1请求重要信息的关联信息，收到后立刻以高优先级别处理这些重要的关联信息。
[0047]
具体实施例：
[0048]
城市轨道交通信号系统1为一种地铁使用的屏蔽门控制系统，该系统由一块通信板和多块采集板组成。
[0049]
屏蔽门控制系统有a、b两套独立控制系统组成冗余系统。屏蔽门a、b控制系统分别包含一块通信板和4块儿采集板。每块儿通信板通过一个网络端口与维护系统相连，每块儿采集板有3个采集通道，每个采集通道可以采集一组模拟量。
[0050]
通信板每100ms从每块儿采集板上读一次采集数据和板卡状态数据。通信板为每块儿采集板开辟长度为20个字节的队列，用以缓存采集数据；20个字节的队列长度刚好可
以保存2秒钟的采集数据，如果队列已满，则移除队列最前部的数据，在队列尾部插入新数据，这样可以保证队列中始终存储的是最近2秒的数据，且按时间先后顺序排列。
[0051]
通信板将每块儿采集板的采集数据根据采集板卡的id以文件的形式缓存。这样即使增加一块采集不同内容的采集板，协议也不需要做任何变动就可以支持。只需要把不同的采集内容按不同的文件名缓存即可。
[0052]
通信板将每块儿采集板的状态数据放入状态信息库中。
[0053]
通信板根据采集板的id信息为每块儿采集板计算出一个通信端口号，当通信板收到维护系统向该端口发送的请求时，则返回该端口对应的采集板的采集数据。
[0054]
没有重要报警发生时，通信板工作在协议的普通模式下；如果板卡有报警发生，首先判断是什么级别的报警，如果是非重要报警，通信板更新该报警到信息库，并发送该报警，此时通信板仍然工作在协议的普通模式；如果是重要报警，则立刻切换到应急模式，首先暂停采集板的采集数据的发送，然后发送该重要报警的摘要信息，报警摘要信息中包含具体哪个板卡发生了什么报警，同时开始收集发生报警的时刻的运行上下文信息，包括故障板卡的内存状态，输入信号状态等。同时启动另一高优先级线程用以发送运行上下文信息。待收到维护系统返回的报警摘要信息的确认包后，立刻向维护系统发送报警的运行上下文信息。维护系统每次收到上下文包时都返回确认包为通信板。如果通信板一段时间后未收到确认包，则重发该包上下文信息，直至所有上下文信息发送完毕，通信板恢复到协议的普通模式，恢复一般信息的发送请求。
[0055]
城市轨道交通信号系统2为一种地铁使用的屏蔽门维护系统，该维护系统由接口机和维护主机组成。
[0056]
一个屏蔽门维护系统可同时连接多个屏蔽门控制系统。维护系统支持分离部署功能，即：维护系统主机和维护系统接口机分别放置于不同的机器上，维护系统主机主要用来实现界面显示，人机交互的功能；维护系统接口机主要用来和屏蔽门控制系统进行通信；维护系统主机和接口机通过网线连接，通过定期发送心跳消息确保维护系统主机和接口机通信正常。
[0057]
维护系统接口机连接多个屏蔽门控制系统时，接口机为每个屏蔽门控制系统创建一个接口单元，每个接口单元负责与一个屏蔽门控制系统通信，接口单元实现本发明的客户端协议。
[0058]
正常情况下，维护系统接口机启动普通优先级线程定期向屏蔽门控制系统的通信板轮询所有采集板的采集和状态信息，同时启动高优先级线程监听重要信息的传输端口。当没有重要报警发生时，维护系统工作在协议的普通模式下，接口机定期向屏蔽门控制系统的通信板轮询板卡采集和状态信息，并将这些信息发给维护主机；当维护系统接口机收到屏蔽门控制系统发送的重要报警摘要信息时，立刻切换到应急模式，启动高优先级的处理线程，将收到的重要报警的上下文信息进行分析处理后送给维护系统主机，维护系统主机对该报警信息再进行相应的处理。
[0059]
下面详细阐述维护系统接口机的接口单元的具体协议实现方式。
[0060]
维护系统的接口机支持根据实际情况配置多个轮询线程，多个线程组成一个线程池，每个接口单元想访问屏蔽门控制系统则需要从线程池中申请线程资源；同时，接口机创建一个重要报警监听线程，用来监听屏蔽门系统主动发送的重要报警消息。
[0061]
维护系统使用不同的方式分别去获取屏蔽门控制系统的板卡状态信息和采集信息。
[0062]
对于屏蔽门系统的板卡状态信息，接口机根据屏蔽门系统的数量，分配n个线程组成线程池，所有接口单元运行时，需要首先从线程池中申请线程资源，如果有，则接口单元获得线程资源；如果没有，接口单元则等待其他接口单元释放线程资源。
[0063]
接口单元取得线程资源后，首先，向屏蔽门控制系统的通信单元发送读取当前板卡状态的报文请求，如果屏蔽门控制系统未响应，则接口单元将该屏蔽门控制系统状态标记为通讯故障；如果返回内容为错误，则接口单元将该屏蔽门控制系统状态标记为故障状态，并将该屏蔽门控制系统的通信状态标记为故障；如果能正常取回结果，则继续去取该屏蔽门控制系统的通信单元管辖的所有采集板卡的状态信息，然后接口单元将这些板卡信息汇总后发送给维护系统主机进行展示。控制系统的通信板卡收到接口机发送的采集板状态请求时，首先从信息库中查找该板卡的数据，找到则发送给接口单元，未找到则返回错误信息。
[0064]
对于模拟量、开关量等一般采集信息，接口机的接口单元使用多线程和多会话的方式与通信板卡进行通信(如图4所示)，多个会话组成一个会话池，线程个数和会话个数可根据实际需求进行配置。
[0065]
每次轮询前，接口单元会首先启动线程池中的所有线程，并发使用这些线程向会话池申请使用会话资源，每个会话负责一次完整的采集资源数据读取。
[0066]
接口单元根据需要访问的采集板卡的id，计算出该板卡对应的端口号。
[0067]
接口单元将采集板卡的端口号和采集板卡的采集资源标志名组成一个板卡对象，将所有的板卡对象组成一个板卡资源列表，并使用一个板卡资源位置标志指示访问当前板卡资源列表的位置。
[0068]
接口单元从板卡资源列表中取出一个资源请求，并向屏蔽门控制系统的通信板的该端口号发起该请求。
[0069]
现举例说明。
[0070]
5个接口单元配置5个线程组成的线程池，会话池中配置3个会话。
[0071]
每个接口单元都向线程池中申请一个线程，所有成功申请的线程会并发的去访问会话池，第一次，会话池中的会话都处于空闲状态，假设线程1优先抢占了会话1资源，则线程2会抢占会话2资源，线程3抢占会话3资源，线程4无会话资源可用，只能等待会话池有空闲会话。
[0072]
每个会话都有一个变量用来保存当前的会话状态，会话状态包括：空闲，使用中，完成，错误，超时。
[0073]
当线程1抢占会话1资源后，会话1的状态变成“使用中”，线程1在会话1中从板卡资源列表中依据当前板卡资源位置标志，抽取一个要访问的板卡对象，使用这个板卡对象的端口号向通信板卡请求读取该板卡对象的资源数据，直至请求超时，或者读取成功或出错。
[0074]
线程1将读取到的数据处理后，发送给维护主机进行展示，并将会话1的状态设置为完成。
[0075]
线程1将会话1的状态设置成空闲，会话1的生命周期完成，等待被下一个线程抢占。
[0076]
线程1则等待会话池出现空闲会话，进入下一个会话周期。
[0077]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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以权利要求的保护范围为准。