CN110928199B - 一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，通过监测全部硬件电路的状态，当接收到部分或者全部硬件电路的状态发生改变时，采集全部硬件电路的数据和状态信息，将每个硬件电路的数据和状态信息分别生成一个状态数据；再将状态数据发送给上位机，供上位机全部替换界面展示的硬件电路状态。方便学生操作和练习。同时将全部硬件电路的状态数据发送给上位机，能够保证上位机界面显示准确，保证界面展示的实时性和可靠性。而且，将全部的硬件电路的状态数据发送给上位机，上位机不用花费时间去查找和定位状态改变的硬件电路，减少上位机软件的系统CPU的开支。

Description

一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别地，涉及计算机联锁仿真系统的数据传递方法、装置和系统。

背景技术

计算机联锁系统(简称：CBI)是负责行车进路建立铁路行车核心控制设备。计算机联锁系统在信号操作员或者ATS系统操作下实现站内道岔、信号机、轨道电路之间联锁控制，是铁路安全高效行车不可缺少的保障装备。计算机联锁分为联锁机和上位机两部分，联锁机负责采集硬件数据及硬件状态，然后经过联锁逻辑的计算，得出当前道岔、信号机、轨道电路的实际状态，并将状态数据实时发送到上位机供上位机显示。

但是，真实的系统和设备不可能供学生去操作和练习。并且联锁机每次只将状态改变的硬件数据发送到上位机，造成上位机界面局部显示不准确，不能保证界面展示的实时性和可靠性，并且上位机软件要花费时间去查找和定位状态改变的界面元素，增加上位机软件的系统CPU的开支。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种能够供学生操作和练习、保证上位机界面实时性和可靠性、不用上位机软件花费时间查找和定位界面元素以及能够减少上位机软件的系统CPU的开支的计算机联锁仿真系统的数据传递方法、装置和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，包括以下步骤：

监测全部硬件电路的状态，所述硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；

当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；

根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；

将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态。

进一步地，所述监测全部硬件电路的状态包括：通过串口分别与每个硬件电路建立通信连接，实时监测每个硬件电路的状态。

进一步地，所述分别采集每个硬件电路的数据和状态信息包括：

分别为每个硬件电路编号；

当接收部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，采集并记录每个硬件电路的状态并记录对应的编号。

进一步地，根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据包括：

将每个硬件电路的数据和状态信息分别转换为一个字节数组，所述字节数组内的每个字节分别表示对应的硬件电路的一个属性，所述属性包括：对应的编号、类型以及使用状态。

进一步地，每个所述字节数组均包含了帧头和帧尾，用于验证所述字节数组中数据的完整性。

进一步地，所述将全部硬件电路的状态数据发送到上位机包括：

将每个硬件电路的状态数据分别单独采用一个线程发送到上位机，每个硬件电路的状态数据采用的线程相互独立。

进一步地，在与所述上位机之间设置心跳包，用于保证和上位机数据传输的有效性。

进一步地，所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态包括：

所述上位机接收所述状态数据后，将所述状态数据解析，得到对应的硬件电路的数据和状态，并将全部的硬件电路的数据和状态显示在界面上。

第二方面，一种计算机联锁仿真系统的数据传递装置，包括：

状态监测模块，用于监测全部硬件电路的状态，所述硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；

信息采集模块，用于当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；

数据生成模块，用于根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；

数据发送模块，用于将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态。

第三方面，一种计算机联锁仿真系统，包括：

硬件电路，用于实现车站内轨道、道岔和信号灯的正常工作；

联锁机，用于监测并采集所述硬件电路的数据及状态信息，以及对所述硬件电路的数据及状态信息进行处理并将处理后的全部硬件电路的数据及状态信息发送至上位机；

所述上位机，用于接收所述联锁机发送的处理后的全部硬件电路的数据及状态信息，并将硬件电路的数据和状态显示在界面上。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明技术方案公开了一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，通过监测全部硬件电路的状态，当接收到部分或者全部硬件电路的状态发生改变时，采集全部硬件电路的数据和状态信息，将每个硬件电路的数据和状态信息分别生成一个状态数据；再将状态数据发送给上位机，供上位机全部替换界面展示的硬件电路状态。方便学生操作和练习。同时将全部硬件电路的状态数据发送给上位机，能够保证上位机界面显示准确，保证界面展示的实时性和可靠性。而且，将全部的硬件电路的状态数据发送给上位机，上位机不用花费时间去查找和定位状态改变的硬件电路，减少上位机软件的系统CPU的开支。

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是本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统的数据传递装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

参照图1，本发明实施例提供一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，包括以下步骤：

监测全部硬件电路的状态，硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；

当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；

根据硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；

将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，状态数据用于上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态。

本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，通过监测全部硬件电路的状态，当接收到部分或者全部硬件电路的状态发生改变时，采集全部硬件电路的数据和状态信息，将每个硬件电路的数据和状态信息分别生成一个状态数据；再将状态数据发送给上位机，供上位机全部替换界面展示的硬件电路状态。方便学生操作和练习。同时将全部硬件电路的状态数据发送给上位机，能够保证上位机界面显示准确，保证界面展示的实时性和可靠性。而且，将全部的硬件电路的状态数据发送给上位机，上位机不用花费时间去查找和定位状态改变的硬件电路，减少上位机软件的系统CPU的开支。

作为对上述实施例的进一步地改进说明，上述监测全部硬件电路的状态包括：通过串口分别与每个硬件电路建立通信连接，实时监测每个硬件电路的状态。

需要说明的是，上述分别采集每个硬件电路的数据和状态信息包括：

分别为每个硬件电路编号；

当接收部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，采集并记录每个硬件电路的状态并记录对应的编号。

进一步地，根据上述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据包括：

将每个硬件电路的数据和状态信息分别转换为一个字节数组，上述字节数组内的每个字节分别表示对应的硬件电路的一个属性，上述属性包括：对应的编号、类型以及使用状态。

作为上述实施例的一种可选的实现方式，每个上述字节数组均包含了帧头和帧尾，用于验证上述字节数组中数据的完整性。

示例性的，如代表道岔的字节数组中。字节1-2用于表示帧头，字节3用于表示道岔的编号或ID，字节4用于表示道岔状态，如：0x01表示定位；0x00表示反位。字节5用于表示道岔的锁闭状态如：0x01表示锁闭；0x00表示空闲。字节6-7用于表示帧尾。

示例性的，如代表轨道的字节数组中。字节1-2用于表示帧头，字节3用于表示轨道的编号或ID，字节4用于表示轨道状态，如：0x01表示定位；0x00表示反位。字节5用于表示轨道的锁闭状态如：0x01表示锁闭；0x00表示空闲。字节6-7用于表示帧尾。

可以理解的是，上述举例只是为了便于理解，实际应用中，用多少字节以及具体哪个字节代表什么可以由本领域技术人员自行定义。

在实际使用中，可选地，上述将全部硬件电路的状态数据发送到上位机包括但不限于通过以下过程实现：

将每个硬件电路的状态数据分别单独采用一个线程发送到上位机，每个硬件电路的状态数据采用的线程相互独立。利用单独的线程和端口进行数据传送，避免造成数据拥堵和丢失。

可选地，在与上述上位机之间设置心跳包，用于保证和上位机数据传输的有效性。

示例性的，比如一个心跳包完整长度是10位。

字节1：0xFF帧头

字节2：0xFF帧头

字节3：0x01类型(如果是多个系统，可以判断是哪个系统发来的心跳包，比如0x01是联锁机0x02是上位机)

字节4：0x00空占位(0x01上电解锁0x02未上电解锁)

字节5：0x00空占位(0x01硬件已连接0x00硬件没有连接)

字节6：0x00空占位

字节7：0x00空占位

字节8：0x00空占位

字节9：0x00空占位

字节10：0xAA帧尾

以上字节中的空占位字节，可以用来扩展一些属性，比如上位机，是否进行了上电解锁，联锁机当前是否连接了硬件。

可以理解的是，上述状态数据用于上述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态包括：

上述上位机接收上述状态数据后，将上述状态数据解析，得到对应的硬件电路的数据和状态，并将全部的硬件电路的数据和状态显示在界面上。

上述发明实施例中提供的一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，对系统内要检测的每个硬件电路编号，方便识别监测，通过串口随时监测硬件电路的状态，当某个硬件电路的状态发生改变时，记录全部硬件电路的状态及对应的编号，将每个硬件电路的数据和状态信息分布生成一个字节数组。上传到上位机时分别单独采用一个线程发送，防止数据拥堵。设置心跳包保证和上位机之间传输连接不中断。上位机接收到字节数组后解析得到硬件电路的数据和状态，然后在显示界面为全部的硬件电路同时更换其数据和状态。保证上位机界面显示准确，保证界面展示的实时性和可靠性。同时不用花费时间去查找和定位状态改变的界面元素，减少上位机软件的系统CPU的开支。

为了配合实现上述方法，一个实施例中，本发明提供了一种计算机联锁仿真系统的数据传递装置200，参见图2，包括：

状态监测模块201，用于监测全部硬件电路的状态，上述硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；具体的：通过串口分别与每个硬件电路建立通信连接，实时监测每个硬件电路的状态。

信息采集模块202，用于当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；具体的：

分别为每个硬件电路编号；

当接收部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，采集并记录每个硬件电路的状态并记录对应的编号。

数据生成模块203，用于根据上述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；进一步地：

将每个硬件电路的数据和状态信息分别转换为一个字节数组，上述字节数组内的每个字节分别表示对应的硬件电路的一个属性，上述属性包括：对应的编号、类型以及使用状态。

其中，每个上述字节数组均包含了帧头和帧尾，用于验证上述字节数组中数据的完整性。

数据发送模块204，用于将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，上述状态数据用于上述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态。具体的：将每个硬件电路的状态数据分别单独采用一个线程发送到上位机，每个硬件电路的状态数据采用的线程相互独立。

心跳检测模块205，用于在与上述上位机之间设置心跳包，保证和上位机数据传输的有效性。

本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统的数据传递装置，包括状态监测模块、信息采集模块、数据生成模块和数据发送模块以及心跳检测模块，状态监测模块监测到硬件电路状态发生改变后，信息采集模块采集全部硬件电路的数据和状态信息，数据生成模块将每个硬件电路的数据和状态信息分别生成一个字节数组，数据发送模块用单独的线程将所有的字节数组发送给上位机，方便上位机解析后将全部硬件电路的状态和数据显示在界面上。保证上位机界面实时性和可靠性、不用上位机软件花费时间查找和定位界面元素以及能够减少上位机软件的系统CPU的开支。

一个实施例中，本发明提供了一种计算机联锁仿真系统，参见图3，包括：

硬件电路301，用于实现车站内轨道、道岔和信号灯的正常工作；

联锁机302，用于监测并采集硬件电路的数据及状态信息，以及对上述硬件电路的数据及状态信息进行处理并将处理后的全部硬件电路的数据及状态信息发送至上位机；其中联锁机对硬件电路的数据及状态信息进行处理包括：联锁机将采集到的硬件数据和状态，转换成字节数组，每一个字节保存一个实物编号及它的状态，每当硬件有状态改变的时候，联锁机就将所有数据包全部发送到上位机。

上位机303，用于接收上述联锁机发送的处理后的全部硬件电路的数据及状态信息，并将硬件电路的数据和状态显示在界面上。上位机接收到数据包，将数据包转换成实体类对象，通过判断实体对象的属性，来改变界面元素的显示属性，达到实时刷信界面的效果，联锁机向上位机发送数据的过程是相互独立的线程，充分利用系统的硬件资源，防止造成数据的阻塞。其中每个字节数组包含了验证数据完整性的帧头帧尾，心跳包也可自定义扩展属性。

本发明实施例提供的一种计算机联锁仿真系统，虽然实物是仿真的，但是系统的操作以及硬件的联锁逻辑是一模一样的，并且联锁逻辑必须和硬件当时的实际情况保持一致，所以将计算机联锁系统分为联锁机和上位机两部分，联锁机负责采集硬件数据及硬件状态，然后经过联锁逻辑的计算，得出当前道岔、信号机和轨道电路的实际状态，并将状态数据实时发送到上位机；如果每次只将状态改变的硬件数据发送到上位机，可能造成上位机界面局部显示不准确，不能保证界面展示的实时性和可靠性，并且上位机软件要花费时间去查找和定位状态改变的界面元素，增加上位机软件的系统CPU的开支，所以采取联锁机每次都将该车站所有的硬件状态全部发送到上位机的方案，将车站的元素按照轨道、道岔、信号灯进行分类，利用单独的线程和端口进行数据传送，避免造成数据拥堵和丢失，另外还会有单独的线程去做心跳检测，保证联锁机和上位机的网络通畅。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种计算机联锁仿真系统的数据传递方法，其特征在于，包括以下步骤：

监测全部硬件电路的状态，所述硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；

当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；

根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；

将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态；

所述分别采集每个硬件电路的数据和状态信息包括：

分别为每个硬件电路编号；

当接收部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，采集并记录每个硬件电路的状态并记录对应的编号；

根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据包括：

将每个硬件电路的数据和状态信息分别转换为一个字节数组，所述字节数组内的每个字节分别表示对应的硬件电路的一个属性，所述属性包括：对应的编号、类型以及使用状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述监测全部硬件电路的状态包括：通过串口分别与每个硬件电路建立通信连接，实时监测每个硬件电路的状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每个所述字节数组均包含了帧头和帧尾，用于验证所述字节数组中数据的完整性。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将全部硬件电路的状态数据发送到上位机包括：

将每个硬件电路的状态数据分别单独采用一个线程发送到上位机，每个硬件电路的状态数据采用的线程相互独立。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在与所述上位机之间设置心跳包，用于保证和上位机数据传输的有效性。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态包括：

所述上位机接收所述状态数据后，将所述状态数据解析，得到对应的硬件电路的数据和状态，并将全部的硬件电路的数据和状态显示在界面上。

7.一种计算机联锁仿真系统的数据传递装置，其特征在于，包括：

状态监测模块，用于监测全部硬件电路的状态，所述硬件电路为需要在上位机界面上显示的电路；

信息采集模块，用于当接收到部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，分别采集每个硬件电路的数据和状态信息；所述分别采集每个硬件电路的数据和状态信息包括：分别为每个硬件电路编号；当接收部分或全部硬件电路的状态发生改变的信息时，采集并记录每个硬件电路的状态并记录对应的编号；

数据生成模块，用于根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据；根据所述硬件电路的数据和状态信息分别生成每个硬件电路的状态数据包括：将每个硬件电路的数据和状态信息分别转换为一个字节数组，所述字节数组内的每个字节分别表示对应的硬件电路的一个属性，所述属性包括：对应的编号、类型以及使用状态；

数据发送模块，用于将全部硬件电路的状态数据发送到上位机，所述状态数据用于所述上位机在界面上显示全部硬件电路的数据和状态。

8.一种计算机联锁仿真系统，其特征在于，应用权利要求1-6任一项所述的方法，所述系统包括：

硬件电路，用于实现车站内轨道、道岔和信号灯的正常工作；

联锁机，用于监测并采集所述硬件电路的数据及状态信息，以及对所述硬件电路的数据及状态信息进行处理并将处理后的全部硬件电路的数据及状态信息发送至上位机；

所述上位机，用于接收所述联锁机发送的处理后的全部硬件电路的数据及状态信息，并将硬件电路的数据和状态显示在界面上。