CN107844384A - 一种联锁安全数据的生成方法 - Google Patents

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杜飞
李卫娟
张程
何红光
陈吉余
李新新
高武
杨平
王燕芩
余日可
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
    • G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
    • G06F11/1004—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's to protect a block of data words, e.g. CRC or checksum

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Abstract

本发明涉及一种联锁安全数据的生成方法，包括：用于克服内存跳变和CPU计算出错问题的内存刷新过程；以及用于克服了抖动问题的安全码字技术。与现有技术相比，本发明具有安全性大大加强等优点。

Description

一种联锁安全数据的生成方法
技术领域
本发明涉及数据安全领域，尤其是涉及一种联锁安全数据的生成方法。
背景技术
目前，国内外联锁厂家对联锁数据组织结构不同，数据安全性的方法也不同。目前常用的安全方法。其缺陷如下：
1.运行过程中安全防护差。数据使用过程中内存出现问题或者CPU运算出现问题，不能有效防护或者可以防护但防护不够完备。
2.数据抗干扰能力差。联锁需要从外界采集回来的继电器信息抖动问题的处理差。继电器信息一般包括轨道继电器、信号继电器或者道岔定反表继电器信息等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种联锁安全数据的生成方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种联锁安全数据的生成方法，包括：
用于克服内存跳变和CPU计算出错问题的内存刷新过程；
以及用于克服了抖动问题的安全码字技术。
所述的内存刷新过程为：
将各个数据模块需要的内存先统一分配，在各个内存块的接收信息区中定时写入刷新常量，然后计算出刷新常量生成的校核字，最后将校核字和预期的值进行对比，如果相同，则系统仍然正常运行；若不同，则认为系统出现问题，系统宕机导向安全侧。
所述的内存刷新过程具体为：
步骤S1、各个数据模块需要的内存先统一分配，进入步骤S2；
步骤S2、联锁运算执行单元每个周期接收外部接口信息后，进行联锁运算，并将运算结果输出外部接口和驱动单元，然后将各个数据模块对应的内存区存放的临时接收信息清空，此时写入刷新常量，进入步骤S3；
步骤S3、对内存区里的刷新常量，进行校核字计算，进入步骤S4；
步骤S4、计算出的校核字的值和预期值进行比较，若与预期值相同，则返回步骤S2，否则进入步骤S5；
步骤S5、系统宕机，导向安全侧，并向联锁维护设备报告错误原因。
所述的各个数据模块包括信号机数据模块、道岔数据模块、区段数据模块、逻辑处理数据模块。
所述的安全码字技术具体为：采用循环冗余编码CRC校验算法对数据进行校验，即联锁系统中的每个变量都分配一套码组，然后对于外界的输入的1和0，都用一套码字来表示。
为了满足安全等级SIL4的要求，采用多通道采集处理，即采集的码字的真值1使用n个码字来表示，这样联锁子系统里处理的数据为冗余编码，在数据进行逻辑计算和其他各种运算中，始终用n个码字来计算最终的输出结果。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、安全性大大加强，当内存任何一处有错误的时候，可以通过计算校核字检验出来，让系统宕机导向安全侧。
2、对于外界干扰，安全码字技术有很强的抗干扰能力，并能保证安全。
附图说明
图1为本发明的内存刷新过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本发明采用内存刷新方法、安全码字技术。内存刷新方法克服了内存跳变、CPU计算出错等问题，安全码字技术克服了抖动等问题。
内存刷新方法的基本原理如下所述：
将各个数据模块需要的内存先统一分配，然后在各个内存块的接收信息区中定时写入常量(这里叫刷新常量)，然后计算出刷新常量生成的校核字，最后将校核字和预期的值进行对比，如果相同，则系统仍然正常运行；若不同，则认为系统出现问题，系统宕机导向安全侧。
其中，算法具体为：
步骤S1、各个数据模块需要的内存先统一分配，如信号机数据模块、道岔数据模块、区段数据模块、逻辑处理数据模块；进入步骤S2；
步骤S2、联锁运算执行单元每个周期接收外部接口信息后，然后进行联锁运算，然后将运算结果输出外部接口和驱动单元，然后，将各个数据模块对应的内存区存放的临时接收信息清空，此时写入常量(这里叫刷新常量)，进入步骤S3
步骤S3、对内存区里的刷新常量，进行校核字计算(刷新常量计算前数据分配的有初值)，进入步骤S4
步骤S4、计算出的校核字的值和预期值进行比较，若与预期值相同，则进入步骤S2，否则进入步骤S5
步骤S5、系统宕机，导向安全侧，并向联锁维护设备报告错误原因
请参阅图1。
安全码字技术的基本原理如下所述：
数据采用循环冗余编码CRC校验算法，即联锁系统中的每个变量(联锁系统因为是开关量的逻辑，所以输入或输出变量都是可以用1和0来表示，即真值和假值)都分配一套码组，然后对于外界的输入的1和0，都用一套码字来表示，为了满足安全等级SIL4的要求，可以采用多通道采集处理(比如n通道)，即采集的码字的真值1可以使用n个码字来表示，这样联锁子系统里处理的数据不是单编码，而是冗余编码，在数据进行逻辑计算和其他各种运算中，始终用n个码字来计算最终的输出结果，根据有限状态机的理论可以证明出这套编码技术有非常高的安全性。
对于联锁的1和0，对应的码组的值是明确的，但如果系统出现异常或者采集或者别的系统发送过来的信息出现非码组的信息，即所谓的“非法码字、乱码”，系统可以做一些宽恕处理，但若是多个周期仍然如此，系统则会宕机导向安全侧。这个对于未采用安全码字技术的普通的联锁系统是做不到如此安全的，因为普通的联锁系统一般会根据采集的信息做一些常规处理(一般抖动的时候，信息采集的都是1和0跳变，这样普通联锁系统利用这个原则可以做到一些常规的判断，认为此时系统不可靠，但如果系统出现稳定的跳变，但又是非法的干扰，这种干扰对于不采用安全码字技术的联锁系统很难做到准确判断是干扰)。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，包括：
用于克服内存跳变和CPU计算出错问题的内存刷新过程；
以及用于克服了抖动问题的安全码字技术。
2.根据权利要求1所述的一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，所述的内存刷新过程为：
将各个数据模块需要的内存先统一分配，在各个内存块的接收信息区中定时写入刷新常量，然后计算出刷新常量生成的校核字，最后将校核字和预期的值进行对比，如果相同，则系统仍然正常运行；若不同，则认为系统出现问题，系统宕机导向安全侧。
3.根据权利要求2所述的一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，所述的内存刷新过程具体为：
步骤S1、各个数据模块需要的内存先统一分配，进入步骤S2；
步骤S2、联锁运算执行单元每个周期接收外部接口信息后，进行联锁运算，并将运算结果输出外部接口和驱动单元，然后将各个数据模块对应的内存区存放的临时接收信息清空，此时写入刷新常量，进入步骤S3；
步骤S3、对内存区里的刷新常量，进行校核字计算，进入步骤S4；
步骤S4、计算出的校核字的值和预期值进行比较，若与预期值相同，则返回步骤S2，否则进入步骤S5；
步骤S5、系统宕机，导向安全侧，并向联锁维护设备报告错误原因。
4.根据权利要求3所述的一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，所述的各个数据模块包括信号机数据模块、道岔数据模块、区段数据模块、逻辑处理数据模块。
5.根据权利要求1所述的一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，所述的安全码字技术具体为：采用循环冗余编码CRC校验算法对数据进行校验，即联锁系统中的每个变量都分配一套码组，然后对于外界的输入的1和0，都用一套码字来表示。
6.根据权利要求5所述的一种联锁安全数据的生成方法，其特征在于，为了满足安全等级SIL4的要求，采用多通道采集处理，即采集的码字的真值1使用n个码字来表示，这样联锁子系统里处理的数据为冗余编码，在数据进行逻辑计算和其他各种运算中，始终用n个码字来计算最终的输出结果。
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