基于C#和PLC的地鐵進(jìn)站自動(dòng)觸發(fā)廣播系統(tǒng)研究

摘 要：地鐵公共廣播系統(tǒng)（public address system，簡(jiǎn)稱PA系統(tǒng)）是控制中心調(diào)度人員和車站值班人員向旅客通告地鐵列車運(yùn)行情況以及發(fā)布信息的重要渠道，目前大多數(shù)地鐵列車進(jìn)站預(yù)報(bào)廣播主要是通過(guò)廣播控制盒實(shí)現(xiàn)人工點(diǎn)播，通過(guò)外部接入的第三方客戶端進(jìn)行定時(shí)廣播，而不能對(duì)地鐵列車進(jìn)站達(dá)到準(zhǔn)確的播報(bào)，本文主要通過(guò)使用光電對(duì)射傳感器檢測(cè)列車進(jìn)站，同時(shí)將信號(hào)發(fā)送給PLC，經(jīng)過(guò)PLC判斷后將列車進(jìn)站信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)協(xié)議發(fā)送給基于C#開(kāi)發(fā)的列車語(yǔ)音管理系統(tǒng)，從而播報(bào)地鐵列車進(jìn)站。

關(guān)鍵詞：廣播系統(tǒng);列車進(jìn)站;C#

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.130

1 引言

地鐵廣播系統(tǒng)是地鐵通信系統(tǒng)中的一個(gè)專用子系統(tǒng)，在地鐵行車組織、客運(yùn)服務(wù)、防災(zāi)救險(xiǎn)、設(shè)備維護(hù)等方面，都具有十分重要的作用。

地鐵廣播系統(tǒng)及時(shí)播出地鐵進(jìn)站信息，能夠使乘客及時(shí)了解地鐵進(jìn)站情況，而不影響乘車。目前地鐵列車進(jìn)站廣播有三種模式，一是通過(guò)廣播控制盒實(shí)現(xiàn)人工點(diǎn)播，通過(guò)外部接入的第三方客戶端進(jìn)行定時(shí)廣播。在此模式下，播報(bào)語(yǔ)音信息都是提前錄制好，根據(jù)列車進(jìn)站時(shí)刻表定時(shí)播報(bào)，不能夠準(zhǔn)備播出列車進(jìn)站;二是通過(guò)列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（Automatic Train Supervision，簡(jiǎn)稱ATS）通過(guò)TCP/IP以太網(wǎng)協(xié)議觸發(fā)地鐵廣播系統(tǒng)，從而及時(shí)播報(bào)地鐵進(jìn)站信息，此模式需要PA交換機(jī)、ATS-PA接口軟件輔助完成，對(duì)于成熟線路改造價(jià)格昂貴;三是通過(guò)對(duì)射傳感器檢測(cè)列車進(jìn)站情況，從而直接觸發(fā)PA系統(tǒng)進(jìn)行地鐵列車進(jìn)站廣播，其對(duì)于既有線路地鐵列車進(jìn)站廣播改造極為方便，不需要對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行任何改動(dòng)而達(dá)到及時(shí)播報(bào)地鐵列車進(jìn)站信息。

2 基于C#的語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

2.1 Microsoft Visual Studio軟件和C#語(yǔ)言介紹

Microsoft Visual Studio是美國(guó)微軟公司的開(kāi)發(fā)工具包系列產(chǎn)品。其是一個(gè)基本完整的開(kāi)發(fā)工具集，它包括了整個(gè)軟件生命周期中所需要的大部分工具，如UML工具、代碼管控工具、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）等等。所寫的目標(biāo)代碼適用于微軟支持的所有平臺(tái)，例如Microsoft Windows、Windows Mobile、Windows CE等。

C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于.NET Framework和.NET Core之上的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。地鐵語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)通過(guò)VS軟件，使用C#語(yǔ)言進(jìn)行完整的開(kāi)發(fā)。

2.2 地鐵語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

通過(guò)使用地鐵語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，可以完成地鐵語(yǔ)音播報(bào)模式選擇、音頻文件選擇、控制器連接等操作，其設(shè)計(jì)界面如圖1所示。在音頻庫(kù)選項(xiàng)中，可以完成對(duì)現(xiàn)有音頻文件的增加、刪除、更改操作;在廣播語(yǔ)音設(shè)置界面，可以完成定時(shí)播報(bào)模式和PLC控制模式選擇，如果選擇定時(shí)播報(bào)模式，則地鐵進(jìn)站語(yǔ)音廣播系統(tǒng)按照時(shí)間設(shè)定順序播放設(shè)置好的語(yǔ)音，如果選擇PLC控制模式，則地鐵進(jìn)站語(yǔ)音廣播系統(tǒng)按照PLC設(shè)定好的程序播放模式播報(bào)語(yǔ)音信息。在控制器連接界面，可以完成本地IP地址設(shè)定、控制器端口設(shè)定以及手動(dòng)連接控制器等操作。在關(guān)于界面，顯示軟件版本號(hào)、設(shè)計(jì)者信息和聯(lián)系方式等內(nèi)容。

2.3 地鐵語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)主要代碼設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)上位機(jī)采用基于C#的windows窗體設(shè)計(jì)完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，下位機(jī)采用西門子S7-200Smart PLC完成信號(hào)采集，在電腦與PLC通訊過(guò)程中，采用以太網(wǎng)TCP/IP通訊協(xié)議。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，采用引用WinTcpS7_Smart類文件完成系統(tǒng)軟件與PLC的通信，主要代碼如下：

short re = 0;

string restr = “”;

re = PLC.EntLink（txtLocalIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtLocalPort.Text）），

txtRemoteIP.Text.Trim（），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtRemotePort.Text）），

System.Convert.ToUInt16（0）， System.Convert.ToUInt16（2）， “DEMO”， ref Handle1）;

txtReLink.Text = re.ToString（）;

if （re == 0）

{

EntLink = true;

MessageBox.Show（“PLC聯(lián)接成功！”）;

}

else

{

EntLink = false;

MessageBox.Show（“PLC聯(lián)接失?。?“ + restr）;

}

完成系統(tǒng)軟件與PLC的通訊后，需要對(duì)PLC中的V存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行讀操作，本系統(tǒng)通過(guò)讀取1個(gè)VB字節(jié)完成列車是否進(jìn)站的信號(hào)采集，并選擇相應(yīng)的廣播音樂(lè)進(jìn)行播放。主要代碼如下：

string VBByte = “10”;//200smart中VB起始地址10，10是VB起始地址

string txtReadCnt = “1”;//讀取200smart中的字節(jié)數(shù)

RD = new object[（ushort）（double.Parse（numbyte） - 1） + 1];

int var1 = 4;//讀存儲(chǔ)區(qū)V

WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory mry =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.PlcMemory）var1;

var1 = 8;? //讀的類型

WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType typ =

（WinTcpS7_Smart.PlcClient.DataType）var1;

re = PLC.CmdRead（Handle1， mry， typ，

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（VBByte）），

System.Convert.ToUInt16（ushort.Parse（txtReadCnt））， ref RD）;

if （RD[0].ToString（）==”2”）

{

SoundPlayer sound = new SoundPlayer（“gequ2.wav”）;

sound.Play（）;

}

3 基于PLC控制器的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因廣播系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、以及其他系統(tǒng)的接口眾多且協(xié)議復(fù)雜，列車進(jìn)站時(shí)機(jī)與廣播播報(bào)時(shí)機(jī)的匹配，擬采用軌行區(qū)間傳感信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。為了不改變?cè)袕V播系統(tǒng)整體架構(gòu)，以廣播控制盒的外置音頻端口為切入點(diǎn)，以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觸發(fā)方式的音頻文件為突破口，來(lái)進(jìn)行本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。

3.1 列車位置檢測(cè)技術(shù)

隨著軌道交通通信信號(hào)技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道交通列車位置的檢測(cè)技術(shù)手段形式多樣，如軌道電路（定位精度很低）、計(jì)軸系統(tǒng)（定位精度很低）、衛(wèi)星定位系統(tǒng)（適合用于地面）、查詢應(yīng)答系統(tǒng)（不是實(shí)時(shí)定位）、傳感器（可以實(shí)時(shí)檢測(cè)）等等，而在這些檢測(cè)技術(shù)手段中，光電檢測(cè)方法在運(yùn)行環(huán)境、檢測(cè)精度、響應(yīng)時(shí)間、是否接觸等各項(xiàng)性能的比較中，都具有壓倒性優(yōu)勢(shì)。

本系統(tǒng)采用日本歐姆龍公司E3JK-TR13光電對(duì)射傳感器，其有效監(jiān)測(cè)距離可以達(dá)到40米，工作電壓采用AC220V，在地鐵隧道中可以有效避免信號(hào)衰減，完成列車進(jìn)站監(jiān)測(cè)。

3.2 列車進(jìn)站自動(dòng)觸發(fā)廣播播報(bào)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的實(shí)物搭建，利用現(xiàn)有教學(xué)條件，PLC實(shí)訓(xùn)室等，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)控制模塊，以及基于C#的音頻輸出軟件，來(lái)研制列車進(jìn)站自動(dòng)觸發(fā)廣播播報(bào)系統(tǒng)樣機(jī)的搭建，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證的安全認(rèn)證后，不但可以實(shí)際應(yīng)用到城市軌道交通通號(hào)中心和客運(yùn)中心生產(chǎn)一線的日常工作中，而且還可以應(yīng)用到學(xué)校專業(yè)理論課程教學(xué)以及實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中去，以達(dá)到產(chǎn)學(xué)研用一體化的校企協(xié)同育人效益。其設(shè)計(jì)思路的總體架構(gòu)如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

本文通過(guò)對(duì)地鐵通信PA系統(tǒng)自動(dòng)廣播的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，充分考慮到現(xiàn)有系統(tǒng)的弊端，在改造過(guò)程中，使本系統(tǒng)具有造價(jià)低、使用方便，且兼容目前現(xiàn)有系統(tǒng)使用等優(yōu)點(diǎn)，而且可以在不對(duì)目前系統(tǒng)進(jìn)行任何改變的情況下達(dá)到列車進(jìn)站準(zhǔn)時(shí)廣播的效果。隨著新技術(shù)的逐漸推廣及運(yùn)用，未來(lái)自動(dòng)廣播的實(shí)現(xiàn)方式將朝著更加多元化的趨勢(shì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳玥.基于地鐵通信公共廣播系統(tǒng)的自動(dòng)廣播的實(shí)現(xiàn)研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2018（10）：12-14.

[2]周曉明.長(zhǎng)沙市軌道交通1號(hào)線列車自動(dòng)廣播的功能及實(shí)現(xiàn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2016，39（05）：17-19.

[3]沈娟娟.軌道交通自動(dòng)廣播系統(tǒng)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（21）：37-38.

[4]杜文鋒.光電傳感器在自動(dòng)控制中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017（18）：130-131.

遼寧省交通高等?？茖W(xué)校2018年度校級(jí)一般科研項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：《軌道交通列車進(jìn)站自動(dòng)觸發(fā)廣播播報(bào)系統(tǒng)研究》，項(xiàng)目編號(hào)lnccybky201818

作者簡(jiǎn)介：陳宏濤（1982-），男，遼寧人，研究生，講師，從事城市軌道交通控制研究。