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基于北斗组网技术遥测气象装备故障智能诊断

基于北斗组网技术遥测气象装备故障智能诊断

崔国友1 孙强2

(海军902厂1,上海 ,200083,.上海埃威航空电子有限公司2,上海,200233)

    摘要:将北斗卫星导航系统应用于遥测气象装备,利用北斗短报文通信服务实现气象观测数据的及时上报是目前缺乏其他有效通信手段的海洋气象观测中常用的技术方案。由于系统的建设环境通常比较恶劣,系统的运行保障是系统设计中需要解决的问题。本文从故障快速诊断、快速定位的角度提出一种解决方案,可有效提高系统的运行保障水平。

    关键词:北斗,遥测气象装备,故障诊断

    中图分类号:TP339  文献标识码:A

    The intelligent fault diagnosis of telemetry Meteorological

    Equipment based on Beidou network technology

    Cui Guoyou1 Sun Qiang2

    Abstract: The Beidou Navigation Satellite System is used for meteorological telemetry equipment, the timely reporting weather observation data which using Beidou Short-message Communications is the common technical solutions in marine meteorological observations which lack of other effective means of communication. Since the construction of environmental systems are usually more bad, the operating safeguard of system is a problem to be solved in system design. This paper presents a solution from the point of view of fast fault diagnosis and rapid fault positioning which can effectively improve the operating safeguard level of system .

    Key words: Beidou, meteorological telemetry equipment, fault diagnosis

    1.  引言

    气象信息是海洋环境信息的重要组成部分之一,及时获取海洋气象信息,并对其未来发展做出准确预报,对保障船舶航行安全,提升各类海上作业效率,降低事故风险具有重要意义。

北斗卫星导航系统﹝Compass Navigation Satellite System﹞是我国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。覆盖亚太地区的“北斗”区域卫星导航系统已于2012年12月27日建成并投入正式运营,向区域用户提供导航、定位、授时以及短报文通信服务。

将北斗卫星导航系统应用于遥测气象装备,利用北斗短报文通信服务实现气象观测数据的及时上报是目前缺乏其他有效通信手段的海洋气象观测中常用的技术方案。

北斗遥测气象站常常建设在环境恶劣的偏远地区,如何保障系统建设后长期可靠运行是系统设计时面临的一个挑战。本文从快速故障检测和快速故障定位的角度提出了一种解决方案。

    2.  北斗遥测气象系统简介

    北斗遥测气象系统由气象数据采集终端和用户数据中心组成,如图1所示:

 

图1.           北斗遥测气象系统组成

    气象传感器采集气象数据发送给RTU,RTU将传感器采集的数据打包并通过北斗短消息上报给用户数据中心。用户数据中心接收、解析、存储、分析、显示数据,为用户提供气象信息的显示、统计、预报等服务。

    3.  系统故障特性分析

    使用故障树[1]分析系统的故障特性,如图2所示:

 

图2.           系统故障特性分析

    通过故障树分析,从系统的角度可将故障分解到传感器故障、RTU故障、北斗终端故障、北斗指挥机故障。故障造成的影响主要是系统不能正常接收和显示气象数据。

    4.  故障智能诊断方案设计

    北斗遥测气象系统主要完成气象信息的采集、传输、处理、显示功能。信息正确的采集与传输是系统运行是否正常的关键。通过故障特性分析可看到,组成系统的各个环节发生故障都会导致系统不能正常运行。因此,系统故障诊断的关键是能监测系统各个组成单元的运行状态,并能根据状态信息定位故障节点。本系统通过增加运营监测中心,用来监测系统的工作状态,当系统发生故障时,可识别出故障点。增加运营监测中心后的系统架构如图3所示:

 

 

图3.           增加运营监测中心的系统架构

    各组成单元的运行状态通过两种方式来进行监测:主动监测和被动监测。主动监测即各单元通过内置自检功能监测自身运行状态,并输出监测结果。被动监测即各单元通过与其交联的外部设备对其运行状态进行监测。例如传感器单元一方面监测自身状态并将监测结果输出给RTU,另一方面RTU通过对从传感器单元接收到的数据的处理,判断传感器单元的状态。系统状态监测的流程如图4所示:

 

图4.           系统状态监测流程

    当系统发生故障时,监控软件一方面根据故障现象,对照故障树查找可能的故障原因,另一方面根据接收到的系统运行状态判断故障点。例如发现数据错误故障,可能的故障原因有:传感器发送给RTU的数据错误、RTU发送给北斗终端的数据错误、北斗终端故障。再查看对应错误数据的系统运行状态信息,判断是传感器故障、RTU故障或北斗终端故障,最后给出故障诊断结论。

    5.  结论

    本文提出了一种结合故障树和系统状态传递监测的北斗遥测气象装备故障诊断方案,可在系统运行异常时快速定位故障点,为北斗遥测气象装备运行保障提供了有效的技术手段。

 

    参考文献:

    [1]李中伟. 智能故障诊断技术在遥测装备中的应用研究[D].哈尔滨工程大学,2013.

    [2]朱有成,王柏春,顾大权. 仪器装备故障智能诊断系统[J]. 自动化仪表,2002,02:24-26.

    [3]李文庆,付晓,王文彦,裴亮. 北斗二代卫星导航系统在海洋资料浮标监控与管理中的应用[J]. 山东科学,2012,06:21-26.

    [4]气象无人站的实时监控和故障诊断[J]. 地球,2015,z1:341.

    [5]许荣,车建国,杨作宾,左晓勇. 故障树分析法及其在系统可靠性分析中的应用[J]. 指挥控制与仿真,2010,01:112-115.

    [6]董立永. 故障智能诊断方法综述[J]. 可编程控制器与工厂自动化,2010,12:87-89.

 

    崔国友(1962-)工程硕士,海军902厂 高级工程师,研究方向:航海导航装备保障。

    孙强(1977-)硕士,上海埃威航空电子有限公司 高级工程师,研究方向:航海通信导航技术。

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