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专利名称：城市轨道交通通讯前置机路径决策方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411095940.3

专利申请（专利权）人：东方电子股份有限公司
权利人地址：山东省烟台市芝罘区机场路2号

专利发明（设计）人：杨杰,李志新,荆德国,杜春艳,和树斌,周旭晖,白少臣,梁伟超,甘家峰,刘海林,王新雷,秦君宇,刘津伟

专利摘要：本发明涉及轨道交通管理方法技术领域，尤其涉及城市轨道交通通讯前置机路径决策方法，包括以下步骤：（S1）针对给定主备两台通讯前置机的RTU与通道参数生成的四条路径，在初始化时，根据历史库记忆功能检测历史的主路径信息进行主路径选。唬⊿2）定时检查RTU的主路径，基于每条路径的优先级按照降序排列的方式排列所有路径；（S3）根据降序排列的路径优先级完成路径决策；（S4）通过负载均衡计算调节主备前置机的主路径数量达到均衡状态；（S5）前置机程序定时向实时库写入RTU路径状态值表，以此保存路径状态信息。本发明公开的城市轨道交通通讯前置路径决策方法，提升了系统启动时间，提高效率。

主权利要求：
1.城市轨道交通通讯前置机路径决策方法，其特征在于，包括以下步骤：（S1）针对给定主备两台通讯前置机的RTU与通道参数生成的四条路径，在初始化时，根据历史库记忆功能检测历史的主路径信息进行主路径选。
（S2）定时检查RTU的主路径，基于每条路径的优先级按照降序排列的方式排列所有路径；
路径优先级的计算方法为：
，
上式中， 表示路径 的优先级， 表示当前路径 的状态； 表示路径 的误码率， 表示路径 的失步率；
路径 当且仅当为运行状态时， 取1，其余状态取0；
路径 的误码率计算方法为：
，
上式中， 表示路径 在通讯规约解析中错误帧数量， 表示路径在通讯规约解析中正确帧数量；
路径 的失步率计算公式为：
，
上式中， 表示一分钟内通讯报文帧同步字符不一致的次数，表示调度线程延时；
（S3）根据降序排列的路径优先级完成路径决策；
在步骤（S3）中，若路径的优先级相同，则优先设定前置主机级别最高的处于运行态的路径，其次，前置备机节点设定级别最高的处于运行态的路径，接着为前置主机处于PENDING态的问答路径，最后是前置备机处于PENDING态的问答路径；
（S4）通过负载均衡计算调节主备前置机的主路径数量达到均衡状态；
（S5）前置机程序定时向实时库写入RTU路径状态值表，以此保存路径状态信息；
在步骤（S4）中，当两前置机的RTU主路径总数小于上限设定值时，无需进行负载均衡计算调节；当两前置机的RTU主路径总数大于上限设定值且其中一前置机RTU主路径占两前置机RTU主路径总数的40% 60%时，无需进行负载均衡计算调节；当前置机的RTU主路径总数大~于上限设定值且其中一前置机RTU主路径低于两前置机RTU主路径总数的40%或者高于两前置机RTU主路径总数的60%时，需要进行负载均衡计算调节；
在步骤（S4）中若需要进行负载均衡计算调节，则调节主路径占比高的前置机，定义需要被调节的路径数为 ，计算方法为：，
，
上式中， 为两前置机的RTU主路径总数，其中 为其中一前置机的RTU主路径数， 为另一前置机的RTU主路径数；
步骤（S4）中，主路径的调节方式为：遍历主路径占比高的前置机的所有路径，优先搜索对端前置机上的正运行的路径，其次是候选状态的路径，若存在，则说明已寻找到合适切换的主路径，将此RTU的主路径切换到对端前置机，直至所需被调节的路径数的主路径均决策到对端前置机。
2.根据权利要求1所述的城市轨道交通通讯前置机路径决策方法，其特征在于，步骤（S1）中，具体的主路径选取方法为：若存在主路径，则清除其它路径的主路径标志；若不存在主路径信息，则寻找路径优先级最高的置为主；如果优先级均相等，则按照路径序号小设为主路径。 说明书 : 城市轨道交通通讯前置机路径决策方法技术领域[0001] 本发明涉及轨道交通管理方法技术领域，尤其涉及城市轨道交通通讯前置机路径决策方法。背景技术[0002] 如授权公告号为CN109614228B，名称为基于动态负载均衡方式的综合监控前置系统及工作方法的中国发明专利所述，城市轨道交通的前置系统（FEP），又名RTU服务器，是城市轨道交通综合监控系统的前端，是连接RTU与主站服务器的纽带，担任着上传下达的重要角色，负责整个系统所需数据的采集工作。前置机在完成上述主要任务的基础上提供了如下相关功能：监视通道的上下行实时报文；可查看通道的历史报文；监视通讯端口的实时状态；监视通道的实时状态；监视RTU的实时状态；维护并监视主备机的实时状态；维护并监视RTU的主通道；监视RTU的实时数据；监视通道的通讯过程；模拟遥信变位、遥测变化、SOE数据。[0003] 其中，通道监视是指前置系统通过通信控制器，统计与变电站测控装置、BAS环控、CCTV等专业通信过程中接收数据错误和长时间无应答的情况。根据通道监视情况，前置系统可以告警或采取相应控制措施。如果通道配置有冗余，即某厂站存在双通道的情况下，当一个通道故障时，前置机可自动转到另一个通道上进行通信。[0004] 现有城市轨道交通的前置系统通讯路径选举方式存在以下不足：（1）在前置机初始化时，未能考虑历史信息，从而导致系统启动效率低下；（2）在主通道选取过程中，每次按照网络状态随机选择一条通道，然而仅凭通道的网络状况反映的信息过于局部化，从而导致其选取策略也过于局部化，没有考虑到通信质量、通讯规约解析匹配等多个因素，使得选出的主路径不够准确。发明内容[0005] 技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供了城市轨道交通通讯前置机路径决策方法，用于提升系统初始化效率问题，以及解决现有通讯方式仅考虑通道状态，而非细化到每一个RTU与通道构成的路径状态，同时解决主备前置机主路径数量不均衡导致的备用机资源浪费问题。[0006] 技术方案：为实现上述目的，本发明公开的城市轨道交通通讯前置机路径决策方法，包括以下步骤：[0007] （S1）针对给定主备两台通讯前置机的RTU与通道参数生成的四条路径，在初始化时，根据历史库记忆功能检测历史的主路径信息进行主路径选。籟0008] （S2）定时检查RTU的主路径，基于每条路径的优先级按照降序排列的方式排列所有路径；[0009] （S3）根据降序排列的路径优先级完成路径决策；[0010] （S4）通过负载均衡计算调节主备前置机的主路径数量达到均衡状态；[0011] （S5）前置机程序定时向实时库写入RTU路径状态值表，以此保存路径状态信息。[0012] 优选地，步骤（S1）中，具体的主路径选取方法为：若存在主路径，则清除其它路径的主路径标志；若不存在主路径信息，则寻找路径优先级最高的置为主；如果优先级均相等，则按照路径序号小设为主路径。[0013] 优选地，步骤（S2）中，路径优先级的计算方法为：[0014] ，[0015] 上式中， 表示路径i的优先级， 表示当前路径i的状态； 表示路径i的误码率， 表示路径i的失步率；[0016] 路径i当且紧当为运行状态时， 取1，其余状态取0；[0017] 路径i的误码率计算方法为：[0018] ，[0019] 上式中， 表示路径i在通讯规约解析中错误帧数量， 表示路径i在通讯规约解析中正确帧数量；[0020] 路径i的失步率计算公式为：[0021] ，[0022] 上式中， 表示一分钟内通讯报文帧同步字符不一致的次数，表示调度线程延时。[0023] 优选地，在步骤（S3）中，若路径的优先级相同，则优先设定前置主机级别最高的处于运行态的路径，其次，前置备机节点设定级别最高的处于运行态的路径，接着为前置主机处于PENDING态的问答路径，最后是前置备机处于PENDING态的问答路径。[0024] 优选地，在步骤（S4）中，当两前置机的RTU主路径总数小于上限设定值时，无需进行负载均衡计算调节；当两前置机的RTU主路径总数大于上限设定值且其中一前置机RTU主路径占两前置机RTU主路径总数的40% 60%时，无需进行负载均衡计算调节；当前置机的RTU~主路径总数大于上限设定值且其中一前置机RTU主路径低于两前置机RTU主路径总数的40%或者高于两前置机RTU主路径总数的60%时，需要进行负载均衡计算调节。[0025] 优选地，在步骤（S4）中若需要进行负载均衡计算调节，则调节主路径占比高的前置机，定义需要被调节的路径数为 ，计算方法为：[0026] ，[0027] ，[0028] 上式中， 为两前置机的RTU主路径总数，其中 为其中一前置机的RTU主路径数， 为另一前置机的RTU主路径数。[0029] 优选地，步骤（S4）中，主路径的调节方式为：遍历主路径占比高的前置机的所有路径，优先搜索对端前置机上的正运行的路径，其次是候选状态的路径，若存在，则说明已寻找到合适切换的主路径，将此RTU的主路径切换到对端前置机，直至所需被调节的路径数的主路径均决策到对端前置机。[0030] 本发明具有以下有益效果：[0031] （1）初始化时，根据历史库记忆功能检查历史的主路径信息进行主路径选举，提升了系统启动时间，提高效率。[0032] （2）将通讯状态细化到每一个RTU与通道构成的路径的细粒度，通过网络状态、误码率以及错误帧比率计算路径的优先级，确保RTU来自主路径的实时数据上送及时反。⑶椅尬。[0033] （3）负载均衡的计算方式，解决了主备前置机主路径数量不均衡导致的备用机资源浪费问题。具体实施方式[0034] 以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。[0035] 城市管道交通通讯前置机路径决策方法，包括以下步骤：[0036] （S1）针对给定主备两台通讯前置机的RTU与通道参数生成的四条路径，在初始化时，根据历史库记忆功能检测历史的主路径信息进行主路径选取。[0037] 通讯前置机中的路径是相对RTU而言的，只有RTU才有路径。一个RTU与一个通道即构成两条路径，分别对应到两个前置系统中。即在路径参数中只有一条记录，但在两台前置机中各自处理。在前置机中，通过路径序号区分本机和对端的路径：其中一前置机中路径序号为N，另一前置机B中路径序号为1024（系统默认路径数）+N。RTU所有的路径中只有一个是主路径，其它均是备路径。[0038] 具体的主路径选取方法为：若存在主路径，则清除其它路径的主路径标志；若不存在主路径信息，则寻找路径优先级最高的置为主；如果优先级均相等，则按照路径序号小设为主路径。[0039] （S2）定时检查RTU的主路径，基于每条路径的优先级按照降序排列的方式排列所有路径。[0040] 路径优先级的计算方法为：[0041] ，[0042] 上式中， 表示路径i的优先级， 表示当前路径i的状态； 表示路径i的误码率， 表示路径i的失步率；[0043] 路径的状态可分为：未知（ROUTE_UNKOWN）、未使用（ROUTE_UNUSE）、运行（ROUTE_RUN）、停止（ROUTE_STOP）、候。≧OUTE_PENDING）、未打开端口（ROUTE_CLOSE）。当且仅当路径状态为运行状态时，当前路径i状态值 取1，其余状态取0。[0044] 路径i的误码率计算方法为：[0045] ，[0046] 上式中， 表示路径i在通讯规约解析中错误帧数量， 表示路径i在通讯规约解析中正确帧数量。[0047] 路径i的失步率计算公式为：[0048] ，[0049] 上式中， 表示一分钟内通讯报文帧同步字符不一致的次数，表示调度线程延时，前置机系统设定该值为5000，即1分钟内处理发送与接收约200次。[0050] （S3）根据降序排列的路径优先级完成路径决策。[0051] 若路径的优先级相同，则优先设定前置主机级别最高的处于运行态的路径，其次，前置备机节点设定级别最高的处于运行态的路径，接着为前置主机处于PENDING态的问答路径，最后是前置备机处于PENDING态的问答路径。[0052] （S4）通过负载均衡计算调节主备前置机的主路径数量达到均衡状态。[0053] 当两前置机的RTU主路径总数小于上限设定值时，无需进行负载均衡计算调节；当两前置机的RTU主路径总数大于上限设定值且其中一前置机RTU主路径占两前置机RTU主路径总数的40% 60%时，无需进行负载均衡计算调节；当前置机的RTU主路径总数大于上限设~定值且其中一前置机RTU主路径低于两前置机RTU主路径总数的40%或者高于两前置机RTU主路径总数的60%时，需要进行负载均衡计算调节。[0054] 若需要进行负载均衡计算调节，则调节主路径占比高的前置机，定义需要被调节的路径数为 ，计算方法为：[0055] ，[0056] ，[0057] 上式中， 为两前置机的RTU主路径总数，其中 为其中一前置机的RTU主路径数， 为另一前置机的RTU主路径数。[0058] 主路径的调节方式为：遍历主路径占比高的前置机的所有路径，优先搜索对端前置机上的正运行的路径，其次是候选状态的路径，若存在，则说明已寻找到合适切换的主路径，将此RTU的主路径切换到对端前置机，直至所需被调节的路径数的主路径均决策到对端前置机。[0059] （S5）前置机程序定时向实时库写入RTU路径状态值表，以此保存路径状态信息。[0060] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2024-08-12

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118626279B