Information support of an automated control system of work of the rolling stock

Abstract

The article describes the structure of the database to work with the information obtained from the automated control system (ACS) parameters of diesel rolling stock and diesel fuel accounting. There are presented the main steps of information processing, to ensure data integrity, improve per-formance and simplify the work with the database.

Full Text

Информационное обеспечение автоматизированной системы контроля работы подвижного состава д.т.н. доц. Бунаков П.Ю., Кондакова А.Б. Коломенский институт (филиал) Московского государственного университета машиностроения (МАМИ) 8 (916) 679-38-86, pavel_jb@mail.ru Аннотация. В статье приводится описание структуры базы данных для работы с информацией, получаемой из автоматизированной системы контроля (АСК) параметров работы дизельного подвижного состава и учета дизельного топлива. Представлены основные действия по обработке информации, призванные обеспе- чить целостность данных, повысить производительность и упростить работу с ба- зой данных. Ключевые слова: информационная система, база данных, автоматизиро- ванная система контроля Для обеспечения надежности перевозок железнодорожным транспортом необходимо иметь возможность диагностирования неисправностей подвижного состава и выполнения своевременного ремонта. С этой целью разработана и в настоящее время активно внедряется на тепловозах автоматизированная система контроля параметров работы дизельного по- движного состава и учета дизельного топлива [1, 2]. Она способна контролировать и накап- ливать целый ряд параметров оборудования, детальный анализ которых помогает определять текущее техническое состояние систем локомотива, расследовать случаи несанкционирован- ного отбора топлива, корректировать плановые сроки и виды ремонта и обслуживания. Все данные, полученные с помощью АСК, передаются на автоматизированное рабочее место (АРМ) по беспроводному каналу связи (GSM/WiFi/GPS/Глонасс) [1], где они должны храниться и обрабатываться. Для этого необходимо разработать специализированную базу данных. Ее основная особенность определяется тем, что бортовая система АСК осуществля- ет непрерывное измерение и сохранение в памяти значений большого количества диагности- руемых параметров, которые используются для оценки технического состояния локомотива. Таким образом, формируется непрерывный поток данных, который представляет собой большой объем разнородной информации [3]: телеметрическая информация (состояния дискретных входных и выходных каналов си- стемы, сигналы от датчиков и первичных преобразователей в виде аналоговых парамет- ров, частотные параметры); информация по выявленным системой нарушениям в работе локомотивного оборудова- ния в виде «тревожных» диагностических сообщений; вычисляемые бортовой системой управления и диагностики значения и параметры. На основе анализа требований к базе данных, а также типов, характеристик и видов хранимых данных разработана схема базы данных, показанная на рисунке 1. Она включает в себя 9 основных таблиц. Реализация базы данных выполнена в системе управления реляци- онными базами данных MS SQL Server Express 2008 R2 [4]. Данный выпуск MS SQL Server является бесплатным и обладает широкими функциональными возможностями, основными из которых являются удобство разработки баз данных, создание хранимых процедур и функ- ций, интеграция с MS Visual Studio. Начальной таблицей базы данных является таблица моделей тепловозов Lcm.Models, в которую заносится информация обо всех моделях тепловозов, на которых установлена АСК. Типы данных и назначение полей представлены в таблице 1. Таблица Config.Configurations (таблица 2) содержит конфигурации АСК для всех моделей тепловозов. Конфигурации АСК могут отличаться между собой набором датчиков и ко- личеством считываемых параметров [3]. При выборе определенной модели тепловоза акти- вируются все возможные конфигурации АСК, которые могут устанавливаться на данную модель. Каждая разработанная конфигурация АСК предназначена для некоторого опреде- ленного диапазона серий локомотивов. Рисунок 1. Схема базы данных Таблица моделей тепловозов - Lcm.Models Таблица 1 Информации о соответствии серий локомотивов и имеющихся конфигураций АСК за- носятся в таблицу Config.NumbersRanges (таблица 3). Она предназначена для приведения се- рий локомотивов к конфигурациям АСК по диапазонам номеров. Таблица конфигураций АСК - Config.Configurations Таблица 2 Таблица диапазонов серий локомотивов - Config.NumbersRanges Таблица 3 Все возможные измеряемые параметры заносятся в таблицу Config.Parameters. Она свя- зана с таблицей конфигураций АСК таким образом, что для каждой конфигурации задано определенное множество аналоговых и дискретных параметров с указанием их наименова- ния, а также типа параметра и данных (таблица 4). Таблица измеряемых параметров - Config.Parameters Таблица 4 Типы данных таблицы измеряемых параметров, хранящихся в таблице Config.Parameters, заносятся в отдельную таблицу Config.FieldTypes (таблица 5). В ней ука- заны размеры параметров посредством указания названия типа данных: bit (битовый пара- метр, например, положение выключателя некоторого режим), byte (восьмибитовое целое число), float (действительное число), word (шестнадцатибитовое целое число). Таблица типов данных - Config.FieldTypes Таблица 5 Типы параметров для таблицы измеряемых параметров (таблица 4) указываются в таб- лице Config.ParamrterTypes (таблица 6). Каждый параметр может быть аналоговым, дискрет- ным входным или дискретным выходным параметром. Таблица типов измеряемых параметров - Config.ParamrterTypes Таблица 6 Все свойства аналоговых параметров хранятся в таблице Config.AnalogExt (таблица 7). Бортовая система АСК регистрирует аналоговые параметры в виде условного кода. Для пре- образования полученного значения в единицы СИ используется коэффициент пересчета и сдвига нуля (смещение). Таблица аналоговых параметров - Config.AnalogExt Таблица 7 Данное вычисление производится по следующей формуле [2]: Y  ( X  b)  k где: Y - величина параметра в системе СИ; X - двухбайтовый код параметра; b - смещение нуля; k - коэффициент пересчета. (1) Для каждого аналогового параметра существует своя единица измерения. Все возмож- ные единицы измерения хранятся в таблице Config.Units (таблица 8). Таблица единиц измерения - Config.Units Таблица 8 Свойства дискретных параметров хранятся в таблице Config.DiscreteExt (таблица 9). Таблица 9 Таблица дискретных параметров - Config.DiscreteExt Хранимые процедуры Хранимые процедуры точно так же, как и в других языках программирования, обраба- тывают входные параметры и возвращают выходные параметры в вызывающую программу. Они включают в себя программные инструкции, выполняющие операции в базе данных, и способны сигнализировать об успешном или неуспешном завершении через значение состо- яния [5]. В рассматриваемой базе данных для каждой таблицы разработаны специальные храни- мые процедуры, осуществляющие добавление новой записи, вывод записей, изменение или удаление имеющейся записи. Следует отметить, что операции над записями для некоторых таблиц базы данных при- водят к изменению нескольких взаимосвязанных таблиц, то есть эти операции являются кас- кадными. При выполнении хранимой процедуры, которая реализует какую-либо каскадную операцию, возможно появление исключительной ситуации, способной привести к потерям данных. Для исключения подобных ситуаций в каждой хранимой процедуре предусмотрен откат инструкции операции, поэтому потери данных не происходит. В качестве примера рассмотрим хранимую процедуру удаления записи из таблицы ана- логовых параметров, которая производится с помощью процедуры Config.RemoveAnalogParameter. На вход данной процедуры подается только ID удаляемой записи (таблица 10). Таблица 10 Таблица входных параметров процедуры Config.RemoveAnalogParameter Название колонки Тип данных Комментарий @ID int ID удаляемой записи Данная процедура осуществляет каскадное удаление записи из таблицы параметров и связанной с ней записи из таблицы аналоговых параметров. Код хранимой процедуры удале- ния аналогового параметра приведен ниже. USE [diag_lcm_2] GO SET ANSI_NULLS ON /*поведение операторов "равно" и "не равно" при сравнении с NULL*/ GO SET QUOTED_IDENTIFIER ON /*разделение кавычками идентивикаторов и строк- литералов*/ GO ALTER PROCEDURE [Config].[RemoveAnalogParameter] @ID int = 0 AS BEGIN /*объявление переменной для кода результата и переменной для кода ошибки в случае исключительной ситуации*/ DECLARE @Result int, @ErrorCode int SET NOCOUNT ON; /*не возвращается количество строк*/ IF @ID > 0 BEGIN BEGIN TRANSACTION; /*начало локальной транзакции*/ BEGIN TRY /*блок удаления*/ delete from Config.AnalogExt where ParameterID = @ID; delete from Config.Parameters where ID = @ID; COMMIT TRANSACTION; select @Result = 1; END TRY BEGIN CATCH /*ошибка операции*/ ROLLBACK TRANSACTION; select @Result = 0; select @ErrorCode = 2; ELSE END END CATCH; BEGIN /*ошибка входного параметра с номером ID*/ select @Result = 0; select @ErrorCode = 1; -- Unvalid value @ID END select @Result, @ErrorCode; END Использование хранимых процедур имеет множество преимуществ. Прежде всего, это повышение производительности, значительное расширение возможностей программирова- ния и обеспечение безопасности данных. Они позволяют заменить часто используемые за- просы, снижая сетевой трафик, поскольку по сети передаются только вызовы на выполнение процедур, а не их код. Хранимые процедуры дают возможность производить сложные дей- ствия с данными, вызывать другие хранимые процедуры, организовывая разветвленную транзакционную логику. Заключение Разработанное информационное обеспечение автоматизированной системы контроля работы подвижного состава обеспечивает постоянный мониторинг технического состояния локомотивов, позволяя оперативно реагировать на возникающие неисправности, своевре- менно проводить ремонтные работы и контролировать несанкционированные действия по отбору топлива.