可用於輕軌的安全門通信方法和系統的製作方法
2024-02-06 22:36:15 1
專利名稱：可用於輕軌的安全門通信方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機通信技術，具體涉及一種廉價的可用於輕軌的安全門通信方法和系統。
背景技術：
現代地鐵或輕軌在車站為安全和節能考慮，經常安裝有安全門，為實現安全門在車輛到來停穩後對準開啟以及車輛駛離後關閉，需要對安全門進行及時有效的控制。為此，常規的城市交通輕軌安全門(以下簡稱安全門)的控制系統需要組成如圖1所示的網絡，從而監控每一個門機及控制設備的運行狀況，在該系統中，採用了現場總線，以及連接在現場總線上的控制單元、多個上行線單元和同樣多個的下行線單元。圖2是現有技術的輪詢情況。
發明內容
本發明的要解決的技術問題是如何在站點多、速率要求高和可靠性要求高的前提下，為安全門監控系統提供性能可靠的安全門通信，具有較低的成本。
本發明上述技術問題這樣解決，構造一種可用於輕軌的安全門通信方法，應用於在RS485總線連接的屬於從站的多個上行線滑動門控制器以及屬於主站的上行線邏輯控制單元，其特徵在於，包括循環執行的以下步驟主站發出尾站令牌詢問；從站1偵聽到主站發出的尾站令牌詢問後發出回應從站2偵聽到從站1發出的令牌時發出回應；……從站N偵聽到從站N-1發出的令應時發出回應；主站在上述過程中接收全部回應信息並進行更新。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，所述令牌是通過發送包括以下數據結構的傳輸幀實現發送的令牌、幀標記、數據長度、數據1……數據N，CRC16，如圖3所示。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，所述主站偵聽整個傳輸幀，每一個所述從站只偵聽傳輸幀頭部的令牌部分。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，所述主站設有輪詢計時器，在連續沒有收到令牌超過規定時間時，則發出下一個令牌，以保障不會因為某個從站故障而丟失通訊令牌。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，將所述RS485通訊電纜中使用2根作為通訊電纜，1根作為等電位地電纜，另一根作為總線佔用電纜，每個站在發送數據前5ms先通過該總線佔用電纜偵聽總線是否有被佔用，如果有則不可以發送；假若沒有被佔用則通過總線佔用電纜發出佔用信息，發出佔用信息後延遲5ms再通過通訊電纜發送數據。
本發明另一技術問題這樣解決，構造一種可用於輕軌的安全門通信系統，包括通過一個RS485總線連接的多個上行線滑動門控制器以及上行線邏輯控制單元，通過另一個RS485總線連接的多個下行線滑動門控制器以及下行線邏輯控制單元，還包括分別上行線邏輯控制單元、下行線邏輯控制單元通信的監控上位機，用於採集每個門的數據以及PEDC控制器數據。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，所述RS485通訊電纜包括2根通訊電纜，1根等電位地電纜，以及另一根總線佔用電纜，每個站在發送數據前5ms先通過該總線佔用電纜偵聽總線是否有被佔用，如果有則不可以發送；假若沒有被佔用則通過總線佔用電纜發出佔用信息，發出佔用信息後延遲5ms再通過通訊電纜發送數據。
在按照本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法中，所述主站設有輪詢計時器，在連續沒有收到令牌超過規定時間時，則發出下一個令牌，以保障不會因為某個從站故障而丟失通訊令牌。
實施本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法和系統，是針對地鐵安全門監控系統開發的，可以在較多站點的條件下，提供性能可靠的安全門通信，具有在惡劣環境下保持較強的信號傳輸能力，保障通訊速率高和通訊可靠性高，同時，具有較低的成本。
圖1為使用本發明方法的安全門監控系統網絡示意圖。
圖2是現有技術輪詢發生衝突的示意圖；圖3為本發明方法使用的數據格式示意圖；圖4是本發明方法可避免衝突的輪詢示意圖；具體實施方式
如圖1所示，在本發明的系統中，信號採集的現場總線使用RS485的結構，通信協議為自主研發。該通訊協議為特別為安全門研發，可以大大降低與安全門通訊的數據量，減少通訊開銷，從而可以增加監控的實時性，達到有效偵聽故障及其來源的目的。本發明的通信方法採用的協議，其思想如下根據安全門特性，每個門體的關鍵數據或每個PEDC的一般不超過10Byte，所以在48個門體加2個PEDC控制器後數據量不會超過0.5kB。而安全門一般數據實時更新一般需要200ms。從而可以計算出理論通訊速率為0.5KB×1000s/ms÷200ms＝2.5KB/s＝20000bit/s根據實際狀況可判斷出系統通訊距離總長約為1000m，站點需要≥51個。通過本發明方法採用的協議，成本非常低廉並且能有效的做到上述通訊功能，比直接採購現有的通用網絡產品成本更低，效果也能達到同等需要。
對本發明方法及系統的工作原理描述如下，眾所周知，對於多站點長距離通訊，比較困難的2個問題就是電氣的信號衰減以及多站通訊的衝突碰撞問題。
1)電氣衰減的解決電氣通訊部分採用RS485實現，按照標準，其支持最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為38400bit/s，完全可以滿足需求。
2)多站通訊的解決安全門主監控系統要通過數據採集總線採集下面每個門的數據以及PEDC控制器數據。
安全門通訊系統採用主從結構，由工控機主站對下面站點發出令牌詢問信號，下面站點偵聽到屬於自己的令牌詢問後向主站返回信息。一下是實現該通訊所存在問題的圖解從圖上看出，主站發出詢問後從站回應，但是由於RS485總線在同一時間只能有一個站點佔用總線，其他站處於偵聽狀態。因而如果有2個站同時希望發出通訊信息，則會出現總線碰撞的情況，通訊無法進行。目前有很多接近碰撞的方法，安全門通訊系統通過自己特有的令牌詢問協議結構以及通訊機制解決碰撞問題。
本發明提出的安全門通信協議結構如下1.主站發出尾站令牌詢問，從站1看到令牌並發出回應。
2.從站二看到從站1發出的令牌回應，然後發出回應。
……N.從站N看到從站N-1發出的令牌回應，然後發出回應。
……不論哪個從站發出詢問主站均接受信息並根據令牌把該從站信息刷新，到達站尾後，由從站1看到尾站令牌發出新一輪令牌詢問實際上因為同一時間只有一個站佔有總線，其餘站都處於偵聽狀態，所以上圖很好的解釋了該通訊實現的基理，紅色代表偵聽的到令牌頭部分，綠色代表偵聽到的數據段部分。也就是主站會偵聽整條信息，而從站只會偵聽令牌頭。
如圖4所示，該協議可以有效解決站間因通訊順序錯亂而產生碰撞衝突問題，然而卻存在一旦某個從站通訊功能故障將導致後面站點無法通訊的缺陷。所以主站具有看門狗的功能，主站自動記錄上一個收到的令牌，當到了看門狗時間還沒收到令牌，則主站會補發下一個令牌，讓下一個站回答。這樣則有效接近了因為某個站故障而丟失通訊令牌的問題。
因為有了上述機制在應用上有可能會出現從物理上的碰撞，比如從站1因為內部問題並非通訊損壞而延遲了發出令牌時間導致主站補發了令牌詢問，但在主站補發的同時從站的通訊功能又正常了繼續發出令牌信息，這樣會導致出現物理碰撞。所以為了解決該問題我們使用了總線佔線的機制。因為RS485通訊實際上只使用了2根通訊電纜，1根等電位地電纜，我們在總線上使用了第4根電纜，定義為總線佔用電纜。每個站在發送數據前5ms先偵聽總線是否有被佔用，如果有則不可以發送。假若沒有則發出佔用信息，延遲5ms再發送數據，就是犧牲5ms的佔空來保證佔用總線的穩定。由於利用單片機I/O偵聽的能力比較強所以一般出現衝突機率很少，從而有效地解決了上述問題。
權利要求
1.一種可用於輕軌的安全門通信方法，應用於在RS485總線連接的屬於從站的多個上行線滑動門控制器以及屬於主站的上行線邏輯控制單元，其特徵在於，包括循環執行的以下步驟主站發出尾站令牌詢問；從站1偵聽到主站發出的尾站令牌詢問後發出回應從站2偵聽到從站1發出的令牌時發出回應；……從站N偵聽到從站N-1發出的令應時發出回應；主站在上述過程中接收全部回應信息並進行更新。
2.根據權利要求1所述可用於輕軌的安全門通信方法，其特徵在於，所述令牌是通過發送包括以下數據結構的傳輸幀實現發送的令牌、幀標記、數據長度、數據1……數據N，CRC16。
3.根據權利要求2所述可用於輕軌的安全門通信方法，其特徵在於，所述主站偵聽整個傳輸幀，每一個所述從站只偵聽傳輸幀頭部的令牌部分。
4.根據權利要求2所述可用於輕軌的安全門通信方法，其特徵在於，所述主站設有輪詢計時器，在連續沒有收到令牌超過規定時間時，則發出下一個令牌，以保障不會因為某個從站故障而丟失通訊令牌。
5.根據權利要求1-4中任何一項所述可用於輕軌的安全門通信方法，其特徵在於，將所述RS485通訊電纜中使用2根作為通訊電纜，1根作為等電位地電纜，另一根作為總線佔用電纜，每個站在發送數據前5ms先通過該總線佔用電纜偵聽總線是否有被佔用，如果有則不可以發送；假若沒有被佔用則通過總線佔用電纜發出佔用信息，發出佔用信息後延遲5ms再通過通訊電纜發送數據。
6.一種可用於輕軌的安全門通信系統，其特徵在於，包括通過一個RS485總線連接的多個上行線滑動門控制器以及上行線邏輯控制單元，通過另一個RS485總線連接的多個下行線滑動門控制器以及下行線邏輯控制單元，還包括分別上行線邏輯控制單元、下行線邏輯控制單元通信的監控上位機，用於採集每個門的數據以及PEDC控制器數據。
7.根據權利要求6所述可用於輕軌的安全門通信系統，其特徵在於，所述RS485通訊電纜包括2根通訊電纜，1根等電位地電纜，以及另一根總線佔用電纜，每個站在發送數據前5ms先通過該總線佔用電纜偵聽總線是否有被佔用，如果有則不可以發送；假若沒有被佔用則通過總線佔用電纜發出佔用信息，發出佔用信息後延遲5ms再通過通訊電纜發送數據。
8.根據權利要求2所述可用於輕軌的安全門通信系統，其特徵在於，所述主站設有輪詢計時器，在連續沒有收到令牌超過規定時間時，則發出下一個令牌，以保障不會因為某個從站故障而丟失通訊令牌。
全文摘要
一種可用於輕軌的安全門通信方法，應用於在RS485總線連接的屬於從站的多個上行線滑動門控制器以及屬於主站的上行線邏輯控制單元，包括循環執行的以下步驟主站發出尾站令牌詢問；從站1偵聽到主站發出的尾站令牌詢問後發出回應……；從站N偵聽到從站N－1發出的令應時發出回應；主站在上述過程中接收全部回應信息並進行更新。其中，主站偵聽整個傳輸幀，每一個所述從站只偵聽傳輸幀頭部的令牌部分。實施本發明提供的可用於輕軌的安全門通信方法和系統，是針對地鐵安全門監控系統開發的，可以在較多站點的條件下，提供性能可靠的安全門通信，具有在惡劣環境下保持較強的信號傳輸能力，保障通訊速率高和通訊可靠性高，同時，具有較低的成本。
文檔編號H04L12/417GK1992664SQ20051012112
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者熊建明, 朱衛平, 彭海龍, 蘇武強, 劉曉東, 黃育良 申請人:方大集團股份有限公司