发明内容
本发明的目的在于解决现有轨道交通自动售检票系统管理上的不足,提供一种新型的基于有限状态自动机的轨道交通自动售检票系统运行控制方法,克服传统自动售检票系统的各个功能模块没有明确划分工作状态,或者没有穷尽它们所有可能的工作状态,导致这些功能模块在这些工作状态没有进行妥当的处理,而影响其运行,严重时出现故障;即使系统的各个功能模块划分了工作状态,也没有很好处理各个功能模块的工作状态之间的相互关系;系统整体各个设备中各个功能模块的运行没有全盘统一协调、逻辑关系明确的机制,各个设备基本上各自为政,仅仅在需要传送信息时才有联系,不便于系统的统筹管理和有序运行等缺点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于有限状态自动机的轨道交通自动售检票系统运行控制方法,采用有限状态自动机技术,将轨道交通自动售检票系统明确划分为一系列大状态、中状态、小状态和微状态,清晰规定各个状态相互转移的条件,保证系统的所有状态都是在有效控制之下,它包括以下步骤:
(1)定义轨道交通自动售检票系统所包括的设备;
(2)定义每种设备所包括的模块;
(3)定义每个模块所包括的子模块;
(4)对轨道交通自动售检票系统、设备、模块和子模块是否正常工作作出明确定义,轨道交通自动售检票系统正常工作的定义为所有设备都正常,其它情况为异常,设备正常工作的定义为所有模块都正常,其它情况为异常,模块正常工作的定义为所有子模块都正常,其它情况为异常,子模块正常是指组成子模块的所有部分都正常,其它情况为异常;
(5)编制系统的状态表;
(6)绘制轨道交通自动售检票系统、设备、模块和子模块的所有状态转移图;
(7)运行轨道交通自动售检票系统状态监视与转移程序,该程序根据预先定义好的状态以及状态转移路线图,实现状态转移条件的监测和状态转移,或者发出告警讯息,或者转移至预先设置的未知状态。
本发明还包括一个对整个系统可能出现的异常情况进行细分的步骤。
本发明所述的设备包括一个线路控制中心LCC、至少一个车站控制中心SCC、至少一个自动售票机TVM、自动检票机AGM和至少一个半自动售票机BOM;每个设备至少包括一个模块,所述的模块至少包括硬币处理模块、纸币处理模块、找零模块、出票模块、扇门机构模块、回收模块、IC卡读写器模块、显示器模块、工控机模块和UPS模块;每个模块至少包括一个子模块。
本发明所述的轨道交通自动售检票系统状态监视与转移程序包括线路控制中心状态监视与转移、车站控制中心状态监视与转移、自动售票机状态监视与转移、自动检票机状态监视与转移步骤、模块状态监视与转移和子模块状态监视与转移步骤。
本发明所述的线路控制中心状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)线路控制中心的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自管理员的状态探询命令,如果没有收到,直接向第一个车站控制中心发送状态探询命令;如果收到,则先向管理员报告轨道交通自动售检票系统状态后再向第一个车站控制中心发送状态探询命令;
(3)接收来自第一个车站控制中心的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将轨道交通自动售检票系统的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一个车站控制中心发送状态探询命令;
(4)重复步骤(3),直到探询到所有的车站控制中心的状态都正常,则将轨道交通自动售检票系统的状态转为正常并向管理员报告;有任意一个车站控制中心的状态为异常,轨道交通自动售检票系统的状态都转为异常并向管理员报告;
(5)重复步骤(2)~(4)。
本发明所述的车站控制中心状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)车站控制中心的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自线路控制中心或管理员的状态探询命令,如果没有收到,直接向第一台自动售票机发送状态探询命令;如果收到,则先向线路控制中心或管理员报告车站控制中心的状态后再向第一台自动售票机发送状态探询命令;
(3)接收来自第一台自动售票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一台自动售票机发送状态探询命令;
(4)重复步骤(3),直到探询到所有的自动售票机的状态都为正常,向第一台自动检票机发送状态探询命令;
(5)接收来自第一台自动检票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一台自动检票机发送状态探询命令;
(6)重复步骤(5),直到探询到所有的自动检票机的状态都为正常,向半自动售票机发送状态探询命令;
(7)接收来自半自动售票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果正常,将车站控制中心的状态转为正常并向管理员报告;如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;
(8)重复步骤(2)~(7)。
本发明所述的自动售票机状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)自动售票机的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自车站控制中心的状态探询命令,如果没有收到,直接向硬币处理模块发送状态探询命令;如果收到,则先向车站控制中心报告自动售票机的状态后再向硬币处理模块发送状态探询命令;
(3)接收来自硬币处理模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向纸币处理模块发送状态探询命令;
(4)接收来自纸币处理模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向找零模块发送状态探询命令;
(5)接收来自找零模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向出票模块发送状态探询命令;
(6)接收来自出票模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向显示器模块发送状态探询命令;
(7)接收来自显示器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,将自动售票机的状态转为正常并向管理员报告;
(8)重复步骤(2)~(7)。
本发明所述的自动检票机状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)自动检票机的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自车站控制中心的状态探询命令,如果没有收到,直接向扇门机构模块发送状态探询命令;如果收到,则先向车站控制中心报告自动检票机的状态后再向扇门机构模块发送状态探询命令;
(3)接收来自扇门机构模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向回收模块发送状态探询命令;
(4)接收来自回收模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向IC卡读写器模块发送状态探询命令;
(5)接收来自IC卡读写器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向显示器模块发送状态探询命令;
(6)接收来自显示器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,将自动检票机的状态转为正常并向管理员报告;
(7)重复步骤(2)~(6)。
本发明的有益效果是:将自动售检票系统划分为系统、设备、模块和子模块四个由粗到细的类别,并明确地定义了它们的工作状态,各功能模块之间的逻辑关系明确,统筹管理它们之间的状态转换条件,方便了系统的管理和使用,增强了轨道交通自动售检票系统的可操控性。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案:基于有限状态自动机的轨道交通自动售检票系统运行控制方法,采用有限状态自动机技术,将轨道交通自动售检票系统明确划分为一系列大状态、中状态、小状态和微状态,清晰规定各个状态相互转移的条件,保证系统的所有状态都是在有效控制之下,它包括以下步骤:
(1)定义轨道交通自动售检票系统所包括的设备;
(2)定义每种设备所包括的模块;
(3)定义每个模块所包括的子模块;
(4)对轨道交通自动售检票系统、设备、模块和子模块是否正常工作作出明确定义,轨道交通自动售检票系统正常工作的定义为所有设备都正常,其它情况为异常,设备正常工作的定义为所有模块都正常,其它情况为异常,模块正常工作的定义为所有子模块都正常,其它情况为异常,子模块正常是指组成子模块的所有部分都正常,其它情况为异常;
(5)编制系统的状态表;
(6)绘制轨道交通自动售检票系统、设备、模块和子模块的所有状态转移图;
(7)运行轨道交通自动售检票系统状态监视与转移程序,该程序根据预先定义好的状态以及状态转移路线图,实现状态转移条件的监测和状态转移,或者发出告警讯息,或者转移至预先设置的未知状态。
对于系统可能出现的异常情况较多的情况下,它还包括一个对整个系统可能出现的异常情况进行细分的步骤。
设系统的状态为S,状态转移条件为T,第i(i=0,1,2,……)时刻系统的状态为Si,状态转移条件为Tj(j=0,1,2,……),从而:Si=F(Si-1,Tj),式中,F是状态转移函数,当Tj=1时,F为恒等函数,即Si=Si-1,状态没有变化;在某些特殊条件Tj下,也有Si=Si-1,状态也没有变化;在其它所有条件下,都有Si≠Si-1,状态发生变化。
在轨道交通自动售检票(AFC)系统中,状态是随机变化的,因此F不能用一个固定的数学函数来表达,根据AFC的具体情况,改用状态转移图和状态转移表。
设状态为Sabcdi,其中i表示时刻,abcd表示状态类型:Sa为大状态,Sab(设备名)为中状态,Sabc(设备名,模块名)为小状态,Sabcd(设备名,模块名,子模块名)为微状态。
对于AFC大系统,Sa=1表示正常状态,Sa>1表示非正常状态,Sa<1表示系统非法。
对于TVM(自动售票机)、AGM(自动检票机)、BOM(半自动售票机)、SCC(车站控制中心)、LCC(线路控制中心)等设备,Sab=1表示正常状态,Sab>1表示非正常状态,Sab<1表示系统非法。
对于设备内的各个模块,以及各个模块内的各个子模块,状态的定义类似。
以下列表说明AFC大系统各个大状态及其保持条件:
下面的表格比较详细地说明大状态A、中状态B、小状态C、微状态D及其保持条件。
两个以上设备同时异常的情况很多,这是一个组合数:26种。
上述设备的运行是相互独立的,两个以上设备同时异常的概率远小于单设备异常的概率。设每个设备异常的概率为p,p一般很小(例如0.01),则两个设备同时异常的概率为pхp(例如0.0001),pхp比p小得多,只要确知更小概率异常是哪些设备异常即可。
状态Si是指系统、设备、模块、子模块的工作状态,状态分为正常状态和异常状态,正常是指能够正常提供规定功能的状态;异常为至少有一项规定功能不能提供的状态。
状态转移条件Tj是指从一个状态转移到另一个状态的条件。由于系统、设备、模块、子模块具有依次包含和被包含的关系,所以包含者的状态从正常转移到异常的条件,必然是其对应众多被包含者至少一个的状态从正常转移到异常,而包含者的状态从异常转移到正常的条件,必然是其对应众多被包含者全体的状态都从异常转移到正常,或者保持正常。
如图1、图2所示,为AFC系统的状态转移图,只有系统中的TVM、AGM、BOM、SCC和LCC任何一个都正常,AFC系统才为正常状态;只要TVM、AGM、BOM、SCC和LCC有任意一个或多个异常,AFC系统就为异常状态。
设备包括一个线路控制中心LCC、五个车站控制中心SCC、两个自动售票机TVM、两个自动检票机AGM和一个半自动售票机BOM;每个设备至少包括一个模块,所述的模块至少包括硬币处理模块、纸币处理模块、找零模块、出票模块、扇门机构模块、回收模块、IC卡读写器模块、显示器模块、工控机模块和UPS模块;每个模块至少包括一个子模块,每个模块包括的子模块十分详细和复杂,这里不一一穷举。
如图3所示,为自动售票机(TVM)的状态转移图,只有设备中的主控单元、供电电源、显示模块、硬币识别模块、硬币找零模块、纸币识别模块、纸币找零模块、单程票发送模块、储值票充值模块和IC卡读写器任何一个都正常,自动售票机(TVM)才为正常状态;只要其中有任意一个或多个异常,自动售票机(TVM)就为异常状态。
如图4所示,为自动检票机(AGM)的状态转移图,只有设备中的主控单元、供电电源、显示模块、扇门控制机构、单程票回收模块和IC卡读写器任何一个都正常,自动检票机(AGM)才为正常状态;只要其中有任意一个或多个异常,自动检票机(AGM)就为异常状态。
轨道交通自动售检票系统状态监视与转移程序包括线路控制中心状态监视与转移、车站控制中心状态监视与转移、自动售票机状态监视与转移、自动检票机状态监视与转移步骤、模块状态监视与转移和子模块状态监视与转移步骤。
如图5所示,线路控制中心状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)线路控制中心的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自管理员的状态探询命令,如果没有收到,直接向第一个车站控制中心发送状态探询命令;如果收到,则先向管理员报告轨道交通自动售检票系统状态后再向第一个车站控制中心发送状态探询命令;
(3)接收来自第一个车站控制中心的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将轨道交通自动售检票系统的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一个车站控制中心发送状态探询命令;
(4)重复步骤(3),直到探询到所有的车站控制中心的状态都正常,则将轨道交通自动售检票系统的状态转为正常并向管理员报告;有任意一个车站控制中心的状态为异常,轨道交通自动售检票系统的状态都转为异常并向管理员报告;
(5)重复步骤(2)~(4)。
如图6所示,车站控制中心状态监视与转移步骤包括以下步骤:
(1)车站控制中心的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自线路控制中心或管理员的状态探询命令,如果没有收到,直接向第一台自动售票机发送状态探询命令;如果收到,则先向线路控制中心或管理员报告车站控制中心的状态后再向第一台自动售票机发送状态探询命令;
(3)接收来自第一台自动售票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一台自动售票机发送状态探询命令;
(4)重复步骤(3),直到探询到所有的自动售票机的状态都为正常,向第一台自动检票机发送状态探询命令;
(5)接收来自第一台自动检票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向下一台自动检票机发送状态探询命令;
(6)重复步骤(5),直到探询到所有的自动检票机的状态都为正常,向半自动售票机发送状态探询命令;
(7)接收来自半自动售票机的状态报告,判断其状态是否正常,如果正常,将车站控制中心的状态转为正常并向管理员报告;如果不正常,将车站控制中心的状态转为异常并向管理员报告;
(8)重复步骤(2)~(7)。
如图7所示,自动售票机状态监视与转移步骤包括以下步骤,其中,硬币处理模块为硬币机,纸币处理模块为纸币机,找零模块为找零机,出票模块为出票机,显示器模块为显示器:
(1)自动售票机的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自车站控制中心的状态探询命令,如果没有收到,直接向硬币处理模块发送状态探询命令;如果收到,则先向车站控制中心报告自动售票机的状态后再向硬币处理模块发送状态探询命令;
(3)接收来自硬币处理模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向纸币处理模块发送状态探询命令;
(4)接收来自纸币处理模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向找零模块发送状态探询命令;
(5)接收来自找零模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向出票模块发送状态探询命令;
(6)接收来自出票模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向显示器模块发送状态探询命令;
(7)接收来自显示器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动售票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,将自动售票机的状态转为正常并向管理员报告;
(8)重复步骤(2)~(7)。
如图8所示,自动检票机状态监视与转移步骤包括以下步骤,其中,扇门机构模块为扇门机,回收模块为回收机,IC卡读写器模块为读写器,显示器模块为显示器:
(1)自动检票机的所有变量初始化;
(2)判断是否接收到来自车站控制中心的状态探询命令,如果没有收到,直接向扇门机构模块发送状态探询命令;如果收到,则先向车站控制中心报告自动检票机的状态后再向扇门机构模块发送状态探询命令;
(3)接收来自扇门机构模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向回收模块发送状态探询命令;
(4)接收来自回收模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向IC卡读写器模块发送状态探询命令;
(5)接收来自IC卡读写器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,向显示器模块发送状态探询命令;
(6)接收来自显示器模块的状态报告,判断其状态是否正常,如果不正常,将自动检票机的状态转为异常并向管理员报告;如果正常,将自动检票机的状态转为正常并向管理员报告;
(7)重复步骤(2)~(6)。
模块状态监视与转移步骤与所述的系统及设备的监视与转移步骤类似,即为依次探询模块中包括的所有子模块的工作状态,如果模块中所包括的所有子模块的工作状态都为正常,则该模块的状态正常;否则,有任意一个或多个子模块的工作状态为异常,则该模块的状态异常。
子模块状态监视与转移步骤与所述的系统及设备的监视与转移步骤类似,即为依次探询子模块中包括的所有组成部分的工作状态,如果子模块中所包括的所有组成部分的工作状态都为正常,则该子模块的状态正常;否则,有任意一个或多个组成部分的工作状态为异常,则该子模块的状态异常。