趙建博，沈華波，李 超

(1.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 技術(shù)工程部，山東 青島 266000;2.航天科工海鷹集團(tuán)有限公司，北京 100070)

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基于多功能車輛總線的動(dòng)車組自動(dòng)化調(diào)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙建博1，沈華波1，李 超2

(1.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 技術(shù)工程部，山東 青島 266000;2.航天科工海鷹集團(tuán)有限公司，北京 100070)

在動(dòng)車組調(diào)試過程中，需要實(shí)時(shí)獲取車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)，但由于車內(nèi)系統(tǒng)接口的不完善，導(dǎo)致車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取困難，難以有效地輔助調(diào)試工作，為了使調(diào)試過程中車輛數(shù)據(jù)可以得到實(shí)時(shí)的采集與分析，并結(jié)合數(shù)據(jù)采集流程制定自動(dòng)化調(diào)試流程，基于多功能車輛總線的自動(dòng)化調(diào)試系統(tǒng)可以在實(shí)現(xiàn)調(diào)試流程標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與總線數(shù)據(jù)環(huán)路的實(shí)時(shí)交互，并在調(diào)試流程自動(dòng)執(zhí)行的過程中，實(shí)時(shí)獲取并分析車輛狀態(tài)，通過驗(yàn)證分析，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車內(nèi)12個(gè)分系統(tǒng)將近200個(gè)狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)獲取與分析，并提高車輛調(diào)試效率30%以上。

多功能車輛總線；自動(dòng)化調(diào)試系統(tǒng)；數(shù)據(jù)交換

0 引言

在動(dòng)車組的生產(chǎn)、調(diào)試過程中，為了保證車輛的質(zhì)量和各個(gè)分系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)的完好性，需要對車輛進(jìn)行深入的調(diào)試與分析，在常規(guī)的調(diào)試過程中，由于車輛自身數(shù)據(jù)接口的限制，難以實(shí)現(xiàn)調(diào)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，隨著車內(nèi)信息采集技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前的車輛已經(jīng)具有一定的數(shù)據(jù)采集功能，尤其是在中國標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組中，其MVB網(wǎng)絡(luò)中采集并存儲(chǔ)了大量的車輛狀態(tài)、故障等信息[1]，數(shù)據(jù)接口的不斷完善，促進(jìn)了車輛調(diào)試工藝的改進(jìn)，為了提高調(diào)試過程的質(zhì)量與效率，需要充分利用車輛數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析、流程執(zhí)行等過程的自動(dòng)化。

本文提出了一種基于MVB數(shù)據(jù)車上狀態(tài)在調(diào)試流程自動(dòng)執(zhí)行與結(jié)果解析的方法，并實(shí)現(xiàn)基于MVB數(shù)據(jù)的自動(dòng)化綜合調(diào)試系統(tǒng)，在車輛調(diào)試過程中，綜合調(diào)試系統(tǒng)作為現(xiàn)場端調(diào)試負(fù)責(zé)人的操作臺，是現(xiàn)場調(diào)試工作的核心系統(tǒng)。綜合調(diào)試系統(tǒng)負(fù)責(zé)編輯調(diào)試流程和調(diào)試要領(lǐng)書，并將安排調(diào)試任務(wù)在現(xiàn)場進(jìn)行分配。當(dāng)調(diào)試任務(wù)開始后，綜合調(diào)試試驗(yàn)臺作為現(xiàn)場端的數(shù)據(jù)管理中心和狀態(tài)監(jiān)視中心，實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場調(diào)試的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)監(jiān)控整車的調(diào)試狀態(tài)，并及時(shí)調(diào)整操作工人用移動(dòng)終端共同完成調(diào)試任務(wù)。還可以根據(jù)MVB采集的車上狀態(tài)信息和故障信息，根據(jù)工藝流程來運(yùn)行試驗(yàn)過程，利用任務(wù)屬性和車上狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)解析，把調(diào)試要領(lǐng)書中需要獲取的調(diào)試數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集，并根據(jù)調(diào)試流程進(jìn)行調(diào)試的自動(dòng)化執(zhí)行[1]。并通過自動(dòng)采集故障信息，能夠快速分析成調(diào)試履歷與故障診斷的記錄，完成調(diào)試任務(wù)的記錄與分析，有效地提高調(diào)試效率和調(diào)試信息化水平。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

綜合調(diào)試系統(tǒng)的核心技術(shù)是數(shù)據(jù)的采集技術(shù)與調(diào)試自動(dòng)化執(zhí)行方式，它是基于MVB數(shù)據(jù)車上狀態(tài)在調(diào)試流程自動(dòng)執(zhí)行與結(jié)果解析的方法，是要解決的目前在調(diào)試過程中的車上狀態(tài)數(shù)據(jù)采集問題，突破現(xiàn)有人工調(diào)試的效率瓶頸，并能夠提供調(diào)試流程的自動(dòng)化執(zhí)行所需要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，完成按照調(diào)試工藝流程的自動(dòng)化執(zhí)行[2]。

本方法具體內(nèi)容是針對車上的MVB數(shù)據(jù)傳輸上來的10個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)信息和故障信息進(jìn)行具體的數(shù)據(jù)解析與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。根據(jù)不同車型在管理平臺設(shè)置其初始化信息，同時(shí)編輯工藝流程并根據(jù)解析的數(shù)據(jù)與調(diào)試要領(lǐng)書中的表頭信息進(jìn)行校驗(yàn)，并根據(jù)調(diào)試規(guī)則進(jìn)行調(diào)試結(jié)果的匹配。實(shí)現(xiàn)調(diào)試流程的自動(dòng)化執(zhí)行，并且進(jìn)行調(diào)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)填充和故障信息的自動(dòng)采集。并能夠在信息系統(tǒng)中生成調(diào)試履歷與故障診斷的記錄。

圖1 調(diào)試流程圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是針對車輛進(jìn)行調(diào)試的綜合調(diào)試信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)采用調(diào)試管理平臺、現(xiàn)場操作試驗(yàn)臺、分布式數(shù)據(jù)采集設(shè)備三級結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，管理平臺主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)調(diào)試任務(wù)的管理與維護(hù)。當(dāng)調(diào)試任務(wù)開始后，綜合調(diào)試系統(tǒng)作為現(xiàn)場端的數(shù)據(jù)管理中心和狀態(tài)監(jiān)視中心，實(shí)時(shí)接收現(xiàn)場調(diào)試的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)監(jiān)控整車的調(diào)試狀態(tài)，并及時(shí)根據(jù)需求的變化調(diào)整調(diào)試任務(wù)。現(xiàn)場操作端為調(diào)試工人提供調(diào)試任務(wù)下載、查看、記錄與反饋的操作環(huán)境，通過MVB采集設(shè)備對車上狀態(tài)信息與故障信息配合對操作流程進(jìn)行校驗(yàn)，支持按照操作提示完成相應(yīng)步驟完成調(diào)試和自動(dòng)執(zhí)行調(diào)試流程進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)現(xiàn)場端調(diào)試人員采用便攜式移動(dòng)終端的方式進(jìn)行質(zhì)檢記錄與故障信息的提交。

圖2 調(diào)試終端與調(diào)試主控試驗(yàn)臺實(shí)現(xiàn)原理

2.2 模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括任務(wù)執(zhí)行模塊、車上狀態(tài)監(jiān)控模塊、流程控制與分析模塊。任務(wù)執(zhí)行模塊主要進(jìn)行調(diào)試任務(wù)的規(guī)劃與制定，并根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)要求進(jìn)行管理，車上狀態(tài)監(jiān)控模塊主要實(shí)現(xiàn)車內(nèi)MVB網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并根據(jù)對應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與分析，流程控制模塊主要依據(jù)調(diào)試流程的邏輯關(guān)系進(jìn)行設(shè)備的調(diào)用與控制，并實(shí)現(xiàn)對應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸。

本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中需要實(shí)現(xiàn)車內(nèi)多個(gè)分系統(tǒng)中不同類型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析，由于數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)協(xié)議種類很多，且需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與調(diào)試流程的關(guān)聯(lián)與實(shí)時(shí)交互，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，需要針對數(shù)據(jù)與流程的關(guān)系，制定標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)分析規(guī)則，并實(shí)現(xiàn)規(guī)則的定制與擴(kuò)展，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用[3]。

2.2.1 任務(wù)執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)

任務(wù)執(zhí)行模塊的主要功能是建立調(diào)試任務(wù)，并對建立的調(diào)試任務(wù)，可以編輯調(diào)試工藝流程，并根據(jù)調(diào)試工藝流程進(jìn)行調(diào)試要領(lǐng)書的任務(wù)分配。還可以同時(shí)對調(diào)試過程的每一個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控與管理。并能夠支持在線狀態(tài)的自動(dòng)化調(diào)試任務(wù)執(zhí)行，通過對對工藝調(diào)試流程文本的解析、控制測試儀器輸出、控制采集儀器采集數(shù)據(jù)，并與調(diào)試任務(wù)的特征值相匹配，調(diào)試結(jié)果的自動(dòng)填充，給調(diào)試終端和綜合調(diào)試系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)調(diào)試流程的自動(dòng)化執(zhí)行。

1)調(diào)試任務(wù)管理：通過調(diào)試車間總線網(wǎng)絡(luò)，對調(diào)試任務(wù)進(jìn)行具體分配和管理，即調(diào)試負(fù)責(zé)人根據(jù)任務(wù)計(jì)劃，當(dāng)前與其建立聯(lián)系的調(diào)試操作人員數(shù)量，進(jìn)行具體調(diào)試任務(wù)的分配。

2)調(diào)試流程管理：通過從綜合調(diào)試系統(tǒng)下載下來的工藝文件、調(diào)試任務(wù)，對調(diào)試流程進(jìn)行順序變更與管理。

3)調(diào)試執(zhí)行：通過從MVB采集的數(shù)據(jù)，需要選擇某一工藝流程，按照操作提示完成相應(yīng)步驟，一個(gè)工藝流程結(jié)束后，可將試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)發(fā)送給手持終端和調(diào)試信息管理平臺，通過解析后的車上狀態(tài)信息與故障信息，會(huì)根據(jù)調(diào)試要領(lǐng)書中的項(xiàng)目信息、操作步驟信息、確認(rèn)信息進(jìn)行特征值的匹配，匹配后，在進(jìn)行調(diào)試結(jié)果的驗(yàn)證，每一個(gè)調(diào)試結(jié)果(正則表達(dá)式)都會(huì)對應(yīng)唯一的車上數(shù)據(jù)，在車上狀態(tài)數(shù)據(jù)完全對特征值進(jìn)行校驗(yàn)后，完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)匹配與結(jié)果的錄入[4]。

4)過程監(jiān)控：系統(tǒng)可以根據(jù)分布式調(diào)試終端采集上來的調(diào)試人員信息、調(diào)試任務(wù)數(shù)據(jù)和故障信息等調(diào)試基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過綜合調(diào)試系統(tǒng)中的算法分析與統(tǒng)計(jì)，以列表、柱狀圖、餅狀圖等形式，對調(diào)試任務(wù)的整體完成情況和各調(diào)試流程的具體完成情況進(jìn)行展示。

5)調(diào)試任務(wù)報(bào)表輸出：綜合調(diào)試系統(tǒng)在調(diào)試過程中采集的各種數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，最終以調(diào)試要領(lǐng)書的形式進(jìn)行展示和查看。經(jīng)過現(xiàn)場操作負(fù)責(zé)人確認(rèn)后，以調(diào)試要領(lǐng)書模板的形式進(jìn)行輸出打印，并簽字確認(rèn)。

2.2.2 車上狀態(tài)監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

車上狀態(tài)監(jiān)控主要是對分布式調(diào)試終端和車內(nèi)總線發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，經(jīng)過數(shù)據(jù)判讀后，以圖形或者列表的形式顯示在界面上，針對MVB采集的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并通過數(shù)據(jù)協(xié)議解析后，分別按照可視化原則，進(jìn)行了溫度、狀態(tài)、運(yùn)行情況、速度、時(shí)間等信息進(jìn)行界面展示。通過把實(shí)時(shí)收到的數(shù)據(jù)，按照位偏置和字偏置的順序，對每一位進(jìn)行單獨(dú)的解析，并分別針對十六進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、ASCII碼等數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化解析。這些顯示會(huì)給現(xiàn)場操作負(fù)責(zé)人提供決策依據(jù)。主要功能包括：協(xié)議配置、數(shù)據(jù)解析和顯示內(nèi)容配置等功能。具體描述如下：

1)協(xié)議配置：主要是配置車內(nèi)總線數(shù)據(jù)的傳送協(xié)議，以配置文件的方式記錄下來，供數(shù)據(jù)解析時(shí)使用。

2)數(shù)據(jù)接收和解析：調(diào)用協(xié)議配置文件，將實(shí)時(shí)接收的MVB采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，一方面進(jìn)行存儲(chǔ)，另一方面實(shí)時(shí)顯示到界面上，供現(xiàn)場操作負(fù)責(zé)人進(jìn)行監(jiān)視。

3)顯示內(nèi)容配置：用戶可以配置多個(gè)顯示界面上顯示的數(shù)據(jù)，通過配置文件保存下來，方便用戶監(jiān)視數(shù)據(jù)使用。

2.2.3 流程控制與分析模塊設(shè)計(jì)

本模塊主要實(shí)現(xiàn)調(diào)試業(yè)務(wù)流程的控制與數(shù)據(jù)分析，主要實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備與業(yè)務(wù)流程、規(guī)則數(shù)據(jù)的分析與交互。

1)流程讀取與控制：讀取調(diào)試業(yè)務(wù)中的流程文件，并根據(jù)對應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行硬件設(shè)備的調(diào)用，控制系統(tǒng)按照正確的流程進(jìn)行調(diào)試；

2)數(shù)據(jù)交互：根據(jù)調(diào)試業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需求與數(shù)據(jù)提取規(guī)則，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備與上層任務(wù)管理系統(tǒng)的交互；

3)數(shù)據(jù)分析：對實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)按照其校驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行分析，從而對調(diào)試過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性進(jìn)行判定。

本模塊通過通用、可配置的數(shù)據(jù)通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，包括TCP/IP、Http、MVB等多種類型的接口兼容[5]，在數(shù)據(jù)分析過程中，采用數(shù)據(jù)庫對當(dāng)前的數(shù)據(jù)規(guī)則進(jìn)行存儲(chǔ)，并根據(jù)調(diào)試任務(wù)數(shù)據(jù)中的規(guī)則關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行調(diào)用與分析。

3 軟件設(shè)計(jì)

基于綜合調(diào)試技術(shù)的研究內(nèi)容與實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，構(gòu)建綜合調(diào)試系統(tǒng)，主要包括綜合調(diào)試管理平臺、調(diào)試主控試驗(yàn)臺、分布式調(diào)試終端、試驗(yàn)設(shè)備等4部分。

3.1 軟件結(jié)構(gòu)

綜合調(diào)試系統(tǒng)主要由綜合調(diào)試管理平臺、調(diào)試主控試驗(yàn)臺、分布式調(diào)試終端、試驗(yàn)設(shè)備等組成。其中調(diào)試管理平臺和數(shù)據(jù)通信服務(wù)部署在中心服務(wù)器上，管理人員、工藝人員和質(zhì)量人員都可以在隨時(shí)隨地登錄到管理平臺，進(jìn)行相關(guān)工作和查看相關(guān)的信息。調(diào)試主控試驗(yàn)臺部署在調(diào)試車間，由調(diào)試組長進(jìn)行操作，進(jìn)行調(diào)試任務(wù)的現(xiàn)場部署與車輛數(shù)據(jù)監(jiān)控，調(diào)試終端和試驗(yàn)測試設(shè)備主要是放在生產(chǎn)調(diào)試車間內(nèi)，供調(diào)試現(xiàn)場的作業(yè)人員工作時(shí)使用，試驗(yàn)臺與調(diào)試終端配合，共同完成車輛的調(diào)試工作。

調(diào)試信息化系統(tǒng)借助有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)調(diào)試工藝文件的編輯、調(diào)試工作的分配和管理、調(diào)試信息的分析和調(diào)試工藝的優(yōu)化。

圖3 軟件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

3.2 工作原理

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、調(diào)試工藝需求，綜合調(diào)試系統(tǒng)采用中心端、現(xiàn)場端的分層結(jié)構(gòu)，通過中心端、現(xiàn)場端的協(xié)同工作，共同完成動(dòng)車組調(diào)試自動(dòng)化流程控制的目的。中心端負(fù)責(zé)調(diào)試計(jì)劃、調(diào)試流程管理、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等操作，現(xiàn)場端負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試流程控制、調(diào)試命令發(fā)送接收、調(diào)試過程記錄等，整個(gè)系統(tǒng)采用C/S、B/S相結(jié)合的架構(gòu)。

在系統(tǒng)的中心端部署了綜合調(diào)試管理平，為不同技術(shù)人員提供訪問門戶，比如，調(diào)試工藝人員可在中心應(yīng)用信息系統(tǒng)中創(chuàng)建相關(guān)的工作任務(wù)、編制調(diào)試計(jì)劃等；調(diào)試負(fù)責(zé)人可進(jìn)行調(diào)試過程進(jìn)度查詢等操作；系統(tǒng)管理員可設(shè)置相關(guān)權(quán)限；相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可查詢調(diào)試完成進(jìn)度情況、計(jì)劃完成情況等。通過中心應(yīng)用信息系統(tǒng)，多名技術(shù)人員可同時(shí)進(jìn)行協(xié)同訪問，協(xié)同工作，有效提高了工作效率。管理平臺通過數(shù)據(jù)庫層與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、提取。

現(xiàn)場端部署了調(diào)試主控試驗(yàn)臺、分布式調(diào)試終端、試驗(yàn)設(shè)備。調(diào)試負(fù)責(zé)人使用調(diào)試主控試驗(yàn)臺，對現(xiàn)場操作人員在現(xiàn)場的分布式調(diào)試終和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)調(diào)試流程的控制。調(diào)試負(fù)責(zé)人通過調(diào)試主控試驗(yàn)臺查找相關(guān)的調(diào)試人員，分配調(diào)試任務(wù)，協(xié)助解決現(xiàn)場測試問題。操作人員利用分布式調(diào)試終端查詢相關(guān)操作過程，按照終端的操作提示，完成操作步驟，并記錄在操作過程中產(chǎn)生的電壓、電流值。也可以通過使用測試設(shè)備，對一些測試數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場采集與調(diào)試任務(wù)的自動(dòng)填寫。一次調(diào)試內(nèi)容結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)/手動(dòng)確認(rèn)測試結(jié)果，并進(jìn)入到下一個(gè)調(diào)試環(huán)節(jié)。現(xiàn)場調(diào)試終端產(chǎn)生的中間調(diào)試數(shù)據(jù)信息，將上傳到中心端，存入數(shù)據(jù)庫中。

中心端與現(xiàn)場端之間通過通信服務(wù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳遞、交互，實(shí)現(xiàn)中心端的調(diào)試任務(wù)的下發(fā)、現(xiàn)場的調(diào)試過程數(shù)據(jù)的上傳。

3.3 系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)

3.3.1 系統(tǒng)外部接口

為了提高系統(tǒng)的實(shí)用性，并充分利用廠內(nèi)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，提高調(diào)試工藝的智能化程度，本系統(tǒng)需要如下的外部接口：

1)調(diào)試終端與車載測試設(shè)備之間的接口：實(shí)現(xiàn)車載測試設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、記錄與上傳，并通過數(shù)據(jù)與調(diào)試任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)調(diào)試過程數(shù)據(jù)記錄的自動(dòng)化。

2)綜合調(diào)試管理平臺與公司內(nèi)信息系統(tǒng)之間的接口：如通過本接口實(shí)現(xiàn)人員信息、車輛信息、技術(shù)文件、調(diào)試記錄在部門內(nèi)管理平臺與公司級平臺(如PDM、PLM等)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和互相調(diào)用[6]。

3)綜合調(diào)試管理平臺與公司內(nèi)設(shè)備識別系統(tǒng)之間的接口：實(shí)現(xiàn)對車輛位置、設(shè)備狀態(tài)、人員信息等數(shù)據(jù)的獲取和顯示，如通過RFID、GPS定位系統(tǒng)等[7]，獲得當(dāng)前車輛的位置、設(shè)備安裝狀態(tài)、調(diào)試狀態(tài)等。

3.3.2 系統(tǒng)內(nèi)部接口

本系統(tǒng)涉及管理平臺、分布式調(diào)試終端、數(shù)據(jù)通信服務(wù)器、便攜式測試設(shè)備4個(gè)平臺，在有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下進(jìn)行交互，其接口主要如下：

1)綜合調(diào)試管理平臺與外部文件的接口：實(shí)現(xiàn)調(diào)試工藝文件、車輛信息、技術(shù)資料等文件的導(dǎo)入和解析，生成數(shù)字化的調(diào)試工藝信息，包括可解析的調(diào)試任務(wù)(步驟、操作、確認(rèn)項(xiàng)、判斷規(guī)則等)；

2)綜合調(diào)試管理平臺與調(diào)試終端之間的接口：實(shí)現(xiàn)調(diào)試任務(wù)的發(fā)布、下載、上傳、數(shù)據(jù)匹配等過程，通過標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議接口實(shí)現(xiàn)本部分功能，將兩者之間的所有的數(shù)據(jù)交互過程制定協(xié)議，并通過無線通信的方式實(shí)現(xiàn)；

3)綜合調(diào)試管理平臺與便攜式測試設(shè)備之間的接口：實(shí)現(xiàn)測試設(shè)備測試任務(wù)的發(fā)布、下載、記錄與上傳，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與調(diào)試任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，需要以數(shù)字化后的調(diào)試任務(wù)的相關(guān)記錄項(xiàng)為基礎(chǔ)，將測試任務(wù)進(jìn)行提取，并發(fā)布為測試設(shè)備可執(zhí)行的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的測試和提交功能。

4 試驗(yàn)與結(jié)果分析

4.1 調(diào)試任務(wù)下載與維護(hù)

調(diào)試任務(wù)的下載與維護(hù)主要是實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)試系統(tǒng)對分配給自身的調(diào)試任務(wù)的下載與管理，調(diào)試任務(wù)可以通過無線局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的下載，當(dāng)數(shù)據(jù)下載完畢之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

4.2 調(diào)試任務(wù)執(zhí)行

針對MVB采集的數(shù)據(jù)，需要把車上所有系統(tǒng)的狀態(tài)特征信息按照車型、列號、車廂號、系統(tǒng)信息、故障信息、項(xiàng)目號的特征值提取出來，根據(jù)相關(guān)通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，把相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成調(diào)試結(jié)果需要的數(shù)據(jù)格式，再存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中或者寫到XML文件中進(jìn)行存儲(chǔ)[8]，此時(shí)與綜合調(diào)試系統(tǒng)下發(fā)的調(diào)試任務(wù)中的調(diào)試要領(lǐng)書特征值進(jìn)行比對，通過匹配找到能夠?qū)?yīng)的調(diào)試要領(lǐng)書與車上狀態(tài)數(shù)據(jù)或故障信息，然后調(diào)試狀態(tài)數(shù)據(jù)會(huì)通過與數(shù)字化調(diào)試要領(lǐng)書中的調(diào)試結(jié)果正則表達(dá)式進(jìn)行匹配，最后進(jìn)行調(diào)試結(jié)果的自動(dòng)填充，填充結(jié)束后，調(diào)試結(jié)果自動(dòng)上傳的數(shù)據(jù)庫中并在綜合調(diào)試系統(tǒng)中生成報(bào)表數(shù)據(jù)，完成調(diào)試后，車上狀態(tài)數(shù)據(jù)會(huì)對下一個(gè)調(diào)試要領(lǐng)書的特征值進(jìn)行校驗(yàn)，完成調(diào)試的自動(dòng)化執(zhí)行[9]。

如下的代碼為針對要領(lǐng)書和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的XML文件，在文件中實(shí)現(xiàn)了任務(wù)數(shù)據(jù)與調(diào)試結(jié)果數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。

圖4 調(diào)試執(zhí)行

4.3 數(shù)據(jù)采集與分析

系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合試驗(yàn)設(shè)備實(shí)際情況和調(diào)試現(xiàn)場實(shí)際需求，制訂適合標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)通信協(xié)議和調(diào)試終端數(shù)據(jù)解析協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議原則上應(yīng)分為兩級，第一級是針對數(shù)據(jù)幀的組織方式制定的數(shù)據(jù)協(xié)議，主要包括數(shù)據(jù)組幀算法、數(shù)據(jù)組織方式等，保證每臺試驗(yàn)設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)都可以按照統(tǒng)一的方式進(jìn)行提取。第二級是結(jié)合業(yè)務(wù)需求，將解析后的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，采用不同的幀頭來進(jìn)行標(biāo)識，每一類幀都具有其對應(yīng)的解析方式，通過對數(shù)據(jù)幀的解包，獲取其發(fā)送數(shù)據(jù)的真實(shí)意義。具體過程如下：需要選擇某一工藝流程，按照操作提示完成相應(yīng)步驟，一個(gè)工藝流程結(jié)束后，可將試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)發(fā)送給手持終端和綜合調(diào)試系統(tǒng)，通過解析后的車上狀態(tài)信息與故障信息，會(huì)根據(jù)調(diào)試要領(lǐng)書中的項(xiàng)目信息、操作步驟信息、確認(rèn)信息進(jìn)行特征值的匹配，然后在進(jìn)行調(diào)試結(jié)果的驗(yàn)證，每一個(gè)調(diào)試結(jié)果(正則表達(dá)式)都會(huì)對應(yīng)唯一的車上數(shù)據(jù)，在車上狀態(tài)數(shù)據(jù)完全與特征值進(jìn)行校驗(yàn)后，車上狀態(tài)數(shù)據(jù)與調(diào)試結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)匹配與結(jié)果的錄入[10]。接著開始下一個(gè)工藝流程，直到試驗(yàn)結(jié)束。完成調(diào)試任務(wù)，這種自動(dòng)化的調(diào)試方式大大提高了調(diào)試效率與質(zhì)量。如下所示為數(shù)據(jù)處理代碼：

public void GetUSBDateShow() {

string port_address, port_address1 = string.Empty;

Byte[] data = new Byte[10] { 0x55, 0xAA, 0xDD, 0x13, 0x41, 0x48, 0x2C, 0x3C, 0x5F, 0x18 };

string text = "0x198@21 2b 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 f1 78 0 10 84 ba 0 70 0 7d 59 58 0 0 0 0 32 32";//USBDateHelp.GetUSBData();

string text1 = "0x598@aa 5b 1 0 1 0 4 0 0 0 0 0 0 0 71 78 0 0 79 b6 4b 75 0 98 54 54 0 0 0 0 0 0";

if (text == "") {

Page.RegisterStartupScript("key", "");

return;

}

else {

port_address = text.Substring(0, text.IndexOf("@"));

string textContent = text.Substring(text.IndexOf("@") + 1, text.Length - text.IndexOf("@") - 1);

string textContent1 = text1.Substring(text1.IndexOf("@") + 1, text1.Length - text1.IndexOf("@") - 1);

port_address1 = text1.Substring(0, text1.IndexOf("@"));

if (port_address == "0x198")

{

List list198 = new List();

string[] textarry198 = textContent.Split(' ');

int i198 = 0;

while (i198 < textarry198.Length)

{

if (textarry198[i198] != "" && textarry198[i198] != null)

{

USBDateHelp.Code codemodel = new USBDateHelp.Code();

codemodel.ID = textarry198[i198];

codemodel.Value = textarry198[i198 + 1];

list198.Add(codemodel);

}

i198 = i198 + 2;

}

TC08H2 = TC01H1 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[0].ID + list198[0].Value);//充電機(jī)生命信號

TC08Y2 = TC01Y1 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[9].ID + list198[9].Value) + "V";//充電機(jī)輸入電壓

TC08L2 = TC01L1 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[12].ID + list198[12].Value) + "A";//充電機(jī)輸出電流

string hexnum1198 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[12].Value);

if (int.Parse(hexnum1198) > 250)

{

TC08W2 = TC01W1 = "溫度" + USBDateHelp.Fault();//蓄電池溫度1

Image4.ImageUrl = Image1.ImageUrl = "../images/圖標(biāo)/燈.gif";

}

else

TC08W2 = TC01W1 = hexnum1198;//蓄電池溫度1

string hexnum2198 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[12].ID);

if (int.Parse(hexnum2198) > 250)

{

TC08D2 = TC01D1 = "溫度" + USBDateHelp.Fault();//蓄電池溫度2

Image4.ImageUrl = Image1.ImageUrl = "../images/圖標(biāo)/燈.gif";

}

else

TC08D2 = TC01D1 = hexnum2198;//蓄電池溫度2

TC08Z2 = TC01Z1 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[10].ID + list198[10].Value) + "V";//充電機(jī)中間電壓

TC08S2 = TC01S1 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list198[11].ID + list198[11].Value) + "V";//充電機(jī)輸出電壓

TC08X2 = TC01X1 = "";//蓄電池充電電流

TC08C2 = TC01C1 = "";//鋰電池組電量

}

if (port_address1 == "0x598") {

List list598 = new List();

string[] textarry598 = textContent1.Split(' ');

int i598 = 0;

while (i598 < textarry598.Length)

{

if (textarry598[i598] != "" && textarry598[i598] != null)

{

USBDateHelp.Code codemodel = new USBDateHelp.Code();

codemodel.ID = textarry598[i598];

codemodel.Value = textarry598[i598 + 1];

list598.Add(codemodel);

}

i598 = i598 + 2;

}

TC08H1 = TC01H2 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list598[0].ID + list598[0].Value);//充電機(jī)生命信號

TC08Y1 = TC01Y2 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list598[9].ID + list598[9].Value) + "V";//充電機(jī)輸入電壓

TC08L1 = TC01L2 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list598[12].ID + list598[12].Value) + "A";//充電機(jī)輸出電流

string hexnum1598 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list598[12].Value);

if (int.Parse(hexnum1598) > 250)

{TC08W1 = TC01W2 = "溫度" + USBDateHelp.Fault();//蓄電池溫度1

Image3.ImageUrl = Image2.ImageUrl = "../images/圖標(biāo)/燈.gif";

}

else

TC08W1 = TC01W2 = hexnum1598;//蓄電池溫度1

string hexnum2598 = USBDateHelp.FormatInToDecimalist(list598[12].ID);

}

通過解析后的車上狀態(tài)信息與故障信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)判讀后，以圖形或者列表的形式顯示在界面上，給現(xiàn)場操作負(fù)責(zé)人提供決策依據(jù)。MVB數(shù)據(jù)會(huì)通過采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，不同的系統(tǒng)信息對應(yīng)的端口號是唯一確定的，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，由于數(shù)據(jù)中包含多種類型的數(shù)據(jù)，我們需要先把多種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，按照位偏置和字偏置的順序，對每一位進(jìn)行單獨(dú)的解析，根據(jù)需要展現(xiàn)的數(shù)據(jù)分別針對十六進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、ASCII碼等數(shù)值進(jìn)行解析[11]。

圖5 綜合調(diào)試系統(tǒng)展示界面

5 系統(tǒng)應(yīng)用分析

通過系統(tǒng)的測試與應(yīng)用，通過MVB網(wǎng)絡(luò)解析設(shè)備，可以進(jìn)行車內(nèi)復(fù)雜數(shù)據(jù)的提取與分析，并結(jié)合調(diào)試業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)試過程中的數(shù)據(jù)采集、分析與存儲(chǔ)等過程的自動(dòng)化，提高整體調(diào)試效率。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)通過MVB設(shè)備的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了車上狀態(tài)數(shù)據(jù)與故障信息數(shù)據(jù)在調(diào)試流程自動(dòng)執(zhí)行與結(jié)果解析，本方法采用了不同的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)域故障信息制定了對應(yīng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，并采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸和解析，車內(nèi)數(shù)據(jù)的類型與規(guī)則不一，需要以數(shù)據(jù)通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)幀處理算法為基礎(chǔ)，在不同的平臺和環(huán)境下組織對應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過標(biāo)準(zhǔn)化可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)分析協(xié)議的研究，本方法可以的提高調(diào)試過程中數(shù)據(jù)采集、分析、判定的效率，大大減少因操作問題而造成的主觀性質(zhì)量問題。有效的實(shí)現(xiàn)了工藝流程的自動(dòng)化，設(shè)備采集的智能化水平。通過數(shù)據(jù)的解析與調(diào)試流程的自動(dòng)執(zhí)行。在綜合調(diào)試系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了基于MVB數(shù)據(jù)車上狀態(tài)的任務(wù)執(zhí)行功能模塊和車上狀態(tài)監(jiān)控功能模塊。所有的調(diào)試任務(wù)和要求都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化，在綜合調(diào)試系統(tǒng)下，可以將設(shè)備需要進(jìn)行測量的任務(wù)進(jìn)行提取和下發(fā)，綜合調(diào)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)通過接收的MVB車上狀態(tài)數(shù)據(jù)獲取測試的車輛信息特征值，并根據(jù)特征值要求啟動(dòng)相關(guān)的調(diào)試工藝流程，將測量完畢的數(shù)據(jù)與調(diào)試任務(wù)和要領(lǐng)書進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)，并按照標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議將數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送與接收。完成與調(diào)試設(shè)備的控制指令匹配的信號采集、處理、傳輸和輸出控制，為后續(xù)生產(chǎn)信息化水平提供了充分的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1] 戴 鋼. 鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)計(jì)量數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué),2004.

[2] 付 喬. 移動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集算法設(shè)計(jì)[D].北京：清華大學(xué),2013.

[3] 周寅鵬. 離散型車間制造過程狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué),2013.

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[7] 杜龍吉. SAP與MES的系統(tǒng)集成研究與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué),2014.

[8] 鄭 穎. 基于MES的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué),2008.

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[11] 譚竣菲. 面向MES的離散制造業(yè)車間生產(chǎn)管理研究[D].重慶：重慶大學(xué),2007.

Design and Realization of the Automatic Test System for EMU Train Based on MVB DataFlow

Zhao Jianbo1, Shen Huabo1, Li Chao2

(1.Engineering department of CRRC Qingdao Sifang Co.,LTD，Qingdao 266000，China；2.HIWING Group Co.,LTD, CASIC,Beijing 100070，China)

In the process of EMU train test, the real time data of train is needed, but because of the interface of the data system does not meet the demand, it is difficult for the test workers to get the feedback data while testing. In order to get the status data of the train and realize the automatic test system, By the method of automatic test solution based on the MVB data flow, the test system can extract the useful data from MVB data flow with the standard test process, after the analysis of the data, the technical status of the EMU train can be get exactly and rapidly, which can improve the quality and efficiency of the EMU train test.

MVB(multifunction vehicle bus);automatic test system;data exchange

2016-01-06；

2016-03-05。

趙建博(1985-)，男，山東金鄉(xiāng)人，工程師，主要從事動(dòng)車組電氣調(diào)試方面的研究。

1671-4598(2016)06-0147-05

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.06.040

TP274

A