1. 引言
城市快速公交系统(BRT)已成为解决城市交通拥堵问题的重要手段之一，作为西部大开发的重要民生工程--乌鲁木齐市BRT项目在2011年建设并投入使用。由于BRT采用专车专道的运行方式，乘客上下车采用安全门自动开关进行，作为调度中心实施掌握安全门的运行情况，能够及时处理安全门突发状况对于保证BRT系统安全运行有着重要的意义。目前国内BRT系统较少，可以借鉴的经验不多，笔者查阅了大量资料，结合实际测试对BRT安全门监控系统的设计与实现进行了探讨，就设计到的核心问题给出相应的解决方案。
2.系统分析
BRT安全门实时监控系统是对BRT站台所属所有泊位的每组安全门运行情况进行实时监控。其主要任务是通过信息调度中心与各站台安全门管理机进行通信，将管理机所传输的报文进行处理，以表格形式反应出安全门所处的状态，对于故障状态能够进行记录和跟踪，能够对安全门运行及故障情况进行统计分析，为合理调度公交车次提供数据支持。
3.系统设计与实现
3.1 系统总体设计
安全门实时监控系统分为服务器端和客户端两部分实现，分为四个功能模块：端口监听模块、安全门状态报文处理模块、安全门状态描述模块、安全门信息统计分析模块。服务器端始终处于运行状态，监听站台管理机与服务器端的通讯端口;收到报文后首先对报文进行解析，分析出报文的来源以确定安全门状态信息所属的站点，再对安全门报文信息进行分析，如果安全门状态与发生了变化，则更新数据库中安全门状态，否则丢弃报文。客户端可以运行在任何与服务器有物理连接的计算机上，进入系统选择需要监控的线路，系统每秒自动从服务器获取安全门最新状态信息，对于不同状态以不同颜色进行区分;通过统计分析模块对安全门运行及故障情况进行统计分析，将统计结果以Excel表格形式现实。
3.2 传输协议设计
安全门监控系统是在调度中心实时接收每个站台安全门的信息，需要与站台进行频繁通信。由于站台与调度中心传输距离长，传输环境复杂，实时稳定的通信是保证系统实现的基础。19世纪70年代MODBUS协议初次发布，至今已经在工业自动化领域广泛应用，其实现原理是将MDOBUS帧嵌入到TCP帧中，TCP/IP协议本身没有变化，但对报文的发送方式和速率作了改变，以满足工业应用的实时性需求。TCP/IP的请求/应答机制能和MODBUS本身的主/从机制很好的配合工作。MODBUS TCP/IP协议在应用层采用MODBUS信息定义，在传输层和网络层采用TCP/IP，用于以太网通讯。MODBUS TCP/IP协议和OSI各层之间的对应关系由下图表示：
TCP/IP上的ModBus应用数据单元、信息格式如下(其中PDU为协议数据单元)：
MBAP报文头主要用于标示传送数据的序号、上下行标志和传输数据的长度，具体格式如下：事务ID(等于请求帧事务ID，2Byte)+协议标识符(0000H)+数据长度(0039H)+单元标识符(上行为00H、下行为01H)+功能代码(03H)+字节数(36H);功能码主要用于传输ModBus功能代码以及所用寄存器信息;数据信息用于传输每组安全门状态，由运行状态(2Byte)+故障状态1(2Byte)+故障状态2(2Byte)组成，具体长度根据站台安全门组数确定。
3.3 系统实现
对于众多网络协议其实现方法有很多，对于Windows平台来说Winsock是访问它们的首选接口。Delphi的Winsock接口是与协议无关的接口，可以读写各种协议的数据。对于网络通信中最普遍的客户机/服务器模式，Delphi提供了Serversocket和Clientsocket来实现。Serversocket用于监听指定的端口，对于客户端发送的请求进行响应，为客户端程序提供服务。Clientsocket用于向指定的服务器发送连接请求和数据报文。
在服务器端通过Serversocket控件来接收 站台管理机发送的数据。在Serversocket控件有两个主要事件，一个是read事件负责读取客户端报文信息，在read事件中对报文进行处理并存入数据库;二是error事件负责错误处理，使用Serversocket控件时受传输介质影响可能会发生无法预期错误，在error事件里对错误进行拦截和过滤以保证系统的稳定运行。服务器端核心代码如下：
var
recbuff:array of byte;
begin
len:=Socket.ReceiveLength
SetLength(recbuff,len);
Socket.ReceiveBuf(recbuff[0],len);
ip:=Socket.RemoteAddress;
gxbrt1(ip,recbuff);
end;
gxbrt1(ip,recbuff)为自定义函数，用于对接收到的报文进行分析，将分析结果保存在数据库中，此函数为报文处理核心函数。
ADO是微软提供的用于存取数据源的COM组件，可以实现对数据库的快速、高效读写。在客户端利用ADO数据访问控件读取服务器端处理完成的数据;DBGridEh控件是在原生DBGrid控件基础上开发的第三方控件，其数据显示方式更加灵活和多样，使用DBGridEh控件以表格方式显示安全门状态，对于不同的状态以不同颜色进行区分;为保证数据实时性利用时间触发控件每秒动态更新数据;在对安全门运行信息进行统计分析时，所有数据最终已Excel文件显示，其核心代码如下：
var
excelapp:Variant;
begin
ExcelAppBb:= CreateOleObject( 'Excel.Application' );
ExcelAppBb.Visible := True;
ExcelAppBb.SheetsInNewWorkbook := 1;
ExcelAppBb.WorkBooks.Add;
ExcelAppBb.range['A1:E2'].borders.weight:=2;
ExcelAppBb.range['A1:E2'].HorizontalAlignment:=xlCenter;
ExcelAppBb.Workbooks[1].Worksheets[1].columns.columns[1].columnwidth:=16;
ExcelAppBb.range['A1:E1'].Merge;
ExcelAppBb.Workbooks[1].Worksheets[1].Cells[1,1].Characters.Font.Size:= 20;
ExcelAppBb.Workbooks[1].Worksheets[1].Cells[1,1].Font.FontStyle:='粗体';
ExcelAppBb.Workbooks[1].Worksheets[1].cells[1,1]:='BRT 安全门运行统计表';
End;
目前该系统在乌鲁木齐公交信息调度中心运行稳定，实现了对安全门的实时监控。但也存在一些不足，如当BRT线路增加时无法动态添加信息;在发生软硬件故障造成数据无法传输时无法补传数据，此功能需要安全门实时监控软件和安全门生产厂商协同完成。在后续研究中将重点考虑实现上述功能，使该系统更加完善。
4. 结论
通过安全门实时监控系统调度中心可以随时掌握BRT各站台安全门运行情况，对于确保BRT车辆正常运行、保证乘客安全有着重要意义。结果表明，安全门实时监控系统具有数据处理简洁高效、功能较为完善、信息统计查询方便、操作简单等优点，在实际生产中具有良好的推广与应用的价值。
参考文献
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