CN107248892B - 一种安检设备的监控系统 - Google Patents

一种安检设备的监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种安检设备的监控系统，在采集到大量监控设备的不断波动的数据后，利用分组方式划分资源，增强了多通道数据进行处理的均衡性。终端和安检设备之间采用多通道冗余设计，定期对通信链路进行检测，获取通信链路的当前的链路指标数据，根据所述目标通信链路的当前状态，判断是否存在信号不稳定、通信干扰、设备故障等情况，当发生上述情况时，系统将通道复位或者切换。通过在数据监控模块中对所采集到的多通道的数据进行分组，使各个通道的数据处理数据所利用的资源趋于均衡，提高数据处理的效率，通道与监控设备接口的通信的检测和仲裁，进一步提升了安检的可靠性，保证设备的平稳运行。

Description

一种安检设备的监控系统
技术领域
本发明涉及安检设备控制技术领域，尤其涉及一种安检设备的监控系统。
背景技术
目前，安检设备已广泛应用于机场、火车站、汽车站、政府机关大楼、大使馆、会议中心、会展中心、酒店、商场、大型活动、邮局、学校、物流行业、工业检测等场所。大部分安检设备的监控方法是借助于输送带将被检查物品送入安检设备的检查通道，被检查物品在显示器中显示出大致的形状，并呈现出不同的颜色，以表示不同的化学成分，间接体现其危险程度，安检员根据显示器中呈现的图像形状及颜色来检测危险品。
现有的需要经过安检设备的进行检测的物品的种类繁多，而且在各个大型公共场所人流量密集，对物品检测的密度增大，安检设备要检测每个物品的特性，如湿度，温度，振动特性等，而一般各个公共场所特别是机场，火车站中的安检设备有多个，有时候会出现在同一时刻某些检验设备的进行检查的物品流量特别大，而其他安检设备的检验流量很小，导致各个设备传输到终端的通道数据处理不均衡，使得流量特别大的设备在终端处处理数据的效率降低，如何对这些设备采集的数据进行收集和处理，保证其稳定工作，对提高安检的可靠性意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安检设备的监控系统，在采集到大量监控设备的不断波动的数据后，利用分组方式划分资源，增强了多通道数据进行处理的均衡性，以克服上述现有技术存在的不足。终端和安检设备之间采用多通道冗余设计，定期对通信链路进行检测，获取通信链路的当前的链路指标数据，根据所述目标通信链路的当前状态，判断是否存在信号不稳定、通信干扰、设备故障等情况，当发生上述情况时，系统将通道复位或者切换。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种安检设备的监控系统，包括：显示器、具有多通道处理数据和通道仲裁模块的终端、安检设备接口；所述终端中具有多个通道接收安检设备接口采集的数据，如果通道i中的数据需要的资源为△i，通道j的以往进行资源划分区间为Pj，那么该通道处理数据的能力为
Figure BDA0001355558080000011
通道的处理数据的溢出阈值为/>
Figure BDA0001355558080000012
如果sj>(1+φ)pj，则该通道对数据的处理能力溢出；通道处理数据的空闲阈值为τ，若sj<(1-τ)pj，则该通道空闲；终端处理数据的能力溢出的通道为集合ON，终端处理数据的空闲状态的通道为集合IN，在监控设备接口传送的数据后，对集合ON中所有处理数据的资源溢出的通道按照溢出资源的程度由大到小进行排序，对集合IN中所有处于数据处理的空闲状态的通道按照空闲程度由大到小进行排序，之后通过计算出通道的资源划分关系对空闲的通道和溢出的通道进行分组，每个分组形成一个新的资源划分关系，在每次分组时，建立资源溢出的通道集合ON’和空闲状态的通道集合IN’，加入ON和IN中未分组的第一个通道，形成分组[ON’，IN’]，计算IN’中所有的空闲状态下的通道达到非空闲状态所要增加的数据量为/>
Figure BDA0001355558080000021
达到资源溢出状态下所要增加的数据量为/>
Figure BDA0001355558080000022
计算ON’中所有通道达到非溢出状态下所要减少的数据量为/>
Figure BDA0001355558080000023
如果D3小于或等于D1,表明资源空闲的通道在接收资源溢出的通道转移过来的数据，使原先资源溢出的通道到达非溢出的状态时，原先资源空闲还不会到达非空闲状态，则ON’中加入ON中下一未分组的资源溢出的通道；如果D2小于或等于D3，表明当前空闲的通道已经无法再承受资源溢出的通道转移过来的数据，则IN’加入IN中下一个未分组的处于处理数据的空闲状态下的通道；如果D2>D3>D1,则一次分组完成。重复上述过程，一直到资源溢出的通道或空闲状态的通道的集合为空集。如果处理数据的空闲状态下的通道为空，则表示数据处理模块中，无法应对当前采集的数据流，需要增加额外的资源。
进一步，所述系统的状态包括复位状态，等待状态，预备状态，开始状态，连接状态，数据传送状态；所述复位状态为，当系统复位、连接错误被中断或在链路初始化时出现错误，系统进入复位状态，终端进入复位状态时，同时复位终端接收数据的通道和安检设备接口，在复位信号结束10us后，进入等待状态；等待状态为：进入该状态后，安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道被使能，当终端的通道收到NULL字符，那么在经过10us延时后进入预备状态；预备状态为：此时安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道使能，在等待终端发送的连接使能信号到来之后，进入开始状态；开始状态为：此时终端接收安检设备接口数据的通道和安检设备接口都被使能，安检设备的接口需要不断地通过收发NULL字符来维持连接的畅通，当每一个通道的NULL的获得信号置位时，进入连接状态；连接状态：在该状态中除了可以收发NULL字符外还可以收发ACK字符。当接收端收到ACK字符后，ACK的获得信号置位，进入数据传送状态；数据传送状态为：进入数据传送状态后，安检设备接口可以发送时间编码、ACK、数据段正常字符，数据段异常字符和NULL字符等，直到与终端通道的连接上出现错误，回到复位状态为止。
进一步，所述的连接错误包括超时连接错误，奇偶校验错误，终端接收的非法字符检测错误，接收的数据流和以及校验数量与GPIB协议不符的错误，即出现丢包错误。
进一步，终端的仲裁模块对错误的检测以及恢复步骤为：(1)误码检测，检测来源于安检设备端口产生的四种错误形式；(2)断开链路，并对当前传送的字符不是数据段正常字符，则对终端的接收通道的缓存区加入数据段异常字符，这样链路断开时正在传输的数据中已到达终端的前半部分会被删除；(3)删除设备发送缓存区下一个数据段正常字符之前的数据，即未完成传输终端的后半部分数据；(4)在此建立连接，发送下一次数据。
进一步，终端的仲裁模块对错误的检测以及恢复步骤为：(1)误码检测，检测来源于安检设备端口产生的四种错误形式；(2)断开链路，并对当前传送的字符不是数据段正常字符，则对终端的接收通道的缓存区加入数据段异常字符，这样链路断开时正在传输的数据中已到达终端的前半部分会被删除；(3)删除设备发送缓存区下一个数据段正常字符之前的数据，即未完成传输终端的后半部分数据；(4)在此建立连接，发送下一次数据。
本发明的有益效果为：通过在数据监控模块中对所采集到的多通道的数据进行分组，使各个通道的数据处理数据所利用的资源趋于均衡，提高数据处理的效率，通道与监控设备接口的通信的检测和仲裁，进一步提升了安检的可靠性，保证设备的平稳运行。
附图说明
图1为本发明种安检设备进行数据采集结构图；
图2为本发明的安检设备与监控终端的系统图；
图3为本发明对多通道处理安检设备接口传输数据的资源调整的步骤；
图4为本发明终端和安检设备之间通信的工作状态的转换。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的提供了一种安检设备的监控系统，包括显示器、具有多通道处理数据的终端、安检设备接口。
显示器用于显示数据采集模块、状态监控模块采集的数据、故障信息等。
安检设备接口是通过多组传感器对本地安检设备中的物品的实施监控，如振动传感器，温度传感器，湿度传感器传感器，烟雾传感器，感光传感器等，采集的数据是内部物体的各种物理特性，其中振动传感器检测里面物品的异常情况，需要放大器、滤波器等共同实现，其他传感器的数据通过GPIB卡传送到安检设备接口中。
图1为安检设备进行数据采集结构图，数据采集模块由放大电路、滤波电路、A/D转换和数据处理模块组成。放大电路其接收安检机的被放置安检物体后履带的振动信号，其增益根据传感器探测到的放入物体的大小和重量进行动态控制，以期获得更好的检测效果。所述滤波电路为低通滤波器，滤波时钟由PWM芯片提供，AD转换器是多通道同时采样的ADC，地址设置在EEPROM地址空间，转换结束的信号作为中断信号输入到处理器，采样脉冲由时钟芯片提供的高频采样时钟产生。设备的数据接口由嵌入式接口的GPIB采集提供，对设备进行采集的数据可以是设备的功耗、温度、连续工作时间等进行处理后，通过GPIB卡输入到安检设备的接口中，并通过安检设备接口将数据发送至终端。
图2为多个安检设备通过接口连接到终端上，终端给每个安检设备分配的通道对安检设备的采集数据进行处理。从整个安检体系来说，不同的安检设备的工作量不断在变化，终端对来自设备的多通道采集的数据速率的大幅度改变将使整个设备的检测量受制于检测阈值的设备，终端需要对设备采集的数据进行进一步的处理和调整。造成设备采集数率的通道的波动一方面是各个采集通道的以往数据分布不均，另一个方面是各个采集通道最终到达数据处理模块的数据流分布不均。针对上述两种情况，在终端进行数据处理初始化时，需要根据各个通道处理能力划分以往数据，并在运行时动态地调整各个通道处理所采集数据的资源。
在到达终端的数据流为多个的前提下，对终端处理数据流各个通道的资源划分调节数据处理的能力，可以消除单通道处理数据的瓶颈，提升整个数据处理模块的处理效率。终端处理资源划分的首先建立通道处理能力的模型，若通道处理资源的能力为M，其通道处理的以往进行数据处理的资源划分区间为P，处理能力提升参数为α，则得到通道单位时间的数据处理率为η＝αM/P，则通道进行数据处理的丢失率为
Figure BDA0001355558080000056
若单位通道在数据处理模块的处理速度为μ，导致数据丢失时的抗阻参数为ξ，则通道的平均处理数据的能力为
Figure BDA0001355558080000051
在通道内的采集的数据均衡的条件下，各个通道的处理速度相同，则通道所分配可处理的以往数据进行资源划分区间为P∞μ·(αM·(1-ξ)+ξ)(1)。基于此模型，可以根据处理器的速度，和根据各通道分配的内存容量计算处各通道的所分配的数据划分区间，在所采集的数据在各通道均匀分布的情况下，保证各个通道采集数据的平衡。
实际运行中。由于安检设备接口传递的数据流不是均匀分布，在经过长时间的运行之后，可能造成各个通道之间的处理能力的负荷倾斜。因此无法预知设备中所要监控的量的大小，即无法控制设备中的数据采集的来源，所以为了消除处理各个通道处理能力的负荷倾斜，只能通过调整采集数据的分布的方法以平衡各个通道上的实际处理能力，使其不至于被溢出。动态调整各通道处理能力的关键是找出数据处理模块接收的溢出通道和空闲通道并确定调整哪部分的数据，在实现通道处理数据的同时尽量最小化的移动数据。
将安检设备接口传递的数据流看作单位时间为标尺的序列，建立通道的资源处理模型。在下一个调整周期内，如果通道i中的数据需要的资源为△i，通道j的以往进行资源划分区间为Pj，那么该通道处理数据的能力为
Figure BDA0001355558080000052
利用公式(1)进行计算通道j能够处理数据的能力，设通道的处理数据的溢出阈值为/>
Figure BDA0001355558080000053
如果sj>(1+φ)pj，则该通道对数据的处理能力溢出；设通道处理数据的空闲阈值为τ，若sj<(1-τ)pj，则该通道空闲。
终端处理数据的能力溢出的通道为集合ON,在该集合中，溢出的通道j的处理以往进行资源划分区间为Pj，则可能发生数据移动的区间为
Figure BDA0001355558080000054
终端处理数据的空闲状态下的通道集合IN,设xik表示数据从通道i到通道k的资源划分区间的转移，设xik＝1时表示移动，为0时标识不移动。若通道k表示处理通道i所转移过来的数据量为dik,则从资源溢出的通道到资源空闲的数据转移量为/>
Figure BDA0001355558080000055
并且每个资源溢出的通道的数据只能移动一次，即/>
Figure BDA0001355558080000061
为达到通道中的进行数据处理的资源平衡，每个溢出的通道要转移数据达到非溢出状态，即
Figure BDA0001355558080000062
每个原来空闲状态下的通道要接收数据达到资源非溢出状态，即/>
Figure BDA0001355558080000063
每个空闲通道不能接收过多的数据成为资源溢出的通道，即/>
Figure BDA0001355558080000064
因此进行数据处理模块中各个通道资源的调整需在公式(2)到(4)下进行计算。
如图3所示，本发明对通道资源进行调整的步骤为，首先对集合ON中所有处理数据的资源溢出的通道按照溢出资源的程度由大到小进行排序，对集合IN中所有处于数据处理的空闲状态的通道按照空闲程度由大到小进行排序，之后通过计算出通道的资源划分关系对空闲的通道和溢出的通道进行分组，每个分组形成一个新的资源划分关系，如图1所示。在每次分组时，建立资源溢出的通道集合ON’和空闲状态的通道集合IN’，加入ON和IN中未分组的第一个通道，形成分组[ON’，IN’]，计算IN’中所有的空闲状态下的通道达到非空闲状态所要增加的数据量为
Figure BDA0001355558080000065
达到资源溢出状态下所要增加的数据量为
Figure BDA0001355558080000066
计算ON’中所有通道达到非溢出状态下所要减少的数据量为
Figure BDA0001355558080000067
如果D3小于或等于D1,表明资源空闲的通道在接收资源溢出的通道转移过来的数据，使原先资源溢出的通道到达非溢出的状态时，原先资源空闲还不会到达非空闲状态，则ON’中加入ON中下一未分组的资源溢出的通道；如果D2小于或等于D3，表明当前空闲的通道已经无法再承受资源溢出的通道转移过来的数据，则IN’加入IN中下一个未分组的处于处理数据的空闲状态下的通道；如果D2>D3>D1,则一次分组完成。重复上述过程，一直到资源溢出的通道或空闲状态的通道的集合为空集。如果处理数据的空闲状态下的通道为空，则表示数据处理模块中，无法应对当前采集的数据流，需要增加额外的资源。
在终端与设备进行通信时，采用了字符校验提高数据传输的可靠性。
校验位包括的范围是前一个数据字符的后8位数据或者是控制字符的后三位数据、当前校验位和当前的状态位。所述状态位包括数据段正常字符，数据段异常字符，时间编码等。校验的方式采用奇偶校验或者ECC校验的形式，也就是说发送的一连串的数据中，校验位覆盖内有奇数个“1”，此次校验不通过时将会重新发送。
终端与安检设备之间的数据传送有以下几种错误：(1)超时连接错误；(2)奇偶校验错误；(3)终端接收的非法字符检测错误；(4)接收的数据流和以及校验数量与GPIB协议不符的错误，即出现丢包错误。
当传送错误在安检设备的初始化的过程中出现时，都将使终端内接收数据的状态机的状态恢复到复位状态，重新建立连接。恢复的步骤为：假设终端的接收通道失效，而此时安检设备的接口启动初始化程序，会发送NULL给终端，由于终端的通道实效无法恢复接口通信，所以安检设备的接口在经过一段时间，如10us未收到NULL字符时也会回到复位状态，这时安检设备接口和终端的通道会同时进行复位建立新的连接。
如果错误产生于数据传送状态中，将会发送给终端的仲裁模块，仲裁模块根据误码的类型进行处理。
图4示出了终端和安检设备之间通信的几种工作状态的转换。包括复位状态，等待状态，预备状态，开始状态，连接状态，数据传送状态。
所述复位状态为，当系统复位、连接错误(即上述的终端与安检设备之间的数据传送的四种错误)被中断或在链路初始化时出现错误，系统进入复位状态，同时复位终端接收数据的通道和安检设备接口，在复位信号结束10us后，进入等待状态。等待状态为：进入该状态后，安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道被使能。当终端的通道收到NULL字符，那么在经过10us延时后进入预备状态。预备状态为：此时安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道使能，在等待终端发送的连接使能信号到来之后，进入开始状态。开始状态为：此时终端接收安检设备接口数据的通道和安检设备接口都被使能，安检设备的接口需要不断地通过收发NULL字符来维持连接的畅通，当每一个通道的NULL的获得信号置位时，进入连接状态。连接状态：在该状态中除了可以收发NULL字符外还可以收发ACK字符。当接收端收到ACK字符后，gotACK信号置位，进入数据传送状态。数据传送状态：进入数据传送状态后，安检设备接口可以发送时间编码、ACK、数据段正常字符，数据段异常字符和NULL字符等，直到与终端通道的连接上出现错误，回到复位状态为止。
在数据传送状态中时，终端的仲裁模块对错误的检测以及恢复步骤为：(1)误码检测，检测来源于安检设备端口产生的四种错误形式；(2)断开链路，并对当前传送的字符不是数据段正常字符，则对终端的接收通道的缓存区加入数据段异常字符，这样链路断开时正在传输的数据中已到达终端的前半部分会被删除；(3)删除设备发送缓存区下一个数据段正常字符之前的数据，即未完成传输终端的后半部分数据；(4)在此建立连接，发送下一次数据。
当终端中某一个通道出现异常，而且经过多次尝试都无法恢复数据传输时，仲裁模块利用多路选择器在终端的当前通道和另一个备用通道之间进行转换，如果连接正常，通道就会进入启动状态，如果连接错误，根据状态转换试图将连接的次数来决定是否转换通道，当超过错误的阈值后，切换至备用的通道进行连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种安检设备的监控系统，其特征在于：包括：显示器、具有多通道处理数据和通道 仲裁模块的终端、安检设备接口；所述终端中具有多个通道接收安检设备接口采集的数据， 如果通道i中的数据需要的资源为△i，通道j的以往进行资源划分区间为Pj，那么该通道处 理数据的能力为
Figure QLYQS_1
，通道的处理数据的溢出阈值为
Figure QLYQS_2
，如果Sj>(1+
Figure QLYQS_3
)pj，则 该通道对数据的处理能力溢出；通道处理数据的空闲阈值为τ，若Sj<(1-τ)pj，则该通道空 闲；终端处理数据的能力溢出的通道为集合ON，终端处理数据的空闲状态的通道为集合IN， 在监控设备接口传送的数据后，对集合ON中所有处理数据的资源溢出的通道按照溢出资源 的程度由大到小进行排序，对集合IN中所有处于数据处理的空闲状态的通道按照空闲程度 由大到小进行排序，之后通过计算出通道的资源划分关系对空闲的通道和溢出的通道进行 分组，每个分组形成一个新的资源划分关系，在每次分组时，建立资源溢出的通道集合ON’ 和空闲状态的通道集合IN’，加入ON和IN中未分组的第一个通道，形成分组[ON’，IN’]，计算 IN’中所有的空闲状态下的通道达到非空闲状态所要增加的数据量为
Figure QLYQS_4
达到资源溢出状态下所要增加的数据量为
Figure QLYQS_5
计算ON’中所有通道达到 非溢出状态下所要减少的数据量为
Figure QLYQS_6
；如果D3小于或等 于D1,表明资源空闲的通道在接收资源溢出的通道转移过来的数据，使原先资源溢出的通 道到达非溢出的状态时，原先资源空闲还不会到达非空闲状态，则ON’中加入ON中下一未分 组的资源溢出的通道；如果D2小于或等于D3，表明当前空闲的通道已经无法再承受资源溢出 的通道转移过来的数据，则IN’加入IN中下一个未分组的处于处理数据的空闲状态下的通 道；如果D2>D3>D1,则一次分组完成；重复上述过程，一直到资源溢出的通道或空闲状态的通 道的集合为空集；如果处理数据的空闲状态下的通道为空，则表示数据处理模块中，无法应 对当前采集的数据流，需要增加额外的资源。
2.根据权利要求1所述的安检设备的监控系统，其特征在于：所述系统的状态包括复位状态，等待状态，预备状态，开始状态，连接状态，数据传送状态；
所述复位状态为，当系统复位、连接错误被中断或在链路初始化时出现错误，系统进入复位状态，终端进入复位状态时，同时复位终端接收数据的通道和安检设备接口，在复位信号结束10us后，进入等待状态；
等待状态为：进入该状态后，安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道被使能，当终端的通道收到NULL字符，那么在经过10us延时后进入预备状态；
预备状态为：此时安检设备接口仍处于复位，终端接收安检设备接口数据的通道使能，在等待终端发送的连接使能信号到来之后，进入开始状态；
开始状态为：此时终端接收安检设备接口数据的通道和安检设备接口都被使能，安检设备的接口需要不断地通过收发NULL字符来维持连接的畅通，当每一个通道的NULL字符获得信号置位时，进入连接状态；
连接状态：在该状态中除了可以收发NULL字符外还可以收发ACK字符；当接收端收到ACK字符后，ACK的获得信号置位，进入数据传送状态；
数据传送状态为：进入数据传送状态后，安检设备接口可以发送时间编码、ACK、数据段正常字符，数据段异常字符和NULL字符，直到与终端通道的连接上出现错误，回到复位状态为止。
3.根据权利要求2所述的安检设备的监控系统，其特征在于：所述的连接错误包括超时连接错误，奇偶校验错误，终端接收的非法字符检测错误，接收的数据流以及校验数量与GPIB协议不符的错误，即出现丢包错误。
4.根据权利要求2所述的安检设备的监控系统，其特征在于：终端的仲裁模块对错误的检测以及恢复步骤为：(1)误码检测，检测来源于安检设备端口产生的四种错误形式；(2)断开链路，并对当前传送的字符不是数据段正常字符，则对终端的接收通道的缓存区加入数据段异常字符，这样链路断开时正在传输的数据中已到达终端的前半部分会被删除；(3)删除设备发送缓存区下一个数据段正常字符之前的数据，即未完成传输终端的后半部分数据；(4)在此建立连接，发送下一次数据。
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