DS6系列計算機聯(lián)鎖監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

陳 強

（北京全路通信信號研究設計院，北京 100073）

近年來，隨著我國鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖作為鐵路信號安全控制和運營管理的自動控制系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，并向高可靠性、可用性、可維護性和安全性不斷進步。監(jiān)測系統(tǒng)是聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要組成部分，是為了幫助聯(lián)鎖系統(tǒng)維護和管理人員進行現(xiàn)場事故分析和查找設備故障而設計的人機交互系統(tǒng)，對于保障鐵路信號系統(tǒng)設備運行正常，及時發(fā)現(xiàn)排除安全隱患，快速定位處理現(xiàn)場事故問題等具有關鍵作用。

1 系統(tǒng)概述

監(jiān)測系統(tǒng)是在Microsoft Windows平臺下運行的具有應用數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡通信、共享內(nèi)存等多重技術的人機交互系統(tǒng)，其主要功能如下。

（1）實時顯示并記錄現(xiàn)場所有信號設備的運行變化情況。

（2）記錄現(xiàn)場行車人員的所有操作情況。

（3）記錄整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的運行狀態(tài)及輸出命令。

（4）可對所有記錄數(shù)據(jù)按照時間和類型進行查詢、歸納和打印。

（5）可進行站場圖形的歷史數(shù)據(jù)回放，再現(xiàn)現(xiàn)場信號設備的運行情況。

（6）可對聯(lián)鎖系統(tǒng)的輸入輸出板卡工作狀態(tài)進行監(jiān)督、顯示、記錄和回放。

（7）具有遠程通信、監(jiān)測、診斷和維護功能。

（8）具有與微機監(jiān)測等其他外部系統(tǒng)接口功能。

（9）具有與CTC系統(tǒng)、微機監(jiān)測系統(tǒng)校時及本機人工校時功能。

2 系統(tǒng)結構

監(jiān)測系統(tǒng)由通信模塊、外部接口模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、站場圖形顯示信息查詢模塊、遠程維護模塊和軟件監(jiān)控模塊6部分組成。

（1）通信模塊：負責實現(xiàn)對聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送、處理功能；接收聯(lián)鎖數(shù)據(jù)有Arcnet、串行通信、以太網(wǎng)3種通信方式可選。采用共享內(nèi)存技術將實時聯(lián)鎖數(shù)據(jù)分發(fā)給其他功能模塊。

（2）外部接口模塊：負責實現(xiàn)與外部接口通信功能；主要實現(xiàn)向微機監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)送站場數(shù)據(jù)，同時從微機監(jiān)測獲取時鐘同步數(shù)據(jù)。支持串口232/422及以太網(wǎng)等通信方式。

（3）數(shù)據(jù)存儲模塊：以數(shù)據(jù)庫為存儲平臺，將24 h內(nèi)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫內(nèi)；24 h之外的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫導出并壓縮存儲到硬盤中?？紤]文本文件壓縮比較高，數(shù)據(jù)導出為文本文件后再進行壓縮，根據(jù)目前硬盤容量，數(shù)據(jù)存儲時間為1～10年。

(4）站場圖形顯示信息查詢模塊：實現(xiàn)站場圖形實時顯示和歷史回放、監(jiān)視聯(lián)鎖主系統(tǒng)的運行情況、各類設備信息的查詢和跟蹤、異常告警等功能。信息查詢部分可根據(jù)用戶的選擇查詢設備信息、輸出命令信息、按鈕信息、報警信息、輸入板通道狀態(tài)信息、輸出板通道狀態(tài)信息、聯(lián)鎖軟件運行日志信息、AB機切換記錄、破封按鈕計數(shù)、網(wǎng)絡狀態(tài)等信息情況。

（5）遠程維護模塊：以電話線作為傳輸介質(zhì)，與現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)通過撥號方式進行連接，下載現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)歷史記錄數(shù)據(jù)?？梢愿鶕?jù)所下載的歷史數(shù)據(jù)記錄，很方便地獲取現(xiàn)場聯(lián)鎖系統(tǒng)和現(xiàn)場所有信號設備的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題隱患；快速準確分析現(xiàn)場故障、事故原因，加快現(xiàn)場故障處理響應速度。

（6）軟件監(jiān)控模塊：負責監(jiān)控各功能模塊運行狀態(tài)及對遠程用戶的登錄、注冊和管理功能。

監(jiān)測系統(tǒng)處理流程，如圖1所示。

3 關鍵技術

3.1 進程通信技術

監(jiān)測系統(tǒng)各個模塊之間采用進程通信進行數(shù)據(jù)交換。進程通信主要分為低級和高級通信兩類，低級通信主要用于進程之間的同步、互斥、終止、掛起等，高級通信主要用于進程間數(shù)據(jù)塊的交換和共享。常見的高級通信主要有管道、消息、共享內(nèi)存等方式。

管道方式主要分為無名和有名管道兩種，運用方式比較單一，一般不建議使用；消息方式使用方便，但需要額外消耗CPU時間，不適合大信息量交換或使用頻繁的情況；共享內(nèi)存方式是通過共享的內(nèi)存緩沖區(qū)直接進行信息交換，方便、快捷、信息量大。根據(jù)以上特點，監(jiān)測系統(tǒng)各進程間通信采用共享內(nèi)存技術。

3.2 數(shù)據(jù)壓縮技術

為了能夠保存足夠長時間的歷史數(shù)據(jù)，監(jiān)測系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)壓縮技術。數(shù)據(jù)壓縮主要分可逆和不可逆壓縮兩種?？赡鎵嚎s可保證壓縮后的數(shù)據(jù)精確地恢復為原始數(shù)據(jù)，如ARJ、ZIP、CAB、RAR等文件格式；不可逆壓縮不能精確地恢復原始數(shù)據(jù)，如聲音、視頻等文件格式。監(jiān)測系統(tǒng)要求所記錄的歷史數(shù)據(jù)隨時可以準確還原，以便進行查詢及分析，所以不可逆壓縮方式不適合使用；由于CAB是微軟的壓縮格式，考慮壓縮文件的兼容性和實際壓縮效果，決定選用CAB壓縮文件格式。

4 系統(tǒng)應用

該系統(tǒng)在全路應用近800個車站，包括京津、合寧、合武、武廣、滬寧等客運專線。目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為各站DS6系列計算機聯(lián)鎖設備的維護提供有力的支持。