Chen Guiping 1, Il Dejiang 1, 2 se déplacent à TAN Weibin 1
(École de génie mécanique, Université du Guangxi, Nanning 530004, Chine; 2. Railway Group Ltd Nanning, Guangxi Nanning 530021, Chine)
Pour résoudre le problème plus surveiller le train et le dispositif de commande (par exemple LKJ2000, TAX2, système TCMS) de traitement de données centralisée, sur la base de l'analyse de l'interface de dispositif en train et les caractéristiques électriques du protocole de données, méthode de contrôle de congestion en utilisant UDP améliorer l'utilisation du réseau, la conception de Linux embarqué + ARM surveiller le train série multi-canal et de contrôle du système d'acquisition de données sur la base. expériences de test de simulation montrent que le système est capable de temps réel, TAX2 avec précision et fiabilité Collect, les données de l'appareil SMTC, le taux d'acquisition de données précises jusqu'à 100%, fournissant un appui solide pour la réalisation de la surveillance à distance et le diagnostic des pannes de train véhicule d'acquisition de données.
Former le suivi et de contrôle, le contrôle de la congestion; canaux multiples; acquisition de données
U285
Code de document: A
10,16157 / j.issn.0258-7998.2016.12.015
format de citation chinois: Chengui Ping, Il Dejiang, ascenseur TAN, et. Système de contrôle des trains Linux + ARM basé sur le dispositif d'acquisition de données Technologie électronique, 2016,42 (12): 58-61.
Anglais format de citation: Chen Guiping, Il Deqiang, Tan Wenju, et al. Conception du système d'acquisition de données pour le train de surveillance et de contrôle .Application Technique électronique, 2016,42 (12): 58-61.
0 introduction
La surveillance et le contrôle des trains sécurité de la circulation est d'assurer méthode efficace de train de base de service actif avec une variété d'équipements de surveillance et systèmes de commande et (ci-après dénommé équipement de commande de train), le plus représentatif est LKJ 2000 train de dispositif d'enregistrement de contrôle en cours d'exécution , TAX2 locomotive dispositifs de surveillance de la sécurité de l'information complète et système de contrôle de réseau de trains (TCMS). Le dispositif de véhicule îles de l'information de scène facilement formée au cours de l'exploitation des trains, le suivi et le contrôle en temps réel est difficile d'obtenir des informations que lorsque le train d'informations de locomotive dans l'état actuel du système ou de l'appareil de circulation interne, le service de maintenance de train, dépôt ou tableau de bord administration ferroviaire , l'information des informations de sécurité et de surveillance ne sont pas propices à la formation statut en temps réel le suivi et le diagnostic des pannes. À cet égard, pour les données du dispositif de commande de train Tangguo Ping dispersé cas, le train les réseaux câblés et sans fil, des informations sur l'état du système de train LAIS conçu, intégrer LKJ2000, les données d'équipement TAX2 , à Tangguo Ping Zhangqi Ping basé sur l'étude, pour former l'intégration des systèmes d'information de l'État LAIS amélioré pour le rendre plus conforme aux exigences du plan directeur des technologies de l'information du ministère des Chemins de fer , la littérature Train en ligne pour manque de suivi et le partage des informations de contrôle, l'utilisation de véhicule de collecte d'informations et de communication pour obtenir des informations de sécurité locomotive (données provenant de LKJ, TAX), des informations d'état et des informations de surveillance intégré.
Structure de système complexe décrit ci-dessus, le contrôle du train et la collecte d'informations de commande de liaison ne donne pas une méthode spécifique d'acquisition et de conception. En analysant le véhicule TAX2, SMTC format de données de sortie et les travaux d'interface électrique de l'appareil, en améliorant le protocole UDP, à l'appui procédé de maîtrise de congestion pour améliorer l'utilisation du réseau de transfert de réseau. À la fois le matériel et le logiciel, , visant à bord TAX2, équipement d'acquisition et de traitement de données centralisée SMTC intégrées trains série multi-canal Linux + ARM9 surveillance et de contrôle du système d'acquisition de données, surveillance à distance et le diagnostic des pannes des liens d'acquisition de données d'équipement de contrôle des trains locomotive fournir une solution.
1 Principe Système d'analyse
1.1 Principes Présentation du système
Dispositif de commande de train en liaison avec les principes de l'interface électrique et le format de paquets de données, dispositif de contrôle des trains analyse la théorie des systèmes d'acquisition de données, le principe du système représenté sur la figure 1. Afin de résoudre la différence de caractéristiques électriques entre l'interface de dispositif de commande de colonne et de réduire la charge de traitement du serveur de données, le dispositif de contrôle des trains système d'acquisition de données de terminal de collecte de données et le serveur de données de conception d'un jeu entre la réception de borne et le dispositif de commande de train de serveur de données reliés entre eux dans le système de communication communication de données conseil rôle clé. données plaque nud de réseau de communication comme un rôle particulier dans le système comme suit:
(1) des données de système d'acquisition de données LKJ2000 principalement TAX, la communication de bus RS485, la vitesse de transmission de 28,8 kb / s . TAXE protocole RS485 pour terminer la conversion de données de protocole UDP / IP à partir de la carte de communication de données, les données du véhicule par l'intermédiaire d'Ethernet envoyés au serveur, une taxe de collecte de données complète;
(2) Afin de répondre aux différents modèles du bus système SMTC besoins complexes et variés, deux types d'interfaces de communication de données à l'acquisition de données de conception de la carte SMTC: 1 canal de communication locomotive à base HXD3 HDLC interface de protocole (données à haut niveau de contrôle de liaison) à l'acquisition de données SMTC; 1 canal réservé interface de communication RS422, pour locomotive d'acquisition de données HXD2 SMTC ou d'autres dispositifs. carte d'acquisition de données SMTC pour terminer le protocole de communication de données, et transmet enfin les données au serveur par l'intermédiaire du véhicule Ethernet.
1.2 UDP contrôle de congestion
Protocole de communication utilisant la communication de données UDP entre la carte mère de serveur de données, l'accord avec le retard perte de paquets encline en raison de l'absence de mécanismes de contrôle de congestion dans la quantité de processus de transfert de données. Document protocole amélioré est proposé basé sur le protocole UDP, stratégie d'ajustement de contrôle de congestion UDP fiable débit continu. Ici, la mise en uvre spécifique de contrôle de congestion UDP.
(1) détecte l'état du réseau
Définition de l'instant de réception de consigne (ET) et un temps de transmission (ST) avec le rapport de transmission de la différence entre le temps de la valeur de congestion diff:
Divisé par le niveau de l'état de congestion du réseau du réseau, comme indiqué dans le tableau 1, pour détecter un état de réseau. Dans lequel, [alpha] la charge du réseau de fin de course est faible, allant généralement de 2%, la limite de congestion léger pour le réseau, souvent la valeur de 4%.
(2) ajuster le débit de transmission
Après la détection de la fin de l'état du réseau, le réseau détermine dans quel état le procédé de réglage de la vitesse de changement d'état du réseau A-Aiad. Dans le protocole de transmission de réseau UDP, le taux de transmission à une certaine plage d'intervalle Les changements, dans laquelle Rmin est le UDP limite inférieure à une vitesse acceptable, Rmax de la vitesse cible. Dans la phase d'évitement de la congestion, le taux de transmission peut être exprimée sous la forme:
2 matériel du système et la conception de logiciels
2.1 Conception du matériel
Carte de communication de données en tant que composant de base du système, comme le montre la conception du matériel figure, le circuit de matériel peut être fonctionnellement divisé en deux modules de processeur de base, le module de transmission Ethernet, le module d'acquisition de données, un module de débogage, un module d'alimentation et un module d'indication de statut d'autres modules auxiliaires.
Freescale i.MX287 famille basée noyau de processeur du processeur ARM926EJ-S haute performance, cadencé jusqu'à 454 MHz. Panneau à âme intégrée basée sur la i.MX287 interne 10/100 Mb / s Ethernet MAC, à travers l'émetteur-récepteur PHY Ethernet étendu DP83848K, et l'utilisation d'Ethernet comme isolateur de réseau d'accès HR601680 Ethernet. Une interface de canal de module d'acquisition de données RS485, un canal d'interface HDLC, un canal et un canal RS422 interface RS232, dans lequel le circuit d'interface HDLC par la broche de commande D0 ~ D7 du coeur de processeur en conformité avec les caractéristiques électriques de l'interface peut être divisée en renforcée broche externe contrôleur de communication série Z85230, de sorte qu'elle couche de liaison de données d'émission-réception de données de protocole HDLC . Le module d'alimentation est chargé de l'alimentation électrique, pour assurer le fonctionnement normal des composants et la stabilité du système, en ajoutant la diode Zener prise et un fusible de mesures de protection contre les surtensions. Afin d'améliorer la stabilité du module d'acquisition de données RS485, basé sur une puce de circuit régulateur d'alimentation DCR010505U est RSM3485HT puissance isolé; module d'indication d'état ajouté à la lampe à DEL pour indiquer l'état de fonctionnement de la carte de communication, à savoir l'état d'alimentation, l'état en cours d'exécution, État de communication TAX2, l'état de communication de l'état de communication SMTC, Ethernet.
2.2 Cadre de conception de logiciels
La taxe, la demande d'acquisition de données SMTC, les données de protocole de communication de données de conversion multi-plaque conçue pour répondre aux exigences de communication de entre réseaux hétérogènes. cadre de logiciel représenté sur la figure 3, comprend une couche de matériel, un système d'exploitation et des couches d'application, peuvent être divisées en couche de matériel spécifique, la couche de conducteur, la couche centrale, la couche d'interface, la couche application et la couche de données.
La couche de matériel fournit principalement l'interface de la carte de communication électrique pour communiquer avec d'autres dispositifs, y compris une interface Ethernet et quatre ports série. I.MX287 bord noyau dans lequel D0 ~ D7 du bus de données et la commande de bus externe Z85230, la base de données de protocole HDLC opération d'émission-réception.
couche OS fournit le programme de gestion et de contrôle pour une utilisation avec les ressources matérielles et logicielles pour exécuter une carte de communication, y compris les fichiers de démarrage du système Linux U-Boot, le noyau du système d'exploitation, système de fichiers racine et le pilote de périphérique, le pilote de périphérique, y compris un réseau Ethernet conduire et quatre pilote série. Après la mise sous tension de la configuration du système Linux, initialiser le matériel, les pilotes de chargement, de fournir les services nécessaires et l'interface correspondante pour l'application à exécuter.
Application Couche d'application offre une fonction de carte de communication, principalement pour compléter le cache de données. cache tampon pour les données collectées TAX LKJ2000 la mise au point de données ou de données SMTC processus de la transmission de données en fonction du type de données.
Workflow Designer 2.3 logiciel
Dans les systèmes de réseau, mécanisme de stockage de données en utilisant le cas où la communication entre les deux processus de décomposition de réseau est répartition dans le temps de deux événements asynchrones, qui se manifeste en tant que forme l'achèvement de la conversion de protocole de communication entre les isomères de bus sensiblement réalisés entre des réseaux hétérogènes communication. Système de communication de données dans une plaque de couche de réseau Ethernet en tant que client Talker UDP, les données de serveur en tant écoutes terminaux UDP auditeur, lors de l'acquisition de données à la carte de communication de données hôte Ethernet, en utilisant le véhicule protocole UDP du serveur de données pour établir une liaison de communication, le flux de travail représenté sur la figure 4. Des mesures spécifiques sont les suivantes:
(1) lire le fichier de configuration, pour compléter la série et une interface Ethernet cartographie;
(2) destiné à initialiser le dispositif IP Socket, établissant une plaque connexion de communication de données serveur de données UDP;
Après (3) Socket connexion est réussie, le paquet de données est lu dans la mémoire cache, le type de données est déterminée, l'appel de fonction de traitement de données correspondants:
Si les données sont des données HDLC, appelez la fonction HDLCtoEthTask de tâches, le protocole UDP / IP est encapsulées tampon des données traitées HDLC et transmet les données Ethernet.
Si les données sont UART1, appel de fonction 485toEthTask, les premières données RS485 de la zone tampon décapsulés et encapsule ensuite les matches de type de paquet de données de protocole Ethernet UDP / IP, et l'achèvement des files d'attente de traitement et de transmission des données suivantes.
traitement de données UART2 et traitement des données UART1 manière similaire.
3 essais et l'analyse du système
Pour vérifier l'intégrité fonctionnelle et la fiabilité du système d'acquisition de données, pour TAX2, test de simulation d'acquisition de données TCMS. Prendre un dépôt HXD3c Nanning en tant que sujets, les données de forme d'onde d'imposition de la procédure de collecte de données représenté sur la figure 5, la partie d'acquisition de données SMTC résultats indiqués dans le tableau 2.
Le tableau 2 peut être vu quantité d'indiquer clairement et la quantité de fonctionnement de chaque nud de réseau sur les systèmes SMTC, ces montants de l'Etat et le montant de l'opération peuvent fournir une base factuelle importante pour le diagnostic de diesel. En comparant les données, le taux de tirage de collecte de données statistiques de 100% correct. 5, l'oscilloscope surveille l'état de transmission des données de forme d'onde d'acquisition de données fiscales, la forme d'onde de paquets de données est stable sans défauts, afin de vérifier la fiabilité de la carte de conversion de protocole de communication de données. la collecte et l'analyse de TAX2 et de la communication de test par oscilloscope SMTC forme d'onde des données de capture, des données indiquant l'intégrité fonctionnelle de l'acquisition du système, l'acquisition de données précises, efficaces et fiables.
4 Conclusion
Sur la base des caractéristiques du dispositif de commande de train, en particulier la conception d'un système très efficace, le contrôle précis des équipements d'acquisition de données train qui traite de la pluralité de dispositifs de commande de colonne indépendants les uns des autres, l'ensemble de données ne sont pas le problème. Le système encore plus que dans le passé léger en termes de conception du système, la facilité de développement et de maintenance. Performance dans l'acquisition de données de test de simulation expérimentale d'une plus grande efficacité et la précision de la collecte de données, pour répondre à la TAX2 de train, les exigences de collecte de données SMTC. Le système a une valeur de référence importante et de larges perspectives pour une utilisation dans les équipements de contrôle des trains d'acquisition de données.
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