地铁屏蔽门监控系统的设计与实现

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摘要：地铁屏蔽门监控系统的设计与实现的研究目的是北京地铁八通线屏蔽门系统的设计，实施和验收的需要。控制局域网采用总线型、开放式、标准通讯协议的局域网络。系统可以实时采集和显示DCU等设备的信息；当设备出现故障时，系统可以针对故障进行报警和显示。研究成果包括屏蔽门监控界面，数据采集软件，门体动作曲线的计算功能和多线程技术的应用。

关键词：监控；屏蔽门；地铁；数据处理

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）07-0003-03

1 概述

随着地铁的飞速发展和信息化技术的推进，屏蔽门作为乘客候车时的屏障，为每一个乘客的安全保驾护航，它是地铁系统设备生产企业、地铁管理运营商都亟待解决的问题。城市轨道交通项目主要是地铁项目，在地铁项目规划中，地铁屏蔽门系统已成为必需配置的设备。作为地铁系统的重要组成部分，屏蔽门系统已经不仅仅是一套独立的子系统，而是与综合监控系统等系统互联互通，实现全面的网络化。

2 系统设计

为实现屏蔽门监控系统，需要根据用户需求，结合项目现有条件，先确定系统的体系结构、选择合适的的编程语言和数据库。

2.1 系统的结构设计

结合地铁屏蔽门系统的组成，屏蔽门系统包括机械部分和电气部分。其中机械部分包括门体结构，门机系统和门锁及其他相关附件。电气部分包括电源系统和控制系统。因此，应该充分结合硬件结构合理的对软件进行设计。

2.1.1 系统的体系结构

屏蔽门监控系统运行过程中，对数据安全性要求高，处理数据量大，实时性强，这正好是 C/S模式的优点，在屏蔽门监控系统（PSD）的开发过程中，采用了客户/服务器（C/S）结构。

2.1.2 选择后台数据库

结合地铁屏蔽门监控系统的运行环境和用户需求，决定选择mysql 5.6作为屏蔽门监控系统的后台环境。

2.1.3 选择开发工具

Microsoft Visual Studio 2012 是微软推出的产品，具有简单易用的特点，同时具备强大的调试功能和测试功能。结合屏蔽门监控系统的体系结构，决定采用这款软件作为开发工具使用。

2.2 系统功能设计

2.2.1 数据采集程序

1）原理流程分析

根据地铁屏蔽门系统的功能需求，屏蔽门监控的运行流程为：软件启动用户登录监控系统进入监视状态实时运行状态和故障的显示用户进行信息查询和参数设置。这个原理流程决定了屏蔽门监控系统进入监视状态的同时，需要用户并发处理数据查询和参数设置的工作。

2）系统方案设计

系统将数据采集和处理以及数据显示分开到后台服务和监控界面两个程序中。后台服务程序负责与下位机的通讯，信息的处理。将采集到的Rs485数据转发给监控界面程序和ISCS程序。

3）功能设计

数据采集程序应该具备的功能包括：请求数据的发送；下位机返回数据的接收；下位机返回程序的处理。

4）程序流程设计

监控程序启动后数据发送线程启动数据接收线程启动数据处理线程启动告警判断线程启动。其中，数据接收线程负责接收下位机返回数据的接收，当数据合法符合校验时将数据提交给数据处理线程进行处理。告警判断线程负责针对经过解析的数据中存在的告警信息进行告警，当告警判断线程检测到告警信息后将告警信息处理的工作交给告警子程序进行处理。

5）报文格式设计

发送命令：地址+功能码+起始地址+数据长度+校验；

接收命令：地址+功能码+长度+数据+校验。

3.2.2 数据显示程序

1）原理流程分析

屏蔽门监控界面用于屏蔽门监控信息的显示，当用户登录成功后，可以成功进入屏蔽门监控界面，屏蔽门监控界面会与后台程序进行通讯。屏蔽门监控界可以进行状态信息，故障信息和DCU动作曲线的显示。

2）门体动作曲线的设计

①门体动作曲线的界面设计

纵坐标轴为速度轴，单位为米每秒（mm/ms）。横坐标轴为时间轴，单位为秒（ms）。

动作曲线为各个坐标点串联起来的红色线。

②原理流程设计

用户在读取DCU曲线对话框，选择上下行的特定DCU，DCU编号出现在上下行信息框和DCU名信息框中。然后点击曲线显示，对应DCU的开关门曲线出现在左侧表格中。

③程序流程设计

根据操作步骤，程序流程设计为： DCU动作曲线界面提取用户选择信息选择信息被当作参数传递给查询函数查询函数将请求发送给后台服务程序后台服务程序通过Rs485通讯串口将数据发送给门机单元门机单元把数据返回给界面界面根据返回数据进行显示。

3.3 数据库设计

屏蔽门监控系统的数据库用来记录运行记录和故障记录，被记录的设备包括DCU，PLC以及电源柜的遥信和遥测量。因此，设计如下的数据项和数据结构：

设备记录：记录编号，设备编号，设备类型，上下行编号，发生时间，记录信息

3.3.1 概念设计

通过对系统进行需求分析、业务流程设计以及系统数据项和数据结构的确定，规划出系统中使用的数据库实体对象及实体E-R图。

系统设计的实体信息包括：DCU状态信息实体、DCU故障信息实体、PLC状态信息实体、PLC故障信息实体、电源状态信息实体和电源故障信息实体。

DCU信息实体，PLC信息实体和电源信息实体相互独立，存储在信息表中。

3.3.2 数据库表设计

本系统中主要的数据表结构。

设备记录：记录编号，设备编号，设备类型，上下行编号，发生时间，记录信息。

4实现

4.1 登录模块

当用户点击屏蔽门监控界面时，弹出登录对话框，输入用户名和密码后进入主界面。输入错误后，弹出警告对话框，提示用户重新输入。

4.2屏蔽门监控信息显示模块

4.2.1 主监控信息

1）DCU的运行状态信息，故障信息，DCU参数设置，系统时间校准，历史故障记录，故障告警提示，统计各个滑动门单元易损件的使用次数等；

2）PLC运行信息，故障状况，主从PLC切换，SIG、IBP、PSL命令信号，安全回路状况，继电器状况及使用次数等。

3）UPS运行状况，输入输出电压、电流、蓄电池状况，输入输出开关断合，绝缘状况等.

4.2.2 读取速度曲线

1）功能

用户选择上行或下行特定的DCU，点击曲线显示，左侧方框中显示速度曲线。速度曲线是由开关门过程中的4个坐标点用实线连接形成，黄色线代表开门曲线，红色线代表关门曲线。

2）TCP请求数据的实现

速度曲线界面将请求的DCU地址作为参数，通过TCP方式请求DCU的运行曲线数据。

核心程序：

if（SOCKET_ERROR==send（sockClient，（char*）&strDcuAddress，sizeof（buf），0））

{MessageBox（"发送数据错误！"，MB_OK）；

closesocket（sockClient）；

return 0；

}

3）坐标转化

由于学习生活中我们常用的坐标系是第一象限，而计算机中显示的默认形式是第四象限，因此，DCU上传参数的显示需要进行转化。以第一个坐标（iOpen1X，iOpen1Y）为例，转换程序如图所示：

iOpen1Y/=1000； //纵坐标转化

iOpen1Y*=m_Height；

iOpen1Y=m_Height-iOpen1Y；//横坐标转化

iOpen1X=（iOpen1X/5000）*m_Width；

DrawLine（0，m_Height，iOpen1X，iOpen1Y，1，RGB（255， 255， 0））；//划线

4.2.3 历史记录查询界面

用户登录后可以根据日期和设备类型等进行历史记录的查询，点击查询后，结果显示在信息列表中。

4.3 后台采集程序的实现

1）功能

后台采集程序的功能为通过Rs485总线采集DCU、PLC和电源柜信息、将采集到的数据传送给监控界面和综合监控系统。

2）实现

由于后台采集程序处理数据量较大，实时性要求高，因此采用多线程的程序设计。

实例：

hFindThread=CreateThread（NULL，0，DcuProc，NULL，0，NULL）；//生成线程

DWORD WINAPI DcuProc （LPVOID lpParameter） //线程参数

{

if （m_RightDCUPortA.m_StateFlag == 1）//判断串口状态

{SendDcuSerialPort（&m_RightDCUPortA）；//调用发送函数

}}

4.4 数据库实现

本系统使用My Sql 5.6实现，数据库如下。

5 总结

本系统应用于北京地铁八通线，达到了预期目标，极大地提高了屏蔽门系统的运行效率。本系统的设计方案能够满足研究项目的所有要求，软件系统的实现使得地铁管理人员和机电人员能够及时准确地掌握站台屏蔽门的状态信息及故障情况，快速地以网络方式接收设备信号，及时掌握屏蔽门故障信息并对故障进行处理，从而提高了事故分析水平，保证屏蔽门系统的正常运行。

参考文献：

[1] 宋蕴璞，赵炯，徐博铭.Faiveley屏蔽门监控数据库与监控界面关系剖析[J].城市轨道交通，2001（1）：42.

[2] 张发明，王颖.北京地铁10号线综合监控系统简介[J].研究简报，2007（1）：71.

[3] 付思，魏奇，于鑫，等.城市轨道交通屏蔽门监控系统的设计[J].铁路计算机应用，2013（22）：9.