基于嵌入式技术的轨道交通车站设备信息前端处理器及方法技术

本发明专利技术涉及一种基于嵌入式技术的轨道交通车站设备信息前端处理器及方法，所述的嵌入式车站设备信息前端处理器位于上层中央监控用计算机与中间层控制设备之间。控制设备根据各自的通讯协议发送报文，通过车站设备信息前端处理器，将其转化为统一的通信协议，对上提供标准的ＴＣＰ／ＩＰ接口及协议输出，实现协议转换的功能。在车站设备信息前端处理器中存储有配置数据，通过配置串口设置，即可适应不同的系统制式。本发明专利技术能更有效地管理车站设备与车辆运营状态，将异构的轨道交通车站设备系统同构化，为轨道交通的网络化运营与维护创造基础与标准，促进国内轨道交通事业的发展。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属轨道交通车站设备
，特别是涉及一种基于嵌入式技术的轨道交 通车站设备信息前端处理器及方法。
技术介绍
作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前城市轨道交通有地铁、轻轨、市 郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。目前我国正处于轨 道交通建设的繁荣时期，中国已经成为世界上最大的城市轨道交通市场。我国轨道交通的发展前景是广阔的，但是不能忽视当今轨道交通系统所存在的问 题。车辆、车站设备、监控系统基本采用控制器与微机监控系统，涉及各厂商的不同设备和 通信协议，随着车站设备种类、数量的增加，需要更多的集成量和关联度，使整个轨道交通 系统既具有网络管理功能又具备高度的自治能力，所以各系统的信息采集、数据互通正变 得更加复杂。在现代化城市中，轨道交通车站设备种类繁杂，相互交叉，各类设备的控制系 统之间又存在制式的差异，不同种类设备控制系统之间的信息并不能互通有无，不能有效 的共享信息，若某种设备出现了问题，其他设备控制系统并不能立即得到该信息，必定会耽 误处理问题的时间，甚至会造成危害的进一步扩大。从而可以看出，单独线路设备控制系统 建设方式所带来的运营模式已经给轨道交通建设与运营以及安全带来了很大的障碍。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能有效地管理车站设备与车辆运营状态， 将异构的轨道交通车站设备系统同构化的一种基于嵌入式技术的轨道交通车站设备信息 前端处理器及方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种基于嵌入式技术的轨道交 通车站设备信息前端处理器，所述的轨道交通车站设备信息前端处理器位于轨道交通上层 中央监控用计算机与中间层控制设备之间，具有不同的I/O接口及可扩展的I/O接口，所述 的轨道交通车站设备信息前端处理器包括相互并联的现场设备通信模块、标准信息输出模 块和实时信息存储模块，以及与上述三个模块相连的系统配置模块；现场设备通信模块根据不同的通信协议，及各个协议的波特率、数据位、停止位、 校验位以及校验方法设置现场设备通信模块，包括车辆、机电设备、信号设备的通讯类型； 并可根据车站设备通讯信息，增加对应的通信模块；标准信息输出模块实现存储转发信息的功能，轨道交通不同设备的通讯信息控 制的I/O触点、内部寄存器分别对应于车站设备信息前端处理器内存不同单元，通过这种 物理单元的虚拟映射，不同车站设备的控制信息集中在嵌入式车站信息前端处理器中；这 样，监控计算机只需要通过标准的Modbus规约访问车站信息前端处理器即可；实时信息存 储模块用于修改、删除、查询各种设备运行的实时状态信息；系统配置模块对整个系统的运行过程进行相应的配置。一种使用基于嵌入式技术的轨道交通车站设备信息前端处理器的方法，包括下列 步骤(1)初始化配置在系统启动时，根据配置文件，初始化与各通信端口的连接设 置，即指定各通信资源的分配问题以及所使用的通信函数；(2)系统建立通信任务，主要包括以下3个任务(a)与监控计算机进行基于Modbus TCP/IP协议的通信，实时收发数据信息；(b)与现场设备实时通信并收发数据；(c)实时检测与各个现场设备的通信状态，如果发生错误就把诊断信息存储在指 定的缓存区域。所述的步骤(2)的步骤(a)是在TCP协议上进行数据传输，由于TCP是面向连接 的传输协议，系统随时侦听连接的情况，确保数据的安全和准确；由于数据处理模块的本质 是存储转发，嵌入式车站设备信息前端处理器根据监控计算机的指令，把各个现场设备的 状态信息以标准Modbus报文格式发送给监控用主机。所述的步骤(2)的步骤(b)是根据车站现场设备的通信方式，嵌入式车站设备信 息前端处理器轮询各关键寄存器和输入输出端子的状态，并实时刷新映像寄存器；在向上 传输信息时，采用被动方式，即由监控用主机发出查询命令，由嵌入式车站设备信息前端处 理器响应命令。所述的步骤(2)的步骤(C)是指嵌入式车站设备信息前端处理器随时监控与各种 现场设备的通信状态，若有某种设备的通信发生故障，则应向上报警，嵌入式车站设备信息 前端处理器专门开辟了固定的存储区来保存车站各种现场设备的通信状态，监控工作站通 过读取该指定缓存区来判断通信状态。有益效果本专利技术能更有效地管理车站设备与车辆运营状态，将异构的轨道交通车站设备系 统同构化，为轨道交通的网络化运营与维护创造基础与标准，促进国内轨道交通事业的发展。附图说明图1为本专利技术车站设备信息前端处理器系统结构图。图2为本专利技术车站设备信息前端处理器模块结构图。图3为本专利技术与监控工作站的通信任务流程图。图4为本专利技术与现场设备的通信诊断任务流程图。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。本专利技术采用ReWorks实时操作系统研发信息前端处理器，接入不同制式的现场设备并以标准Modbus TCP/IP协议的格式输出。Reworks 及 RD 简介本专利技术使用的是ReWorks嵌入式实时操作系统，该操作系统包括任务、任务通信、 中断、异常、时钟、信号及计时器等基本核心模块，涵盖控制台和串口的基本I/O系统，文 件系统，网络系统以及图形系统。与此同时，ReWorks系统还可以与VxWorks系统兼容。 Reworks是一个高可靠、强实时嵌入式实时操作系统，采用微内核及组件技术，能根据应用 需要对操作系统内核进行配置、裁剪、扩展与定制，具备较强的伸缩能力。(1)微内核、可裁剪、可扩充最小配置小于IOOK ；(2)强实时性响应时间15微秒；(3)与VxWorks兼容应用源代码级、驱动目标级兼容；(4)任务管理支持优先级抢占和轮转调度算法；(5)任务间通信消息队列、时间、信号量和异步信号；(6)支持区域和分区内存管理机制；(7)文件系统兼容MS-DOS文件系统；(8)支持微秒级高精度时钟；(9)支持速率单调管理机制；(10)网络协议TCP、UDP、IP、I CMP, ARP 等；(11)符合POSIX 1003. IB试试扩展标准；(12)支持用户扩展管理。为ReWorks嵌入式软件开发与运行提供全过程支持的软件为ReDe3。ReDe3是一 个集嵌入式软件设计、开发、调试、仿真验、测试、集成部署于一体的开发平台。它以Eclipse 开放体系结构为基础，集成了实时嵌入式软件建模与测试等CASE工具，提供了团队开发能 力，具备了完善的工具链管理配置能力，具有指令级仿真能力，提供了所见即所得的嵌入式 图形应用开发环境，具备主机开发环境与目标环境协同工作能力，并提供了丰富的目标系 统运行工具，具备外部资源自动导入识别能力，提供了软件资源复用机制，具备强大的嵌入 式软件定制与配置能力及集成部署与冲突检测机制。轨道交通车站设备简介(1)车辆车辆是轨道交通的主体，不同的线路可能采用了不同厂家的车辆设备。 轨道交通车辆既有直流车，也有交流车，其供电系统有主变、牵引、降压变电站、接触网及电 力监控设备。(2)机电设备主要有车站、区间、车辆段的各类低压配电设备、照明、FAS、BA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式技术的轨道交通车站设备信息前端处理器，所述的轨道交通车站设备信息前端处理器位于轨道交通上层中央监控用计算机与中间层控制设备之间，具有不同的Ｉ／Ｏ接口及可扩展的Ｉ／Ｏ接口，其特征在于：所述的轨道交通车站设备信息前端处理器包括相互并联的现场设备通信模块、标准信息输出模块和实时信息存储模块，以及与上述三个模块相连的系统配置模块；现场设备通信模块：根据不同的通信协议，及各个协议的波特率、数据位、停止位、校验位以及校验方法设置现场设备通信模块，包括车辆、机电设备、信号设备的通讯类型；并可根据车站设备通讯信息，增加对应的通信模块；标准信息输出模块：实现存储转发信息的功能，轨道交通不同设备的通讯信息控制的Ｉ／Ｏ触点、内部寄存器分别对应于车站设备信息前端处理器内存不同单元，通过这种物理单元的虚拟映射，不同车站设备的控制信息集中在嵌入式车站信息前端处理器中；这样，监控计算机只需要通过标准的Ｍｏｄｂｕｓ规约访问车站信息前端处理器即可；实时信息存储模块：用于修改、删除、查询各种设备运行的实时状态信息；系统配置模块：对整个系统的运行过程进行相应的配置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周虎，杨建国，刘晓芝，梁盼盼，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]