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摘?要 通过开发一种自动化的检测方法，方便快捷地获取CRH2型动车组给水卫生系统的信号，将各零部件的状态和指令执行情况以可视化的形式呈现出来，提高给水卫生系统的监测水平，缩短故障查找时间，提升动车组新造和检修时的生产效率。
关键词 动车组；给水卫生系统；自动化检测
中图分类号 U270 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)082-0192-02
动车组给水卫生系统作为旅客界面，对列车的运营质量和旅客的舒适度有着重要影响，因此为给水卫生系统提供一个数字化的检测平台,对提高其调试和运维效率和质量显得日益重要。CRH2型动车组给水卫生系统的控制单元简称为DTC（即数字式卫生间控制器），它能够以代码的形式进行故障报警。当系统发生复杂故障时，代码包含的信息量有限，不能快速有效地定位故障点。因此，有必要研究给水卫生系统自动化检测方法，提供一个检测平台，以可视化的形式显示出系统内部零部件的状态或动作，使作业人员快速直观地了解系统状态，提高试验效率。
1 研究背景及方法可行性分析
给水卫生系统绝大部分信号线（输入、输出）都是以硬线信号形式集中在配电盘内的接线端子上，通过接线端子与DTC内部电路板连接。由于信号线与DTC的连接采用了非连接器的形式，造成很难直接从信号线获取信息，主要原因有以下几方面：
1）信号线太多，每根线分别测取，可操作性几乎为零。
2）配电盘内空间狭小，不便于连接信号线。
3）检测平台需要准备的测试点过多，不便于管理和保存。
从以上可以看出，利用检测硬线信号状态以获取信息的方式不可取。但是，考虑到系统的信号都汇聚于DTC，如果能够从DTC面板上的RS232串口读出信号，就可以实现方便快速获取信息的目的。所以研究的关键是如何从DTC获取信号，并将之转化为可视化的信息。通过与DTC进行串口通信测试，我们确定可以从DTC中读取输入输出信号等信息，从而确定通过DTC面板上的RS232串口读取信号是可行的。
2 自动化检测平台设计
2.1 软件功能模块设计
从实际需要分析，此自动化检测软件除了基本的通信功能外，还需具备以下功能：数据分析功能、设备状态检测功能、历史数据查询功能和适应不同车型的功能。各模块之间的调用关系如图1所示。
关于模块的详细介绍如下：
通讯模块：进入系统后，主界面如图2所示，可以看到左上方的DTC通讯设置模块。在“连接串口”处选择相应的串口，单击“连接”。连接成功后，单击“读取信息”，可以获取当前状态下的数据，左边为原始数据，右边是分析结果。
车型监测模块：不同车型的给水卫生系统的组成结构并不完全相同，软件要满足不同车型的检测需要，特别设计了车型监测模块，可以根据车型进行选择，以实现对不同车型的检测。
类型监测模块：设备具有输入和输出信号，分别对应监测的两种状态，即“设备状态”和“便器动作”。其中输入信号对应设备状态，输出信号对应便器动作。其中设备状态分为“液位显示”、“气动控制盘”、“给水系统”和“卫生系统状态”四个显示模块，分别对应各个硬件设备。故障时，对应的位置出现红色警示标志。当切换为便器动作时，可以看到便器各个零部件的动作情况。
图1 模块层次结构
图2 软件界面
数据分析模块：从DTC读取的信息，主要为二进制数据，数据分析模块就是将这些二制数据转换为设备的状态或便器各部件的动作，从而让使用者更直观的了解设备状态和便器动作的情况。该模块主要有两大功能：数据分析和数据设置。其中数据分析可以对用户手动输入的数据给出详细文字解释，并能通过动画的方式显示出来。数据设置可以根据具体需求来控制分析数据的显示，以满足用户需求。
历史查询模块：通过历史查询模块可以很清楚的了解到使用者之前做了哪些检测，并可回溯之前的状态及便器的动作情况。使用者可以根据车型和监测类型的不同，以时间为查询条件，来快速获得数据并给出分析。
2.2 软件流程设计
根据系统功能特点与模块划分，在进入系统后，首先要实现与DTC的通讯。而硬件的连接是通讯的基础。连接成功后，选择车型和监测类型，二者在程序中都有默认值。之后可以根据需要选择具体的功能。程序流程如图3。
图3 程序流程设计
2.3 数据的分析与可视化设计
DTC串口输出的数据为二进制代码，虽然已反映出了系统的工作过程，但非常不方便于查看。而且，系统动作很快，肉眼难以分辨出代码的变化情况。所以，必须将原始数据进行可视化转换才具有实际意义。但是，转换的前提是清楚每一位二进制代码的含义。
通过分析设备与信号的对应关系可知输入信号能反映出设备状态的变化。具体说明如图4（第一列数字代表对应位数，后面为解释说明）。下方为设备状态的数据实例，其中分割线上方为建立通信后出现的字符串，分割线下方为设备状态数据，根据图4可以分析出设备状态。所在位的值为False时高电平（1）表示正常，低电平（0）表示故障；所在位的值为True时低电平（0）表示正常，高电平（1）表示故障。
[5A000000000111111111122222222223333333333444
123456789012345678901234567890123456789012
----------------------------------------------
111010110111011111111111000000001000001111
设备数据第5位值为True，数据中为1。由此可见设备产生了第5位所代表的故障：即蹲便便器2蝶阀故障。
同样，输出信号能反映出便器动作状态的变化，所在位的值为False时高电平（1）表示待机，低电平（0）表示动作；所在位的值为True时低电平（0）表示待机，高电平（1）表示动作。便器动作的数据为28位。具体说明如图5（第一列数字代表对应位数，后面为解释说明）。0010010000100000000000000000为便器动作真实数据，根据分析第3、6位为便器动作位，对应值都为True，数据中为1，代表执行了这两项操作。结果为：蹲便便器2喷射器打开，蹲便便器2进污HOSE阀打开。
图4 DTC的输入信号
图5 DTC的输出信号
通过以上数据分析，可以解释原始数据的含义，这为数据的可视化转换提供了条件。为了使用者的方便，可对软件的可视化做如下设计：
1）主界面具有显示设备状态和便器动作的能力，用标示灯反映设备状态（绿灯表示正常，红灯表示故障），用动画表现便器动作过程。由于便器与设备的图形显示占用了主界面较大面积，因此设置一个选择按钮来实现设备状态和便器动作之间的切换；
2）读取的原始数据显示在主窗体中间位置，同时将分析出的含义以文字描述的形式展示在右侧，以方便对比查看。
3 结论
通过上述方法，开发的DTC监测程序在CRH2型动车组上应用良好，实现了预期目标。
关键词 动车组；给水卫生系统；自动化检测
中图分类号 U270 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)082-0192-02
动车组给水卫生系统作为旅客界面，对列车的运营质量和旅客的舒适度有着重要影响，因此为给水卫生系统提供一个数字化的检测平台,对提高其调试和运维效率和质量显得日益重要。CRH2型动车组给水卫生系统的控制单元简称为DTC（即数字式卫生间控制器），它能够以代码的形式进行故障报警。当系统发生复杂故障时，代码包含的信息量有限，不能快速有效地定位故障点。因此，有必要研究给水卫生系统自动化检测方法，提供一个检测平台，以可视化的形式显示出系统内部零部件的状态或动作，使作业人员快速直观地了解系统状态，提高试验效率。
1 研究背景及方法可行性分析
给水卫生系统绝大部分信号线（输入、输出）都是以硬线信号形式集中在配电盘内的接线端子上，通过接线端子与DTC内部电路板连接。由于信号线与DTC的连接采用了非连接器的形式，造成很难直接从信号线获取信息，主要原因有以下几方面：
1）信号线太多，每根线分别测取，可操作性几乎为零。
2）配电盘内空间狭小，不便于连接信号线。
3）检测平台需要准备的测试点过多，不便于管理和保存。
从以上可以看出，利用检测硬线信号状态以获取信息的方式不可取。但是，考虑到系统的信号都汇聚于DTC，如果能够从DTC面板上的RS232串口读出信号，就可以实现方便快速获取信息的目的。所以研究的关键是如何从DTC获取信号，并将之转化为可视化的信息。通过与DTC进行串口通信测试，我们确定可以从DTC中读取输入输出信号等信息，从而确定通过DTC面板上的RS232串口读取信号是可行的。
2 自动化检测平台设计
2.1 软件功能模块设计
从实际需要分析，此自动化检测软件除了基本的通信功能外，还需具备以下功能：数据分析功能、设备状态检测功能、历史数据查询功能和适应不同车型的功能。各模块之间的调用关系如图1所示。
关于模块的详细介绍如下：
通讯模块：进入系统后，主界面如图2所示，可以看到左上方的DTC通讯设置模块。在“连接串口”处选择相应的串口，单击“连接”。连接成功后，单击“读取信息”，可以获取当前状态下的数据，左边为原始数据，右边是分析结果。
车型监测模块：不同车型的给水卫生系统的组成结构并不完全相同，软件要满足不同车型的检测需要，特别设计了车型监测模块，可以根据车型进行选择，以实现对不同车型的检测。
类型监测模块：设备具有输入和输出信号，分别对应监测的两种状态，即“设备状态”和“便器动作”。其中输入信号对应设备状态，输出信号对应便器动作。其中设备状态分为“液位显示”、“气动控制盘”、“给水系统”和“卫生系统状态”四个显示模块，分别对应各个硬件设备。故障时，对应的位置出现红色警示标志。当切换为便器动作时，可以看到便器各个零部件的动作情况。
图1 模块层次结构
图2 软件界面
数据分析模块：从DTC读取的信息，主要为二进制数据，数据分析模块就是将这些二制数据转换为设备的状态或便器各部件的动作，从而让使用者更直观的了解设备状态和便器动作的情况。该模块主要有两大功能：数据分析和数据设置。其中数据分析可以对用户手动输入的数据给出详细文字解释，并能通过动画的方式显示出来。数据设置可以根据具体需求来控制分析数据的显示，以满足用户需求。
历史查询模块：通过历史查询模块可以很清楚的了解到使用者之前做了哪些检测，并可回溯之前的状态及便器的动作情况。使用者可以根据车型和监测类型的不同，以时间为查询条件，来快速获得数据并给出分析。
2.2 软件流程设计
根据系统功能特点与模块划分，在进入系统后，首先要实现与DTC的通讯。而硬件的连接是通讯的基础。连接成功后，选择车型和监测类型，二者在程序中都有默认值。之后可以根据需要选择具体的功能。程序流程如图3。
图3 程序流程设计
2.3 数据的分析与可视化设计
DTC串口输出的数据为二进制代码，虽然已反映出了系统的工作过程，但非常不方便于查看。而且，系统动作很快，肉眼难以分辨出代码的变化情况。所以，必须将原始数据进行可视化转换才具有实际意义。但是，转换的前提是清楚每一位二进制代码的含义。
通过分析设备与信号的对应关系可知输入信号能反映出设备状态的变化。具体说明如图4（第一列数字代表对应位数，后面为解释说明）。下方为设备状态的数据实例，其中分割线上方为建立通信后出现的字符串，分割线下方为设备状态数据，根据图4可以分析出设备状态。所在位的值为False时高电平（1）表示正常，低电平（0）表示故障；所在位的值为True时低电平（0）表示正常，高电平（1）表示故障。
[5A000000000111111111122222222223333333333444
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设备数据第5位值为True，数据中为1。由此可见设备产生了第5位所代表的故障：即蹲便便器2蝶阀故障。
同样，输出信号能反映出便器动作状态的变化，所在位的值为False时高电平（1）表示待机，低电平（0）表示动作；所在位的值为True时低电平（0）表示待机，高电平（1）表示动作。便器动作的数据为28位。具体说明如图5（第一列数字代表对应位数，后面为解释说明）。0010010000100000000000000000为便器动作真实数据，根据分析第3、6位为便器动作位，对应值都为True，数据中为1，代表执行了这两项操作。结果为：蹲便便器2喷射器打开，蹲便便器2进污HOSE阀打开。
图4 DTC的输入信号
图5 DTC的输出信号
通过以上数据分析，可以解释原始数据的含义，这为数据的可视化转换提供了条件。为了使用者的方便，可对软件的可视化做如下设计：
1）主界面具有显示设备状态和便器动作的能力，用标示灯反映设备状态（绿灯表示正常，红灯表示故障），用动画表现便器动作过程。由于便器与设备的图形显示占用了主界面较大面积，因此设置一个选择按钮来实现设备状态和便器动作之间的切换；
2）读取的原始数据显示在主窗体中间位置，同时将分析出的含义以文字描述的形式展示在右侧，以方便对比查看。
3 结论
通过上述方法，开发的DTC监测程序在CRH2型动车组上应用良好，实现了预期目标。