旅客信息系統主控系統及控制方法與流程
2023-07-17 20:08:06
本發明屬於鐵路客車旅客信息系統技術領域，涉及一種旅客信息系統主控系統及控制方法。
背景技術：
列車旅客信息系統使列車分布式服務系統，包括廣播系統、視頻系統、車內對講系統等，隨著城市地鐵和輕軌的快速發展，旅客信息系統已經廣泛的應用到各個列車上為乘客提供便捷的乘車服務信息。
旅客信息系統主控單元用於控制旅客信息系統的工作，例如控制播出到站信息、播放音視頻娛樂節目等。通常，一列車只配備一名司機，因此，當主控單元發生故障時，只能通過司機人工廣播通知乘客到站信息，這必將影響司機開車從而帶來安全隱患。
解決這一問題的主要辦法是配置冗餘的主控單元。現有部分列車中，列車配備兩個主控單元。為了避免兩個主機同時管理子設備相互衝突，現有技術中，兩個主控單元的工作模式為：一個主控單元作為主機，用以執行信息計算(例如音視頻解碼、到站信息計算等)和系統控制(例如音視頻播報)工作，而另一臺主控單元作為從機，處於待機狀態，不執行任何工作。當一臺主機發生故障，另一臺主機才進行接管，執行信息解析計算和系統控制工作。而兩個主控單元之間的信息反饋會存在信息延遲，並且由從機向主機狀態的切換也需要時間延遲，因此，主從切換必然存在接管延遲，可能會出現主機故障後一段時間漏報到站信息的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種旅客信息系統主控單元冗餘控制方法，該方法可以自動識別主機、從機狀態，且在主機故障時，迅速切換主機、從機工作職能，從而解決現有技術中旅客信息系統主控單元冗餘控制方法存在的主從狀態切換延遲造成的控制延遲，從而造成信息播放延遲、信息漏播等問題。
為了解決以上問題，本發明提供以下技術方案：
旅客信息系統主控系統，用於旅客信息系統的控制，所述旅客信息系統包括多種旅客信息子設備，包括互為冗餘的且可相互通信的第一主控單元和第二主控單元，第一主控單元和第二主控單元均包括控制端和信息端，通過控制端與旅客信息系統子設備連接，以向所述子設備發送控制信號，同時，通過信息端與旅客信息系統子設備連接，以獲取所述子設備的信息並向子設備輸出數據的信息；二者均包括狀態切換單元，包括主機和從機兩種運行狀態，主機運行狀態下，主控單元接通控制端和信息解析端與旅客信息系統子設備的連接；從機運行狀態下，主控單元接通信息解析端與旅客信息系統的子設備連接。
優選為：所述第一主控單元和第二主控單元進一步均包括，用以檢測自身是否為應處於主機狀態的主機復位信號檢測單元，所述主機復位信號檢測單元包括以下功能模塊的一個或以下功能模塊的組合：
用以識別鑰匙插入/拔出的鑰匙信號識別模塊；
用以將主控單元狀態設定為主機狀態的狀態設定模塊；
用以獲取另一主控單元工作狀態信號的熱備檢測模塊。
旅客信息系統控制方法，處於主機狀態的主控單元接通控制端及信息端與子設備的連接，獲取所述子設備的信息並向子設備發送數據的信息；處於從機狀態的主控單元接通信息端與子設備的連接，獲取所述子設備的信息但並不向子設備輸出數據的信息；當處於主機狀態下的主控單元失去主機狀態時，處於從機狀態的主控單元執行向子設備發送數據的信息的工作
優選為：上電後，第一主控單元和第二主控單元默認均為從機狀態，彼此檢測是否收到對方發送的用以反應主控單元是否滿足主機觸發條件的主控單元復位信號，發出主設備復位信號的一方設定為主機狀態；所述主機觸發條件為以下條件的一個或幾個的組合：鑰匙插入信號、主機狀態設定信號、對方主控單元工作狀態異常的熱備信號。
優選為：進一步包括以下步驟：收到對方主控單元的主設備復位信號後，進一步對對方主控單元進行熱備檢測，即檢測對方主控單元是否發送工作狀態異常信號，若是，則將自身狀態切換為主機狀態，若否，則對方主控單元仍為主機狀態。
優選為：收到對方的主設備復位信號後，檢測在連續時間段t內，是否收到對方主控單元發送的工作狀態正常信號。
優選為：所述主設備復位信號包括鑰匙鑰匙插入信號、主機狀態設定信號和熱備信號，且信號具有以下優先級：鑰匙插入/拔出信號的優先級最高，熱備信號的優先級最低。
優選為：當處於主機狀態的主控單元獲取從機觸發信號後，其工作狀態由主機狀態切換為從機狀態。
優選為：從機觸發信號為：
當主機狀態是由鑰匙插入信號觸發，則鑰匙拔出信號作為從機觸發信號；
或，
當主機狀態是由狀態設定模塊設定，則將對方主控單元狀態設定模塊設定對方主控單元為主機的設定信號或者對方主控單元鑰匙插入信號及工作狀態正常信號作為從機觸發信號；
或，
當主機狀態是由對方主控單元熱備信號觸發，則將對方主控單元的工作狀態正常信號作為從機觸發信號。
優選為：當主機狀態是由狀態設定模塊設定或對方主控單元熱備信號觸發，隨後又檢測到鑰匙插入信號後，則將鑰匙拔出信號作為從機觸發信號。
優選為：當主機狀態是由狀態設定模塊設定，則將對方主控單元狀態設定模塊設定對方主控單元為主機的設定信號，或，對方主控單元的工作狀態信號及鑰匙插入信號作為從機觸發信號，且鑰匙插入信號優先級高於狀態設定單元設定信號優先級。
本發明的有益效果為：
本專利在旅客信息系統主控單元加入了熱備冗餘保護控制邏輯，讓兩個主控單元同時進行計算，但只有主機(即計算又控制)進行控制功能，從機只完成計算功能。除此之外，兩臺主從機實時進行信息(工作狀態信息、報警信息)確認以確保記錄的狀態信息同步，在主機發生故障時，從機的實時接管。對於熱備系統，雖然保證了實時性，但極有可能出現某一時刻系統同時出現兩個主控點，造成系統管理混亂，子設備錯誤響應的問題，因此，本發明提出了可靠的主從判斷接管機制。
附圖說明
圖1為旅客信息系統結構示意圖；
圖2為熱備保護流程圖；
圖3為主控系統控制方法完整流程圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本發明的具體實施方式進行清楚完整地描述。顯然，具體實施方式所描述的實施例僅為本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
本發明提供了一種旅客信息系統的主控系統以及應用該主控單元對旅客信息系統進行控制的控制方法，採用該主控單元和控制方法，可以實現可靠的主控單元主控機制切換。
旅客信息系統主控單元，用於旅客信息系統的控制，結構具體參考圖1。旅客信息系統包括多種旅客信息子設備，例如每節車廂內均設置有視頻播放設備、廣播設備等。
主控單元包括互為冗餘的且可相互通信的第一主控單元和第二主控單元，兩個主控單元的配置相同，功能也相同，本實施例中，兩個主控單元分別設置在頭車和尾車中。每節車廂內均設置有交換機，每節車廂內的交換機均連接該車廂內的旅客信息系統子設備，以向車廂的子設備傳遞旅客信息。與頭車和尾車相連的車廂內的交換機分別與第一主控單元或第二主控單元連接，以實現兩個主控單元與旅客信息系統子設備的通訊。
本發明主控單元的主要特點在於：第一主控單元和第二主控單元均包括控制端和信息端，通過控制端與旅客信息系統子設備連接，以向所述子設備發送控制信號，同時，通過信息端與旅客信息系統子設備連接，以獲取所述子設備的信息並向子設備輸出數據的信息。二者均包括狀態切換單元，包括主機和從機兩種運行狀態，每個主控單元近可以工作在一種運行狀態；主機運行狀態下，主控單元接通控制端和信息解析端與旅客信息子設備的連接，即該主控單元可以控制旅客信息系統子設備的工作，同時也可以獲取旅客信息系統子設備的信息，以及向子設備發送數據信息，例如，可以發送視頻信息到各節車廂內的視頻設備；從機運行狀態下，主控單元接通信息解析端與旅客信息子設備的連接，此時，主控單元不可用於向子設備發送控制指令，但可以獲取子設備的信息。
為了可以實現主機和從機狀態的設定，第一主控單元和第二主控單元進一步均包括，用以檢測自身是否為應處於主機狀態的主機復位信號檢測單元，主機復位信號檢測單元包括以下功能模塊的一個或以下功能模塊的組合：
用以識別鑰匙插入/拔出的鑰匙信號識別模塊；當司機插入鑰匙或者拔出鑰匙時，該模塊將反饋相應的信息；
用以將主控單元狀態設定為主機狀態的狀態設定模塊；當通過狀態設定模塊設定主控單元的狀態時，主控單元運行狀態切換到相應的設定狀態；此處所述的運行狀態是指主控單元運行在主機狀態還是從機狀態；例如，設定第一主控單元為主機狀態，則其執行主機狀態工作職能；此處所述的狀態設定模塊的作用主要是用於手動設定主控單元的運行狀態；
用以獲取對方主控單元工作狀態信號的熱備檢測模塊；此處所說的工作狀態是指主控單元是否可以正常工作，以第一主控單元為例，相對於第一主控單元，對方主控單元為第二主控單元，第一主控單元的熱備檢測模塊獲取第二主控單元的工作狀態信號，例如，若第二主控單元故障，則信號將反饋到第一主控單元。
主控單元根據以上一種或幾種信號的組合來切換第一/第二主控單元的運行狀態。
旅客信息系統控制方法，與傳統的冗餘控制單元的控制方法不同。處於主機狀態的主控單元接通控制端及信息端與子設備的連接，獲取所述子設備的信息並向子設備發送數據的信息，即處於主機運行狀態下的主控單元可以控制旅客信息系統子設備的工作，同時也可以獲取旅客信息系統子設備的信息，以及向子設備發送數據信息；處於從機狀態的主控單元接通信息端與子設備的連接，獲取所述子設備的信息但並不向子設備輸出數據的信息；當處於主機狀態下的主控單元失去主機狀態時，處於從機狀態的主控單元執行向子設備發送數據的信息的工作。失去主機狀態可以是由多種原因造成的，例如該主控單元發生故障、系統崩潰、長時間運行cpu過熱導致主板故障、輸入設備異常等。
需要說明的是，兩個主控單元存在同時為從機的狀態.例如:司機還未在任意端插入鑰匙信號.冗餘保證的是不能兩端同時為主機。
上電後，第一主控單元和第二主控單元默認均為從機狀態，即兩個主控單元均將自己設定為從機，兩個主控單元均進行定位計算、音頻解碼計算等工作。此時，彼此檢測是否收到對方發送的用以反應主控單元是否滿足主機觸發條件的主控單元復位信號，主機復位信號用於表達這一方具備被設定為主機的條件，因此，發出主設備復位信號的一方設定為主機狀態，另一方設定為從機狀態。狀態設定後，兩個主控單元分別按各自的運行狀態執行相應的工作。
主機觸發條件為以下條件的一個或幾個的組合：鑰匙插入信號、主機狀態設定信號、對方主控單元工作狀態異常的熱備信號。
即主機復位信號可以採用以上三種信號中的一種，或者採用三種信號中的兩種或者三種。當採用多種信號的組合時，需分別對每種信號進行判斷。若採用多種信號的組合，則要設定信號的優先級。例如，所述主設備復位信號包括鑰匙鑰匙插入信號、主機狀態設定信號和熱備信號，且信號具有以下優先級：鑰匙插入/拔出信號的優先級最高，熱備信號的優先級最低。
進一步包括以下步驟：收到對方主控單元的主設備復位信號後，進一步對對方主控單元進行熱備檢測，即檢測對方主控單元是否發送工作狀態異常信號，若是，則將自身狀態切換為主機狀態，若否，則對方主控單元仍為主機狀態。
為了保證信號的穩定性，避免發生錯判，收到對方的主設備復位信號後，檢測在連續時間段t內，是否收到對方主控單元發送的工作狀態異常信號。
當處於主機狀態的主控單元獲取從機觸發信號後，其運行狀態由主機狀態切換為從機狀態。
該控制方法具有熱備保護功能，可以及時對主控單元的故障做出反應，避免由於其故障導致的旅客信息系統時間延誤。
以下，以音頻信息輸出為例來詳細的描述熱備處理的具體實施方式。流程圖具體參考圖2。
上電後，第一主控單元和第二主控單元均默認為從機狀態，均進行音頻解碼工作。
此時第一主控單元和第二主控單元相互檢測是否收到對方發送給自己的復位信號，以鑰匙插入信號為例，若第一主控單元發出鑰匙插入信號，則此時，第一主控單元將工作在主機狀態；第二主控單元檢測到第一主控單元的這一主機復位信號，第二主控單元工作在從機狀態。
若第一主控單元為故障單元，則其不能執行主控單元的相關工作。因此，兩個主控單元的運行狀態設定好之後，第二主控單元需要繼續檢測第一主控單元的工作狀態是否正常。若持續時間t內未收到第一主控單元的工作狀態正常信號，則第二主控單元將自身運行狀態設定為主機狀態，進行音頻信息解碼及相關的播報工作。其中，t為設定時間，本實施例中，t取10s。
在以上工作過程中，若工作在主機狀態下的主控單元收到從機觸發信號，滿足從機觸發條件，則相應的，其運行狀態調整為從機狀態。
從機觸發信號的種類可以有很多種，視主機觸發條件的不同，從機觸發信號的種類不同：
當主機狀態是由鑰匙插入信號觸發，則鑰匙拔出信號作為從機觸發信號；
或，
當主機狀態是由狀態設定模塊設定，則將對方主控單元狀態設定模塊設定對方主控單元為主機的設定信號，或者，對方的工作狀態正常信號及鑰匙插入信號作為從機觸發信號；即，當主機狀態是由熱備啟動或者狀態設定模塊設置觸發，將取消鑰匙信號作為主從切換的觸發條件。但，當收到鑰匙信號後重新添加鑰匙信號作為主從切換的觸發條件，之後，如果收到鑰匙拔出信號，從機觸發條件將滿足；或者，未收到鑰匙信號的情況下，在對方主控單元設定對方為主機，則從機觸發條件將滿足。
或，
當主機狀態是由對方主控單元熱備信號觸發，則將對方主控單元的工作狀態正常信號作為從機觸發信號。當主機狀態是由熱備啟動觸發，將取消鑰匙信號作為主從切換的觸發條件。當收到對方控制器的工作狀態正常信號(包含鑰匙插入信號)信號及復位信號，從機觸發條件將滿足。作為優選，當主機狀態是由狀態設定模塊設定，則將對方主控單元狀態設定模塊設定對方主控單元為主機的設定信號或對方主控單元的工作狀態信號(包含了鑰匙插入信號)作為從機觸發信號，收到對方主控單元的設定信號後，進一步判斷對方主控單元工作狀態是否正常，在對方主控單元工作狀態正常的情況下，將對方主控單元設定為主機，本主控單元設定為從機。
從機觸發條件將滿足後，相應的主控單元將自己設置為從機，進入初始狀態等待對方的復位信號。
以上，分模塊、分階段介紹了主控單元的控制流程。以下，將舉例介紹整個主控系統主從切換保護機制正常工作的完整流程，具體參考圖3。
根據實際的應用，設計了主機系統由從機設置為主機的三個觸發條件，1、司機要是插入信號；2、狀態設定模塊設定信號，即手動設定信號；3、熱備啟動信號。三個條件滿足一個，即可以觸發主機運行狀態，三個信號中，鑰匙信號的優先級最高；無鑰匙信號的情況下，狀態設定模塊設定信號的優先級較高。
參考圖3，具體舉例說明。主控單元一獲得鑰匙觸發信號，或者獲得主控單元二的熱備信號後，或者主控單元二的狀態設定單元設定主控單元二為主機，但主控單元一併未收到主控單元二的工作狀態正常信號的情況下，或者主控單元一的狀態設定單元設定主控單元一為主機，但未收到主控單元二狀態正常信號，或者，收到主控單元二的狀態正常信號中包含了鑰匙拔出信號，均將主控單元一自身設定為主機，並發送復位信號到主控單元二。
主控單元一設定為主機後，將判斷是通過何種信號觸發為主機狀態，若是通過熱備信號或者狀態設定單元設定信號觸發的主機狀態，則將取消鑰匙信號作為主從切換的條件，並按以下三種具體流程執行下一步工作：
(1)在其執行控制工作過程中，一但收到鑰匙信號，將重新添加鑰匙信號作為主從切換的判斷條件。並且，一但檢測到鑰匙被拔出，則將主控單元一設定為從機。
(2)若是通過熱備信號觸發的，則說明主控單元二的工作狀態是不正常的。主控單元一將持續接收主控單元二的工作狀態信號，一但主控單元二工作狀態變為正常，則將自身切換為從機。
(3)若是通過檢測主控單元二狀態設定單元手動設定，且主控單元二工作狀態不正常的情況下，主控單元一設定為主機狀態，則繼續監控主控單元二的手動設定信號及主控單元二的工作狀態信號。若將主控單元二設定為主機，且檢測到主控單元二工作狀態正常，或者檢測到主控單元二插入鑰匙信號，則主控單元一將自身切換為從機狀態。
創新的旅客信息系統主控系統結構及控制方法，可實現可靠的主從判斷和接管機制，避免主控單元故障下系統控制混亂，提高旅客信息系統工作的可靠性。