城軌TMS中仿真數(shù)據(jù)管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱 祁，朱微維，謝向陽(yáng)

（南瑞集團(tuán)公司（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

城軌TMS中仿真數(shù)據(jù)管理模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱 祁，朱微維，謝向陽(yáng)

（南瑞集團(tuán)公司（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

培訓(xùn)管理系統(tǒng)TMS是軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，TMS教師管理工具實(shí)現(xiàn)了教員對(duì)各學(xué)員培訓(xùn)過(guò)程中的管理功能。仿真數(shù)據(jù)管理模塊是TMS教學(xué)管理的一個(gè)功能模塊。該文介紹了該模塊具有的仿真數(shù)據(jù)保存和初始化2個(gè)工作流程。該模塊用于保存中斷或結(jié)束的課程狀態(tài)、教員備課和培訓(xùn)課堂前的準(zhǔn)備工作，可以滿足教師對(duì)培訓(xùn)課程便捷性的管理需求，提高課堂培訓(xùn)效率。通過(guò)具體案例介紹了仿真數(shù)據(jù)管理模塊的實(shí)際應(yīng)用。關(guān)鍵詞：仿真數(shù)據(jù)管理模塊；培訓(xùn)管理系統(tǒng)TMS；城市軌道交通；工作流程；應(yīng)用案例

培訓(xùn)管理系統(tǒng)TMS是綜合監(jiān)控系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立的模塊，可供中心總調(diào)、行調(diào)、環(huán)調(diào)、電調(diào)、維調(diào)學(xué)員同時(shí)使用，能夠幫助新員工盡快熟悉運(yùn)營(yíng)規(guī)范，掌握綜合監(jiān)控系統(tǒng)的使用[1]。其中，教學(xué)管理工具用于實(shí)現(xiàn)教員對(duì)各學(xué)員培訓(xùn)的管理功能，是軌道交通綜合監(jiān)控培訓(xùn)管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，承擔(dān)著全方位監(jiān)管、控制和系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)。優(yōu)質(zhì)高效的教學(xué)管理工作可以促進(jìn)教學(xué)目標(biāo)的完成[2]。

在實(shí)際應(yīng)用中，仿真模擬器通過(guò)開(kāi)辟一塊共享內(nèi)存作為寄存器存儲(chǔ)仿真設(shè)備的狀態(tài)信息[3]。但往往存在以下問(wèn)題：當(dāng)系統(tǒng)斷電重啟后，仿真模擬器的共享內(nèi)存存儲(chǔ)的信息會(huì)全部丟失；即使授課內(nèi)容相同，教員也需要每次根據(jù)課程內(nèi)容花費(fèi)大量的時(shí)間做課前準(zhǔn)備工作；某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的課程內(nèi)容較多時(shí)，不能滿足中斷課程后繼續(xù)授課的需求[4]。為了解決這些問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了仿真數(shù)據(jù)保存和初始化功能模塊，用于培訓(xùn)課程的保存與恢復(fù)，充分滿足培訓(xùn)教師對(duì)培訓(xùn)課程便捷性的需求[5]。

1 TMS仿真數(shù)據(jù)管理模塊的結(jié)構(gòu)組成

TMS仿真數(shù)據(jù)管理模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。它包括仿真模擬器、教學(xué)管理工具和軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)，采用C/S架構(gòu)。

圖1 TMS仿真數(shù)據(jù)管理模塊結(jié)構(gòu)Fig.1 TMS simulation data management module structure

服務(wù)端為仿真模擬器，仿真模擬器具有共享內(nèi)存寄存器和腳本引擎?？蛻舳藶橛糜谌藱C(jī)交互的教學(xué)管理工具功能界面。仿真模擬器和教學(xué)管理工具通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)連接通信，軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)用于提供模型信息的查詢。

仿真數(shù)據(jù)管理模塊具有仿真數(shù)據(jù)保存和仿真數(shù)據(jù)初始化2個(gè)界面，作為一個(gè)功能模塊嵌入教學(xué)管理工具。教學(xué)管理工具和仿真模擬器通過(guò)Active MQ消息總線傳送消息及LUA腳步文件。

2 工作流程

仿真數(shù)據(jù)管理模塊遵循“全保存數(shù)據(jù)，靈活選擇初始化數(shù)據(jù)”的原則，從而保證了后期可以隨意根據(jù)車站或?qū)I(yè)選擇初始化數(shù)據(jù)，并且所需初始化的數(shù)據(jù)不影響其他專業(yè)正常運(yùn)行的狀態(tài)。根據(jù)培訓(xùn)管理需要，TMS數(shù)據(jù)管理模塊包括仿真數(shù)據(jù)保存和初始化2個(gè)工作流程。

2.1 保存流程

仿真數(shù)據(jù)保存流程如圖2所示。培訓(xùn)教師在界面設(shè)置數(shù)據(jù)保存的目錄、名稱和備注信息等。點(diǎn)擊“保存”按鈕后，仿真數(shù)據(jù)保存模塊從軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)商業(yè)庫(kù)和實(shí)時(shí)庫(kù)中，分別讀取設(shè)備模型信息及相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)信息，并將設(shè)備模型信息和相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)信息有效地結(jié)合在一起，以數(shù)據(jù)文件的形式保存在指定目錄下。數(shù)據(jù)文件應(yīng)該按照車站、專業(yè)、設(shè)備進(jìn)行分類，以使初始化模塊方便地篩選數(shù)據(jù)。

圖2 仿真數(shù)據(jù)保存流程Fig.2 Flow chart of simulation data persistence

2.2 初始化流程

仿真數(shù)據(jù)初始化流程如圖3所示。培訓(xùn)教師在界面選擇需要初始化的車站和專業(yè)以及數(shù)據(jù)文件，客戶端開(kāi)啟1個(gè)子線程，根據(jù)操作人員選擇的車站和專業(yè)從數(shù)據(jù)文件中篩選仿真數(shù)據(jù)，并將仿真數(shù)據(jù)傳送給主線程。主線程把收到的仿真數(shù)據(jù)按照一定規(guī)則編輯成LUA腳本文件，再利用ActiveMQ消息總線將LUA腳本文件發(fā)送到仿真模擬器。

圖3 仿真數(shù)據(jù)初始化流程Fig.3 Flow chart of simulation data initialization

仿真模擬器收到LUA腳本文件后，腳本引擎加載執(zhí)行接收到的LUA腳本，并開(kāi)啟1個(gè)線程修改共享內(nèi)存中相應(yīng)寄存器的值，完成初始化工作。

此時(shí)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)利用前置與仿真模擬器通信，即可在綜合監(jiān)控系統(tǒng)界面刷新設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

3 應(yīng)用案例

3.1 保存應(yīng)用

仿真數(shù)據(jù)保存界面如圖4所示。培訓(xùn)教師可以設(shè)置保存時(shí)間、保存路徑、名稱和備注說(shuō)明。為教師提供以下功能：遇到教學(xué)培訓(xùn)中斷時(shí)，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)保存模塊將當(dāng)前綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以文件形式保存下來(lái)，供下次連續(xù)培訓(xùn)時(shí)使用；或課后備課時(shí)，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)保存模塊可以在仿真培訓(xùn)系統(tǒng)上設(shè)置并保存教學(xué)場(chǎng)景，供培訓(xùn)時(shí)使用。

圖4 仿真數(shù)據(jù)保存界面Fig.4 Simulation data save interface

3.2 初始化應(yīng)用

當(dāng)仿真模擬器首次啟動(dòng)或斷電重啟時(shí)，仿真模擬器開(kāi)辟一塊共享內(nèi)存區(qū)域，存放綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)信息，其內(nèi)存區(qū)域初始值都默認(rèn)為0。軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)采集的大量設(shè)備狀態(tài)信息是多個(gè) bit位組成的，例如雙位點(diǎn)僅“01”或“10”有效，而“00”和“11”狀態(tài)為異常狀態(tài)。

如圖5所示為某車站電力系統(tǒng)一次接線圖。未初始化操作前，圖中斷路器和隔離開(kāi)關(guān)為異常狀態(tài)（全0位置），綜合監(jiān)控系統(tǒng)其他子系統(tǒng)界面也存在此問(wèn)題。只有當(dāng)界面上所有的設(shè)備均配置為正常狀態(tài)后，才能進(jìn)行正常的教學(xué)培訓(xùn)。此過(guò)程需要花費(fèi)大量的課堂時(shí)間。

圖5 某車站電力一次主接線初始狀態(tài)Fig.5 Initial state of a station primary power system

其仿真數(shù)據(jù)初始化界面如圖6所示。數(shù)據(jù)管理區(qū)為教師管理工具保存的所有數(shù)據(jù)記錄，每一條記錄都詳細(xì)列舉了保存數(shù)據(jù)記錄的名稱、保存路徑、保存時(shí)間和注釋說(shuō)明，以便使教師合理選擇需要初始化的數(shù)據(jù)。界面下方的初始化數(shù)據(jù)區(qū)可以選擇車站、專業(yè)信息，靈活地確定初始化的數(shù)據(jù)范圍。

利用仿真數(shù)據(jù)初始化模塊，選擇數(shù)據(jù)記錄、車站、專業(yè)信息，并按下“初始化”按鈕后的效果如圖7所示。圖中，斷路器和隔離開(kāi)關(guān)均處于正常狀態(tài)，母線電壓變?yōu)?0 kV；通過(guò)圖下方的報(bào)警窗及事件窗也可以查看所有設(shè)備的動(dòng)作信息。

圖6 仿真數(shù)據(jù)初始化界面Fig.6 Simulation data initialization interface

圖7 某車站電力監(jiān)控系統(tǒng)正常狀態(tài)Fig.7 Normal state of a station power monitoring system

綜上，教員可以通過(guò)仿真數(shù)據(jù)初始化模塊接續(xù)中斷課程狀態(tài)繼續(xù)上課，或者在任意時(shí)刻直接選擇備課場(chǎng)景進(jìn)行授課，大大地提高了課堂效率。

4 結(jié)語(yǔ)

城軌TMS教師管理工具——仿真數(shù)據(jù)管理功能模塊已經(jīng)應(yīng)用到在西安、鄭州、北京、成都等多地的地鐵運(yùn)營(yíng)公司或高等院校的仿真培訓(xùn)項(xiàng)目；在實(shí)際應(yīng)用中極大地減少了課堂上設(shè)置教學(xué)場(chǎng)景的時(shí)間，達(dá)到一次備課、多次重復(fù)使用的效果，顯著地提高了教員的工作效率。

[1] 陸艮峰，沈滌凡.TMS中仿真模擬器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2011，24（3）：32-35.

[2] 徐樂(lè)樂(lè).計(jì)算機(jī)與WEB技術(shù)在高校教學(xué)管理中的應(yīng)用[J].電子商務(wù)，2016，23（12）：89-90.

[3] 朱祁，崔偉，謝向陽(yáng).軌道交通綜合監(jiān)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互模塊的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2016，37（4）：54-56.

[4] 朱祁，張昆，朱微維，等.一種仿真數(shù)據(jù)管理模塊及方法：中國(guó)，11223011.1[P].2017-06-13.

[5] 崔偉.城市軌道交通綜合監(jiān)控仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].城市軌道交通研究，2015，18（12）：123-127.

Design and Implementation of Simulation Data Management Module in Urban Rail TMS

ZHU Qi，ZHU Wei-wei，XIE Xiang-yang
（NARI Technology Development Co.，Ltd.，NARI Group Corporation （State Grid Electric Power Research Institute），Nanjing 211106，China）

Training management system（TMS）is an important component of the rail traffic integrated monitoring system，and the TMS teacher management tool has realized the management function of the instructor in the training process of the trainees.The simulation data management module is a function module of TMS teaching management，with simulation data preservation and initialization of two working process.The module is used for saving the interrupt state and preparation of course preparation.It meets the needs of instructors to facilitate the management of training courses，and improves the efficiency of classroom training.The actual application of the simulation data management module is introduced by a specific case.

simulation data management module；training management system（TMS）；urban rail transit；workflow；application case

G423.06；U239.5

B

1001-9944（2017）08-0074-03

10.19557/j.cnki.1001-9944.2017.08.018

2017-03-14；

2017-07-06

朱祁（1986—），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)檐壍澜煌ㄅc工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用。