信号微机监测通信系统UPPAAL建模(2)
1.1 微机监测系统
微机监测系统是把现代最新技术、传感器、现场总线、计算机网络通讯、数据库及软件工程为一体，通过监测并记录信号设备的主要运行状态，为电务部门掌握设备的当前状态与进行事故分析提供科学依据。同时系统具有数据逻辑判断功能，当信号设备工作偏离预定界限或出现异常时，可及时进行报警，避免因设备故障或违章操作影响列车的安全，正点运行。
微机监测系统的硬件组成如图1.1所示：
图1.1 微机监测系统的硬件组成
微机监控系统由人机对话、采集与通道、检测对象三部分组成。采集层对模拟量与开关量进行采集并通过输入/输出通道发送至主机进行显示、报警、打印。开关量是指类似开通或关断的，在时间上和数值上断续变化的数值量，如通和断，亮和灭，有和无，高和低等。监测按钮、控制台表示、功能型继电器等开关量实时状态的变化可用数字信号来表示。按钮状态原则上从按钮表示灯电路采集，对于无表示灯电路的按钮，采按钮空接点；控制台所有表示灯从表示灯电路采集；其他继电器状态，根据系统软件实现监测功能的需要，具体选定继电器进行采集。采集周期不大于250ms。模拟量是指自然界大量出现的，在时间上和数值上均作连续变化的物理量。如压力，电流，密度，流量，电压等[1]。模拟量监测的类型有电源屏监测，轨道电路监测，转辙机监测，电缆绝缘监测，电源对地漏泄电流监测，区间自动闭塞监测，站内电码化监测。
故障报警功能分为三级：一级报警是涉及行车安全的信息报警；二级报警，影响行车或设备质量正常的信息报警；三级报警是信号设备电气特性超限或其他报警，此外还有根据信号设备电气特性变化趋势，状态及运用趋势等进行逻辑判断及预警[2]。其中一级报警与二级报警的方式为声光报警，区别在于一级报警在人工确认后停止报警，并传送到站机，车间机及段机。二级报警而在报警后延时适当的时间自动停报，并传送到站机及车间机。对于三级报警来讲，报警方式为红色显示报警，电气特性恢复正常后自动停报。
微机监测系统的主要功能体现在以下几个方面：
1)为信号设备状态修提供了可靠的依据；
2)帮助文修人员缩短了故障延时；
3)有利于分清故障责任；
4)文修管理与信息共享；
5)使集中文修成为可能；
6)便于与其他专用系统结合。
1.2微机监测系统的现状与发展
1.3本文的研究内容
本文主要研究TJWX-2000型微机监测系统中的采集处理机，监测站机之间的通信仿真。在通信方面介绍了TJWX-2000型微机监测系统的通信，主要讲述了微机监测系统通信协议的规范。其中重点讲述了CAN总线及其数据帧格式，采集机与监测站机之间通信的数据帧及其格式。在时间自动机方面主要讲了时间自动机的定义，性质，设计步骤与UPPAAL这个本设计所用到的工具。在对微机监测系统建模的设计中，将该设计分为建模，仿真与验证三部分，在建模中将微机监测系统分为采集处理机，监测站机与报警三个部分。每一部分将涉及设计的模型图，并讲述图中用到的数据帧和各状态的转换关系。在仿真方面将分为五大种情况进行讨论。验证块将有16条验证语句对微机监测系统的仿真进行验证，以此判断在模块之间的通信或是状态转换过程中是否有不满足的性质。下面对每一部分进行详细讲解。
2 微机监测系统的通信
2.1 TJWX-2000型微机监测系统网络
TJWX-2000型微机监测系统作为设计中的参考系统是通过广域网数据传输系统把车站系统、电务段管理系统及上层网络终端连接起来。广域网数据传输系统完成IP数据包在各计算机间的传输，它包括路由器、调制解调器、集线器等。路由器完成IP数据包的寻径与转发。调制解调器实现模型信号和数字信号的相互转换，使传输信号与通信线路相匹配。集线器用在电务段局域网中连接各计算机。