一种用于平面调车作业的智能信息管理系统

技术领域

本发明涉及铁路平面调车通信技术，尤其涉及一种用于平面调车作业的智能信息管理系统。

背景技术

随着通信技术的发展和更新换代，铁路通信特别是铁路平调作业，向LTE等宽带通信制式转变是必然趋势，铁路调度通信系统也会向基于全IP软交换的调度通信系统演变。

传统调车作业，网络连接设置与设备作业记录存储在本机，网络配置与修改需在本机操作，作业后需从本地设备读取操作记录并手动分析，使平调作业的网络配置及记录下载与分析缺乏系统化的操作工具，增加了平调作业人员调度操作的复杂性。

发明内容

鉴于现有技术现状，本发明研发一种用于平面调车作业的智能信息管理系统。本系统提供了一种集成化网络管理方式，凡在系统网络连接内的设备，可通过网管软件配置，并通过展示终端下载操作记录，读取语音、信令、调单数据，并通过预先配置规则对平调作业过程进行分析。

铁路平面调车设备是铁路调车作业的重要指挥工具，平面调车作业的智能信息管理系统用于对平面调车进行信息辅助工作，可与平调设备联动工作。

本发明采取的技术方案是：一种用于平面调车作业的智能信息管理系统包括由交换单元、对外接口单元、业务存储单元、设备和用户信息存储单元构成的交换服务器；所述交换单元包括用于对语音、信令、调单进行转发的调车业务分发模块、用于对外部接入消息进行格式化检查和合规性过滤的外部业务代理模块、用于连接远程控制终端和展示终端的远程呈现接口模块；所述交换单元通过调车业务分发模块连接所述业务存储单元、设备和用户信息存储单元和区长台；调车业务分发模块通过所述外部业务代理模块连接所述对外接口单元；所述对外接口单元包括对外调车作业接口模块；所述业务存储单元包括语音存储模块、信令存储模块、调单存储模块和存储文件分片模块，且连接展示终端进行传输历史调车数据；所述调车业务分发模块通过所述远程呈现接口模块连接远程控制终端和所述展示终端，实时传输调车数据；所述展示终端连接数据文件加载模块、业务分析与重放模块、调车记录实时展示模块、调车记录分析模块和导出模块通过展示终端软件实现对存储的记录文件进行加载功能、对调车记录实时展示功能、对存储的调单业务进行业务分析与业务重放功能；所述设备和用户信息存储单元包括设备信息存储模块和用户信息存储模块，且与展示终端用户管理模块、区长台设备管理模块和数据库模块通过网管软件配置所述交换服务器的用户信息和设备信息，与网管进行交互。

本发明产生的有益效果是：可实现现场调车作业过程中调单传输、调单执行、调车信令回传、调车语音回传、调车信息存储和调车过程智能分析，进一步保障调车作业安全，提升调车作业效率。平面调车作业的智能信息管理系统可实现实时监听、记录回放、调单传输、勾确认、智能调车分析等功能。

附图说明

图1是本发明用于平面调车作业的智能信息管理系统结构原理框图；

图2是图1中语音数据存储模块流程图；

图3是图1中信令数据存储模块流程图；

图4是图1中调单数据存储模块流程图；

图5是图1中存储文件分片模块流程图；

图6是图1中设备信息存储模块流程图；

图7是图1中用户信息存储模块流程图；

图8是图1中数据文件加载模块流程图；

图9是图1中业务分析与重放模块流程图；

图10是图1中导出模块流程图；

图11是图1中展示终端用户管理模块流程图；

图12是图1中区长台设备管理模块流程图。

实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，本系统包括由交换单元、对外接口单元、业务存储单元、设备和用户信息存储单元构成的交换服务器；交换单元包括用于对语音、信令、调单进行转发的调车业务分发模块、用于对外部接入消息进行格式化检查和合规性过滤的外部业务代理模块、用于连接远程控制终端和展示终端的远程呈现接口模块；交换单元通过调车业务分发模块连接业务存储单元、设备和用户信息存储单元和区长台；调车业务分发模块通过外部业务代理模块连接对外接口单元；对外接口单元包括对外调车作业接口模块；业务存储单元包括语音存储模块、信令存储模块、调单存储模块和存储文件分片模块，且连接展示终端进行传输历史调车数据；调车业务分发模块通过远程呈现接口模块连接远程控制终端和展示终端，实时传输调车数据；展示终端连接数据文件加载模块、业务分析与重放模块、调车记录实时展示模块、调车记录分析模块和导出模块通过展示终端软件实现对存储的记录文件进行加载功能、对调车记录实时展示功能、对存储的调单业务进行业务分析与业务重放功能；设备和用户信息存储单元包括设备信息存储模块和用户信息存储模块，且与展示终端用户管理模块、区长台设备管理模块和数据库模块通过网管软件配置交换服务器的用户信息和设备信息，与网管进行交互。

本系统交换单元的调车业务分发模块与区长台、远程控制终端、业务存储单元、设备和人员信息存储单元、外部业务代理模块通过socket网络连接方式连接，访问设备和人员信息存储单元，负责语音接入、分发和话权控制，负责调令接入、分发，负责调单传输；创建用户并加入在线列表，并从用设备和人员信息存储单元获取话权优先级列表；调车业务分发模块启动后，获取设备和用户信息，将从设备和人员信息存储单元获取的实时调车数据通过远程呈现接口模块发送到远程控制终端和展示终端；当无线设备或者远程控制终端产生呼叫后，调车业务分发模块将按照列表分发语音，当收到话权后，将判断当前情况，根据话权优先级和判决条件判断是否进行转发；远程呈现接口模块使用Tcp网络连接方式对远程控制终端进行身份维护和维护；展示终端实时将调车数据发送到数据文件加载模块、业务分析与重放模块、调车记录实时展示模块、调车记录分析模块和导出模块。

本系统的调车业务分发模块将第三方接口协议消息通过外部业务代理模块发送到所述对外接口单元的对外调车作业接口模块，对外调车作业接口模块将第三方接口协议消息转化并解析；外部业务代理模块为调单和状态上报接口，同时预留防火墙接口，设置直通模式下根据需求增加包格式过滤、包内容过滤，对业务进行透传。

本系统业务存储单元的语音数据存储模块输入为存储语音数据，语音数据包括讲话方ID、讲话方身份、调号、时长及压缩语音帧数据。启动定时器，使用定时器将语音数据进行分段的实时存储，定时对比接收语音数据的间隔，达到定义的时间段则存储语音数据，如图2所示，输出为数据文件；语音数据存储模块用于接收调车业务分发模块发来的语音数据，并按照调号记录对应存储到记录文件夹下的文件中。

本系统业务存储单元的信令数据存储模块输入为存储信令数据，信令数据是4、5、8字节的byte数组信令数据，在上报信令内进行信令数据存储，如图3所示，输出为数据文件；信令数据存储模块用于接收所述调车业务分发模块发来的信令数据，并按照调号记录对应存储到记录文件夹下的文件中。

本系统业务存储单元的调单数据存储模块输入为存储调单数据，调单数据包括调单记录类型、调单记录数据，不同的调单记录类型分别采用不同的数据结构，调单控制的数据结构包括发送方的用户名、调号、业务类型、调单数据等，调单应答记录的数据结构包括应答类型、应答数据等，通过调单上报与应答信令进行调单数据存储，如图4所示，输出为数据文件；调单数据存储模块用于接收调车业务分发模块发来的调单数据，并按照调号录对应存储到记录文件夹下的文件中。

本系统业务存储单元的存储文件分片模块输入为存储数据包括记录头、数据长度、记录序号、时间、预留、记录类型、调号、数据内容、记录尾；存储文件分片类型包括片号、最早记录时间与ID、最晚记录时间与ID，输出为数据文件；在写入文件前先判断当前文件片是否已满或者该次记录存储后是否已满（超出文件片最大储存量），如果需要分片则进行分片，如果不需要则进行储存并更新文件片信息，如图5所示；存储文件分片模块用于存储文件分片，并按照调号记录对应存储到记录文件夹下的文件中。

存储文件分片模块、语音数据存储模块、信令数据存储模块和调单数据存储模块文件内以时间为基准按块存储，信令占一个块，语音和调单可以占多块，设置单文件最大存储容量为3GB，超过3GB创建新的文件，文件夹超过保存时间，依照存储时间顺序依次循环回收或覆盖，容量不足时发出警告，从最旧的记录开始启动循环覆盖；存储文件分片模块文件采用分片形式记录当前片的信息并实时更新当前文件片信息，一个片文件存储满后，生成新的片文件并更新当前片信息，片信息存储文件记录该文件夹下所有片文件信息。

本系统交换单元还包括备份模块用于实现备份机制，备份模块与调车业务分发模块连接。备份模块使用交换服务器内置自身ip和服务ip，启动后网络监听心跳广播，如果收到交换服务器广播消息，则备份模块所在本机状态设置为从交换服务器，发送交换服务器广播消息，广播消息内容为自身IP、端口和已服务时间长度,如果未收到广播消息，则设定为主交换服务器，向和自己握手的从交换服务器同步业务状态,此时若自身为客户端，则发送广播消息消为交换服务器握手,当交换服务器停止运行后，不再发送广播消息，心跳超时，从交换服务器增加设定自身ip为从交换服务器ip，接管业务后续处理,变更广播消息为主交换服务器消息。

如图6所示，设备和用户信息存储单元的设备信息存储模块流程执行以下操作：首先对是否检索设备数据进行判断，如果是检索设备数据则进一步判断是否存在要检索的设备数据；如果存在，检索数据库获得相应设备信息数据；如果不存在则流程结束；如果不是检索设备数据则进一步判断是否存储设备数据，如果不存储则流程结束；如果存储则进一步判断是否存在要存储的设备数据，如果存在则更新数据库相应设备数据，流程结束；如果不存在要存储的设备数据则新增一条设备信息数据到设备信息格式数据消息流，流程结束。

设备信息存储模块输入为设备信息数据，设备信息数据包括设备ID、设备名称、IP、端口号，输出为用户数据库文件；在设备检索和存储前，先通过设备唯一ID进行设备信息存在判定，如果存在则可获取或修改设备信息，否则可增加设备数据到数据库，设备信息存储模块用于设备信息数据库的操作，加载数据库并根据输入的设备ID检索数据表内设备信息数据，存储设备信息数据到服务器数据库文件中的区长台设备数据表，更新数据表内设备信息数据。

如图7所示，设备和用户信息存储单元的用户信息存储模块流程执行以下操作：首先对是否检索用户数据进行判断，如果是，则进一步判断是否存在要检索的用户数据，如果存在则检索数据库获得相应用户信息数据，流程结束；如果不存在则流程结束；如果不是检索用户数据，则进一步判断是否存储用户数据，如果不存储则流程结束；如果存储则进一步判断是否存在要存储的用户数据，如果存在则更新数据库中相应用户信息数据，流程结束；如果不存在则新增一条用户信息数据到用户信息格式数据消息流，流程结束。

用户信息存储模块输入为用户信息数据，用户信息数据包括用户ID（用户名）及密码，输出为用户数据库文件；在用户检索和存储前，先通过用户唯一ID进行用户信息存在判定，如果存在则可获取或修改用户信息，否则可增加用户数据到数据，该模块于用户信息数据库的操作，加载数据库并根据输入的用户ID检索数据表用户数据，存储数据到服务器数据库文件中的展示终端用户数据表，更新数据表内用户数据。

如图8所示，展示终端软件中的数据文件加载模块流程执行以下操作：数据文件加载模块对存储的配置文件加载配置文件数据，对加载配置文件数据加载记录分片文件，然后按照记录格式读取加载记录分片文件数据，接下来对读取加载记录分片文件数据类型进行判断，若加载记录分片文件数据为语音类型、调单类型或均分别加载到所述业务分析与重放模块的对应部分，流程结束。

数据文件加载模块输入为存储的配置文件和记录文件，输出为完成加载配置文件的存储文件分片类型（包括片号、最早记录时间与ID、最晚记录时间与ID）及完成加载记录文件的记录数据类型(包括记录头、数据长度、记录序号、时间、预留、记录类型、调号、数据内容、记录尾)、语音记录类型(包括讲话方ID、讲话方身份、调号、时长及压缩语音帧数据)、信令数据记录类型（4或5或8字节数据）、调单记录类型(包括发送方的用户名、调号、业务类型、调单数据等)；在程序启动或连接新区长台设备时，将新区长台设备的配置文件读入，获取记录文件分片信息到数据库链表,获取新区长台设备的起始文件分片数据和获取初始时间记录和截止时间记录的分片文件数据，初始时间记录片号到截止时间记录片号之间的所有数据记录分片文件数据记录以二进制数据的形式呈现，索引到数据中数据记录的记录头位置，按照记录类格式转换二进制与记录数据，区分记录的业务类型并加载到业务分析与重放模块。

如图9所示，展示终端软件中的业务分析与重放模块流程执行以下操作：对加载到业务分析与重放模块的记录数据判断是否还有记录数据，若判断没有记录数据则完成业务分析生成分析结果，将记录数据重放到记录界面显示记录列表，流程结束；若判断有记录数据则进一步判断记录数据类型，判断属于语音类型则计算语音记录条数，计算语音时长，然后重新返回继续判断是否还有记录数据；判断属于调单类型则计算调单记录条数，然后重新返回继续判断是否还有记录数据；判断属于信令类型则计算信令条数，根据信令业务规则判断信令完整性与间隔，然后重新返回继续判断是否还有记录数据。

业务分析与重放模块输入为存储记录文件加载后的记录数据（包括记录头、数据长度、记录序号、时间、预留、记录类型、调号、数据内容、记录尾），输出为分析结果（包括记录文件中数据记录条数、信令记录条数、调单记录条数、语音记录条数、总时长(xx时xx分xx秒)）与数据重放结果（记录数据内容列表为记录界面的记录显示），根据数据类型区分语音、信令、调单记录并统计条数与语音时长，同时将加载的数据记录添加到记录界面的记录显示列表，业务分析与重放模块用于重放、分析数据记录，输入调车数据记录，可根据时间、调号重放调车过程，并根据选择调车规则分析调车作业过程操作合规性。

展示终端软件中的调车记录实时展示模块输入为调车语音（包括讲话方与语音数据）、调车信令（包括用户身份、信令内容）、调车调单（包括调号、区长台、调单时间、调单信息），输出为调车过程展示，通过对调车语音、调车信令、调车调单进行处理，完成调车过程的展示（调车记录实时展示及回放），通过调单列表实时显示软件启动后收到的调单，调车记录实时展示模块用于接收调车信令、语音，实时显示信令、语音和调车动作。

展示终端软件中的调车记录分析模块输入为调车规则（包括调车信令预期时间间隔、预期信令等）及调车过程（是调车动作，包括调车过程中的调车信令与语音及时间），加载预置的调车规则，通过逐条分析调车过程的信令与语音得出结果，输出分析结果，可对调车过程进行基于预置规则的智能分析，判断调车动作内的信令与语音是否满足用户所选调车规则并显示分析结果。

如图10所示，展示终端软件中的导出模块流程执行以下操作：对语音类型的数据进行转换，判断是否是最后一条数据，如果是则生成WAV文件，流程结束；如果不是则添加语音数据到语音数据链表，然后返回继续判断是否是最后一条数据。

导出模块输入为选择的单条、多条PCM格式的语音数据，经过转换生成，输出为wav格式文件，导出模块用于批量导出调车语音。

如图11所示，网管软件中的展示终端用户管理模块流程执行以下操作：程序启动登录进入用于平面调车作业的智能信息管理系统，首先进入用户显示界面，对用户身份进行验证，如果验证属于普通维护用户则用户显示界面显示用户信息；接下来进入对用户管理操作进行选择，如果不选择用户管理操作则流程结束；如果选择用户管理操作为删除用户则删除用户并更新用户信息数据库及退出系统，流程结束；如果选择用户管理操作为修改用户则修改用户信息数据，然后对修改用户信息数据的合理性进行判断，如果合理则更新用户信息数据库，重新登录系统，加载用户显示界面，流程结束；如果判断修改用户信息数据不合理则返回重新修改用户信息数据。

如果验证属于最高权限的唯一用户则用户显示界面显示用户信息可选，开启调试信息；接下来进入对用户管理操作进行选择，如果不选择用户管理操作而是注册用户则进入用户注册界面操作，流程结束；如果选择用户管理操作为删除用户则进一步对删除用户进行选择，若选择删除用户为自身用户则删除自身用户，更新用户信息数据库及退出系统，流程结束；若选择删除用户为其他用户则删除其他用户并更新用户信息数据库及用户显示界面，流程结束；如果选择用户管理操作为修改用户则进入用户显示界面，然后进一步对修改用户进行选择，若选择修改用户为自身用户则修改自身用户信息数据，然后对修改自身用户信息数据的合理性进行判断，如果合理则更新用户信息数据库，重新登录系统，加载用户显示界面，流程结束；如果选择的修改用户为其他用户则修改其他用户信息数据，然后对修改其他用户信息数据的合理性进行判断，如果判断修改其他用户信息数据不合理则返回重新修改其他用户信息数据，如果判断修改其他用户信息数据合理则更新用户信息数据库及用户显示界面，流程结束。

如果验证属于系统管理员则用户显示界面显示用户信息；接下来进入对用户管理操作进行选择，如果不选择用户管理操作而是注册用户则进入用户注册界面操作，流程结束；如果选择用户管理操作为删除用户则进一步对删除用户进行选择，若选择删除用户为自身用户则删除自身用户，更新用户信息数据库及退出系统，流程结束；若选择删除用户为其他用户则删除其他用户并更新用户信息数据库及用户显示界面，流程结束；如果选择用户管理操作为修改用户则进入用户显示界面，然后进一步对修改用户进行选择，若选择修改用户为自身用户则修改自身用户信息数据，然后对修改自身用户信息数据的合理性进行判断，如果合理则更新用户信息数据库，重新登录系统，加载用户显示界面，流程结束；如果选择的修改用户为其他用户则修改其他用户信息数据，然后对修改其他用户信息数据的合理性进行判断，如果判断修改其他用户信息数据不合理则返回重新修改其他用户信息数据，如果判断修改其他用户信息数据合理则更新用户信息数据库及用户显示界面，流程结束。

展示终端用户管理模块输入为展示终端用户数据，包括用户ID（用户唯一识别码）、用户名、密码、身份等数据，输出为展示终端用户据数据库文件，系统管理员拥有完整的非调试状态的用户界面，包括用户显示界面-显示当前系统内用户信息（用户ID、用户名、用户身份），也可操作（删除、修改用户信息）除最高权限的唯一用户外的所有用户（包括自身），普通、维护用户可通过用户界面显示系统内注册的所有用户信息（用户ID、用户名、用户身份），但仅可操作自身用户的信息修改与删除（注销），系统管理员进行用户管理注册进入注册流程使用用户管理模块中的登录状态注册流程，进入展示终端用户管理修改用户信息，如果选择的是非自身的其他用户则在输入修改后的用户信息后需要判断信息的合理性，合理则通过，并将用户信息数据更新到用户数据库及用户显示界面更新，否则提示为错误信息需要重新修改，如果选择的是自身用户则在修改完成（修改其他用户信息的流程）后需要重新进行登录系统加载用户显示界面，进入展示终端用户管理删除用户，如果选择的是非自身的其他用户则在删除用户后更新用户数据库并更新用户显示界面，如果选择的是自身用户则在删除用户后更新用户数据库并退出系统，最高权限的唯一用户不能删除自身外具有所有的管理界面的功能（包括用户管理功能、程序调试功能），普通、维护用户进入展示终端用户管理模块修改用户信息，在输入修改后的用户信息后需要判断信息的合理性，合理则通过并将用户信息数据更新到用户信息数据库并重新进行登录系统加载用户显示界面，否则提示为错误信息需要重新修改，进入展示终端用户管理模块删除用户（注销），自身用户注销后更新用户信息数据库并退出系统，展示终端用户管理模块用于展示终端用户信息的管理操作，包括添加、删除、修改、查看展示终端用户信息。

如图12所示，网管软件中的区长台设备管理模块流程执行以下操作：首先对是否是添加设备进行判断，如果属于添加设备则获取添加设备信息，然后判断添加的设备信息是否存在，如果存在则提示添加设备已存在；如果不存在则将添加的设备信息存入数据库；设备显示界面更新，生成对应设备数据信息，启动对应设备平调业务工作，流程结束；如果不属于添加设备则进一步判断是否删除添加设备，如果删除则获取删除添加设备信息，然后判断删除添加设备是否存在，如果不存在则提示添加设备不存在；如果存在则删除数据库数据；设备显示界面更新，删除对应设备，关闭对应设备平调业务工作，流程结束；如果不删除添加设备则进一步判断是否修改添加设备，如果不修改则流程结束；如果修改则进一步判断添加设备是否存在，如果不存在则提示添加设备不存在，流程结束；如果存在则获取修改添加设备信息，然后修改数据库数据，设备显示界面更新，修改对应设备数据信息，重新启动对应设备平调业务工作，流程结束。

区长台设备管理模块输入为区长台设备数据，包括设备名称、IP、端口号，输出为区长台设备数据库文件；通过程序中的增加区长台设备界面触发增加设备的管理功能，先获取设备列表中的IP信息与现有的设备进行比对，如果已存在则无法新增设备，否则获取区长台设备界面上输入的设备名称、IP、端口号，再将该部分信息通过区长台设备数据形式写入设备数据库，并更新设备显示界面生成一个对应的设备，最后再重新启动区长台设备业务工作，区长台设备管理模块模块用于区长台设备信息的管理操作，包括添加、删除、修改、查看设备信息。

平面调车作业的智能信息管理系统主要包含交换服务器、远程控制终端和展示终端、展示终端软件和网管软件；交换服务器主要负责其他设备登入，当设备登入时进行身份检查。当交换服务器收到区长台或远程控制终端发来的业务之后，转发给同组其他设备。交换服务器负责将调单编辑软件或者其他厂商服务器发来的调单下发给区长台，同时交换服务器承担业务存储功能。网管软件用于配置交换服务器的用户信息和设备信息。展示终端软件用于调车过程实时展示和历史调车回放分析，能够依照预设条件对调车过程进行智能分析。使用既有远程控制终端、调单软件和区长台以及无线设备构成一套完整的平面调车作业的智能信息管理系统。使用标准的以太网交换机将系统连在一起。