朱 祁，朱微維，謝向陽

（南瑞集團公司（國網(wǎng)電力科學研究院）國電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

城軌TMS中仿真數(shù)據(jù)管理模塊的設計與實現(xiàn)

朱 祁，朱微維，謝向陽

（南瑞集團公司（國網(wǎng)電力科學研究院）國電南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

培訓管理系統(tǒng)TMS是軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，TMS教師管理工具實現(xiàn)了教員對各學員培訓過程中的管理功能。仿真數(shù)據(jù)管理模塊是TMS教學管理的一個功能模塊。該文介紹了該模塊具有的仿真數(shù)據(jù)保存和初始化2個工作流程。該模塊用于保存中斷或結束的課程狀態(tài)、教員備課和培訓課堂前的準備工作，可以滿足教師對培訓課程便捷性的管理需求，提高課堂培訓效率。通過具體案例介紹了仿真數(shù)據(jù)管理模塊的實際應用。關鍵詞：仿真數(shù)據(jù)管理模塊；培訓管理系統(tǒng)TMS；城市軌道交通；工作流程；應用案例

培訓管理系統(tǒng)TMS是綜合監(jiān)控系統(tǒng)中相對獨立的模塊，可供中心總調、行調、環(huán)調、電調、維調學員同時使用，能夠幫助新員工盡快熟悉運營規(guī)范，掌握綜合監(jiān)控系統(tǒng)的使用[1]。其中，教學管理工具用于實現(xiàn)教員對各學員培訓的管理功能，是軌道交通綜合監(jiān)控培訓管理系統(tǒng)的一個重要組成部分，承擔著全方位監(jiān)管、控制和系統(tǒng)維護任務。優(yōu)質高效的教學管理工作可以促進教學目標的完成[2]。

在實際應用中，仿真模擬器通過開辟一塊共享內存作為寄存器存儲仿真設備的狀態(tài)信息[3]。但往往存在以下問題：當系統(tǒng)斷電重啟后，仿真模擬器的共享內存存儲的信息會全部丟失；即使授課內容相同，教員也需要每次根據(jù)課程內容花費大量的時間做課前準備工作；某個知識點的課程內容較多時，不能滿足中斷課程后繼續(xù)授課的需求[4]。為了解決這些問題，系統(tǒng)設計了仿真數(shù)據(jù)保存和初始化功能模塊，用于培訓課程的保存與恢復，充分滿足培訓教師對培訓課程便捷性的需求[5]。

1 TMS仿真數(shù)據(jù)管理模塊的結構組成

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

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

服務端為仿真模擬器，仿真模擬器具有共享內存寄存器和腳本引擎?？蛻舳藶橛糜谌藱C交互的教學管理工具功能界面。仿真模擬器和教學管理工具通過網(wǎng)絡與軌道交通綜合監(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個界面，作為一個功能模塊嵌入教學管理工具。教學管理工具和仿真模擬器通過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)車站或專業(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)正常運行的狀態(tài)。根據(jù)培訓管理需要，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。培訓教師在界面設置數(shù)據(jù)保存的目錄、名稱和備注信息等。點擊“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)庫和實時庫中，分別讀取設備模型信息及相應的設備狀態(tài)信息，并將設備模型信息和相應的設備狀態(tài)信息有效地結合在一起，以數(shù)據(jù)文件的形式保存在指定目錄下。數(shù)據(jù)文件應該按照車站、專業(yè)、設備進行分類，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，客戶端開啟1個子線程，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，并開啟1個線程修改共享內存中相應寄存器的值，完成初始化工作。

此時，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)界面刷新設備的運行狀態(tài)。

3 應用案例

3.1 保存應用

仿真數(shù)據(jù)保存界面如圖4所示。培訓教師可以設置保存時間、保存路徑、名稱和備注說明。為教師提供以下功能：遇到教學培訓中斷時，通過仿真數(shù)據(jù)保存模塊將當前綜合監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)以文件形式保存下來，供下次連續(xù)培訓時使用；或課后備課時，通過仿真數(shù)據(jù)保存模塊可以在仿真培訓系統(tǒng)上設置并保存教學場景，供培訓時使用。

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

3.2 初始化應用

當仿真模擬器首次啟動或斷電重啟時，仿真模擬器開辟一塊共享內存區(qū)域，存放綜合監(jiān)控系統(tǒng)的設備狀態(tài)信息，其內存區(qū)域初始值都默認為0。軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)采集的大量設備狀態(tài)信息是多個 bit位組成的，例如雙位點僅“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關為異常狀態(tài)（全0位置），綜合監(jiān)控系統(tǒng)其他子系統(tǒng)界面也存在此問題。只有當界面上所有的設備均配置為正常狀態(tài)后，才能進行正常的教學培訓。此過程需要花費大量的課堂時間。

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，每一條記錄都詳細列舉了保存數(shù)據(jù)記錄的名稱、保存路徑、保存時間和注釋說明，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，斷路器和隔離開關均處于正常狀態(tài)，母線電壓變?yōu)?0 kV；通過圖下方的報警窗及事件窗也可以查看所有設備的動作信息。

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，或者在任意時刻直接選擇備課場景進行授課，大大地提高了課堂效率。

4 結語

城軌TMS教師管理工具——仿真數(shù)據(jù)管理功能模塊已經(jīng)應用到在西安、鄭州、北京、成都等多地的地鐵運營公司或高等院校的仿真培訓項目；在實際應用中極大地減少了課堂上設置教學場景的時間，達到一次備課、多次重復使用的效果，顯著地提高了教員的工作效率。

[1] 陸艮峰，沈滌凡.TMS中仿真模擬器設計與實現(xiàn)[J].工業(yè)控制計算機，2011，24（3）：32-35.

[2] 徐樂樂.計算機與WEB技術在高校教學管理中的應用[J].電子商務，2016，23（12）：89-90.

[3] 朱祁，崔偉，謝向陽.軌道交通綜合監(jiān)控仿真培訓系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互模塊的設計[J].自動化儀表，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，11223011.1[P].2017-06-13.

[5] 崔偉.城市軌道交通綜合監(jiān)控仿真培訓系統(tǒng)的設計及實現(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，研究方向為軌道交通與工業(yè)控制、計算機應用。