基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法。

背景技术

在现有技术中，高速动车组列车双网控制系统每次只能记录一种网络控制数据，且采用的CPU硬件低速，且电子盘容量小，存在记录数据量具有瓶颈的问题。

有鉴于此，本发明提供一种基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法。

发明内容

根据上述提出不足，而提供一种基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法。本发明主要利用前面板MVB接口和以太网接口接入列车网络控制系统中，实时采集两种接口数据并记录，并且在车辆发生故障时同时记录所有故障数据，以备后续使用。

本发明采用的技术手段如下：

本发明提供了一种基于MVB和以太网的双网数据记录装置，包括：

载板，分别与MVB通讯板卡、CPU板、网口、电子盘、前面板连接，所述前面板包括：用于连接MVB网络的MVB接口和用于连接以太网的以太网接口，所述MVB接口和所述以太网接口同时获取数据。

进一步地，所述前面板还包括：测试端口、拨码开关、USB接口和指示灯。

进一步地，还包括：

载板电源接口，与所述载板连接。

另一方面，本发明还提供一种基于MVB和以太网的双网数据记录方法，其特征在于，应用于上述任一项所述的基于MVB和以太网的双网数据记录装置，包括：

设置MVB配置文件并存储至所述电子盘；

设置以太网配置文件并存储至所述电子盘；

设置配置参数并存储至所述电子盘；

根据所述MVB配置文件、所述以太网配置文件和所述配置参数，所述记录装置进行运行数据记录和故障数据记录。

进一步地，所述记录装置进行运行数据记录，包括：

通过所述MVB接口实时接收所述MVB网络传输的MVB运行数据、通过所述以太网端口实时接收所述以太网传输的以太网运行数据；

所述CPU板根据所述MVB配置文件和所述配置参数将所述MVB运行数据存储至所述电子盘的第一偏移位置、根据所述以太网配置文件和所述配置参数将所述以太网运行数据存储至第二偏移位置；

每隔预设时间段，所述CPU板对所述第一偏移位置、所述第二偏移位置进行数据提取并压缩为压缩数据；对所述压缩数据进行CRC32校验并存储至所述电子盘；

当所述压缩数据的数量大于72000时，所述CPU板提取所有所述压缩数据，并将所有所述压缩数据压缩为二次压缩数据并存储至所述电子盘。

进一步地，所述CPU板采用分段解析对所述二次压缩数据进行数据解析。

进一步地，所述记录装置进行故障数据记录，包括：

通过所述MVB接口实时接收所述MVB网络传输的MVB故障数据、通过所述以太网端口实时接收所述以太网传输的以太网故障数据；

所述CPU板根据所述配置参数将所述MVB故障数据和所述以太网故障数据按获取时间顺次进行排序并记录。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法，通过前面板的MVB接口和以太网接口接入列车网络控制系统中，实时接收两种接口数据，按照配置顺序分别记录到相应位置。以给定周期、给定记录数据长度对数据进行压缩、校验、排序并记录，并且在车辆发生故障同时记录所有故障数据，以备后续使用。

2、本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法，下载需要的实时运行数据和故障数据时，对数据进行分解、解压、校验、排序等操作生成一种供数据分析软件使用的csv格式文件。

3、本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置及方法，对记录数据内容先进行一次内容压缩，再在文件记录完成后进行了二次文件压缩，节省了磁盘存储空间，针对CPU速度限制，解决了同样条件下从最多记录1500字节到可记录到17000字节的跨越。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置的一种结构示意图。

图2为前面板的一种结构示意图。

图3为本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录方法的一种流程示意图。

图4为一种写MVB控制界面。

图5为一种写端口配置界面。

图6为一种生成配置文件界面。

图7为一种过程界面。

图8为以太网配置文件的一种界面。

图9为文件存储格式的一种示意图。

图中：1、载板；2、MVB通讯板卡；3、CPU板；4、电子盘；5、前面板；6、载板电源接口；7、网口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参照图1和图2，图1为本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置的一种结构示意图，图2为前面板5的一种结构示意图，来说明本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置的一种具体的实施例，包括：

载板1，分别与MVB通讯板卡2、CPU板3、网口7、电子盘4、前面板5连接，前面板5包括：用于连接MVB网络的MVB接口和用于连接以太网的以太网接口，MVB接口和以太网接口同时获取数据。

可以理解的是，参照图2，MVB接口包括公端口MVB1和母端口MVB2，以太网接口有ETH和RJ45，当然，并不限于此。本发明通过前面板5的MVB接口和以太网接口接入列车网络控制系统中，实时接收两种接口数据，按照配置顺序分别记录到相应位置。以给定周期、给定记录数据长度对数据进行压缩、校验、排序并记录，并且在车辆发生故障同时记录所有故障数据，以备后续使用。

在一些可选的实施例中，继续参照图2，前面板5还包括：测试端口、拨码开关、USB接口和指示灯。

可以理解的是，在图2中仅示意出测试端口为RS485，指示灯数量为6个，当然，并不限于此，可根据实际需求进行调整，本实施例对此并不做具体的限制。具体的，拨码开关可以是16位的。

在一些可选的实施例中，继续参照图2，本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录装置还包括：

载板电源接口6，与载板1连接。

基于相同的发明思想，参照图3、图4、图5、图6、图7、图8，图3为本发明提供的基于MVB和以太网的双网数据记录方法的一种流程示意图，图4为一种写MVB控制界面，图5为一种写端口配置界面，图6为一种生成配置文件界面，图7为一种过程界面，图8为以太网配置文件的一种界面，应用于上述任一项的基于MVB和以太网的双网数据记录装置，包括：

设置MVB配置文件并存储至电子盘；

设置以太网配置文件并存储至电子盘；

设置配置参数并存储至电子盘；

根据MVB配置文件、以太网配置文件和配置参数，记录装置进行运行数据记录和故障数据记录。

可以理解的是，设置MVB配置文件，包括：

打开MVB配置工具MVB-CT，参照图4，选择写MVB控制界面，其中，界面包含两部分：设备类型，设备地址。配置主设备，选择设备类型：MVB总线管理器设备，设备地址推荐值：0x01。配置从设备，选择其他MVB设备。在本实施例中，记录装置为从设备。设备地址值为2位十六进制数，设备地址范围：0x01～0xFE，如果地址范围不合适会给相应提示。

参照图5，选择写端口配置界面，其中，写端口配置界面中有4个配置子项：端口地址(地址范围0x001～0xFFF)，报文尺寸(W1，W2，W4，W8，W16)，特征周期(1ms，2ms，4ms，8ms，16ms，32ms，64ms，128ms，256ms，1024ms)。其中特征周期低于16ms不推荐使用。配置好各子项点击“提交此项”按钮，所做配置显示在右端列表中，可以重复提交，“撤销此项”按钮可以删除列表中相应项。配置好各端口信息后，可以点击右下方导出按钮，把本次配置的端口信息存储在文本文件中，也可以点击载入按钮把已经编辑好的端口信息文本文件导入到当前配置页面中。

参照图6，确认写MVB控制界面和写端口配置界面都配置完毕，转到生成配置文件界面，在本次配置版本信息设定栏设定当前配置的版本信息，版本信息的每一栏只支持两位10进制数，数值范围为0-99。点击“生成配置文件”按钮，右端信息框实时显示当前进度，上方信息栏显示本次配置信息。如配置有误，根据相应提示更改，此过程界面截图如图7所示。

设置以太网配置文件，包括：

记录装置(Dual Network Data Recording Device，DNDRD)接收以太网数据需要配置TRDP协议栈，配置文件为trdp_DNDRD.bin，使用文本编辑器打开后如图8所示。记录装置按照固定格式读取相应配置信息。

注意事项：

1、第1行，汉字信息不可修改。

2、第2、3行“源IP地址”应该设置为DNDRD的IP地址。

3、中间的逗号为英文字符的逗号“,”。

4、Comid和SMI值可设置为十六进制和十进制，前者需加“0x”。

5、SDTv2列表示是否是安全数据传输协议。

6、最后一行应该是空行。因为DNDRD是整行读取，需要读倒数第2行的换行符“ ”。

设置配置参数，包括：

通过SQLite打开mpuconfig.sdb文件，在ConfigParam表中按需要修改好之后保存，拷贝到记录装置中，重启记录装置即可使这些配置生效。

参照表1，对列名做一下简要说明，如下：

表1.数据记录配置表

再通过SQLite打开mpuconfig.sdb文件，在CalTable表中按需要修改好之后保存，拷贝到DNDRD中，重启DNDRD即可使这些配置生效。该表格是在记录之前对数据进行初步运算，其中，在CalTable表中，varType为表明需要记录的数据运算类型，一般为字节、字、双字等。varArea为表明需要记录的数据位置，指出该数据存储区域，一般为INPUT、OUTPUT、MARK。byteOffset为表明需要记录的数据所在偏移位置，方便准确定位。Cal为表明运算符号，一般为加减乘除(+、-、*、/)。CalValue为表明运算值。

具体的，要计算偏移为200的某输入无符号字变量AA+20，那么varType为UDINT，varArea为INPUT，byteOffset为200，Cal为+，CalValue为20。即结果为AA+20。

同理，要计算偏移为200的某输入无符号字变量(AA+20)×30。假设上述设置序号ID为15，那么ID为15+1＝16处应设置除cal和CalValue外和ID＝15一样，ID＝16处cal为*，CalValue为30。即运算结果为把(AA+20)运算结果放置在原AA所在位置(ID＝15运算过程)，再计算(AA+20)×30，并把结果仍然放置在原AA所在位置(ID＝16运算过程)。

在一些可选的实施例中，继续参照图3和图9，图9为文件存储格式的一种示意图，记录装置进行运行数据记录，包括：

通过MVB接口实时接收MVB网络传输的MVB运行数据、通过以太网端口实时接收以太网传输的以太网运行数据；

CPU板根据MVB配置文件和配置参数将MVB运行数据存储至电子盘的第一偏移位置、根据以太网配置文件和配置参数将以太网运行数据存储至第二偏移位置；

每隔预设时间段，CPU板对第一偏移位置、第二偏移位置进行数据提取并压缩为压缩数据；对压缩数据进行CRC32校验并存储至电子盘；

当压缩数据的数量大于72000时，CPU板提取所有压缩数据，并将所有压缩数据压缩为二次压缩数据并存储至电子盘。

具体的，底层软件同时接收MVB数据和以太网数据。

每100ms把接收到的MVB数据放置在偏移[0,8000]位置，把以太网数据放置在偏移[8000,16000]位置，把记录装置本身计算的数据和发送的数据存放在偏移[16000,17000]位置，最后全部存储在以“event-车号-序号-年_月_日_时_分_秒.zhs”格式命名的文件中，该后缀名以发明人姓名首字母组合而成。

由于每次(100ms，可由mpuconfig.sdb文件配置)记录17000字节，每2个小时(72000次，同理，可由mpuconfig.sdb文件配置)记录一个文件，该文件将达到1.2GB左右，非常不利于目前的只有8GB电子盘的记录装置硬件。因此，在每次存储之前对数据进行压缩，以减少存储空间。

由于每17000字节数据内容不一，因此压缩之后的数据长度也不一致。所以在压缩数据之前存储其数据长度。

为了增加存储安全性与可靠性，对压缩之后的数据进行CRC32校验，存放在压缩之后的数据后。

因此，设计“.zhs”文件存储格式参照图9。

记录72000次之后，重新生成一个新的“event-车号-序号+1-年_月_日_时_分_秒.zhs”文件，并继续记录。

为了避免对文件及文件夹的同时操作，已经记录满72000次的.zhs文件将在2秒之后进行文件压缩，生成“event-车号-序号-年_月_日_时_分_秒.zhs.lzm”格式文件。

在一些可选的实施例中，CPU板采用分段解析对二次压缩数据进行数据解析。

可以理解的是，解析DNDRD运行数据记录需要一些配置参数。双击打开DecompressTools DJ.exe软件。点击“打开”找到需要解析的DNDRD运行数据，一般为“event-车号-序号-年_月_日_时_分_秒.zhs.lzm”格式。

由于数据记录量大，可以根据需要分段解压。在“请输入解压偏移”中根据需要输入解压偏移，例如：1-5000；7000-9000；12000-13000；15000-17000。最多分4段解压，用英文分号“；”分割。默认不填，代表全部解压。

当开始解压时，解压LZM文件时会自动生成同名.zhs文件，最后生成.csv文件，解压.zhs文件则直接生成.csv文件。解压过程根据记录数据量和是否分段解压，耗时不同。

当不需要保留源数据记录时，可以选择删除源*.lzm或*.zhs文件。

解压.lzm文件后自动解压同名.zhs文件，选择删除源数据时会同时删除源.lzm文件和同时生成的.zhs文件。解压.zhs文件，同理。

最后解压成数据解析软件DAC可以解析的文件，用于分析。

在一些可选的实施例中，记录装置进行故障数据记录，包括：

通过MVB接口实时接收MVB网络传输的MVB故障数据、通过以太网端口实时接收以太网传输的以太网故障数据；

CPU板根据配置参数将MVB故障数据和以太网故障数据按获取时间顺次进行排序并记录。

具体的，底层软件通过读取mpuconfig.sdb配置文件中errorCode表进行故障记录，配置文件中配置固定的记录区域偏移[16600,17000]，按位记录，上升沿发生，下降沿解除，按照每个位一条故障生成故障记录“*.csv”文件，文件名格式为“failure序号-车号.csv”。对文件记录配置也由mpuconfig.sdb配置，默认记录3个故障文件，每个故障文件记录10000行。当一个故障文件记满时，重新生成一个“序号+1”文件，并同样压缩为同名.lzm文件。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。