CN112181810B - 一种基于tcn网络的单车智能调试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于TCN网络的单车智能调试系统，该系统中的硬件组成部分包括ITX主板、高分辨率显示屏等，软件组成部分包括驱动库、SQL数据库、调试应用软件和网络诊断软件，调试应用软件和网络诊断软件在ITX主板上运行，且调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能。本发明可以实现在单车调试阶段建立网络通信，并通过软件设置网络信号来控制车上设备的动作，实现单车模拟中央控制单元的功能，通过软件读取网络反馈从而监测车上设备的状态，大大提高调试的效率和准确度。

Description

一种基于TCN网络的单车智能调试系统
技术领域
本发明涉及动车组调试技术领域，特别是涉及一种基于TCN网络的单车智能调试系统。
背景技术
由于车辆在单车调试阶段并不是网络闭环，因此以往的调试方法均采用手动控制网络模块的方式测试线路是否正确，主要通过闭合网络模块的开关旁路车上网络触点，在外围强制线路导通，从而使车辆各设备动作；同时通过监视网络模块显示灯的状态判断网络反馈信号是否正确。但是传统的调试方法无法实现单车建立网络通信，只是对车辆硬线进行测试，无法对车辆的通讯质量进行验证，导致进入列调阶段后网络相关设备故障频发，对动车组生产进度造成了很大干扰。
发明内容
为克服现有技术中单车调试方法无法实现单车建立网络通信，进而无法对车辆的通讯质量进行验证，导致列调阶段网络相关设备故障频发的问题，提供一种基于TCN网络的单车智能调试系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种基于TCN网络的单车智能调试系统，包括硬件组成部分和软件组成部分；
所述硬件组成部分包括ITX主板、高分辨率显示屏、扩展SSD硬盘、带有触摸板的工业键盘、列车专用通信板卡、电源适配器、电源控制板和大容量锂电池，所述电源控制板分别与所述电源适配器、所述大容量锂电池和所述ITX主板连接，所述高分辨率显示屏、所述扩展SSD硬盘、所述带有触摸板的工业键盘和所述列车专用通信板卡分别与所述ITX主板连接；
所述软件组成部分包括驱动库、数据收发模块、SQL数据库、调试应用软件和网络诊断软件，所述驱动库用于将通过所述列车专用通信板卡从车辆MVB网络中获取的数据进行缓存和转换，供所述调试应用软件和所述网络诊断软件实时获取车辆的实际数据，所述数据收发模块用于将所述驱动库中的数据转换为具有与实际物理含义有对应关系的数据，所述SQL数据库作为所述调试应用软件和所述网络诊断软件的数据记录库和参数配置库，其中所述调试应用软件和所述网络诊断软件在所述ITX主板上运行，且所述调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，所述网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提出的基于TCN网络的单车智能调试系统可以实现在单车调试阶段建立网络通信，并通过软件设置网络信号来控制车上设备的动作，实现单车模拟中央控制单元的功能，通过软件读取网络反馈从而监测车上设备的状态，大大提高调试的效率和准确度。本发明主要有以下优点：
(1)基于车辆自身的网络实现对车上设备的控制，简单高效；
(2)提供了一种简洁的中文操作界面，极大方便了操作人员；
(3)便携式的设计，单人即可实现单车调试的准备工作；
(4)如果调试过程中出现问题，也可方便故障定位；
(5)适用于所有基于TCN网络的不同车型，减少各动车组项目前期调试设备的投入成本；
(6)采用流行的前端+后台的框架，方便进行功能扩充和优化。
附图说明
图1为本发明的一种基于TCN网络的单车智能调试系统在一个实施例中的硬件组成部分的原理框图；
图2为本发明的一种基于TCN网络的单车智能调试系统在一个实施例中软件组成部分的原理框图；
图3为本发明的一种基于TCN网络的单车智能调试系统中调试应用软件在ITX主板上运行时的功能流程图；
图4为本发明的一种基于TCN网络的单车智能调试系统中网络诊断软件在ITX主板上运行时的功能流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
列车通信网络TCN是实现车厢内可编程的设备互联互通、以及车厢之间通信互联的网络，可以实现整个列车的信息传输，为列车状态控制、设备性能监视、故障分析诊断提供一个信息通道。
在其中一个实施例中，如图1-2所示，本发明提供了一种基于TCN网络的单车智能调试系统，该系统包含主要由ITX主板和列车专用通信板卡组成的硬件装置，以及配套的调试应用软件和网络诊断软件，具体地，基于TCN网络的单车智能调试系统包括硬件组成部分和软件组成部分，其中：
(1)硬件组成部分
硬件组成部分主要包括ITX主板、高分辨率显示屏、扩展SSD硬盘、带有触摸板的工业键盘、列车专用通信板卡、电源适配器、电源控制板和大容量锂电池，电源控制板分别与电源适配器、大容量锂电池和ITX主板连接，高分辨率显示屏、扩展SSD硬盘、带有触摸板的工业键盘和列车专用通信板卡分别与ITX主板连接。为减小硬件组成部分的体积，本实施例中的ITX主板采用尺寸为170mm×170mm的迷你ITX主板(Mini-ITX主板)。优选地，列车专用通信板卡采用MVB网卡，以实现与车辆MVB网络的高速、稳定数据传输。
电源适配器用于将普通的工频电变换为19V的直流电。
电源控制板有两个作用，其中一个作用是当外接电源适配器时，一方面电源控制板把19V的直流电变换为12V直流电供给ITX主板，另一方面电源控制板也给大容量锂电池充电；另一个作用是当不接电源适配器时，电源控制板则把大容量锂电池的电变换为12V直流电供给ITX主板。ITX主板正常工作时，高分辨率显示屏、扩展SSD硬盘、带有触摸板的工业键盘以及列车专用通信板卡的电均从ITX主板获取。
带有触摸板的工业键盘作为整个系统的输入设备。
高分辨率显示屏作为整个系统的显示设备。
扩展SSD硬盘作为整个系统的存储设备。
作为底层硬件的列车专用通信板卡则是系统与车辆MVB网络通信的物理接口。
(2)软件组成部分
软件组成部分主要包括驱动库、数据收发模块、SQL(Structured QueryLanguage，结构化查询语言)数据库、调试应用软件和网络诊断软件。
驱动库用于将通过列车专用通信板卡(如MVB网卡)从车辆MVB网络中获取的数据进行缓存和转换，以便调试应用软件和网络诊断软件能够实时获取车辆的实际数据。
数据收发模块用于将驱动库中的数据转换为具有与实际物理含义有对应关系的数据，转换后的数据类型包括数字量输入DI、数字量输出DO和模拟量输入AI。
SQL数据库作为调试应用软件和网络诊断软件的数据记录库和参数配置库，大大减轻了软件自身的复杂度。参数配置库中包括操作界面的定义、通信变量的定义、用户权限等信息，给调试应用软件和数据收发模块提供支撑。
调试应用软件和网络诊断软件在ITX主板上运行，并且调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，即调试应用软件提供操作人员所直接使用的操作界面，所有在单车调试阶段与车辆MVB网络相关的工作均可以通过该应用程序完成；网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能，即网络诊断软件可以在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，协助操作人员判断造成故障的原因，以便快速解决问题。
本实施例所提出的基于TCN网络的单车智能调试系统可以实现在单车调试阶段建立网络通信，并通过软件设置网络信号来控制车上设备的动作，实现单车模拟中央控制单元的功能，通过软件读取网络反馈从而监测车上设备的状态，大大提高调试的效率和准确度。本发明主要有以下优点：
(1)基于车辆自身的网络实现对车上设备的控制，简单高效；
(2)提供了一种简洁的中文操作界面，极大方便了操作人员；
(3)便携式的设计，单人即可实现单车调试的准备工作；
(4)如果调试过程中出现问题，也可方便故障定位；
(5)适用于所有基于TCN网络的不同车型，减少各动车组项目前期调试设备的投入成本；
(6)采用流行的前端+后台的框架，方便进行功能扩充和优化。
进一步地，调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，包括以下步骤，如图3所示：
步骤1:软件开始后，先判断加密狗是否正常，若是，则进入步骤2；否则流程结束；
步骤2：加密狗正常时，首先加载XML形式的参数文件，然后显示包括登陆对话框的登陆界面；
步骤3：接收操作人员输入的用户名、密码，并判断登陆按钮是否被触发以及用户名、密码是否正确，若是，则进入步骤4；否则，停留在登陆界面；
步骤4：显示主界面，操作人员在主界面的菜单中选择单车试验，再选择单车试验对应的平台类型、列号和车号等信息，然后操作人员点击打开按钮，主界面的左侧会出现树形结构；其中平台类型包括3型车、5型车、标准动车组等；
步骤5：操作人员点击启动通信按钮后，后台通过驱动程序加载列车专用通信板卡配置信息，并启动数字量输入DI、数字量输出DO、模拟量输入AI的数据收发；
步骤6：在左侧树形结构的平台类型下双击某个车型，会显示该车型单车调试下所具有的功能选项，例如当平台类型选择标准动车组时，平台类型-标准动车组下包括TC01、M02等车型，双击其中任意一个车型，会显示对应的功能选项；
步骤7：操作人员双击某个功能选项，主界面的右侧会分组显示该功能选项对应的数据点，其中数据点与列车专用通信板卡的实时数据相对应，并定时刷新；
接下来判断数据点的数据类型，并根据数据类型执行相应的操作：
如果数据类型为数字量输入DI，则根据实时数据进行状态显示，数据变化时，产生一条记录，并写入SQL数据库；
如果数据类型为数字量输出DO，则根据实时数据进行状态显示，并显示设定状态，数据变化时，产生一条记录，并写入SQL数据库；设定值发生变化时，也会产生操作记录，并写入SQL数据库；
如果数据类型为模拟量输入AI，则根据实时数据按照对应的转换公式计算实际值，数据变化比较明显时产生一条记录，并写入SQL数据库；
步骤8：之后界面的数据点会一直根据实时数据进行刷新，直到操作人员点击退出按钮；
步骤9:当操作人员点击退出按钮后，先停止网卡通信，退出显示界面，释放所占用的系统资源，流程结束。
进一步地，网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能，包括以下步骤，如图4所示：
步骤I：软件开始后，需要先连接AB线，并设置列车专用通信板卡为动态BA，显示网络诊断操作界面，点击显示设备功能按钮，显示当前车辆MVB网络中的设备数量及相应的设备地址；其中连接AB线是指通过软件指令让列车专用通信板卡(如MVB网卡)的A线和B线均连接到车辆MVB网络中，设置动态BA是指如果车辆MVB网络中没有总线管理器，当前板卡就充当总线管理器，负责管理总线通信，否则的话，就听从总线管理器的轮询，进行数据收发。
步骤II：执行扫描端口的操作，将车辆MVB网络中存在的源端口全部扫描出来；
步骤III：可以在显示设备功能、源端口测试功能、宿端口测试功能之间进行切换，其中：
执行显示设备功能时，显示当前在线的设备及状态；
执行源端口测试功能时，可以手动增加源端口的信息，改变源端口数据集，用来测试车辆设备对应的宿端口能否接收到数据；
执行宿端口测试功能时，可以手动增加宿端口信息，并查看宿端口的数据集，用来测试车辆设备的源端口是否正常发出对应的数据；
步骤Ⅳ：当操作人员点击退出按钮后，先停止网卡通信，退出显示界面，释放所占用的系统资源，流程结束。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，包括硬件组成部分和软件组成部分；
所述硬件组成部分包括ITX主板、高分辨率显示屏、扩展SSD硬盘、带有触摸板的工业键盘、列车专用通信板卡、电源适配器、电源控制板和大容量锂电池，所述电源控制板分别与所述电源适配器、所述大容量锂电池和所述ITX主板连接，所述高分辨率显示屏、所述扩展SSD硬盘、所述带有触摸板的工业键盘和所述列车专用通信板卡分别与所述ITX主板连接；
所述软件组成部分包括驱动库、数据收发模块、SQL数据库、调试应用软件和网络诊断软件，所述驱动库用于将通过所述列车专用通信板卡从车辆MVB网络中获取的数据进行缓存和转换，供所述调试应用软件和所述网络诊断软件实时获取车辆的实际数据，所述数据收发模块用于将所述驱动库中的数据转换为具有与实际物理含义有对应关系的数据，所述SQL数据库作为所述调试应用软件和所述网络诊断软件的数据记录库和参数配置库，其中所述调试应用软件和所述网络诊断软件在所述ITX主板上运行，且所述调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，所述网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能。
2.根据权利要求1所述的基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，所述调试应用软件被配置为提供与车辆MVB网络相关的单车调试操作界面及单车网络调试的功能，包括以下步骤：
步骤1:开始后，判断加密狗是否正常，若是，则进入步骤2；否则流程结束；
步骤2：加载XML形式的参数文件，显示包括登陆对话框的登陆界面；
步骤3：接收操作人员输入的用户名、密码，并判断登陆按钮是否被触发以及用户名、密码是否正确，若是，则进入步骤4；否则，停留在登陆界面；
步骤4：显示主界面，操作人员在主界面的菜单中选择单车试验，再选择单车试验对应的平台类型、列号和车号，然后操作人员点击打开按钮，主界面的左侧会出现树形结构；
步骤5：操作人员点击启动通信按钮后，后台通过驱动程序加载列车专用通信板卡配置信息，并启动DI、DO、AI的数据收发；
步骤6：在左侧树形结构的平台类型下双击某个车型，会显示该车型单车调试下所具有的功能选项；
步骤7：操作人员双击某个功能选项，主界面的右侧会分组显示该功能选项对应的数据点，其中数据点与列车专用通信板卡的实时数据相对应，并定时刷新；
判断数据点的数据类型，并根据数据类型执行相应的操作：
如果数据类型为数字量输入DI，则根据实时数据进行状态显示，数据变化时，产生一条记录，并写入SQL数据库；
如果数据类型为数字量输出DO，则根据实时数据进行状态显示，并显示设定状态，数据变化时，产生一条记录，并写入SQL数据库；设定值发生变化时，也会产生操作记录，并写入SQL数据库；
如果数据类型为模拟量输入AI，则根据实时数据按照对应的转换公式计算实际值，数据变化比较明显时产生一条记录，并写入SQL数据库；
步骤8：之后界面的数据点会一直根据实时数据进行刷新，直到操作人员点击退出按钮；
步骤9:当操作人员点击退出按钮后，先停止网卡通信，退出显示界面，释放所占用的系统资源，流程结束。
3.根据权利要求1或2所述的基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，所述网络诊断软件被配置为在车辆MVB网络不稳定或者出现故障的情况下，提供网络诊断操作界面及网络故障诊断的功能，包括以下步骤：
步骤I：启动后，需要先连接AB线，并设置列车专用通信板卡为动态BA，显示网络诊断操作界面，点击显示设备功能按钮，显示当前车辆MVB网络中的设备数量及相应的设备地址；
步骤II：执行扫描端口的操作，将车辆MVB网络中存在的源端口全部扫描出来；
步骤III：可以在显示设备功能、源端口测试功能、宿端口测试功能之间进行切换，其中：
执行显示设备功能时，显示当前在线的设备及状态；
执行源端口测试功能时，可以手动增加源端口的信息，改变源端口数据集，用来测试车辆设备对应的宿端口能否接收到数据；
执行宿端口测试功能时，可以手动增加宿端口信息，并查看宿端口的数据集，用来测试车辆设备的源端口是否正常发出对应的数据；
步骤Ⅳ：当操作人员点击退出按钮后，先停止网卡通信，退出显示界面，释放所占用的系统资源，流程结束。
4.根据权利要求1或2所述的基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，
所述电源适配器把普通的工频电变换为19V的直流电，当所述电源控制板外接所述电源适配器时，所述电源控制板将19V的直流电变换为12V直流电供给所述ITX主板供电。
5.根据权利要求1或2所述的基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，
所述ITX主板采用尺寸为170mm×170mm的迷你ITX主板。
6.根据权利要求1或2所述的基于TCN网络的单车智能调试系统，其特征在于，
所述列车专用通信板卡为MVB网卡。
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