專利名稱：一種用于gyk運行狀態數據管理的車載式設備實現方法
技術領域：
本發明屬于電子信息技術領域，具體涉及一種利用車載設備對軌道車(含接觸網作業車、養路機械等自輪運轉特種設備)運行控制設備進行運行狀態監視和文件傳輸的方法。
背景技術：
軌道車(含接觸網作業車、養路機械等自輪運轉特種設備)運行控制設備(簡稱GYK，下同)是用于防止軌道車超速運行或越過關閉的信號機，監控其安全運行的重要設備，其包含人機交互和主機兩部分，人機交互部分稱為DMI，主機稱為GYK主機，DMI內含嵌入式系統軟件，稱為DMI程序。其產生的記錄數據(簡稱GYK運行數據，下同)是分析軌道車司機工作質量、GYK設備自身質量的重要信息來源。 但軌道車施工作業具有分散性強、流動性大等特點，現有對GYK的管理只能依靠對GYK運行數據事后轉儲分析，軌道車的運行狀態和不安全事件無法及時掌握和報警，且GYK運行數據轉儲途徑不夠暢通，傳送周期長，不利于統一管理，不能為設備管理部門指導安全生產提供支持，迫切需要一種新的數據管理方法，既做到數據傳輸及時，又能保證數據傳輸可靠。運行狀態包括司機號、副司機號、軌道車號、軌道車型號、交路號、本務/補機、車次號、日期、時間、實速、機車信號、機車工況、信號機編號、信號機種類、公里標、總重、計長、輛數、車站號、列車管壓力、裝置狀態、事件狀態(以下簡稱GYK運行狀態數據)。同時，與軌道車安全運行切實相關的臨時限速、綠色許可證、路票、區間作業調度命令、線路里程斷鏈等揭示信息(簡稱GYK揭示數據，下同)和車站、信號機、支線轉移、交路轉移、里程斷鏈、區段限速、標號、長大下坡道、GPS數據、數據結束等基本數據信息(簡稱GYK基本數據，下同)以及GYK運行控制程序無法得到及時更新，給安全生產帶來極大隱患。設備管理部門迫切需要一種能及時掌握各軌道車的版本信息并及時統一完成版本更新的方法。

發明內容
本發明的目的是利用現有電子信息領域的先進技術，以提供一種能解決當前軌道車運行狀態數據管理存在的諸多問題，切實提高軌道車安全管理水平的方法。本發明解決技術問題所采取的技術方案為
一種用于GYK運行狀態數據管理的車載式設備實現方法具體是
車載設備上電后，首先完成系統引導、硬件外設的初始化，然后對GPS模塊、GPRS模塊進行初始化，實現車載式設備系統的啟動。啟動后，GPS模塊廣播GPS地理位置數據，提供給各應用程序模塊使用；同時啟動GPRS無線網絡服務。無線網絡服務啟動后，應用程序模塊開始自動運行，具體包括運行狀態數據發送、報警事件處理、GYK運行數據轉儲和處理、GYK校時處理、其它數據文件的傳輸和處理。所述的運行狀態數據發送具體是
1-1.通過CAN接口監聽GYK運行狀態數據。1-2.定時時間到了之后，將收到的GYK運行狀態數據和GPS地理位置數據一起組成狀態數據命令。1-3.啟動GPRS無線網絡將狀態數據命令向服務器發送。所述的報警事件處理具體是
2-1.通過CAN接口監聽GYK運行狀態數據。
2-2.監聽到緊急制動、常用制動或熄火事件狀態變化(指從無到有或者從有到 無)。2-3.立即將當前的運行狀態數據和GPS地理位置數據一起組成報警數據命令。2-4.啟動GPRS無線網絡發送，將報警數據命令向遠程服務器傳送。2-5.遠程服務器收到報警數據命令后，作出應答；所述的應答指遠程服務器向車載式設備發送已收到的標識信息。2-6.若車載式設備在30秒內未收到遠程服務器的應答，則重發該條報警命令，重發次數最多3次，3次重發后該條就不再重發。所述的GYK運行數據轉儲和處理具體是
3-1.操作人員操作DMKGYK的控制盒，內有嵌入式系統軟件，負責人機交互操作，控制盒簡稱DMI，嵌入式系統軟件簡稱DMI程序，下同)進行GYK運行數據轉儲操作，DMI程序對GYK運行數據進行ZIP壓縮，計算出CRC32校驗碼。3-2. DMI程序發送文件啟動命令和文件信息給遠程服務器；所述啟動命令指有運行數據文件需上傳，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼。3-3.遠程服務器收到車載式設備轉發的啟動命令之后，開始文件傳輸。3-4.文件傳輸過程中DMI程序和遠程服務器采用一應一答的方式直至文件內容傳輸完成；所述一應一答的方式指的是遠程服務器發送指令要求傳輸文件內容的某一小段，DMI程序發送需要的文件內容，遠程服務器收到想要的文件內容后，再發送指令要求文件內容的下一小段，DMI程序發送需要的文件內容,一直循環下去,直至文件傳輸完成。3-5.文件傳輸完成后，遠程服務器對文件進行組合并對組合好的文件進行ZIP解壓，采用多級校驗方法來驗證數據的可靠性；所述多級校驗方法包括ZIP算法內置的校驗算法，解壓后的文件和“文件啟動”指令的校驗信息進行對比；校驗信息包括文件大小、時間日期屬性、CRC32校驗碼。3-6.驗證完成后遠程服務器向DMI程序發送文件結束命令，返回文件傳輸結果失敗或者成功。3-7.上述過程中車載式設備負責遠程服務器和DMI程序的命令協議轉換，對數據進行拆包、封包，將從DMI程序收到的命令轉發給遠程服務器以及將收到的遠程服務器命令轉發給DMI程序；同時DMI程序在操作界面上顯示傳輸進度，文件傳輸完成后顯示傳輸結果，提示操作人員。所述的GYK校時處理具體是
4-1.車載式設備隨時獲取GPS模塊送出的GPS信息，提取GPS時鐘。
4-2.收到GYK的對時指令并且GPS時鐘有效的情況下，立即向GYK發送GPS時鐘。4-3.完成GYK的校時。所述的其它數據文件的傳輸和處理具體是
5-1.遠程服務器端選擇需要操作的軌道車對象，將數據文件進行ZIP壓縮，計算出CRC32校驗碼。5-2.向選擇好的軌道車發送文件啟動命令和文件信息；所述啟動命令指有文件需傳輸，文件信息包括文件類型、文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼，其中文件類型指的是GYK揭示數據、GYK基本數據、DMI程序中的一種；5-3. DMI收到車載式設備轉發的啟動命令后，開始文件傳輸。5-4.文件傳輸過程中DMI程序和遠程服務器采用一應一答的方式直至文件內容傳輸完成。·5-5.文件傳輸完成后，GYK對文件進行組合并對組合好了的文件進行ZIP解壓，采用多級校驗方法來驗證數據的可靠性。5-6.校驗完成后DMI程序發送文件結束命令，返回文件傳輸結果失敗或者成功。5-7.上述過程中車載式設備負責遠程服務器和DMI程序的命令協議轉換，對數據進行拆包、封包，將從DMI程序收到的命令轉發給遠程服務器以及將收到的遠程服務器命令轉發給DMI程序；同時DMI程序在操作界面上顯示傳輸進度，文件傳輸完成后顯示傳輸結果和文件類型，提示操作人員進行后續的處理；所述處理包括GYK揭示數據載入、GYK基本數據更新、DMI程序更新。本發明相比現有技術和方法，具有以下特點
本發明充分利用了現有電子信息領域的先進技術，給予充分集成，使之可有效運用于車載式設備。同時將廣泛運用于計算機領域的網絡傳輸技術，運用到工業領域的嵌入式控制系統。本發明考慮無線網絡鏈路的可靠性問題，增加了斷點續傳功能，同時對文件進行ZIP壓縮減小傳輸字節，減小對無線網絡資源的占用。本發明提出了適合嵌入式系統的數據壓縮和解壓方法，并發明了多重校驗技術。對傳輸的數據進行壓縮并增加多重校驗，既提高了無線數據傳輸效率，又保證了無線數據傳輸的可靠性。本發明的車載式設備充分利用上述技術，有效彌補了現有GYK運行狀態無法及時了解，對不安全操作造成的報警事件無法及時掌握，GYK運行數據無法及時上傳到遠程管理服務器，以及遠程管理服務器上的最新GYK揭示數據、GYK基本數據、DMI程序，無法及時統一傳送至GYK的不足。使軌道車安全管理及時化、動態化，并形成“管理單位下達指示一軌道車終端執行指示一執行結果上傳管理單位”的一套及時可靠的閉環管理流程，極大地提高了安全管理的有效性。同時本發明的車載式設備功能多樣化，除具備無線數據傳輸及管理功能外，還支持對GYK的校時操作，輔助安全管理，
同時本發明的車載式設備增加了 GPS信息輸出機接口，方便第三方獲取GPS地理位置信息，同時預留了 RS422接口方便第三方二次開發。


圖I為本發明的硬件結構 圖2為開機流程 圖3為運行狀態數據發送流程 圖4為報警事件處理流程 圖5為GYK運行數據轉儲流程 圖6為GYK校時流程 圖7為其它數據文件傳輸流程圖； 圖8為GYK運行狀態數據管理的車載式設備應用示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖I所示，本發明所使用的主要硬件包括ARM7處理器(含主控單元及電源管理單元)、GPRS單元(含電平信號轉換電路)、GPS單元(含電平信號轉換電路)、CAN接口、RS422接口(預留)、GPS信息輸出接口、電源接口、調試接口及看門狗電路。ARM7處理器為系統核心，其連接GPRS模塊、GPS模塊、CAN接口、RS422接口 ；電源接口直接連接電源轉換單元，電源轉換單元為上述模塊提供可靠電源；GSM\GPRS模塊用于完成無線數據通信；GPS模塊用于產生GYK校時操作需要的精準時間，從而消除因時間差而產生的安全隱患，同時提供軌道車地理位置信息。本發明ARM7處理器采用NXP公司的LPC2368芯片，最高運行速度可達72MHz，外設資源豐富等特點；GPRS模塊采用SM900B模塊，工作頻率850/900/1800/1900 MHz，支持GSM\GPRS網絡，具有廣泛的適用性和可靠性；GPS模塊采用NAVMAN的JUPITER 30xLP，具備搜星快，功耗低等特點。電源接口用于GYK取電，為整個設備提供電源；CAN接口用于跟GYK通信；調試接口用于開發調試；GPS信息輸出接口接口用于將GPS單元輸出的GPS信息輸出，供第三方使用；RS422接口用于擴展第三方功能，看門狗電路加強系統可靠性。如圖2所示，車載式設備上電后，首先ARM7處理器自動完成系統引導到用戶程序入口，用戶程序開始硬件初始化，而后開始對GPS模塊和GPRS模塊進行初始化，實現車載式設備系統的啟動。用戶程序指的車載式設備中嵌入軟件程序。車載式設備系統啟動后，啟動GPRS無線網絡服務；無線網絡服務啟動后，程序模塊開始自動運行，開始工作。如圖3所示，運行狀態數據發送模塊工作如下
I.監聽CAN接口的通信數據，提取GYK運行狀態數據。2.判斷定時發送的時間是否到，到了執行下一步，否則繼續監聽；定時時間可按要求定制。3.將GYK運行狀態數據和GPS地理位置數據組合打包成狀態數據命令。4.啟動GPRS無線網絡發送，將打包好的狀態數據命令發送給遠程服務器。如圖4所示，報警事件處理模塊工作如下
I.通過CAN接口監聽，提取出GYK運行狀態數據。2.對提取出來的GYK運行狀態數據，跟上次收到的GYK運行狀態數據進行比較，判斷事件狀態有沒有變化。所述事件狀態指的是緊急制動、常用制動、熄火的狀態，變化指的是從有到無或者從無到有的變化。有則執行下一步，無則繼續監聽并比較狀態變化。3.將此時的運行狀態數據和GPS地理位置數據進行組合打包成報警數據命令。4.保存本條報警數據命令，將重發次數清零。5.啟動GPRS無線網絡發送，將保存好的報警數據命令向遠程服務器傳送。發送完成后開始計時。6.車載式設備等待遠程服務器返回的應答。若在30秒內收到應答則結束本條報警的傳送。若在30秒內沒有收到應答，則判斷重發次數是否達到或超過3次，超過則結束本條報警的傳送，沒有則繼續發送本條報警，重新開始30秒的應答等待時間并將重發次數加一。所述的應答指遠程服務器向車載式設備發送已收到的標識信息。
如圖5所示，GYK運行數據轉儲模塊工作如下
I.操作人員操作DMI，發起GYK運行數據轉儲操作。2. DMI程序對GYK運行數據進行ZIP壓縮，計算CRC32校驗碼。3. DMI程序發送文件啟動命令和文件信息通過車載式設備轉發給遠程服務器。所述啟動命令指有運行數據文件需上傳，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼。4.開始傳送文件。遠程服務器和DMI程序采取一應一答的方式傳輸文件直至文件內容傳輸完成，車載式設備負責兩者之間的數據轉發。所述一應一答的方式指的是遠程服務器發送指令要求傳輸文件內容的某一小段，DMI程序發送需要的文件內容，遠程服務器收到想要的文件內容后，再發送指令要求文件內容的下一小段，DMI程序發送需要的文件內容，一直循環下去，直至文件傳輸完成。5.接收完成后，遠程服務器進行多級校驗。所述多級校驗方法包括ZIP算法內置的校驗算法，解壓后的文件和“文件啟動”指令的校驗信息進行對比。校驗信息包括文件大小、時間日期屬性、CRC32校驗碼。6.遠程服務器驗證完成后向DMI程序發送文件結束命令(經車載式設備轉發)，返回文件傳輸結果，結果包括失敗、成功。如圖6所示，GYK校時模塊工作如下
I.車載式設備監聽CAN接口的通信數據。2.車載式設備對收到的CAN接口通信數據進行分析，判斷是否是校時命令，是則執行下一步。3.車載式設備判斷GPS是否有效，有則執行下一步。GPS是否有效指的是GPS模塊輸出的某個特定標識符。4.車載式設備發送應答。所述應答包含GPS時間年、月、日、時、分、秒。如圖7所示,其它數據文件傳輸模塊工作如下
I.遠程服務器端選擇需要操作的軌道車對象。2.遠程服務器對要傳送的數據文件進行ZIP壓縮，計算CRC32校驗碼。3.遠程服務器發送文件啟動命令和文件信息通過車載式設備轉發給DMI程序。所述啟動命令指有運行數據文件需上傳，文件信息包括文件類型、文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼，其中文件類型指的是GYK揭示數據、GYK基本數據、DMI程序中的哪一個。4.開始傳送文件。DMI程序和遠程服務器采取一應一答的方式傳輸文件直至文件內容傳輸完成，車載式設備負責兩者之間的數據轉發。所述一應一答的方式指的是DMI程序發送指令要求傳輸文件內容的某一小段，遠程服務器發送需要的文件內容，DMI程序收到想要的文件內容后，再發送指令要求文件內容的下一小段，遠程服務器發送需要的文件內容，一直循環下去，直至文件傳輸完成。5.接收完成后，DMI程序進行多級校驗。所述多級校驗方法包括ZIP算法內置的校驗算法，解壓后的文件和“文件啟動”指令的校驗信息進行對比。校驗信息包括文件大小、時間日期屬性、CRC32校驗碼。6. DMI程序校驗完成后向遠程服務器發送文件結束命令(經車載式設備轉發)，返回文件傳輸結果，結果包括失敗、成功。
本發明所指的校驗技術具體如下
A)第一重校驗
對所有數據文件，均依次采用以下校驗方法進行校驗，該校驗主要用于驗證數據傳輸的可靠性
a比較文件的長度，判斷文件是否傳輸完整、是否同一個文件。b檢查文件的時間日期屬性(年月日時分秒)，判斷文件是否過期、是否同一個文件。c使用CRC32校驗算法計算數據文件的CRC32校驗碼，將該校驗碼與“文件啟動”命令時的32位校驗碼進行比較，判讀文件內容是否有誤。B)第二重校驗
對于壓縮的數據文件，上述校驗完成后，進行ZIP解壓，壓縮算法內含CRC32校驗。該校驗主要用于驗證壓縮文件本身是否有誤。如圖8所示，整套系統的應用包含了兩個方面
車載部分包含GYK (主機、兩個DMI)、一塊插板(無線數傳板)，在實際使用中無線數傳板到需要插到GYK主機才能使用。地面服務器部分包含了服務器，提供數據庫、web、文件服務。整套系統實現功能如下
發送當前狀態信息。自動定時發送，但是服務器不保存歷史數據。狀態信息包含GPS經緯度、類似LKJ的車次號數據。發送報警信息。報警信息有常用制動、緊急制動、熄火，并保存到服務器上。記錄文件上傳。本機的記錄數據發送由司機操作DMI上按鍵來發起，之后自動發送記錄數據到服務器。服務器收到后自動保存，客戶終端可以到服務器上下載文件，并人工轉移到相應的分析軟件上分析。揭示文件、基礎數據文件、DMI程序文件、主控記錄文件的傳輸。客戶端使用專用軟件將文件傳輸到通信服務器，之后由服務器負責將文件傳輸到一臺或者多臺。車載終端上，由司機操作進行文件升級。狀態信息、報警信息、記錄文件可以通過IE網頁方式進行查詢。具備網頁電子地圖功能(線路數據支持)，可以在網頁上顯示軌道車的具體位置。
權利要求
1.一種用于GYK運行狀態數據管理的車載式設備實現方法，其特征在于該方法具體是 車載設備上電后，首先完成系統引導、硬件外設的初始化，然后對GPS模塊、GPRS模塊進行初始化，實現車載式設備系統的啟動； 啟動后，GPS模塊廣播GPS地理位置數據，提供給各應用程序模塊使用；同時啟動GPRS無線網絡服務； 無線網絡服務啟動后，應用程序模塊開始自動運行，具體包括運行狀態數據發送、報警事件處理、GYK運行數據轉儲和處理、GYK校時處理、其它數據文件的傳輸和處理； 所述的運行狀態數據發送具體是 1-1.通過CAN接口監聽GYK運行狀態數據； 1-2.定時時間到了之后，將收到的GYK運行狀態數據和GPS地理位置數據一起組成狀態數據命令； 1-3.啟動GPRS無線網絡將狀態數據命令向服務器發送； 所述的報警事件處理具體是 2-1.通過CAN接口監聽GYK運行狀態數據； 2-2.監聽到緊急制動、常用制動或熄火事件狀態變化； 2-3.立即將當前的運行狀態數據和GPS地理位置數據一起組成報警數據命令； 2-4.啟動GPRS無線網絡發送，將報警數據命令向遠程服務器傳送； 2-5.遠程服務器收到報警數據命令后，作出應答；所述的應答指遠程服務器向車載式設備發送已收到的標識信息； 2-6.若車載式設備在30秒內未收到遠程服務器的應答，則重發該條報警命令，重發次數最多3次，3次重發后該條就不再重發； 所述的GYK運行數據轉儲和處理具體是 3-1.操作人員操作DMI進行GYK運行數據轉儲操作，DMI程序對GYK運行數據進行ZIP壓縮，計算出CRC32校驗碼； 3-2. DMI程序發送文件啟動命令和文件信息給遠程服務器；所述啟動命令指有運行數據文件需上傳，文件信息包括文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼； 3-3.遠程服務器收到車載式設備轉發的啟動命令之后，開始文件傳輸； 3-4.文件傳輸過程中DMI程序和遠程服務器米用一應一答的方式直至文件內容傳輸完成；所述一應一答的方式指的是遠程服務器發送指令要求傳輸文件內容的某一小段，DMI程序發送需要的文件內容，遠程服務器收到想要的文件內容后，再發送指令要求文件內容的下一小段，DMI程序發送需要的文件內容,一直循環下去,直至文件傳輸完成； 3-5.文件傳輸完成后，遠程服務器對文件進行組合并對組合好的文件進行ZIP解壓，采用多級校驗方法來驗證數據的可靠性；所述多級校驗方法包括ZIP算法內置的校驗算法，解壓后的文件和“文件啟動”指令的校驗信息進行對比；校驗信息包括文件大小、時間日期屬性、CRC32校驗碼； 3-6.驗證完成后遠程服務器向DMI程序發送文件結束命令，返回文件傳輸結果失敗或者成功； 3-7.上述過程中車載式設備負責遠程服務器和DMI程序的命令協議轉換，對數據進行拆包、封包，將從DMI程序收到的命令轉發給遠程服務器以及將收到的遠程服務器命令轉發給DMI程序；同時DMI程序在操作界面上顯示傳輸進度，文件傳輸完成后顯示傳輸結果，提示操作人員； 所述的GYK校時處理具體是 4-1.車載式設備隨時獲取GPS模塊送出的GPS信息，提取GPS時鐘； 4-2.收到GYK的對時指令并且GPS時鐘有效的情況下，立即向GYK發送GPS時鐘； 4-3.完成GYK的校時； 所述的其它數據文件的傳輸和處理具體是 5-1.遠程服務器端選擇需要操作的軌道車對象，將數據文件進行ZIP壓縮，計算出CRC32校驗碼； 5-2.向選擇好的軌道車發送文件啟動命令和文件信息；所述啟動命令指有文件需傳輸，文件信息包括文件類型、文件名、文件大小、文件日期屬性、CRC32校驗碼，其中文件類型指的是GYK揭示數據、GYK基本數據、DMI程序中的一種；5-3. DMI收到車載式設備轉發的啟動命令后，開始文件傳輸； 5-4.文件傳輸過程中DMI程序和遠程服務器米用一應一答的方式直至文件內容傳輸完成; 5-5.文件傳輸完成后，GYK對文件進行組合并對組合好了的文件進行ZIP解壓，采用多級校驗方法來驗證數據的可靠性； 5-6.校驗完成后DMI程序發送文件結束命令，返回文件傳輸結果失敗或者成功； 5-7.上述過程中車載式設備負責遠程服務器和DMI程序的命令協議轉換，對數據進行拆包、封包，將從DMI程序收到的命令轉發給遠程服務器以及將收到的遠程服務器命令轉發給DMI程序；同時DMI程序在操作界面上顯示傳輸進度，文件傳輸完成后顯示傳輸結果和文件類型，提示操作人員進行后續的處理；所述處理包括GYK揭示數據載入、GYK基本數據更新、DMI程序更新。
全文摘要
本發明涉及一種用于GYK運行狀態數據管理的車載式設備實現方法。現有GYK運行狀態無法及時了解，對報警事件無法及時掌握，GYK運行數據無法及時上傳到遠程管理服務器。本發明車載設備上電后，首先完成系統引導、硬件外設的初始化，然后對GPS模塊、GPRS模塊進行初始化，實現車載式設備系統的啟動。啟動后，GPS模塊廣播GPS地理位置數據，提供給各應用程序模塊使用；同時啟動GPRS無線網絡服務。無線網絡服務啟動后，應用程序模塊開始自動運行。本發明充分利用了現有電子信息領域的先進技術，給予充分集成，使之可有效運用于車載式設備。同時將廣泛運用于計算機領域的網絡傳輸技術，運用到工業領域的嵌入式控制系統。
文檔編號H04L29/08GK102882964SQ201210361540
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者傅天耀, 蔣輝, 袁凱, 俞仲勛 申請人:杭州創聯電子技術有限公司