CN102882964A - 一种用于gyk运行状态数据管理的车载式设备实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于GYK运行状态数据管理的车载式设备实现方法。现有GYK运行状态无法及时了解，对报警事件无法及时掌握，GYK运行数据无法及时上传到远程管理服务器。本发明车载设备上电后，首先完成系统引导、硬件外设的初始化，然后对GPS模块、GPRS模块进行初始化，实现车载式设备系统的启动。启动后，GPS模块广播GPS地理位置数据，提供给各应用程序模块使用；同时启动GPRS无线网络服务。无线网络服务启动后，应用程序模块开始自动运行。本发明充分利用了现有电子信息领域的先进技术，给予充分集成，使之可有效运用于车载式设备。同时将广泛运用于计算机领域的网络传输技术，运用到工业领域的嵌入式控制系统。

Description

一种用于GYK运行状态数据管理的车载式设备实现方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体涉及一种利用车载设备对轨道车（含接触网作业车、养路机械等自轮运转特种设备）运行控制设备进行运行状态监视和文件传输的方法。

背景技术

轨道车（含接触网作业车、养路机械等自轮运转特种设备）运行控制设备（简称GYK，下同）是用于防止轨道车超速运行或越过关闭的信号机，监控其安全运行的重要设备，其包含人机交互和主机两部分，人机交互部分称为DMI，主机称为GYK主机，DMI内含嵌入式系统软件，称为DMI程序。其产生的记录数据（简称GYK运行数据，下同）是分析轨道车司机工作质量、GYK设备自身质量的重要信息来源。

但轨道车施工作业具有分散性强、流动性大等特点，现有对GYK的管理只能依靠对GYK运行数据事后转储分析，轨道车的运行状态和不安全事件无法及时掌握和报警，且GYK运行数据转储途径不够畅通，传送周期长，不利于统一管理，不能为设备管理部门指导安全生产提供支持，迫切需要一种新的数据管理方法，既做到数据传输及时，又能保证数据传输可靠。运行状态包括司机号、副司机号、轨道车号、轨道车型号、交路号、本务/补机、车次号、日期、时间、实速、机车信号、机车工况、信号机编号、信号机种类、公里标、总重、计长、辆数、车站号、列车管压力、装置状态、事件状态（以下简称：GYK运行状态数据）。

同时，与轨道车安全运行切实相关的临时限速、绿色许可证、路票、区间作业调度命令、线路里程断链等揭示信息（简称GYK揭示数据，下同）和车站、信号机、支线转移、交路转移、里程断链、区段限速、标号、长大下坡道、GPS数据、数据结束等基本数据信息（简称GYK基本数据，下同）以及GYK运行控制程序无法得到及时更新，给安全生产带来极大隐患。设备管理部门迫切需要一种能及时掌握各轨道车的版本信息并及时统一完成版本更新的方法。

 

发明内容

本发明的目的是利用现有电子信息领域的先进技术，以提供一种能解决当前轨道车运行状态数据管理存在的诸多问题，切实提高轨道车安全管理水平的方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

一种用于GYK运行状态数据管理的车载式设备实现方法具体是：

车载设备上电后，首先完成系统引导、硬件外设的初始化，然后对GPS模块、GPRS模块进行初始化，实现车载式设备系统的启动。

启动后，GPS模块广播GPS地理位置数据，提供给各应用程序模块使用；同时启动GPRS无线网络服务。

无线网络服务启动后，应用程序模块开始自动运行，具体包括运行状态数据发送、报警事件处理、GYK运行数据转储和处理、GYK校时处理、其它数据文件的传输和处理。

所述的运行状态数据发送具体是：

1-1.通过CAN接口监听GYK运行状态数据。

1-2.定时时间到了之后，将收到的GYK运行状态数据和GPS地理位置数据一起组成状态数据命令。

1-3.启动GPRS无线网络将状态数据命令向服务器发送。

所述的报警事件处理具体是：

2-1.通过CAN接口监听GYK运行状态数据。

2-2.监听到紧急制动、常用制动或熄火事件状态变化（指从无到有或者从有到无）。

2-3.立即将当前的运行状态数据和GPS地理位置数据一起组成报警数据命令。

2-4.启动GPRS无线网络发送，将报警数据命令向远程服务器传送。

2-5.远程服务器收到报警数据命令后，作出应答；所述的应答指远程服务器向车载式设备发送已收到的标识信息。

2-6.若车载式设备在30秒内未收到远程服务器的应答，则重发该条报警命令，重发次数最多3次，3次重发后该条就不再重发。

所述的GYK运行数据转储和处理具体是：

3-1.操作人员操作DMI（GYK的控制盒，内有嵌入式系统软件，负责人机交互操作，控制盒简称DMI，嵌入式系统软件简称DMI程序，下同）进行GYK运行数据转储操作，DMI程序对GYK运行数据进行ZIP压缩，计算出CRC32校验码。

3-2.DMI程序发送文件启动命令和文件信息给远程服务器；所述启动命令指有运行数据文件需上传，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码。

3-3.远程服务器收到车载式设备转发的启动命令之后，开始文件传输。

3-4.文件传输过程中DMI程序和远程服务器采用一应一答的方式直至文件内容传输完成；所述一应一答的方式指的是远程服务器发送指令要求传输文件内容的某一小段，DMI程序发送需要的文件内容，远程服务器收到想要的文件内容后，再发送指令要求文件内容的下一小段，DMI程序发送需要的文件内容，一直循环下去，直至文件传输完成。

3-5.文件传输完成后，远程服务器对文件进行组合并对组合好的文件进行ZIP解压，采用多级校验方法来验证数据的可靠性；所述多级校验方法包括ZIP算法内置的校验算法，解压后的文件和“文件启动”指令的校验信息进行对比；校验信息包括：文件大小、时间日期属性、CRC32校验码。

3-6.验证完成后远程服务器向DMI程序发送文件结束命令，返回文件传输结果：失败或者成功。

3-7.上述过程中车载式设备负责远程服务器和DMI程序的命令协议转换，对数据进行拆包、封包，将从DMI程序收到的命令转发给远程服务器以及将收到的远程服务器命令转发给DMI程序；同时DMI程序在操作界面上显示传输进度，文件传输完成后显示传输结果，提示操作人员。

所述的GYK校时处理具体是：

4-1.车载式设备随时获取GPS模块送出的GPS信息，提取GPS时钟。

4-2.收到GYK的对时指令并且GPS时钟有效的情况下，立即向GYK发送GPS时钟。

4-3.完成GYK的校时。

所述的其它数据文件的传输和处理具体是：

5-1.远程服务器端选择需要操作的轨道车对象，将数据文件进行ZIP压缩，计算出CRC32校验码。

5-2.向选择好的轨道车发送文件启动命令和文件信息；所述启动命令指有文件需传输，文件信息包括文件类型、文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码，其中文件类型指的是GYK揭示数据、GYK基本数据、DMI程序中的一种；5-3.DMI收到车载式设备转发的启动命令后，开始文件传输。

5-4.文件传输过程中DMI程序和远程服务器采用一应一答的方式直至文件内容传输完成。

5-5.文件传输完成后，GYK对文件进行组合并对组合好了的文件进行ZIP解压，采用多级校验方法来验证数据的可靠性。

5-6.校验完成后DMI程序发送文件结束命令，返回文件传输结果：失败或者成功。

5-7.上述过程中车载式设备负责远程服务器和DMI程序的命令协议转换，对数据进行拆包、封包，将从DMI程序收到的命令转发给远程服务器以及将收到的远程服务器命令转发给DMI程序；同时DMI程序在操作界面上显示传输进度，文件传输完成后显示传输结果和文件类型，提示操作人员进行后续的处理；所述处理包括GYK揭示数据载入、GYK基本数据更新、DMI程序更新。

本发明相比现有技术和方法，具有以下特点：

本发明充分利用了现有电子信息领域的先进技术，给予充分集成，使之可有效运用于车载式设备。同时将广泛运用于计算机领域的网络传输技术，运用到工业领域的嵌入式控制系统。

本发明考虑无线网络链路的可靠性问题，增加了断点续传功能，同时对文件进行ZIP压缩减小传输字节，减小对无线网络资源的占用。

本发明提出了适合嵌入式系统的数据压缩和解压方法，并发明了多重校验技术。对传输的数据进行压缩并增加多重校验，既提高了无线数据传输效率，又保证了无线数据传输的可靠性。

本发明的车载式设备充分利用上述技术，有效弥补了现有GYK运行状态无法及时了解，对不安全操作造成的报警事件无法及时掌握，GYK运行数据无法及时上传到远程管理服务器，以及远程管理服务器上的最新GYK揭示数据、GYK基本数据、DMI程序，无法及时统一传送至GYK的不足。使轨道车安全管理及时化、动态化，并形成“管理单位下达指示--轨道车终端执行指示—执行结果上传管理单位”的一套及时可靠的闭环管理流程，极大地提高了安全管理的有效性。

同时本发明的车载式设备功能多样化，除具备无线数据传输及管理功能外，还支持对GYK的校时操作，辅助安全管理，

同时本发明的车载式设备增加了GPS信息输出机接口，方便第三方获取GPS地理位置信息，同时预留了RS422接口方便第三方二次开发。

附图说明

图1为本发明的硬件结构图；

图2为开机流程图；

图3为运行状态数据发送流程图；

图4为报警事件处理流程图；

图5为GYK运行数据转储流程图；

图6为GYK校时流程图；

图7为其它数据文件传输流程图；

图8为GYK运行状态数据管理的车载式设备应用示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所使用的主要硬件包括ARM7处理器（含主控单元及电源管理单元）、GPRS单元（含电平信号转换电路）、GPS单元（含电平信号转换电路）、CAN接口、RS422接口（预留）、GPS信息输出接口、电源接口、调试接口及看门狗电路。ARM7处理器为系统核心，其连接GPRS模块、GPS模块、CAN接口、RS422接口；电源接口直接连接电源转换单元，电源转换单元为上述模块提供可靠电源；GSM\GPRS模块用于完成无线数据通信；GPS模块用于产生GYK校时操作需要的精准时间，从而消除因时间差而产生的安全隐患，同时提供轨道车地理位置信息。

本发明ARM7处理器采用NXP公司的LPC2368芯片，最高运行速度可达72MHz，外设资源丰富等特点；GPRS模块采用SIM900B模块，工作频率850/900/1800/1900 MHz，支持GSM\GPRS网络，具有广泛的适用性和可靠性；GPS模块采用NAVMAN的JUPITER 30xLP，具备搜星快，功耗低等特点。电源接口用于GYK取电，为整个设备提供电源；CAN接口用于跟GYK通信；调试接口用于开发调试；GPS信息输出接口接口用于将GPS单元输出的GPS信息输出，供第三方使用；RS422接口用于扩展第三方功能，看门狗电路加强系统可靠性。

如图2所示，车载式设备上电后，首先ARM7处理器自动完成系统引导到用户程序入口，用户程序开始硬件初始化，而后开始对GPS模块和GPRS模块进行初始化，实现车载式设备系统的启动。用户程序指的车载式设备中嵌入软件程序。

车载式设备系统启动后，启动GPRS无线网络服务；无线网络服务启动后，程序模块开始自动运行，开始工作。

如图3所示，运行状态数据发送模块工作如下：

1.监听CAN接口的通信数据，提取GYK运行状态数据。

2.判断定时发送的时间是否到，到了执行下一步，否则继续监听；定时时间可按要求定制。

3.将GYK运行状态数据和GPS地理位置数据组合打包成状态数据命令。

4.启动GPRS无线网络发送，将打包好的状态数据命令发送给远程服务器。

如图4所示，报警事件处理模块工作如下：

1.通过CAN接口监听，提取出GYK运行状态数据。

2.对提取出来的GYK运行状态数据，跟上次收到的GYK运行状态数据进行比较，判断事件状态有没有变化。所述事件状态指的是紧急制动、常用制动、熄火的状态，变化指的是从有到无或者从无到有的变化。有则执行下一步，无则继续监听并比较状态变化。

3.将此时的运行状态数据和GPS地理位置数据进行组合打包成报警数据命令。

4.保存本条报警数据命令，将重发次数清零。

5.启动GPRS无线网络发送，将保存好的报警数据命令向远程服务器传送。发送完成后开始计时。

6.车载式设备等待远程服务器返回的应答。若在30秒内收到应答则结束本条报警的传送。若在30秒内没有收到应答，则判断重发次数是否达到或超过3次，超过则结束本条报警的传送，没有则继续发送本条报警，重新开始30秒的应答等待时间并将重发次数加一。所述的应答指远程服务器向车载式设备发送已收到的标识信息。

如图5所示，GYK运行数据转储模块工作如下：

1.操作人员操作DMI，发起GYK运行数据转储操作。

2.DMI程序对GYK运行数据进行ZIP压缩，计算CRC32校验码。

3.DMI程序发送文件启动命令和文件信息通过车载式设备转发给远程服务器。所述启动命令指有运行数据文件需上传，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码。

4.开始传送文件。远程服务器和DMI程序采取一应一答的方式传输文件直至文件内容传输完成，车载式设备负责两者之间的数据转发。所述一应一答的方式指的是远程服务器发送指令要求传输文件内容的某一小段，DMI程序发送需要的文件内容，远程服务器收到想要的文件内容后，再发送指令要求文件内容的下一小段，DMI程序发送需要的文件内容，一直循环下去，直至文件传输完成。

5.接收完成后，远程服务器进行多级校验。所述多级校验方法包括ZIP算法内置的校验算法，解压后的文件和“文件启动”指令的校验信息进行对比。校验信息包括：文件大小、时间日期属性、CRC32校验码。

6.远程服务器验证完成后向DMI程序发送文件结束命令（经车载式设备转发），返回文件传输结果，结果包括失败、成功。

如图6所示，GYK校时模块工作如下：

1.  车载式设备监听CAN接口的通信数据。

2.车载式设备对收到的CAN接口通信数据进行分析，判断是否是校时命令，是则执行下一步。

3.车载式设备判断GPS是否有效，有则执行下一步。GPS是否有效指的是GPS模块输出的某个特定标识符。

4.车载式设备发送应答。所述应答包含GPS时间：年、月、日、时、分、秒。

如图7所示，其它数据文件传输模块工作如下：

1.远程服务器端选择需要操作的轨道车对象。

2.远程服务器对要传送的数据文件进行ZIP压缩，计算CRC32校验码。

3.远程服务器发送文件启动命令和文件信息通过车载式设备转发给DMI程序。所述启动命令指有运行数据文件需上传，文件信息包括文件类型、文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码，其中文件类型指的是GYK揭示数据、GYK基本数据、DMI程序中的哪一个。

4.开始传送文件。DMI程序和远程服务器采取一应一答的方式传输文件直至文件内容传输完成，车载式设备负责两者之间的数据转发。所述一应一答的方式指的是DMI程序发送指令要求传输文件内容的某一小段，远程服务器发送需要的文件内容，DMI程序收到想要的文件内容后，再发送指令要求文件内容的下一小段，远程服务器发送需要的文件内容，一直循环下去，直至文件传输完成。

5.接收完成后，DMI程序进行多级校验。所述多级校验方法包括ZIP算法内置的校验算法，解压后的文件和“文件启动”指令的校验信息进行对比。校验信息包括：文件大小、时间日期属性、CRC32校验码。

6.DMI程序校验完成后向远程服务器发送文件结束命令（经车载式设备转发），返回文件传输结果，结果包括失败、成功。

本发明所指的校验技术具体如下：

A)第一重校验

对所有数据文件，均依次采用以下校验方法进行校验，该校验主要用于验证数据传输的可靠性：

a比较文件的长度，判断文件是否传输完整、是否同一个文件。

b检查文件的时间日期属性（年月日时分秒），判断文件是否过期、是否同一个文件。

c使用CRC32校验算法计算数据文件的CRC32校验码，将该校验码与“文件启动”命令时的32位校验码进行比较，判读文件内容是否有误。

 B）第二重校验

对于压缩的数据文件，上述校验完成后，进行ZIP解压，压缩算法内含CRC32校验。该校验主要用于验证压缩文件本身是否有误。

如图8所示，整套系统的应用包含了两个方面：

车载部分：包含GYK（主机、两个DMI）、一块插板（无线数传板），在实际使用中无线数传板到需要插到GYK主机才能使用。

地面服务器部分：包含了服务器，提供数据库、web、文件服务。

整套系统实现功能如下：

发送当前状态信息。自动定时发送，但是服务器不保存历史数据。状态信息包含GPS经纬度、类似LKJ的车次号数据。

发送报警信息。报警信息有：常用制动、紧急制动、熄火，并保存到服务器上。

记录文件上传。本机的记录数据发送由司机操作DMI上按键来发起，之后自动发送记录数据到服务器。服务器收到后自动保存，客户终端可以到服务器上下载文件，并人工转移到相应的分析软件上分析。

揭示文件、基础数据文件、DMI程序文件、主控记录文件的传输。客户端使用专用软件将文件传输到通信服务器，之后由服务器负责将文件传输到一台或者多台。车载终端上，由司机操作进行文件升级。

状态信息、报警信息、记录文件可以通过IE网页方式进行查询。

具备网页电子地图功能（线路数据支持），可以在网页上显示轨道车的具体位置。

Claims (1)

1. 一种用于GYK运行状态数据管理的车载式设备实现方法，其特征在于该方法具体是：

车载设备上电后，首先完成系统引导、硬件外设的初始化，然后对GPS模块、GPRS模块进行初始化，实现车载式设备系统的启动；

启动后，GPS模块广播GPS地理位置数据，提供给各应用程序模块使用；同时启动GPRS无线网络服务；

无线网络服务启动后，应用程序模块开始自动运行，具体包括运行状态数据发送、报警事件处理、GYK运行数据转储和处理、GYK校时处理、其它数据文件的传输和处理；

所述的运行状态数据发送具体是：

1-1.通过CAN接口监听GYK运行状态数据；

1-2.定时时间到了之后，将收到的GYK运行状态数据和GPS地理位置数据一起组成状态数据命令； 

1-3.启动GPRS无线网络将状态数据命令向服务器发送；

所述的报警事件处理具体是：

2-1.通过CAN接口监听GYK运行状态数据；

2-2.监听到紧急制动、常用制动或熄火事件状态变化；

2-3.立即将当前的运行状态数据和GPS地理位置数据一起组成报警数据命令； 

2-4.启动GPRS无线网络发送，将报警数据命令向远程服务器传送；

2-5.远程服务器收到报警数据命令后，作出应答；所述的应答指远程服务器向车载式设备发送已收到的标识信息；

2-6.若车载式设备在30秒内未收到远程服务器的应答，则重发该条报警命令，重发次数最多3次，3次重发后该条就不再重发；

所述的GYK运行数据转储和处理具体是：

3-1.操作人员操作DMI进行GYK运行数据转储操作，DMI程序对GYK运行数据进行ZIP压缩，计算出CRC32校验码；

3-2.DMI程序发送文件启动命令和文件信息给远程服务器；所述启动命令指有运行数据文件需上传，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码；

3-3.远程服务器收到车载式设备转发的启动命令之后，开始文件传输；

3-4.文件传输过程中DMI程序和远程服务器采用一应一答的方式直至文件内容传输完成；所述一应一答的方式指的是远程服务器发送指令要求传输文件内容的某一小段，DMI程序发送需要的文件内容，远程服务器收到想要的文件内容后，再发送指令要求文件内容的下一小段，DMI程序发送需要的文件内容，一直循环下去，直至文件传输完成；

3-5.文件传输完成后，远程服务器对文件进行组合并对组合好的文件进行ZIP解压，采用多级校验方法来验证数据的可靠性；所述多级校验方法包括ZIP算法内置的校验算法，解压后的文件和“文件启动”指令的校验信息进行对比；校验信息包括：文件大小、时间日期属性、CRC32校验码；

3-6.验证完成后远程服务器向DMI程序发送文件结束命令，返回文件传输结果：失败或者成功；

3-7.上述过程中车载式设备负责远程服务器和DMI程序的命令协议转换，对数据进行拆包、封包，将从DMI程序收到的命令转发给远程服务器以及将收到的远程服务器命令转发给DMI程序；同时DMI程序在操作界面上显示传输进度，文件传输完成后显示传输结果，提示操作人员；

所述的GYK校时处理具体是：

4-1.车载式设备随时获取GPS模块送出的GPS信息，提取GPS时钟；

4-2.收到GYK的对时指令并且GPS时钟有效的情况下，立即向GYK发送GPS时钟；

4-3.完成GYK的校时；

所述的其它数据文件的传输和处理具体是：

5-1.远程服务器端选择需要操作的轨道车对象，将数据文件进行ZIP压缩，计算出CRC32校验码；

5-2.向选择好的轨道车发送文件启动命令和文件信息；所述启动命令指有文件需传输，文件信息包括文件类型、文件名、文件大小、文件日期属性、CRC32校验码，其中文件类型指的是GYK揭示数据、GYK基本数据、DMI程序中的一种；5-3.DMI收到车载式设备转发的启动命令后，开始文件传输；

5-4.文件传输过程中DMI程序和远程服务器采用一应一答的方式直至文件内容传输完成；

5-5.文件传输完成后，GYK对文件进行组合并对组合好了的文件进行ZIP解压，采用多级校验方法来验证数据的可靠性；

5-6.校验完成后DMI程序发送文件结束命令，返回文件传输结果：失败或者成功；

5-7.上述过程中车载式设备负责远程服务器和DMI程序的命令协议转换，对数据进行拆包、封包，将从DMI程序收到的命令转发给远程服务器以及将收到的远程服务器命令转发给DMI程序；同时DMI程序在操作界面上显示传输进度，文件传输完成后显示传输结果和文件类型，提示操作人员进行后续的处理；所述处理包括GYK揭示数据载入、GYK基本数据更新、DMI程序更新。

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