CN111783185A - 一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法 - Google Patents

一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法 Download PDF

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李奋勇
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Abstract

本发明涉及轨道交通领域，更具体的说，涉及一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法。本方法包括以下步骤：S1、将站场基本信息按预设协议写入站场数据文件；S2、按照预设的数据格式读取站场数据文件，将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中；S3、将存储在数据库中的数据推送到客户端；S4、客户端基于可缩放矢量图形绘图技术建立坐标系，对站场元素基本信息的关联关系进行解析，绘制站场基础图形；S5、实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的数据库，并推送到客户端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。本发明可以高效实现站场图形绘制，实时数据刷新以及站场图的基础图形数据的快速更新。

Description

一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，更具体的说，涉及一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法。
背景技术
目前，铁路电务系统信息化发展迅速，传统模式的C/S站场图展现方式已经越来越凸显弊端，现有的CTC(Centralized Traffic Control System，调度集中控制系统)调度软件无法获取LKJ监控装置的运行数据，无法精准获取机车在站场内实际的详细位置。
信息化的铁路调车防护系统正逐步在各路局进行推广。
调车防护设备属于LKJ监控装置的扩展设备，为机车在站场内正常作业提供支持，防止机车越界、挤道岔。
所述LKJ，全称列车运行监控装置，是我国铁路运营和工程技术人员自主研发的列车速度控制系统，具有防止列车冒进信号、运行超速和辅助司机提高操纵能力等功能，是我国铁路列车运行控制体系的重要组成部分。
随着新型HTML5绘图技术如Cavas(卡瓦斯)、SVG(Scalable Vector Graphics，可缩放矢量图形)等快速发展，网页端绘制图形性能有了飞速提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，解决现有技术的站场图难以实时精确获取机车位置并刷新的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，包括以下步骤：
步骤S1、将站场基本信息按预设协议写入站场数据文件；
步骤S2、按照预设的数据格式读取站场数据文件，将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中，所述服务器端包括调车防护系统；
步骤S3、将存储在数据库中的数据推送到客户端；
步骤S4、客户端基于可缩放矢量图形绘图技术建立坐标系，对站场元素基本信息的关联关系进行解析，绘制站场基础图形；
步骤S5、实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的数据库，并推送到客户端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
在一实施例中，所述步骤S1中的站场基本信息包括：站场内信号机、轨道区段和道岔信息。
在一实施例中，所述步骤S2中的站场元素基本信息包括：点元素、信号机、线段、道岔和文字信息，
其中，信号机/道岔/线段/文字信息与点元素关联，每一个点元素在坐标系中具有唯一的坐标。
在一实施例中，所述服务器端为WebSocket服务器，客户端为采用JS脚本语言，服务器端利用WebSocket技术，将数据库中的数据推送到客户端。
在一实施例中，所述步骤S4中，客户端采用JS脚本语言，实现可缩放矢量图形的动态加载，将机车信号的数据在可缩放矢量图形中进行定位和实时显示。
在一实施例中，所述步骤S5之后，进一步包括：将实时显示数据的过程参数位号位置信息存储在XML格式的文件中。
在一实施例中，所述步骤S5中，利用移动网络通信技术进行实时数据的传输。
在一实施例中，所述步骤S5中，机车和站场的实时数据包括：
站场内轨道区段颜色、信号机颜色、道岔开闭状态、机车站场位置、机车状态信息及站场设备状态信息。
在一实施例中，所述步骤S5中，实时传输机车站场位置信息和站场设备状态信息，解析后存储于服务器端的数据库，进一步包括：
步骤S51、调防安全通信插件，将机车和站场的实时数据发送至铁路安全传输平台；
步骤S52、安全传输平台，将实时数据透传给内网通信单元；
步骤S53、内网通信单元，将实时数据写入用于缓存数据的消息中间件；
步骤S54、数据处理单元，实时读取消息中间件的队列数据并解析后存储于服务器端的数据库。
在一实施例中，所述步骤S1中的站场数据文件，为二进制文件。
本发明提供的一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，具体具有以下有益效果：
1)利用HTML5的SVG绘图技术高效实现站场图形绘制；
2)利用WebSocket推送技术实现站场实时数据刷新；
3)利用站场数据文件的导入功能快速实现站场图的数据更新。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本发明一实施例的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法流程图；
图2揭示了根据本发明一实施例的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示的详细流程图；
图3揭示了根据本发明一实施例的站场图形的示例图。
图中各附图标记的含义如下：
201 调防安全通信插件；
202 铁路安全传输平台；
203 内网通信单元；
204 MQ队列；
205 数据处理单元；
206 Oracle数据库；
207 调车防护系统；
208 站场图编制单元；
209 客户端前端。
具体实施方式
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用以解释发明，并不用于限定发明。
图1揭示了根据本发明一实施例的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法流程图，如图1所示，本发明提出的一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，包括以下步骤：
步骤S1、将站场基本信息按预设协议写入站场数据文件；
步骤S2、按照预设的数据格式读取站场数据文件，将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中，所述服务器端包括调车防护系统；
步骤S3、将存储在数据库中的数据推送到客户端；
步骤S4、客户端基于可缩放矢量图形绘图技术建立坐标系，对站场元素基本信息的关联关系进行解析，绘制站场基础图形；
步骤S5、实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的数据库，并推送到客户端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
下面对每一步进行详细说明。
步骤S1、将站场基本信息按预设协议写入站场数据文件。
利用通用的站场图编制软件，按照特定的预设协议，将站场基本信息写入站场数据文件。
站场基本信息包括：站场内信号机、轨道区段和道岔等基本信息。
步骤S2、按照预设的数据格式读取站场数据文件，将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中，所述服务器端包括调车防护系统。
对于站场图的调整可以通过导入站场数据文件，实现站场图绘制更新。
站场元素基本信息包括：点元素、信号机、线段、道岔和文字信息，
其中，信号机/道岔/线段/文字信息与点元素关联，每一个点元素在坐标系中具有唯一的X/Y坐标，以站场图左上角为坐标原点，横向为X坐标，纵向为Y坐标。
服务器端包括调车防护系统，随着铁路调车防护系统逐步在各路局推广，可以利用调车防护系统的信息化手段，实时绘制站场图形并动态展示机车站场内的运行情况，而且能在网页中展示站场实时运行情况。
将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中，从而支持历史时间段内站场运行情况回放。
步骤S3、将存储在数据库中的数据推送到客户端。
服务器端为WebSocket服务器，客户端采用JS脚本语言编写，服务器端利用WebSocket技术，实时将机车位置、站场设备状态等数据推送到客户端前端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
数据库的数据包括站场元素基本信息和机车和站场的实时数据，站场元素基本信息用于绘制站场基础图形，实时数据用于实现站场图形的实时显示与刷新。
客户端与服务器实现WebSocket连接，数据请求，消息处理等函数，通过在客户端的WEB页面中引入JS(JavaScript)脚本文件，在WEB页面被打开时执行WebSocket函数，连接服务器上运行的WebSocket服务，实现站场设备状态实时数据的动态推送更新。
WebSocket协议本质上是一个基于TCP的协议。
为了建立一个WebSocket连接，客户端的浏览器首先要向服务器发起一个HTTP请求，这个请求和通常的HTTP请求不同，包含了一些附加头信息，其中附加头信息“Upgrade:WebSocket”表明这是一个申请协议升级的HTTP请求。
服务器端，解析这些附加的头信息，然后产生应答信息返回给客户端，客户端和服务器端的WebSocket连接就建立起来了，双方就可以通过这个连接通道自由的传递信息，并且这个连接会持续存在直到客户端或者服务器端的某一方主动的关闭连接。
步骤S4、客户端基于可缩放矢量图形绘图技术建立坐标系，对站场元素基本信息的关联关系进行解析，绘制站场基础图形。
利用基于HTML5的SVG绘图技术建立坐标系，将点元素映射到坐标系中，对信号机、道岔、线段关联关系进行解析，基于SVG图形高性能渲染技术，实现站场基础图绘制。
客户端采用JS(JavaScript)脚本语言，实现SVG图的动态加载，将机车信号的数据在SVG图中进行定位和实时显示。
SVG是基于可扩展标记语言(XML)，用于描述二维矢量图形的一种图形格式。
SVG是W3C(World Wide Web Consortium，万维网联盟)制定的一种新的二维矢量图形格式，也是规范中的网络矢量图形标准。
SVG严格遵从XML语法，并用文本格式的描述性语言来描述图像内容，因此是一种和图像分辨率无关的矢量图形格式。
由于SVG也是一种XML文件，所以SVG也继承了XML的开放性、可移植性和交互性的优点。
SVG图像由浏览器渲染，可以以编程方式绘制。目前，所有主流的浏览器都支持SVG。
SVG图像可动态地更改，这使它们尤其适合数据驱动的应用程序，源文件大小可能更小，所以SVG图形比其他光栅图形的加载速度更快，使用的带宽更少，从而为站场图在网页端的实时展现提供了有力的技术支持。
更进一步的，本实施例中，在制作流程图时使用SVG作为流程图的格式，使用SVG制作软件完成站场图的制作，将流程存储为SVG文件。
步骤S5、实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的数据库，并推送到客户端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
较佳的，客户端为网页端，实时展示站场运行状态，可支持多台机车并发显示。
机车和站场的实时数据包括：
站场内轨道区段颜色、信号机颜色、道岔开闭状态、机车站场位置、机车状态信息及站场设备状态信息。
机车和站场的实时数据，通过WebSocket技术自动推送刷新完成实时更新。
更进一步的，将实时显示数据的过程参数位号位置信息存储在XML文件中，利于在数据实时通讯的前后台处理。
更进一步的，利用3G/4G/5G等移动网络通信技术，进行实时数据的传输，将机车站场位置、站场设备状态实时下发，数据解析程序完成解析后存储于服务器端的数据库。
图2揭示了根据本发明一实施例的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示的详细流程图，如图2所示的实施例中，本发明提出的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，进一步包括：
站场图编制单元208，对站场内信号机、轨道区段、道岔元素的位置信息进行数据处理并形成二进制的站场数据文件，并发送至调车防护系统207。在本实施例中，站场图编制单元208为软件形式。
调车防护系统207，通过导入文件功能，导入站场数据文件，解析数据元素并存入数据库，可选的，数据库为Oracle(甲骨文)数据库206。
调车防护系统207，利用WebSocket技术动态将数据推送至客户端前端209。
客户端前端209，利用SVG技术，实现站场图绘制及时站场内设备状态及机车位置动态更新。
实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的Oracle数据库206，并推送到客户端前端209，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
在图2所示的实施例中，实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的Oracle数据库206，并推送到客户端前端209，进一步包括以下步骤：
步骤S51、调防安全通信插件201，将机车和站场的实时数据发送至铁路安全传输平台202，所述调防安全通信插件201，实时采集车载及站场设备状态信息，具备安全通信功能的一个装置；
步骤S52、铁路安全传输平台202，将数据透传给内网通信单元203，所述内网通信单位203为内网通信软件，所述铁路安全传输平台202，是一种网闸，具备隔离功能；
步骤S53、内网通信单元203，将实时数据写入消息中间件，所述内网通信单元203负责解析车载数据；
步骤S54、数据处理单元，实时读取消息中间件的数据并解析后存储于服务器端的数据库，在本实施例中，消息中间件为IBM MQ(Message Queue，消息队列)队列204，是IBM公司提供的一种缓存数据的消息中间件。
调车防护系统207推送到客户端前端209的数据，包括站场元素基本信息和机车和站场的实时数据。
站场元素基本信息即为站场基础图形数据，通过导入编制软件生成的站场数据文件获取。
机车和站场的实时数据，显示机车和站场设备的实时状态，通过车载设备利用3G/4G网络下发的数据获取。
用于实现本发明的绘制显示系统，详细测试方法如下：
1、利用站场图编制软件将最新的站场数据转换为站场数据文件，然后在调车防护系统查询终端页面导入站场；
2、在调车防护系统中访问站场监测功能，选中刚才导入的对应站场，弹出站场详情图；
3、利用站场模拟软件，模拟机车在当前站场内运行场景，客户端的网页终端实时绘制机车及站场详情；
4、在LKJ监控模拟装置中点击退出调防按钮，站场图中机车自动消失。
图3揭示了根据本发明一实施例的站场图形的示例图，如图3所示，利用SVG及WebSocket等技术实现了Web动态展示武夷山一场站场状态的站场图形，其中途中轨道区段、信号机、道岔等信息不随时间变化而变化，通过读取数据库中存储的元素数据信息并借助SVG绘制完成。
本发明提出的一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，通过铁路调车防护系统采用的站场数据文件进行解析，将站场相关元素的基本信息存储于数据库中，利用HTML5绘图技术，客户端以网页的形式实时展示站场界面。
本发明提供的一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，具体具有以下有益效果：
1)利用HTML5的SVG绘图技术高效实现站场图形绘制；
2)利用WebSocket推送技术实现站场实时数据刷新；
3)利用站场数据文件的导入功能快速实现站场图的数据更新。
本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、单元、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将站场基本信息按预设协议写入站场数据文件；
步骤S2、按照预设的数据格式读取站场数据文件，将对应的站场元素基本信息存储于服务器端的数据库中，所述服务器端包括调车防护系统；
步骤S3、将存储在数据库中的数据推送到客户端；
步骤S4、客户端基于可缩放矢量图形绘图技术建立坐标系，对站场元素基本信息的关联关系进行解析，绘制站场基础图形；
步骤S5、实时传输机车和站场的实时数据，解析后存储于服务器端的数据库，并推送到客户端，实现站场图形的实时数据显示与刷新。
2.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S1中的站场基本信息包括：站场内信号机、轨道区段和道岔信息。
3.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S2中的站场元素基本信息包括：点元素、信号机、线段、道岔和文字信息，
其中，信号机/道岔/线段/文字信息与点元素关联，每一个点元素在坐标系中具有唯一的坐标。
4.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述服务器端为WebSocket服务器，客户端采用JS脚本语言编写，服务器端利用WebSocket技术，将数据库中的数据推送到客户端。
5.根据权利要求4所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S4中，客户端实现可缩放矢量图形的动态加载，将机车信号的数据在可缩放矢量图形中进行定位和实时显示。
6.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S5之后，进一步包括：将实时显示数据的过程参数位号位置信息存储在XML格式的文件中。
7.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S5中，利用移动网络通信技术进行实时数据的传输。
8.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S5中，机车和站场的实时数据包括：
站场内轨道区段颜色、信号机颜色、道岔开闭状态、机车站场位置、机车状态信息及站场设备状态信息。
9.根据权利要求8所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S5中，实时传输机车站场位置信息和站场设备状态信息，解析后存储于服务器端的数据库，进一步包括：
步骤S51、调防安全通信插件，将机车和站场的实时数据发送至铁路安全传输平台；
步骤S52、安全传输平台，将实时数据透传给内网通信单元；
步骤S53、内网通信单元，将实时数据写入用于缓存数据的消息中间件；
步骤S54、数据处理单元，实时读取消息中间件的数据并解析后存储于服务器端的数据库。
10.根据权利要求1所述的基于调车防护系统的站场图形的绘制显示方法，其特征在于，所述步骤S1中的站场数据文件，为二进制文件。
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