CN109525281A - 一种监测系统的监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种监测系统的监测方法，所述监测方法通过监测系统的程序执行，所述程序依次执行如下步骤：程序启动；日志初始化、配置初始化；控制器局域网络设备初始化；区段初始化；开启对上位机的通信线程和对下位机的通信线程；进入主循环，监测区段，监测和记录运行状态；释放控制器局域网络设备资源并关闭日志系统；程序结束。本发明的监测方法，可以实时监测轨道状况，快速定位故障，缩短故障延时，提高运行维护效率，本发明可以根据现实使用情况使用不同的通信板，可应用于对各种工业系统的监测。

Description

一种监测系统的监测方法

技术领域

本发明属于监测领域，尤其涉及一种监测系统的监测方法。

背景技术

随着ZPW-2000型无绝缘轨道电路的广泛使用，电务维护单位对轨道电路系统的可维护性提出了更高要求，由传统的针对室内电路相关信息的采集和监测，扩展到对室外轨旁电路的相关信息的采集和监测，而传统的室外检测仅仅是两点一线式的数据采集，已经不能满足对轨道电路的监测采集点和采集范围。

另外，由于ZPW-2000移频轨道电路室外设备远离信号楼，且轨旁无供电电源，不可能单独地从室内到轨旁另铺电缆来专门为轨旁采集设备配备电源线，从而造成电务维护单位对轨旁设备进行养护维修效率低下，轨旁设备的故障处理时间较长，容易造成长时间的故障延时，甚至导致D类事故的发生，所以，原有的轨旁监测系统实时性较差，很难快速有效的定位故障点。如何做到采集数据共享、多系统多元化分析，使采集数据有效利用，更能准确定位故障，智能分析故障原因，帮助维护人员解决实际问题是需要研究的课题。

针对所述的技术问题，技术人员进行相关的研究，2017年，胡恩华,赵雷,吴丰,等人在他们的发明申请——《用于ZPW2000轨道电路轨旁设备监测和智能诊断系统》(CN201710269995.5)中，提出一种系统，包括：室外采集分机、电力线载波通信(PLC)-485协议转换器电源一体机、室外监测通信处理机、铁路信号集中监测系统和ZPW2000维护系统，其中，室外采集分机，与ZPW2000轨道电路室外部分连接，用来采集轨道信息；PLC-485协议转换器电源一体机采用电力载波通信的方式与室外监测处理机连接，实时接收采集的ZPW2000轨道室外电路末端的数据；室外监测处理机是该系统的主要通信设备，能接收下层采集数据，同时又能将数据传输给上层的铁路信号集中监测系统和ZPW2000维护系统，数据通信的实时性较好，集成度较高，准确定位故障，智能分析故障原因，帮助维护人员解决实际问题。但是，胡恩华等人设计的系统兼容性较差，可扩展性不强，实时性能也有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提高现有系统的性能，提供一种监测系统的监测方法，可以实时监测轨道状况，快速定位故障，缩短故障延时，提高运行维护效率，本发明可以根据现实使用情况使用不同的通信板，可应用于对各种工业系统的监测。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种监测系统的监测方法，是通过监测系统的程序执行，所述程序依次执行如下步骤：

1.程序启动；

2.日志初始化、配置初始化；

3.控制器局域网络设备初始化；

4.区段初始化；

5.开启对上位机的通信线程和对下位机的通信线程；

6.进入主循环，监测区段，监测和记录运行状态；

7.释放控制器局域网络设备资源并关闭日志系统；

8.程序结束。

进一步的，在所述的步骤5中，开启对下位机的通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

a.初始化对下位机的通信包；

b.接收、处理、存储对下位机的通信数据；

c.结束对下位机的通信。

进一步的，在所述步骤b中，包括如下步骤：

b1.接收连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的部分数据，按照协议要求将所述数据进行拆包和组包，然后将组包后的信息存储到对下位机的通信包中；

b2.通过下位机处理对下位机的通信包数据并进行协议转换；

b3.把对下位机的通信包的数据存储在区段中,

重复步骤b1至b3，直至连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的数据处理完毕。

进一步的，在所述的步骤b2中，若收到对下位机的通信信息回复，则直接回到步骤b1。

进一步的，所述收到对下位机的通信信息回复是指接收slave数据帧信息以外的相关信息，包含slave应答帧、心跳帧或地址帧。

进一步的，在所述的步骤5中，开启对上位机的通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

i.信息包初始化；

ii.组包、发送信息包；

iii.结束对上位机的通信。

进一步的，在所述步骤ii中，包括如下步骤：

ii1.对部分信息包分别组包；

ii2.通过控制器局域网络接口向上位机发送信息包,

重复步骤ii1至ii2，直至所有信息包处理完毕。

进一步的，所述信息包包括电流包、温度包和继电器节点状态包。

本发明提供的监测方法，实现了实时监测轨道状况，快速对故障进行定位，从而缩短了故障延时，提高了监测系统的运行维护效率；本发明可以根据现实使用情况使用不同的通信板，可应用于对各种工业系统的监测。

应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性的，并且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。除非明确指出，否则附图不应视为按比例绘制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同组件或步骤。在附图中：

图1是采用本发明的监测方法的轨旁通用监测系统的平台主机的安装结构示意图；

图2是采用本发明的监测方法的轨旁通用监测系统的平台主机的接线示意图；

图3是采用本发明的监测方法的轨旁通用监测系统的平台主机的处理板的原理图；

图4是本发明的监测方法的流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本文所描述的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。在本说明书和附图中，将采用相同的附图标记表示大体上相同的元素和功能，且将省略对这些元素和功能的重复性说明。此外，为了清楚和简洁，可以省略对于本领域所熟知的功能和构造的说明。

本发明的监测方法可用于但不限于如轨旁通用监测系统的监测系统。

图1示出了采用本发明的监测方法的轨旁通用监测系统的平台主机TEM-M的结构示意图。由图1可知，平台主机TEM-M由处理板、隔离变压器、电源板、接口板、载波通信板和背板组成，平台主机TEM-M所述的各部件采用了前后插板的安装方式，即电源板、处理板和隔离变压器都作为背板的前插板或者前插件安装在背板的前面，接口板和载波通信板则作为背板的后插板安装在背板的后面；TEM-M还采用了后板出线方式，即，接口板所连接的网络接口、控制器局域网络(CAN)接口和通用串行总线(USB)接口，以及载波通信板所连接的载波通信接口均从主机的后面板引出至外部设备。由于采用本发明的监测方法的监测系统的平台主机TEM-M采用了前后插板的安装方式，及后板出线方式，使得平台主机TEM-M的硬件可插拨、可替换，兼容性和可扩展性良好，可以根据现实使用情况使用不同的通信板如窄带物联网(NB-IoT)、以太网、紫蜂协议(ZigBee)或机载激光光学联络(Lola)等通信板卡。

平台主机TEM-M的接线示意图如图2所示，处理板CPU选用TI公司的AM5716，该CPU可编程性通过一个单核ARM Cortex-A15RISC CPU实现，配有Neon^TM扩展组件和TI C66xVLIW浮点DSP内核，具备强大处理能力的同时，提供丰富的外设资源；AM5716外部配置有两片双倍数据速率三同步动态随机存取存储器(DDR3)内存芯片，用于内存存储，总容量为1Gbyte，另外配置一片DDR3内存芯片用于错误检查和纠正(ECC)内存；AM5716片外配置一片嵌入式多媒体卡(eMMC)，存储器容量为8Gbyte，可用来存储操作系统、应用软件和记录数据；CPU配有百兆以太网接口连接至接口板，用于与外部链接；CPU配有一个USB接口连接至接口板，用于数据拷贝，此处USB接口优选为USB3.0接口；CPU配有由电源板输入的5V直流供电，是由内部电源芯片，优选为TPS659037，转换为各个电路所需要的电压；CPU还配有实时时钟(RTC)和用于显示状态的12个发光二极管(LED)。平台主机TEM-M可实现数据分布采集、信号本地处理、电力线载波通信和数据集中管理等功能；平台主机的操作系统为Linux。

如图2和图3所示，处理板共有6路独立的CAN总线接口，其中4路CAN接口是通过SPI转换而来，连接至系统内部的载波通信板，通过这4个独立的CAN接口总线接收4-8个载波通信板发送的数据，按照协议要求进行拆包和组包，将CAN接口总线接收的信息存储到slave包中，通过下位机处理slave包数据并进行协议转换，最后把slave包的数据存储在区段中；另外两路CAN接口是处理器自带或者说原生的接口，通过接口板引出，用于连接外部设备进行上位机的通信，将经过数据处理和组包后的电流包、温度包和继电器节点状态包发送给上位机。

上述处理器设置于主机的前面板。

电源板为前插板，是固定的开关电源，且将外部引进的交流220V电源通过防护装置，再经过隔离之后转换为机笼内各板卡数字电路工作的12V和5V的直流电源，并通过背板走线为系统内各个单元供电，电源板设置于主机的后面板。

载波通信板为后插板，由电源板供给12V直流电压，对外提供PLC接口，载波通信板上设有与隔离装置连接的载波芯片，载波芯片连接至CAN，使得载波通信板将PLC总线的数据转换为CAN总线数据发往处理板，其中，载波芯片只有PLC接口和SPI接口，通过MCP2515芯片将所述SPI接口转化为CAN接口；载波通信板、载波通信板上引出的电力线及与所述电力线连接的全部室外分布式采集装置共同组成了载波总线，载波通信板实现了载波总线上的全部室外分布式采集装置的组网并接收全部数据，转换为CAN通信方式，并通过背板发送至处理板，载波通信板上设有6个LED以显示其状态，载波通信板设置于主机的后面板。

接口板是后插板，主要功能是将主机的前面板的以太网接口、USB接口、2路CAN接口从主机的后面板引出至外部设备，并设有CAN接口的电磁兼容保护电路和隔离装置，接口板设置于主机的后面板。

隔离变压器优选为100W容量，1:1变比，220V交流电源，50Hz的工频变压器，绝缘电阻大于500MΩ，绝缘耐压大于2000V，隔离变压器设置于前插板空间内，提供载波总线的电源隔离。

本发明的监测方法通过监测系统的程序执行，如图4所示，所述程序依次执行如下步骤：

1)程序开启；

2)日志初始化、配置初始化；

3)CAN设备初始化；

4)区段初始化；

5)开启对上位机的通信(Host通信)线程和对下位机的通信(Slave通信)线程；

6)进入主循环，监测区段，监测和记录运行状态；

7)释放CAN设备资源并关闭日志系统；

8)程序结束。

其中，在所述的步骤5)中，开启了Slave通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

a)初始化对下位机的通信包；

b)接收、处理、存储对下位机的通信数据；

c)结束对下位机的通信。

其中，在所述步骤b)中，包括如下步骤：

b1)接收连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的部分数据，按照协议要求将所述数据进行拆包和组包，然后将组包后的信息存储到对下位机的通信包中；

b2)通过下位机处理对下位机的通信包数据并进行协议转换；

b3)把对下位机的通信包的数据存储在区段中,

重复步骤b1)至b3)，直至连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的数据处理完毕，且在步骤b2)中，若收到slave信息回复，则直接执行步骤b1)，其中，所述收到slave信息回复是指接收slave数据帧信息以外的相关信息，包含slave应答帧、心跳帧或地址帧。

另外，在所述步骤5)中，开启了Host通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

i)信息包初始化；

ii)组包、发送信息包；

iii)结束对上位机的通信。

其中，在所述步骤ii)中，包括如下步骤：

ii1)对部分信息包分别组包；

ii2)通过控制器局域网络接口向上位机发送信息包,

重复步骤ii1)至ii2)，直至所有信息包处理完毕。

由所述的监测方法可知，监测系统的程序运行后首先运行主线程，进行程序初始化，然后开启两个线程：Host通信线程和Slave通信线程，两个线程在逻辑上和主线程是并行运算的，而主线程只是用来监视应用的运行状况。

监测系统的程序的Slave通信是一个独立线程完成的，与主线程在逻辑上是并行运算的，主线程初始化相关变量结束后创建该线程，该线程启动后就与主线程不在有任何相关。

监测系统的程序的Host通信也是一个独立线程完成的，与主线程在逻辑上是并行运算的，主线程初始化相关变量结束后创建该线程，该线程启动后就与主线程不在有任何相关。

本发明的监测方法可以实时监测轨道状况，快速定位故障，缩短故障延时，提高运行维护效率；采用本发明的监测方法的监测系统的平台主机的硬件可插拨、可替换，兼容性和可扩展性良好；本发明可以根据现实使用情况使用不同的通信板，可应用于对各种工业系统的监测。

具体而言，本领域技术人员可以根据本发明的原理对所述具体部件进行选择性设置，只要能够实现本发明的控制方法的原理即可。

需要说明的是，本说明书中所使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而非意在对本发明进行限制。除非上下文另外明确指出，否则如本文中所使用的单数形式的“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应该理解的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的技术人员可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求书的范围。

Claims (8)

1.一种监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法通过监测系统的程序执行，所述程序依次执行如下步骤：

1)程序启动；

2)日志初始化、配置初始化；

3)控制器局域网络设备初始化；

4)区段初始化；

5)开启对上位机的通信线程和对下位机的通信线程；

6)进入主循环，监测区段，监测和记录运行状态；

7)释放控制器局域网络设备资源并关闭日志系统；

8)程序结束。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，在所述的步骤5)中，开启对下位机的通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

a)初始化对下位机的通信包；

b)接收、处理、存储对下位机的通信数据；

c)结束对下位机的通信。

3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，在所述步骤b)中，包括如下步骤：

b1)接收连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的部分数据，按照协议要求将所述数据进行拆包和组包，然后将组包后的信息存储到对下位机的通信包中；

b2)通过下位机处理对下位机的通信包数据并进行协议转换；

b3)把对下位机的通信包的数据存储在区段中,

重复步骤b1)至b3)，直至连接至载波通信板的控制器局域网络接口总线发送过来的数据处理完毕。

4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，在所述的步骤b2)中，若收到对下位机的通信信息回复，则直接回到步骤b1)。

5.根据权利要求4所述的监测方法，其特征在于，所述收到对下位机的通信信息回复是指接收slave数据帧信息以外的相关信息，包含slave应答帧、心跳帧或地址帧。

6.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，在所述的步骤5)中，开启对上位机的通信后，监测系统的程序依次执行如下步骤：

i)信息包初始化；

ii)组包、发送信息包；

iii)结束对上位机的通信。

7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，在所述步骤ii)中，包括如下步骤：

ii1)对部分信息包分别组包；

ii2)通过控制器局域网络接口向上位机发送信息包,

重复步骤ii1)至ii2)，直至所有信息包处理完毕。

8.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于，所述信息包包括电流包、温度包和继电器节点状态包。