CN113985099A - Mvb总线物理层波形监测预警方法 - Google Patents

Mvb总线物理层波形监测预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元、数据显示单元和监测预警单元，首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，判断是否处于正常状态，其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与数据显示单元电性连接，最后，将数据显示单元与监测预警单元连接，监测预警单元根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态，提高判断数据来源的精准性，最后再通过与监测预警单元内的预存波形图进行比对，能快速的分析各支线的数据，判断使用状态。

Description

MVB总线物理层波形监测预警方法
技术领域
本发明涉及列车监测预警方法领域，特别是涉及MVB总线物理层波形监测预警方法。
背景技术
多功能车辆总线（MVB）是一种主要用于（但也并非专用于）对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线，MVB总线是目前最为先进的车内设备总线，它采用了冗余的总线连接技术和曼彻斯特编码方式，并根据实际的应用要求能提供不同的数据支持，能为在总线上的各个设备提供通讯接口和通讯服务。目前在国内动车组列车上，MVB的相关产品己有一定数量的应用。
在中国专利CN201720633066.3中，介绍了一种MVB总线安全监测分析***，其中通过ARM处理器上的嵌入式软件将接收到的报文信 息实时分析处理，检测到非法入侵报文、异常格式报文、异常地址报文和异常数据报文等立即生成报警信息并显示，无需上传数据到后台服务器分析处理。提高了MVB总线数据监测的有效性与实时性，保证了车辆的安全运行。有效解决了现有MVB总线监测技术在监测MVB总线***安全性能时检测实时性低、缺乏专门针对安全性能监测设备的问题，适用于MVB总线***安全性能的监测，然而在本领域的技术人员在实际操作中发现：该结构在使用时，极度依赖监测预警和报警装置，而该装置只能依靠机车自身的监测功能，无法主动进行向主控台和终端进行反馈，对于日常使用和保养维修造成不便。
发明内容
为了克服现有技术的预警和监测无法做到主动干预的功能，对日常使用造成影响的不足，本发明提供MVB总线物理层波形监测预警方法，通过设置的多组数据比对方式，保证其接收的到数据信号，先经过互相比对，得出是否相同的结构，在将一组转行为网络层信号与云端数据库比对，双层比对方式，提高判断数据来源的精准性，最后再通过与监测预警单元内的预存波形图进行比对，判断时候为正常使用状态，从而能更加快速的分析各支线的数据，判断使用状态，通过设置的波形检测预警结构，使用者可以通过直接观察采集与各支线上的波形，进行比对判断，并通过一端的通信模块，实现移动式处理，实时接收MVB总线数据反馈，提高监测的效率，而通信模块亦可将得出的非正常数据进行反应，并同步至云端数据库，提高判断自动判断和学习能力。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元、数据显示单元和监测预警单元，其中，
首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，判断是否处于正常状态；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与所述数据显示单元电性连接，得出该链路信号的波形图；
最后，将所述数据显示单元与监测预警单元连接，监测预警单元根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态。
作为本发明的一种优选技术方案，所述MVB总线数据接收单元中包括MVB接口电路、变压器和FPGA控制器，所述MVB接口电路与变压器连接，所述变压器通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，所述数据显示单元中包括交互装置、处理器和示波单元。
作为本发明的一种优选技术方案，所述交互装置为LCD触摸屏和实体按键，所述处理器内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，所述示波单元外连接BNC接口。
作为本发明的一种优选技术方案，所述监测预警单元内包括预警单元、通信单元和数据库模型单元，所述预警单元、通信单元和数据库模型单元均通过电线连接，所述通信单元通过WLAN通信模块与用户终端连接，所述数据库模型单元与云端数据库保持同步。
作为本发明的一种优选技术方案，所述MVB总线数据接收单元分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。
作为本发明的一种优选技术方案，所述处理器的一端连接USB数据接口。
作为本发明的一种优选技术方案，各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
1、通过设置的多组数据比对方式，保证其接收的到数据信号，先经过互相比对，得出是否相同的结构，在将一组转行为网络层信号与云端数据库比对，双层比对方式，两组数据链路信号与数据示波单元进行插设，得出该链路信号的波形图；此次比对可以得出该支路出现异常的程度，以及排除非必要因素的干扰，提高收集数据的准确性，提高判断数据来源的精准性，最后再通过与监测预警单元内的预存波形图进行比对，判断时候为正常使用状态，从而能更加快速的分析各支线的数据，判断使用状态，而最后导出的波形数据可以由磁盘进行保存，方便使用者在不同设备上进行查看，或者打印纸质保存张贴，方便进行比对。
2、通过设置的波形检测预警结构，使用者可以通过直接观察采集与各支线上的波形，进行比对判断，并通过一端的通信模块，实现移动式处理，实时接收MVB总线数据反馈，提高监测的效率，而通信模块亦可将得出的非正常数据进行反应，并同步至云端数据库，提高判断自动判断和学习能力，方便进行下一次的比对判断，进而提高速率，多组数据比对的方法，提高最后得到的数据有效率，进而方便对指定位置进行查看。
附图说明
图1为本发明的结构流程示意图。
其中：1、MVB总线数据接收单元；11、MVB接口电路；12、变压器；13、FPGA控制器；2、数据显示单元；21、交互装置；22、处理器；23、示波单元；3、监测预警单元；31、预警单元；32、通信单元；33、数据库模型单元。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一:
如图1所示，本发明提供MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元1、数据显示单元2和监测预警单元3，其中，
首先，将MVB总线上的物理信号通过其中的信号收集转换单元转换为两组数据链路信号，先将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同，进行初次判断，根据其中的帧信号的格式标准进行比对，还可以根据两组数据链路信号之间的不重合部分的位置和数量进行判断，得出数据差异的原因，并进行存储，方便下一次进行比对，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，比对可以根据网络层信号的比对结果对另一组的数据链路信号进行再次判断，二次判断可以得出，出现异常的MVB支路的位置以及原因，判断是否处于正常状态；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与数据显示单元2电性连接，两组数据链路信号与数据示波单元进行插设，得出该链路信号的波形图；此次比对可以得出该支路出现异常的程度，以及排除非必要因素的干扰，提高收集数据的准确性，
最后，将数据显示单元2与监测预警单元3连接，是监测预警单元3根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态，而在得到波形比对的结果之后，得出判断的结论，出现异常支路的位置、原因以及故障的程度，预警单元可以通过终端进行实时提醒。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1中包括MVB接口电路11、变压器12和FPGA控制器13，MVB接口电路11与变压器12连接，变压器12通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，数据显示单元2中包括交互装置21、处理器22和示波单元23。
数据显示单元2中通过交互装置21方便使用者直接控制，通过处理器22和示波单元23将信号展示，方便使用者进行最终判断，提高准确率。
在其他实施例中，交互装置21为LCD触摸屏和实体按键，处理器22内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，示波单元23外连接BNC接口，实时与云端数据库保持连接状态，通过得到的数据信号，进行存储和比对，提高比对的速率和准确性。
采用LCD触摸屏和实体按键，方便使用者在不同环境下进行操作，而处理器22将得到的数据通过交互装置21实现互动，方便查看，并同步至云端数据库，可对下一次使用。
在其他实施例中，监测预警单元3内包括预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33，预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33均通过电线连接，通信单元32通过WLAN通信模块与用户终端连接，数据库模型单元33与云端数据库保持同步。在三次比对结束之后，监测预警单元3根据结果通过预警单元31和通信单元32向使用者告知，出现故障的支路位置、使用状态和故障程度，迅速极性应对，提高处理效率，且其中多次与云端数据库进行同步，方便提高之后再次出现故障时的比对速率，扩大使用范围。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。将不同MVB支路上的数据进行相互的比对，最后再抽出一组与云端数据库比对，例如，在A总线上，存在B、C两条支线，从B、C上得到的物理层信号经过转化之后进行比对，得出相同或者不同，再将B/C与云端数据库比对，可以为（非）正常标准数据相同，那么C/B支线数据则为不同，可初步判断为非正常，也可以为不相同，那么C/B支线数据结果为相反，得出初步的判断结果。
在其他实施例中，处理器22的一端连接USB数据接口。使用者可进行磁盘保存或向外导出。
导出的波形数据可以由磁盘进行保存，方便使用者在不同设备上进行查看，或者打印纸质保存张贴，方便进行比对。
在其他实施例中，各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。根据之前两次的比对结果，最后将两组MVB支路上的数据链路信号与标准波形进行比对，得出故障的程度。
本实施例中，得到的数据比对成功率为98%，比对速率为1。
实施例二：
MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元1、数据显示单元2和监测预警单元3，其中：
首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与数据显示单元2电性连接，得出该链路信号的波形图；
最后，将数据显示单元2与监测预警单元3连接，监测预警单元3根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1中包括MVB接口电路11、变压器12和FPGA控制器13，MVB接口电路11与变压器12连接，变压器12通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，数据显示单元2中包括交互装置21、处理器22和示波单元23。
在其他实施例中，交互装置21为LCD触摸屏和实体按键，处理器22内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，示波单元23外连接BNC接口。
在其他实施例中，监测预警单元3内包括预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33，预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33均通过电线连接，通信单元32通过WLAN通信模块与用户终端连接，数据库模型单元33与云端数据库保持同步。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。
在其他实施例中，处理器22的一端连接USB数据接口。
在其他实施例中，各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。
较与实施例一，本实施例不将两组数据信号中的一组再转换为网络层信号，并与云端数据库进行比对，最终在之后的300组信号比对实验中，比对成功率为81%,比对速率减慢了12%。
实施例三：
MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元1、数据显示单元2和监测预警单元3，其中：
首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，判断是否处于正常状态；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与数据显示单元2电性连接，得出该链路信号的波形图；
最后，将数据显示单元2与监测预警单元3连接，监测预警单元3根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1中包括MVB接口电路11、变压器12和FPGA控制器13，MVB接口电路11与变压器12连接，变压器12通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，数据显示单元2中包括交互装置21、处理器22和示波单元23。
在其他实施例中，交互装置21为LCD触摸屏和实体按键，处理器22内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，示波单元23外连接BNC接口。
在其他实施例中，监测预警单元3内包括预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33，预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33均通过电线连接，通信单元32通过WLAN通信模块与用户终端连接，数据库模型单元33与云端数据库保持同步。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。
在其他实施例中，处理器22的一端连接USB数据接口。
在其他实施例中，各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。
较与实施例一，本实施例不将得到两组数据信号中首先进行比对，而是直接将其中的一组转换为网络层信号，并与云端数据库进行比对，最终在之后的300组信号比对实验中，比对成功率为89%,比对速率减慢了35%.
实施例四：
MVB总线物理层波形监测预警方法，包括MVB总线数据接收单元1、数据显示单元2和监测预警单元3，其中：
首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，判断是否处于正常状态；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与数据显示单元2电性连接，得出该链路信号的波形图；
最后，将数据显示单元2与监测预警单元3连接。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1中包括MVB接口电路11、变压器12和FPGA控制器13，MVB接口电路11与变压器12连接，变压器12通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，数据显示单元2中包括交互装置21、处理器22和示波单元23。
在其他实施例中，交互装置21为LCD触摸屏和实体按键，处理器22内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，示波单元23外连接BNC接口。
在其他实施例中，监测预警单元3内包括预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33，预警单元31、通信单元32和数据库模型单元33均通过电线连接，通信单元32通过WLAN通信模块与用户终端连接，数据库模型单元33与云端数据库保持同步。
在其他实施例中，MVB总线数据接收单元1分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。
在其他实施例中，处理器22的一端连接USB数据接口。
在其他实施例中，各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。
较与实施例一，本实施例中将得到的数据波形图直接与监控预警模块进行连接，没有进行与预存的标准数据波形进行比对，最终在之后的300组信号比对实验中，比对成功率为73%,比对速率减慢了21%。
最后，由以上三组对比实施例可知，在对比的300组实验中，实施例四中得到的比对成功率最低，为73%，实施例三中的比对速率减少最多，为35%，可见，在预先先将得到的多组数据信号进行比对，能够去除最多35%的杂乱信号，而通过最后与标准波形图进行比对，能够有效的提高比对的速率。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：包括MVB总线数据接收单元（1）、数据显示单元（2）和监测预警单元（3），其中：
首先，将MVB总线上的物理信号转换为两组数据链路信号，将两组数据链路信号进行相互比对，判断是否相同，之后其中一组数据链路信号再转换为网络层信号，该组网络层信号与云端数据库预存的协议标准进行比对，判断是否处于正常状态；
其次，并将得到的结果的两组数据链路信号与所述数据显示单元（2）电性连接，得出该链路信号的波形图；
最后，将所述数据显示单元（2）与监测预警单元（3）连接，监测预警单元（3）根据得到的数据信号与预存数据波形进行比对，判断是否处于正常状态。
2.根据权利要求1所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于:所述MVB总线数据接收单元（1）中包括MVB接口电路（11）、变压器（12）和FPGA控制器（13），所述MVB接口电路（11）与变压器（12）连接，所述变压器（12）通过电路板结构与FPGA控制器电性连接，所述数据显示单元（2）中包括交互装置（21）、处理器（22）和示波单元（23）。
3.根据权利要求2所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：所述交互装置（21）为LCD触摸屏和实体按键，所述处理器（22）内包括存储单元，并与云端数据库通过互联网协议连接，所述示波单元（23）外连接BNC接口。
4.根据权利要求1所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：所述监测预警单元（3）内包括预警单元（31）、通信单元（32）和数据库模型单元（33），所述预警单元（31）、通信单元（32）和数据库模型单元（33）均通过电线连接，所述通信单元（32）通过WLAN通信模块与用户终端连接，所述数据库模型单元（33）与云端数据库保持同步。
5.根据权利要求1所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：所述MVB总线数据接收单元（1）分别获取MVB支线上的数据，其单元内还包括收集转化单元和比对检测单元，用于收集各条MVB支线上的物理层信号并将其进行转化为数据链路信号、网络层信号和将各同级、支路信号进行对比和判断。
6.根据权利要求3所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：所述处理器（22）的一端连接USB数据接口。
7.根据权利要求1所述的MVB总线物理层波形监测预警方法，其特征在于：各同层信号结果、波形经比对后，需同时保证相同，才可判断为正常状态。
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