城轨TMS中仿真数据管理模块的设计与实现

朱 祁，朱微维，谢向阳

（南瑞集团公司（国网电力科学研究院）国电南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

城轨TMS中仿真数据管理模块的设计与实现

朱 祁，朱微维，谢向阳

（南瑞集团公司（国网电力科学研究院）国电南瑞科技股份有限公司，南京 211106）

培训管理系统TMS是轨道交通综合监控系统的重要组成部分，TMS教师管理工具实现了教员对各学员培训过程中的管理功能。仿真数据管理模块是TMS教学管理的一个功能模块。该文介绍了该模块具有的仿真数据保存和初始化2个工作流程。该模块用于保存中断或结束的课程状态、教员备课和培训课堂前的准备工作，可以满足教师对培训课程便捷性的管理需求，提高课堂培训效率。通过具体案例介绍了仿真数据管理模块的实际应用。关键词：仿真数据管理模块；培训管理系统TMS；城市轨道交通；工作流程；应用案例

培训管理系统TMS是综合监控系统中相对独立的模块，可供中心总调、行调、环调、电调、维调学员同时使用，能够帮助新员工尽快熟悉运营规范，掌握综合监控系统的使用[1]。其中，教学管理工具用于实现教员对各学员培训的管理功能，是轨道交通综合监控培训管理系统的一个重要组成部分，承担着全方位监管、控制和系统维护任务。优质高效的教学管理工作可以促进教学目标的完成[2]。

在实际应用中，仿真模拟器通过开辟一块共享内存作为寄存器存储仿真设备的状态信息[3]。但往往存在以下问题：当系统断电重启后，仿真模拟器的共享内存存储的信息会全部丢失；即使授课内容相同，教员也需要每次根据课程内容花费大量的时间做课前准备工作；某个知识点的课程内容较多时，不能满足中断课程后继续授课的需求[4]。为了解决这些问题，系统设计了仿真数据保存和初始化功能模块，用于培训课程的保存与恢复，充分满足培训教师对培训课程便捷性的需求[5]。

1 TMS仿真数据管理模块的结构组成

TMS仿真数据管理模块结构如图1所示。它包括仿真模拟器、教学管理工具和轨道交通综合监控系统，采用C/S架构。

图1 TMS仿真数据管理模块结构Fig.1 TMS simulation data management module structure

服务端为仿真模拟器，仿真模拟器具有共享内存寄存器和脚本引擎。客户端为用于人机交互的教学管理工具功能界面。仿真模拟器和教学管理工具通过网络与轨道交通综合监控系统连接通信，轨道交通综合监控系统用于提供模型信息的查询。

仿真数据管理模块具有仿真数据保存和仿真数据初始化2个界面，作为一个功能模块嵌入教学管理工具。教学管理工具和仿真模拟器通过Active MQ消息总线传送消息及LUA脚步文件。

2 工作流程

仿真数据管理模块遵循“全保存数据，灵活选择初始化数据”的原则，从而保证了后期可以随意根据车站或专业选择初始化数据，并且所需初始化的数据不影响其他专业正常运行的状态。根据培训管理需要，TMS数据管理模块包括仿真数据保存和初始化2个工作流程。

2.1 保存流程

仿真数据保存流程如图2所示。培训教师在界面设置数据保存的目录、名称和备注信息等。点击“保存”按钮后，仿真数据保存模块从轨道交通综合监控系统商业库和实时库中，分别读取设备模型信息及相应的设备状态信息，并将设备模型信息和相应的设备状态信息有效地结合在一起，以数据文件的形式保存在指定目录下。数据文件应该按照车站、专业、设备进行分类，以使初始化模块方便地筛选数据。

图2 仿真数据保存流程Fig.2 Flow chart of simulation data persistence

2.2 初始化流程

仿真数据初始化流程如图3所示。培训教师在界面选择需要初始化的车站和专业以及数据文件，客户端开启1个子线程，根据操作人员选择的车站和专业从数据文件中筛选仿真数据，并将仿真数据传送给主线程。主线程把收到的仿真数据按照一定规则编辑成LUA脚本文件，再利用ActiveMQ消息总线将LUA脚本文件发送到仿真模拟器。

图3 仿真数据初始化流程Fig.3 Flow chart of simulation data initialization

仿真模拟器收到LUA脚本文件后，脚本引擎加载执行接收到的LUA脚本，并开启1个线程修改共享内存中相应寄存器的值，完成初始化工作。

此时，综合监控系统利用前置与仿真模拟器通信，即可在综合监控系统界面刷新设备的运行状态。

3 应用案例

3.1 保存应用

仿真数据保存界面如图4所示。培训教师可以设置保存时间、保存路径、名称和备注说明。为教师提供以下功能：遇到教学培训中断时，通过仿真数据保存模块将当前综合监控系统的运行状态以文件形式保存下来，供下次连续培训时使用；或课后备课时，通过仿真数据保存模块可以在仿真培训系统上设置并保存教学场景，供培训时使用。

图4 仿真数据保存界面Fig.4 Simulation data save interface

3.2 初始化应用

当仿真模拟器首次启动或断电重启时，仿真模拟器开辟一块共享内存区域，存放综合监控系统的设备状态信息，其内存区域初始值都默认为0。轨道交通综合监控系统采集的大量设备状态信息是多个 bit位组成的，例如双位点仅“01”或“10”有效，而“00”和“11”状态为异常状态。

如图5所示为某车站电力系统一次接线图。未初始化操作前，图中断路器和隔离开关为异常状态（全0位置），综合监控系统其他子系统界面也存在此问题。只有当界面上所有的设备均配置为正常状态后，才能进行正常的教学培训。此过程需要花费大量的课堂时间。

图5 某车站电力一次主接线初始状态Fig.5 Initial state of a station primary power system

其仿真数据初始化界面如图6所示。数据管理区为教师管理工具保存的所有数据记录，每一条记录都详细列举了保存数据记录的名称、保存路径、保存时间和注释说明，以便使教师合理选择需要初始化的数据。界面下方的初始化数据区可以选择车站、专业信息，灵活地确定初始化的数据范围。

利用仿真数据初始化模块，选择数据记录、车站、专业信息，并按下“初始化”按钮后的效果如图7所示。图中，断路器和隔离开关均处于正常状态，母线电压变为10 kV；通过图下方的报警窗及事件窗也可以查看所有设备的动作信息。

图6 仿真数据初始化界面Fig.6 Simulation data initialization interface

图7 某车站电力监控系统正常状态Fig.7 Normal state of a station power monitoring system

综上，教员可以通过仿真数据初始化模块接续中断课程状态继续上课，或者在任意时刻直接选择备课场景进行授课，大大地提高了课堂效率。

4 结语

城轨TMS教师管理工具——仿真数据管理功能模块已经应用到在西安、郑州、北京、成都等多地的地铁运营公司或高等院校的仿真培训项目；在实际应用中极大地减少了课堂上设置教学场景的时间，达到一次备课、多次重复使用的效果，显著地提高了教员的工作效率。

[1] 陆艮峰，沈涤凡.TMS中仿真模拟器设计与实现[J].工业控制计算机，2011，24（3）：32-35.

[2] 徐乐乐.计算机与WEB技术在高校教学管理中的应用[J].电子商务，2016，23（12）：89-90.

[3] 朱祁，崔伟，谢向阳.轨道交通综合监控仿真培训系统数据交互模块的设计[J].自动化仪表，2016，37（4）：54-56.

[4] 朱祁，张昆，朱微维，等.一种仿真数据管理模块及方法：中国，11223011.1[P].2017-06-13.

[5] 崔伟.城市轨道交通综合监控仿真培训系统的设计及实现[J].城市轨道交通研究，2015，18（12）：123-127.

Design and Implementation of Simulation Data Management Module in Urban Rail TMS

ZHU Qi，ZHU Wei-wei，XIE Xiang-yang
（NARI Technology Development Co.，Ltd.，NARI Group Corporation （State Grid Electric Power Research Institute），Nanjing 211106，China）

Training management system（TMS）is an important component of the rail traffic integrated monitoring system，and the TMS teacher management tool has realized the management function of the instructor in the training process of the trainees.The simulation data management module is a function module of TMS teaching management，with simulation data preservation and initialization of two working process.The module is used for saving the interrupt state and preparation of course preparation.It meets the needs of instructors to facilitate the management of training courses，and improves the efficiency of classroom training.The actual application of the simulation data management module is introduced by a specific case.

simulation data management module；training management system（TMS）；urban rail transit；workflow；application case

G423.06；U239.5

B

1001-9944（2017）08-0074-03

10.19557/j.cnki.1001-9944.2017.08.018

2017-03-14；

2017-07-06

朱祁（1986—），男，硕士，工程师，研究方向为轨道交通与工业控制、计算机应用。