鄭龍

（大秦鐵路股份有限公司侯馬電務(wù)段，山西 侯馬043000）

1 概述

目前，鐵路運(yùn)營企業(yè)所使用的機(jī)車信號分析軟件為單機(jī)版軟件，各個計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)不能共享，無法滿足現(xiàn)實(shí)工作的需要。因此，通過現(xiàn)場調(diào)研以及深入分析，機(jī)車信號作業(yè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下三個功能。

①網(wǎng)絡(luò)版記錄分析軟件。用戶可以利用該軟件通過對從JT-C（2000）型機(jī)車信號記錄板下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。②便攜式機(jī)車信號作業(yè)維護(hù)終端。通過無線傳輸?shù)姆绞綇腏T-C（2000）型機(jī)車信號記錄板將所記錄的用戶作業(yè)日志和列車運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y式機(jī)車信號作業(yè)維護(hù)終端中，所存儲的數(shù)據(jù)包括記錄板記錄的所有數(shù)據(jù)。③設(shè)備應(yīng)具備系統(tǒng)時鐘校準(zhǔn)功能，與網(wǎng)絡(luò)時間進(jìn)行同步，以保證記錄數(shù)據(jù)的實(shí)時性和有效性。

2 系統(tǒng)設(shè)備的組成和功能

機(jī)車信號網(wǎng)絡(luò)維護(hù)系統(tǒng)由中心服務(wù)器、Web 服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、分析終端、作業(yè)瀏覽器和維護(hù)接口服務(wù)器構(gòu)成。維護(hù)接口服務(wù)器是可選服務(wù)器，主要實(shí)現(xiàn)與維護(hù)終端交換數(shù)據(jù)的功能。整個系統(tǒng)框架如圖1 所示。

圖1 機(jī)車信號分析軟件網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng)框圖

中心服務(wù)器是系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互中心，由通信協(xié)議模塊、服務(wù)器接口模塊（包括Web 服務(wù)器數(shù)據(jù)和維護(hù)接口服務(wù)器數(shù)據(jù)接口）、消息管理模塊、連接管理模塊、權(quán)限管理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、文件列表維護(hù)模塊構(gòu)成，為分析終端和其它服務(wù)器與中心服務(wù)器的連接提供服務(wù)支持，存儲各終端上傳的轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)，管理與維護(hù)所有終端的連接、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、用戶權(quán)限、用戶工作日志。

數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)對記錄數(shù)據(jù)文件、消息數(shù)據(jù)、作業(yè)日志數(shù)據(jù)的存取功能。數(shù)據(jù)服務(wù)器默認(rèn)使用SQLite 存儲以方便部署，系統(tǒng)可以通過配置文件選擇使用SQLite 或SQL Server 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護(hù)模塊組成，數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器和Web 服務(wù)器連接，響應(yīng)中心服務(wù)器和Web 服務(wù)器的數(shù)據(jù)操作請求。

數(shù)據(jù)服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、數(shù)據(jù)操作接口模塊、文件存取模塊、定期維護(hù)模塊組成，數(shù)據(jù)服務(wù)器與中心服務(wù)器和Web 服務(wù)器連接，響應(yīng)中心服務(wù)器和Web 服務(wù)器的數(shù)據(jù)操作請求。

Web 服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)作業(yè)瀏覽器瀏覽分析終端和維護(hù)終端作業(yè)日志的功能。該功能以Web 服務(wù)器方式實(shí)現(xiàn)，Web 服務(wù)器連接到中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送和作業(yè)日志記錄的查詢與下載。作業(yè)瀏覽器的用戶通過瀏覽器登錄Web 服務(wù)器，在瀏覽器以網(wǎng)頁方式查看作業(yè)日志。

Web 服務(wù)器主要由通信協(xié)議模塊、作業(yè)日志管理模塊（包括日志查詢、日志瀏覽、日志統(tǒng)計(jì)）、登陸管理、消息管理組成，Web 服務(wù)器與中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)向中心服務(wù)器發(fā)送消息和相應(yīng)數(shù)據(jù)服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)的操作請求[1]。

分析終端則除了實(shí)現(xiàn)原單機(jī)版機(jī)車信號分析軟件的所有功能外，還增加了與中心服務(wù)器的連接控制、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)的上傳與下載、用戶權(quán)限控制、用戶動作與日志記錄等功能。分析終端主要由通信協(xié)議模塊、工作模式配置模塊、服務(wù)器登陸管理模塊、用戶權(quán)限管理模塊、終端數(shù)據(jù)傳輸模塊、作業(yè)日志記錄模塊、消息管理模塊組成。

3 系統(tǒng)工作原理

3.1 工作原理概述

機(jī)車信號分析軟件網(wǎng)絡(luò)版主要實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號數(shù)據(jù)的共享分析功能以及作業(yè)管理功能，各分析終端將轉(zhuǎn)儲的機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)上傳到中心服務(wù)器后，由中心服務(wù)器統(tǒng)一管理并維護(hù)數(shù)據(jù)列表。各分析終端通過中心服務(wù)器更新數(shù)據(jù)列表并下載選定的機(jī)車信號記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各分析終端的作業(yè)日志通過作業(yè)瀏覽器進(jìn)行查看[2]。

3.2 數(shù)據(jù)記錄及通信方法

3.2.1 作業(yè)日志記錄

JT-C（2000）型機(jī)車信號設(shè)備記錄板采用STM32 作為記錄CPU，記錄機(jī)車信號設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和作業(yè)日志數(shù)據(jù)，使用ATWINC1500 模塊作為無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與便攜維護(hù)終端的連接。

檢修人員按檢修作業(yè)規(guī)范的步驟對機(jī)車信號設(shè)備進(jìn)行操作，記錄板會將操作動作按時間、類別、名稱記錄在內(nèi)部存儲區(qū)。檢修作業(yè)完畢后，通過連接到機(jī)車信號設(shè)備的便攜維護(hù)終端將作業(yè)日志數(shù)據(jù)提取到便攜維護(hù)終端，再通過4G 移動網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)將作業(yè)日志記錄上傳到服務(wù)器。

3.2.2 無線網(wǎng)絡(luò)連接

JT-C（2000）型機(jī)車信號設(shè)備以無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)的方式等待便攜維護(hù)終端的接入。便攜維護(hù)終端連接到機(jī)車信號設(shè)備后，使用連接碼向機(jī)車信號設(shè)備發(fā)送連接請求。待機(jī)車信號設(shè)備驗(yàn)證連接請求成功后，向便攜維護(hù)終端返回機(jī)車信號設(shè)備號和機(jī)車號。

便攜維護(hù)終端通過Android 的Java 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)與JT-C（2000）型機(jī)車信號設(shè)備和服務(wù)器的通信。通過Wi-Fi 方式連接到機(jī)車信號設(shè)備的無線接入點(diǎn)，通過移動4G 網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi方式連接到服務(wù)器。

3.2.3 通信協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)通信采用TCP Socket 方式連接，協(xié)議格式采用長度、標(biāo)識、數(shù)據(jù)區(qū)的方式定義。在數(shù)據(jù)區(qū)承載具體的業(yè)務(wù)內(nèi)容，通過協(xié)議地址、協(xié)議版本碼、數(shù)據(jù)命令類型、壓縮標(biāo)識、業(yè)務(wù)類型碼、業(yè)務(wù)子類型碼、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容的方式進(jìn)行定義。各設(shè)備的協(xié)議通過不同的協(xié)議版本碼、業(yè)務(wù)類型碼進(jìn)行區(qū)分。

3.2.4 數(shù)據(jù)文件同步

機(jī)車信號分析終端與服務(wù)器之間在后臺自動實(shí)現(xiàn)文件同步，當(dāng)某個機(jī)車信號分析終端導(dǎo)入新記錄數(shù)據(jù)或便攜維護(hù)終端上傳記錄文件后，其他聯(lián)網(wǎng)的機(jī)車信號分析終端將新紀(jì)錄數(shù)據(jù)自動同步到本地。機(jī)車信號分析終端和服務(wù)器采用C#編寫的.NET Framework 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。機(jī)車信號分析終端和服務(wù)器之間采用事件觸發(fā)通知的方式同步數(shù)據(jù)文件。服務(wù)器采用異步多線程方式，允許同時處理多個分析終端的文件傳輸過程。

4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

4.1 技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兼容單機(jī)版和網(wǎng)絡(luò)版的架構(gòu)（允許用戶自行選擇工作方式）。數(shù)據(jù)采用統(tǒng)一存儲，分析車間的人員能上傳與共享所有的機(jī)車信號數(shù)據(jù)，從而使數(shù)據(jù)分析無需在多臺計(jì)算間切換。其中的用戶管理與用戶操作記錄功能更為規(guī)范，為工區(qū)人員的作業(yè)流程提供了管理依據(jù)。

4.2 交互特點(diǎn)

系統(tǒng)應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)、人性化提示、優(yōu)化測量軟件算法，操作簡便、人機(jī)友好、供電方式靈活、攜帶方便。記錄分析人員或檢修人員通過簡單的操作即可完成對機(jī)車信號設(shè)備的出入庫檢測和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，并且可通過網(wǎng)絡(luò)的方式將作業(yè)日志和記錄數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器以便操作者查看，可最大程度地提高電務(wù)維護(hù)人員的工作效率。

5 結(jié)語

本次研發(fā)完成了機(jī)車信號的傳統(tǒng)技術(shù)手段與新時代網(wǎng)絡(luò)信息科技的融合，結(jié)合JT-C（2000）型機(jī)車信號設(shè)備記錄分析系統(tǒng)的特點(diǎn)，針對設(shè)備檢修規(guī)程和記錄分析統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)了完備便捷的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)方法，進(jìn)一步提高了JT-C（2000）型機(jī)車信號設(shè)備的針對性和實(shí)用性，可以更有效地服務(wù)于安全生產(chǎn)。