基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，包括若干塊輸入電路模塊，輸入電路模塊連接在處理器模塊上，所述的輸入電路模塊包括一輸入保護模塊，所述輸入保護模塊輸出連接有一激勵比較干擾電路，所述激勵比較干擾電路連接處理器模塊；所述的輸入電路模塊設(shè)有輸入端、回檢端和激勵端，所述的回檢端和激勵端連接于處理器模塊；輸入電路模塊輸入端采集軌道交通系統(tǒng)中被檢測的輸入信號。本發(fā)明保證在軌道交通系統(tǒng)中，列車運行時信號的準(zhǔn)確控制和列車調(diào)度的正常，保證列車的正常運行。
【專利說明】基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明專利申請是發(fā)明創(chuàng)造名稱“基于安全輸入系統(tǒng)的信號采集方法及其系統(tǒng)”的分案申請，原申請的申請日為2014年I月24日，申請?zhí)枮?014100363382。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種基于安全輸入系統(tǒng)的信號采集方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]通常在軌道交通的安全輸入系統(tǒng)，一般采用固定電平輸入采集或者采用1010的固定動態(tài)脈沖序列采集，但是這兩種采集方式存在著以下兩種缺陷，固定電平輸入采集的缺陷在于I)當(dāng)外部環(huán)境產(chǎn)生干擾時，容易對固定電平產(chǎn)生影響，造成系統(tǒng)的電平輸入的誤采集;2)當(dāng)外部采集碼位電路出現(xiàn)粘連或短路等故障時，系統(tǒng)無法及時的監(jiān)測故障，更不能及時排除故障。同樣地，采用1010固定動態(tài)脈沖序列的缺陷在于:I)所有的碼位均采用相同的脈沖序列，容易受到相鄰?fù)ǖ赖母蓴_，2)如果相鄰的碼位的電路出線短路或混線時，兩個碼位均采集到相同的脈沖序列，無法排除故障。由于存在以上的缺陷，在軌道交通運行時，安全輸入系統(tǒng)主要用于采集信號燈信息、列車道岔等信息，通過采集這些信息控制列車的運行速度和列車的調(diào)度，但是若出現(xiàn)上述信息誤采集和信號混疊等情況時，可能會造成列車控制和調(diào)度的失誤，在后果嚴(yán)重的情況下會造成列車追尾等重大交通事故的發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人民生命財產(chǎn)安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是提供一種基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，通過增大碼位的碼距，避免相鄰?fù)ǖ佬盘柕幕殳B，并且保證了采集的信號的正確性，避免信號的誤采集。保證在軌道交通系統(tǒng)中，列車運行時信號的準(zhǔn)確控制和列車調(diào)度的正常，保證列車的正常運行。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，包括若干塊輸入電路模塊，輸入電路模塊連接在處理器模塊上，所述的輸入電路模塊包括一輸入保護模塊，所述輸入保護模塊輸出連接有一激勵比較干擾電路，所述激勵比較干擾電路連接處理器模塊;所述的輸入電路模塊設(shè)有輸入端、回檢端和激勵端，所述的回檢端和激勵端連接于處理器模塊;輸入電路模塊輸入端采集軌道交通系統(tǒng)中被檢測的輸入信號，其信號采集方法包括以下幾個步驟，
[0006]I)第η塊輸入電路模塊的輸入端采集輸入信號，通過處理器模塊的配置文件產(chǎn)生一個激勵信號G[n]，并且在所述的激勵信號后添加激勵校驗碼CRC(G[n])，組成編碼一 G[n]+CRC(G[n])；
[0007]2)處理器模塊在對應(yīng)輸入電路模塊(I)的回檢端采集回檢信號，并進行解碼，得到編碼二 IN[n]+CRC(IN[n]);
[0008]3)在處理器模塊中通過對編碼二 IN[n]+CRC(IN[n])與對應(yīng)的編碼一 G[n]+CRC(G[η])進行比對，若一致表明信息采集正確;若不一致表明信息采集錯誤，重新回到步驟I)中進行輸入信息的采集。
[0009]進一步的，所述步驟3)的比較方法如下，
[0010]比較回檢校驗碼CRC(IN[n])與激勵校驗碼CRC(G[n])，若一致進行回檢信號ΙΝ[η]與對應(yīng)的激勵信號G[n]的比對:若回檢信號回檢信號ΙΝ[η]與激勵信號G[n]—致則表示采集的輸入信號正確;若不一致表明采集的信號錯誤并將檢測結(jié)果發(fā)送回處理器模塊；
[0011]若不一致，通過處理器模塊生成新回檢校驗碼CRC’(IN[n])與原有的回檢校驗碼CRC(IN[n])進行校驗比較:若一致表明采集的輸入信號有效但信號混線;若不一致表明采集的輸入信號為無效信號或干擾信號。
[0012]優(yōu)選的，所述的激勵比較電路包括一激勵開關(guān)電路和一回檢比較電路，所述的激勵開關(guān)電路與回檢比較電路串聯(lián)，所述激勵開關(guān)電路導(dǎo)通端作為發(fā)送激勵信號的激勵端連接處理器模塊，回檢比較電路的輸出端作為輸出回檢信號回檢端連接處理器模塊。
[0013]優(yōu)選的，所述的激勵開關(guān)電路包括第一光耦隔離器，回檢比較電路包括第二光耦隔離器，第一光耦隔離器的輸入端作為激勵端，第一光耦隔離器的輸出端串聯(lián)第二光耦隔離器的輸入端，第二光耦隔離器的輸出端作為回檢端。
[0014]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0015]在所述的信號采集方法，所述的回檢信號和激勵信號均至少2個碼位，且每個碼位至少有2位碼距，增大了碼距，避免相鄰?fù)ǖ老嗤a位信號的混疊，并且至少有2個碼位，更進一步確保采集信號的準(zhǔn)確性，并且通過輸入信號與處理器模塊產(chǎn)生激勵信號進行比對，保證采集信號的準(zhǔn)確性，避免輸入信號的誤讀，保證軌道交通的正?？刂坪驼{(diào)度。所述的安全輸入系統(tǒng)能夠通過激勵比較干擾電路，使得在輸入電路模塊的任意元器件出現(xiàn)故障時，回檢信號均無法得到與激勵信號相反的脈沖序列，避免因檢測到危險信號造成的危險事故發(fā)生。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
[0017]圖1為本發(fā)明安全輸入系統(tǒng)的輸入信號與激勵信號走向及作用示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明安全輸入系統(tǒng)接線原理圖；
[0019]圖3為本發(fā)明安全輸入系統(tǒng)的輸入電路模塊接線原理圖；
[0020]圖4為本發(fā)明輸入信號與激勵信號比較示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1、圖2和圖4所示，基于安全輸入系統(tǒng)的信號采集方法，包括有若干塊輸入電路模塊I，所述的輸入電路模塊I設(shè)有輸入端、回檢端S3和激勵端S2，所述的回檢端S3和激勵端S2連接于處理器模塊2，輸入電路模塊I輸入端采集軌道交通系統(tǒng)中被檢測的輸入信號，所述的輸入信號為緩變的數(shù)字信號，處理器模塊2通過激勵端S2產(chǎn)生激勵信號，所述的激勵信號為動態(tài)脈沖信號，在回檢端S3激勵信號與輸入信號疊加產(chǎn)生回檢信號，由于有若干塊輸入電路模塊，為避免采集的輸入信號讀取的混淆，在每個回檢信號和激勵信號后面都添加有用于辨識的校驗碼。所述的回檢信號由處理器模塊2添加回檢校驗碼，激勵信號的動態(tài)脈沖信號由處理器模塊2添加激勵校驗碼，所述的信號采集方法包括以下幾個步驟，
[0022]I)第η塊輸入電路模塊的輸入端采集輸入信號，通過處理器模塊的配置文件產(chǎn)生一個激勵信號G[n]，并且在所述的激勵信號后添加激勵校驗碼CRC(G[n])，組成編碼一 G[n]+CRC(G[n]);例如，如圖2所不，分別由輸入電路模塊一、輸入電路模塊二和輸入電路模塊三與處理器模塊并行連接，所述的第η塊輸入電路模塊可以是其中任意一采集輸入信號的輸入電路模塊。
[0023]2)處理器模塊在對應(yīng)輸入電路模塊的回檢端采集回檢信號，并進行解碼，得到編碼二 IN[n]+CRC(IN[n]);
[0024]3)在處理器模塊中通過對編碼二 IN[n]+CRC(IN[n])與對應(yīng)的編碼一 G[n]+CRC(G[η])進行比對，若一致表明信息采集正確;若不一致表明信息采集錯誤，重新回到步驟I)中進行輸入信息的采集。
[0025]作為對本實施例更進一步的優(yōu)化，所述步驟3)的比較方法如下，
[0026]比較回檢校驗碼CRC(IN[n])與激勵校驗碼CRC(G[n])，若一致進行回檢信號ΙΝ[η]與對應(yīng)的激勵信號G[n]的比對:若回檢信號回檢信號ΙΝ[η]與激勵信號G[n]—致則表示采集的輸入信號正確;若不一致表明采集的信號錯誤并將檢測結(jié)果發(fā)送回處理器模塊；
[0027]若不一致，通過處理器模塊生成新回檢校驗碼CRC’(IN[n])與原有的回檢校驗碼CRC(IN[n])進行校驗比較:若一致表明采集的輸入信號有效但信號混線;若不一致表明采集的輸入信號為無效信號或干擾信號。
[0028]作為優(yōu)選實施方式，所述的動態(tài)脈沖編碼為曼徹斯特編碼，編碼簡單并且不會出現(xiàn)長周期的無轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，防止時鐘同步的丟失或來自低頻率位移在貧乏補償?shù)哪M鏈接位錯誤。通過曼徹斯特編碼得到的一個具體實施例，參見圖4，所述的輸入信號IN[n]的時序由圖中A表示，與激勵信號G[n]的動態(tài)脈沖信號時序同步指信號相同或相反。B’表示激勵信號G[n]的時序與輸入信號IN[n]時序相同，B”表示激勵信號G[n]的時序與輸入信號IN[n]時序相反。如圖4所述表示采集的輸入信號正確。
[0029]本發(fā)明中所述的回檢信號和激勵信號均為動態(tài)脈沖信號，輸入電路模塊的輸入端采集軌道交通系統(tǒng)中主要包括有24伏信號燈信息、列車道岔信息等作為輸入信號，輸入信號為緩變的數(shù)字信號，輸入信號通過輸入電路模塊I回檢端將采集的輸入信息與處理器模塊的激勵信號疊加得到的回檢信號與處理器模塊中激勵信號進行時序的比對，判斷輸入信號的準(zhǔn)確性。通常情況下，采用傳統(tǒng)的格雷碼作為碼位進行信息檢驗時，由于碼距只有I位，相鄰的兩個碼位之間通常是一個為0，另一個為I，這樣只要相鄰兩通道在相同碼位上的其中一位出錯就會造成相鄰碼位上信息的混疊，造成信號的誤讀，給軌道交通的正常運行帶來危險。因此設(shè)定回檢信號和對應(yīng)的激勵信號均至少2個碼位，且每個碼位至少有2位碼距。這樣即使在相鄰?fù)ǖ赖南嗤a位上有一位出現(xiàn)錯誤也不會造成信號的誤讀和信號的干擾，保證了軌道交通信號的正常傳輸。作為一種優(yōu)選實施方式，設(shè)定所述的回檢信號與對應(yīng)的激勵信號均至少有4個碼位，且每個碼位有4-6位碼距。這樣不僅可以保證信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，并且數(shù)據(jù)校驗快。作為本實施例的最有實施方式，所述的回檢信號與對應(yīng)的激勵信號均至少有16個碼位，且每個碼位有4-6位碼距。作為一種最優(yōu)實施方式，只有相鄰兩個通道上相同碼位上全部的編碼均不一致時才進行采集，可以最大限度地避免信號的誤采集。
[°03°]舉一例，具體參見圖1，處理器模塊連接有三個輸入電路模塊I，分別為輸入電路模塊一、輸入電路模塊二和輸入電路模塊三，在每個輸入保護電路回檢端輸出激勵信號與輸入信號疊加得到的回檢信號，所述的回檢信號有四個碼位分別表示為B0、B1、B2和B3，另外添加回檢校驗碼CRC2，在處理器模塊中同樣設(shè)有與每個回檢信號對應(yīng)的激勵信號，激勵信號有四個碼位分別為A0、A1、A2和A3，另外添加有輸出校驗碼CRCl。為了區(qū)別出回檢信號分別是由不同的輸入電路模塊輸入的，通過回檢信號添加的回檢校驗碼CRC2與激勵信號的激勵校驗碼CRCl進行比較，尋找匹配的回檢校驗碼和激勵校驗碼，從而匹配處理模塊產(chǎn)生的激勵信號與回檢信號。在回檢信號和激勵信號每個碼位里都具有4位碼距，即為32bit(比特)，所述的回檢校驗碼和激勵校驗碼均有2個碼位且每個碼位有4位碼距，即為Sbit，通過疊加即可分別得到兩個均為40bit的編碼一和編碼二，然后通過對編碼一和編碼二每一位的比較判斷輸入信號與激勵信號是否一致，判斷輸入信號的正確性，避免信號的誤讀。
[0031]在所述的信號采集方法中，所述的回檢信號和對應(yīng)的激勵信號均至少2個碼位，且每個碼位至少有2位碼距，增大了碼距，避免相鄰?fù)ǖ老嗤a位信號的混疊，并且至少有2個碼位，更進一步確保采集信號的準(zhǔn)確性，并且通過輸入信號與處理器模塊產(chǎn)生激勵信號進行比對，保證采集信號的準(zhǔn)確性，避免輸入信號的誤讀，保證軌道交通的正?？刂坪驼{(diào)度。
[0032]—種基于上述信號米集方法的動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，包括若干塊輸入電路模塊I，輸入電路模塊I連接在處理器模塊2上，所述的輸入電路模塊I包括一輸入保護模塊，所述輸入保護模塊設(shè)有采集軌道交通被檢測信號的輸入端SI，輸入保護模塊輸出連接有一激勵比較干擾電路，所述激勵比較干擾電路連接處理器模塊2。所述的輸入保護模塊為一電路保護芯片，通過連接激勵比較干擾電路對干擾信號進行消除并且合并比對激勵信號和回檢信號。
[0033]作為一種優(yōu)選實施方式，所述的激勵比較電路包括一激勵開關(guān)電路和一回檢比較電路，所述的激勵開關(guān)電路與回檢比較電路串聯(lián)，所述激勵開關(guān)電路導(dǎo)通端作為發(fā)送激勵信號的激勵端S2連接處理器模塊2，回檢比較電路的輸出端作為輸出回檢信號回檢端S3連接處理器模塊2。
[0034]在本實施例中給出一具體實施方案，所述的激勵開關(guān)電路包括第一光耦隔離器OCl，回檢比較電路包括第二光耦隔離器0C2，第一光耦隔離器OCl的輸入端作為激勵端S2，第一光耦隔離器OCl的輸出端串聯(lián)第二光耦隔離器0C2的輸入端，第二光耦隔離器0C2的輸出端作為回檢端S3。第一光耦隔離電路OCl和第二光耦隔離電路0C2分別由VCCl和VCC2兩個直流電源供電，第二光耦隔離電路0C2的另一個輸出端接地GND ο當(dāng)處理器模塊的激勵端S2輸出的激勵信號導(dǎo)通第一光耦隔離器OCl，由第一光耦隔離器OCl的輸出端導(dǎo)通第二光耦隔離器0C2，將激勵信號發(fā)送與回檢信號合并比較，由處理器模塊判斷信號是否一致或相反(具體參見圖4)。當(dāng)所述的輸入電路模塊中的任意元器件出現(xiàn)故障時，回檢信號均無法得到與激勵信號相反的脈沖序列，避免故障信號的誤讀，防止危險的發(fā)生。
[0035]除上述優(yōu)選實施例外，本發(fā)明還有其他的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明作出各種改變和變形，只要不脫離本發(fā)明的精神，均應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求所定義的范圍。
【主權(quán)項】
1.基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，包括若干塊輸入電路模塊(I)，輸入電路模塊(I)連接在處理器模塊(2)上，其特征在于:所述的輸入電路模塊(I)包括一輸入保護模塊，所述輸入保護模塊輸出連接有一激勵比較干擾電路，所述激勵比較干擾電路連接處理器模塊(2);所述的輸入電路模塊(I)設(shè)有輸入端、回檢端(S3)和激勵端(S2)，所述的回檢端(S3)和激勵端(S2)連接于處理器模塊(2);輸入電路模塊(I)輸入端采集軌道交通系統(tǒng)中被檢測的輸入信號，其信號采集方法包括以下幾個步驟， 1)第η塊輸入電路模塊(I)的輸入端采集輸入信號，通過處理器模塊(2)的配置文件產(chǎn)生一個激勵信號G[n]，并且在所述的激勵信號后添加激勵校驗碼CRC(G[n])，組成編碼一 G[n]+CRC(G[n]); 2)處理器模塊(2)在對應(yīng)輸入電路模塊(I)的回檢端(S3)采集回檢信號，并進行解碼，得到編碼二IN[n]+CRC( IN[n])； 3)在處理器模塊(2)中通過對編碼二IN[n]+CRC(IN[n])與對應(yīng)的編碼一G[n]+CRC(G[η])進行比對，若一致表明信息采集正確;若不一致表明信息采集錯誤，重新回到步驟I)中進行輸入信息的采集。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，其特征在于:所述的激勵比較電路包括一激勵開關(guān)電路和一回檢比較電路，所述的激勵開關(guān)電路與回檢比較電路串聯(lián)，所述激勵開關(guān)電路導(dǎo)通端作為發(fā)送激勵信號的激勵端(S2)連接處理器模塊(2)，回檢比較電路的輸出端作為輸出回檢信號回檢端(S3)連接處理器模塊(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，其特征在于:所述的激勵開關(guān)電路包括第一光耦隔離器(OCl)，回檢比較電路包括第二光耦隔離器(0C2)，第一光耦隔離器(OCl)的輸入端作為激勵端(S2)，第一光耦隔離器(OCl)的輸出端串聯(lián)第二光耦隔離器(0C2)的輸入端，第二光耦隔離器(0C2)的輸出端作為回檢端(S3)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)脈沖校驗的安全輸入系統(tǒng)，其特征在于:所述步驟3)的比較方法如下， 比較回檢校驗碼CRC(IN[n])與激勵校驗碼CRC(G[n])，若一致進行回檢信號ΙΝ[η]與對應(yīng)的激勵信號G[n]的比對:若回檢信號回檢信號ΙΝ[η]與激勵信號G[n]—致則表示采集的輸入信號正確;若不一致表明采集的信號錯誤并將檢測結(jié)果發(fā)送回處理器模塊(2); 若不一致，通過處理器模塊(2)生成新回檢校驗碼CRC’(IN[n])與原有的回檢校驗碼CRC(IN[n])進行校驗比較:若一致表明采集的輸入信號有效但信號混線;若不一致表明采集的輸入信號為無效信號或干擾信號。
【文檔編號】G05B19/042GK105955114SQ201610307166
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2014年1月24日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】浙江眾合科技股份有限公司