CN103440850B - 一种冗余显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余显示系统，包括所述系统包括电源模块、显示装置和至少两个处理器，所述与显示装置连接的处理器包括第一信号发送装置；所述冗余显示系统还包括检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常的第一信号检测电路，以及在第一信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一的切换电路。由于在检测显示装置显示的处理器中第一信号发送装置发送的信号是否出现异常，并在出现异常的时候进行显示切换的时间内，其他处理器一直在进行工作，所以整个冗余显示系统可以一直保持信息接收和处理的状态，有效提高了冗余显示系统的可靠性。

Description

一种冗余显示系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种冗余显示系统。

背景技术

在工业控制领域中，为了使得控制系统更加可靠，往往采用两套控制系统进行控制，一套主系统，一套从系统，这两套系统相互独立，例如列车控制系统，每套系统都有独立的电源模块、处理器及显示屏，正常工作时，主处理器进行处理，从处理器停止工作，当从主系统的显示屏上观察到主处理器出现故障时，例如由于系统原因，显示屏显示的状态出现暂停，或者显示屏上的指示灯显示系统出现故障等现象，由操作人员进行手工操作，停止主系统，启动从系统，由从系统的显示屏进行显示，保证控制系统的正常运行。

但是由于从操作人员观察到主系统出现故障到手工启动从系统需要一段时间，在这段时间内，由于系统中断，从系统无法立刻接收和处理列车发送来的信息，降低列车控制系统的可靠性，如果恰好在这个时间段车辆出现紧急情况，则车辆很有可能会发生危险，后果不堪设想。

此外，显示屏一般置于操作平台上，现有技术中主系统和从系统都设有一个显示屏，在主系统进行工作的时候，从系统停止工作，这时从系统的显示屏就毫无用处，造成资源的浪费。而且操作平台上一般还会设置其他操作或显示元件，现有技术将主系统和从系统的显示屏都至于空间有限的操作平台上，必然会占用原本应该置于操作平台的其他操作或显示元件的位置，给操作人员观察或操作造成不便，降低列车控制系统的性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种冗余显示系统，所述系统包括：电源模块、显示装置和至少两个处理器，所述电源模块与所述至少两个处理器进行连接，以便所述至少两个处理器处于工作状态，其中一个处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示该处理器的工作状态；

所述与显示装置连接的处理器包括第一信号发送装置；

所述冗余显示系统还包括检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常的第一信号检测电路，以及在第一信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一的切换电路，以便显示装置显示切换后的处理器的工作状态；

所述第一信号检测电路连接信号发送装置与切换电路，所述切换电路还与所述至少两个处理器以及所述显示装置相连。

优选的，所述至少两个处理器具体包括一个主处理器，其余均为从处理器；

所述其中一个处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示该处理器的工作状态具体为：

所述主处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示主处理器的工作状态；

所述与显示装置连接的处理器包括第一信号发送装置具体为：

所述主处理器包括第一信号发送装置；

切换电路在信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将连接显示装置的电路切换到其余处理器之一具体为：

切换电路在信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将连接显示装置的电路切换到其中一个从处理器。

优选的，所述从处理器包括第二信号发送装置，所述冗余显示系统还包括用于检测第二信号发送装置发送的信号是否出现异常的第二信号检测电路，所述切换电路还用于在所述第二信号检测检测到第二信号发送装置发送的信号出现异常时将与显示装置的连接切换到其他未被切换的从处理器之一。

优选的，所述第一信号检测电路还用于检测第一信号发送装置发送的信号是否恢复正常，如果是，则切换电路将与显示装置的连接切换到主处理器。

优选的，所述第一信号发送装置发送输出输入引脚跳变信号；

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常具体为：

第一信号检测电路用于检测输出输入引脚跳变信号在一定时间内是否保持不变；

切换电路用于当信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一具体为：

切换电路用于当输出输入引脚信号在一定时间内保持不变时将显示装置的连接切换到其余处理器之一。

优选的，所述输出输入引脚跳变信号的跳变周期小于1毫秒。

优选的，所述第一信号发送装置发送连续变化的数据信号；

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常具体为：

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的连续变化数据信号在一定时间内是否停止变化；

切换电路用于当信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一具体为：

切换电路用于当连续变化的数据信号在一定时间内停止变化时将与显示装置的连接切换到其余处理器之一。

优选的，所述连续变化数据信号的变化时间差小于1毫秒。

优选的，所述电源模块为两路电源输入，输出根据主处理器和从处理器对电压的需求进行输出；或，

所述电源模块为单路电源输入，输出根据主处理器和从处理器对电压的需求进行输出。

优选的，所述主处理器和从处理器采用相同的处理器；或，

所述主处理器和从处理器采用不同的处理器。

现有技术在正常状态下，主系统工作，从系统不工作，显示装置显示的是主系统的工作状态。当操作人员观察到主系统出现故障时，手动启动从系统，对从系统的工作状态进行观察。现有技术从操作人员观察到主系统出现故障到手动启动从系统的过程中，需要一定的时间，在这段时间内从系统不工作，所以接收不到由其他设备或系统发送来的信息，更不能对这些信息进行处理，严重降低了冗余显示系统的可靠性。

本发明在正常情况下，所述冗余显示系统的至少两个处理器都进行工作，当第一信号检测电路检测到显示装置显示的处理器中第一信号发送装置发送的信号出现异常时，表明该处理器出现故障，则切换电路将与显示装置的连接切换到其余处理器之一，以便显示装置显示切换后的处理器的工作状态。由于在检测显示装置显示的处理器中第一信号发送装置发送的信号是否出现异常，并在出现异常的时候进行显示切换的时间内，其他处理器一直在进行工作，所以整个冗余显示系统可以一直保持信息接收和处理的状态，有效提高了冗余显示系统的可靠性。

此外，现有技术采用两个显示屏，主系统和从系统各有一个，在正常情况下，显示装置显示主系统工作状态，从系统的显示装置处于空闲状态，造成资源的浪费。而且由于设置两个显示装置，占用了原本空间有限的操作平台，使得其他应该置于操作平台上的其他显示或操作元件无法进行安装。本发明采用一个显示装置，当其中一个处理器正常工作时显示该处理器工作状态，当该处理器故障时显示其余处理器之一的工作状态，提高了显示装置的利用率，而且不需要额外占用操作平台的有限空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种冗余显示系统框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种冗余显示系统，具体到应用场景，所述冗余显示系统可以用于列车自动控制。列车自动控制系统是以技术手段对列车运行方向、运行间隔和运行速度进行控制，保证列车能够安全运行，提高运行效率的系统，简称列控系统。列车控制系统包括列车自动防护、列车自动驾驶和列车自动监督等系统，其中所述列车自动监督系统是通过计算机来组织和控制行车的一套完整的行车指挥系统，列车自动监督系统将现场行车信息及时传输到行车指挥中心，中心将行车信息综合后，适时无误的向现场下达行车指令，以保证准确、快速、安全、可靠。所以列车自动监督系统一般需要有至少一套冗余系统，以保证信息及时接收和处理。

本发明实施例提供了一种冗余显示系统，参见图1，所述冗余显示系统包括电源模块101、主处理器102、从处理器103和显示装置104，所述电源模块101连接主处理器102与从处理器103，所述主处理器102包括第一信号发送装置105，所述冗余显示系统还包括检测第一信号发送装置105发送的信号是否出现异常的第一信号检测电路106，和在第一信号检测电路106检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到从处理器103的切换电路107，所述第一信号检测电路106连接第一信号发送装置105与切换电路107相连，所述切换电路107还与主处理器102和从处理器103以及显示装置104相连。

其中，所述第一信号发送装置105可以发送任何可以表示主处理器102是否出现异常的信号，可以无线发送，也可以有线发送，本发明不作具体限定。在本实施例中，一种实现方式是第一信号发送装置105有线发送输出输入引脚跳变信号，即0、1信号。为了保证系统的可靠性，其跳变周期可以设定的尽可能短些，例如1毫秒以内。

那么，所述第一信号检测电路106用于检测输出输入引脚跳变信号在一定时间内是否保持不变，当所述通用输出输入引脚信号在一定时间内保持不变时，表明主处理器出现故障。其中，所述一定时间为大于上述一个跳变周期的时间，具体的根据实际应用需要进行设定。

另一种实现方式是所述第一信号发送装置105还可以发送连续变化的数据信号，为了保证系统的可靠性，其变化的时间差可以设定的尽可能短些，例如1毫秒以内。

那么，所述第一信号检测电路106用于检测信号发送装置发送的连续变化数据信号在一定时间内是否停止变化，如果是，则表明主处理器出现故障。其中所述一定时间为大于上述数据信号连续变化的时间差的时间，具体的可根据实际应用需要进行设定。

当第一信号检测电路106检测出主处理器出现故障后，切换电路107将与显示装置的连接切换到从处理器103。

在本实施例中，所述电源模块101可以为两路电源输入，两路输出，分别给主处理器102和从处理器103供电；也可以单路输入，在电源模块101中经过转换两路输出。在输出电源过程中，可以根据主处理器102和从处理器103的需要进行输出，例如主处理器102需要12V和5V的电压，那电压模块101在给主处理器102供电时就需要输出两路电源，分别为12V和5V。

目前，处理器主要有两大类，一类是基于RISC(精简指令系统)架构的处理器，包括PowerPC处理器、SPARC处理器、PA-RISC处理器、MIPS处理器和Alpha处理器等；另一类是基于Inter(网络)架构的处理器。在本实施例中，所述主处理器102与从处理器103可以为相同的处理器，执行相同的功能，即其运行的程序相同，或执行不同的功能，即其运行的程序不同；为了提高从处理器103的利用效率，可以为从处理器103配置较为简单的处理器，例如单片机，只接受和处理关键信息即可，此时，主处理器102与从处理器103可以为不同的处理器。

在本发明中，显示装置104可以为只用于显示的CRT、LCD、LED显示屏，还可以为既能显示、又能接收触头等输入讯号的触摸屏等，本发明不作具体限定。在本实施例中，优选亮度高、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击且性能稳定的LED显示屏。

在本实施例中，正常情况下，所述冗余显示系统的主处理器102和从处理器103都进行工作，显示装置104显示的是主处理器102的工作状态。当第一信号检测电路106检测到主处理器102中第一信号发送装置105发送的信号在一定时间内出现异常时，表明主处理器102出现故障，则切换电路107将与显示装置104的连接切换到从处理器103，以便显示装置显示从处理器103的工作状态。由于在检测第一信号发送装置105发送的信号是否出现异常，并在出现异常的时候进行显示切换的时间内，从处理器103一直在进行工作，所以整个冗余显示系统可以一直保持信息接收和处理的状态，有效提高了冗余显示系统的可靠性。

而且本实施例采用一个显示装置104，当主处理器102正常工作时显示主处理器102工作状态，当主处理器102故障时显示从处理器103的工作状态，提高了显示装置104的利用率，不需要额外占用操作平台的有限空间。

为了加强冗余显示系统的可靠性，优选的，所述从处理器可以多于一个，其中，每个从处理器各包括一个第二信号发送装置，所述第二信号发送装置与第一信号检测电路进行连接。正常工作时，主处理器102和所有从处理器一起工作，显示装置104显示主处理器102的工作状态。当主处理器102故障后，显示装置104显示其中一个从处理器的工作状态，至于显示哪个处理器可以预先进行设定，也可以随机选择。当主处理器102没有恢复正常时，而且正在进行工作的从处理器也出现了故障，即第一信号检测电路检测到该从处理器中的第二信号发送装置发送的信号在一定时间内出现异常，切换电路将连接显示装置的电路切换到下一个从处理器。

优选的，如果从处理器103为与主处理器102相比较为简单处理器，或者虽然从处理器103与主处理器102硬件相同，但是从处理器102执行较少的程序，即只接收和处理关键的信息，为了保证信息接收和处理的完整性，在本实例中，所述冗余显示系统还包括检测第一信号发送装置105发送的信号是否恢复正常的第二信号检测电路，如果第二信号检测电路检测出主处理器102中的第一信号发送装置105发送的信号恢复正常，所述切换电路107将连接显示装置切换到主处理器102，以便显示装置显示主处理器102的工作状态。

在另外一个实施例中，为了加强冗余显示系统的可靠性，所述从处理器包括第二信号发送装置，所述冗余显示系统还包括用于检测第二信号发送装置发送的信号是否出现异常的第二信号检测电路，所述切换电路还用于在所述第二信号检测电路检测到第二信号发送装置发送的信号出现异常时将与显示装置的连接切换到其他未被切换的从处理器之一。

此外，所述第一信号检测电路还用于检测第一信号发送装置发送的信号是否恢复正常，如果是，则切换电路将与显示装置的连接切换到主处理器。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种冗余显示系统，其特征在于，应用于列车自控系统，所述冗余显示系统包括电源模块、显示装置和至少两个处理器，所述电源模块与所述至少两个处理器进行连接，且所述电源模块至少有两路输出，以便所述至少两个处理器处于工作状态，所述至少两个处理器用于处理行车信息；其中一个处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示该处理器的工作状态；所述与显示装置连接的处理器包括第一信号发送装置；

所述冗余显示系统还包括检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常的第一信号检测电路，以及在第一信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一的切换电路，以便显示装置显示切换后的处理器的工作状态；

所述第一信号检测电路连接信号发送装置与切换电路，所述切换电路还与所述至少两个处理器以及所述显示装置相连；

其中，所述至少两个处理器具体包括一个主处理器，其余均为从处理器；

所述其中一个处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示该处理器的工作状态具体为：

所述主处理器连接所述显示装置，以便显示装置显示主处理器的工作状态；

所述与显示装置连接的处理器包括第一信号发送装置具体为：

所述主处理器包括第一信号发送装置；

切换电路在信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将连接显示装置的电路切换到其余处理器之一具体为：

切换电路在信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将连接显示装置的电路切换到其中一个从处理器。

2.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述从处理器包括第二信号发送装置，所述冗余显示系统还包括用于检测第二信号发送装置发送的信号是否出现异常的第二信号检测电路，所述切换电路还用于在所述第二信号检测电路检测到第二信号发送装置发送的信号出现异常时将与显示装置的连接切换到其他未被切换的从处理器之一。

3.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述第一信号检测电路还用于检测第一信号发送装置发送的信号是否恢复正常，如果是，则切换电路将与显示装置的连接切换到主处理器。

4.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述第一信号发送装置发送输出输入引脚跳变信号；

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常具体为：

第一信号检测电路用于检测输出输入引脚跳变信号在一定时间内是否保持不变；

切换电路用于当信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一具体为：

切换电路用于当输出输入引脚信号在一定时间内保持不变时将显示装置的连接切换到其余处理器之一。

5.根据权利要求4所述的冗余显示系统，其特征在于，所述输出输入引脚跳变信号的跳变周期小于1毫秒。

6.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述第一信号发送装置发送连续变化的数据信号；

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的信号是否出现异常具体为：

第一信号检测电路用于检测第一信号发送装置发送的连续变化数据信号在一定时间内是否停止变化；

切换电路用于当信号检测电路检测出信号出现异常的情况下将与显示装置的连接切换到其余处理器之一具体为：

切换电路用于当连续变化的数据信号在一定时间内停止变化时将与显示装置的连接切换到其余处理器之一。

7.根据权利要求6所述的冗余显示系统，其特征在于，所述连续变化数据信号的变化时间差小于1毫秒。

8.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述电源模块为两路电源输入，输出根据主处理器和从处理器对电压的需求进行输出；或，

所述电源模块为单路电源输入，输出根据主处理器和从处理器对电压的需求进行输出。

9.根据权利要求1所述的冗余显示系统，其特征在于，所述主处理器和从处理器采用相同的处理器；或，

所述主处理器和从处理器采用不同的处理器。