Статья опубликована в рамках: XXV-XXVI Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 20 апреля 2020 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Приборостроение, метрология, радиотехника
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СТАНЦИЙ
DEVELOPMENT OF DIAGNOSTIC SUPPORTMODERN RADIO-RELAY STATIONS
Alexander Soloviev
employee, Academy FSO Russia,
Russia, Oryol
Ilmir Khodzhaev
employee, Academy FSO Russia,
Russia, Oryol
Artem Degtyarev
employee, Academy FSO Russia,
Russia, Oryol
Ilya Pershin
employee, Academy FSO Russia,
Russia, Oryol
АННОТАЦИЯ
На основе разработанной функционально-логической модели моноблока приемопередатчика радиорелейной станции Р-419 предложена аппаратно-программная реализация алгоритма поиска неисправностей, позволяющая сократить время контроля параметров и стоимость диагностирования
ABSTRACT
Based on the developed functional-logical model of the monoblock transceiver of the radio relay station R-419, a hardware-software implementation of the troubleshooting algorithm is proposed, which allows to reduce the time of parameter monitoring and the cost of diagnosing
Ключевые слова: техническая диагностика, время контроля, стоимость диагностического обеспечения, автоматизированная система контроля, программа поиска неисправностей.
Keywords: Technical diagnostics, monitoring time, cost of diagnostic support, automated control system, troubleshooting program.
Усложнение задач технической эксплуатации требует совершенствования методов проверки технического состояния современных радиорелейных станций (РРС) путем совершенствования методов поиска места и определения причин отказов. Решением подобных проблем занимается "Техническая диагностика", под которой в соответствии с ГОСТ 20911-89 называется область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов [1]. Тем же ГОСТом введен показатель технического диагностирования – продолжительность контроля технического состояния, под которым понимается интервал времени, необходимый для проведения диагностирования объекта:
Tk=Tвсп+Tизм+Tинд (1)
где Tвсп – среднее время, затрачиваемое на вспомогательные операции (подключение к объекту контроля (ОК), включение источников электроснабжения); Tизм – среднее время измерений заданных параметров и характеристик ОК; Tинд – среднее время анализа и отражения результатов контроля на индикаторе (цифропечатающем устройстве).
Сокращение времени контроля приводит к сокращению времени восстановления объекта контроля, а значит и к повышению коэффициента готовности [2]:
где 
– средняя наработка на отказ ОК; 
– среднее время восстановления; 
– среднее время ремонта ОК.
В этой связи при совершенствовании способов технического диагностирования моноблока приемопередатчика современной РРС Р-419, предназначенной для организации радиорелейных линий связи и линий привязки к узлам связи, будем основываться на минимизации времени измерений параметров и характеристик, а также минимизации стоимости диагностического обеспечения.
Реализовать средства технического диагностирования в составе диагностического обеспечения предлагается с использованием автоматизированных систем контроля (АСК), построенных на основе существующих аппаратно-программных платформ (рис. 1), позволяющих свести к минимуму удельный вес аппаратурного компонента измерительных систем за счет обработки сигналов и измерения их параметров программными методами [3-6].
Применение аппаратно-программных платформ позволяет расширить функции типового компьютера до функций автоматизированной системы контроля, а их использование на практике может быть реализовано в качестве универсальных автоматизированных рабочих мест в центрах и узлах связи, которые являются универсальными базовыми элементами при создании единой системы контроля и управления на сетях связи [7].
Каждая из перечисленных на рисунке 1 аппаратно-программных платформ имеет свои преимущества и недостатки, поэтому их выбор для измерения параметров и характеристик радиорелейных станций зависит от вида решаемой диагностической задачи и выбранной совокупности диагностических параметров.
Рисунок 1. Основные аппаратно-программные платформы построения автоматизированных систем контроля
Сравнительная характеристика наиболее распространенных в последнее время аппаратно-программных платформ представлена в таблице 1.
Таблица 1.
Сравнительная характеристика основных аппаратно-программных платформ построения АСК
|
Платформы ритерии |
PXI |
DAQ |
VXI |
|
Внешний вид |
|
|
|
|
Разрядность |
32 бит |
32 бит |
32 бит |
|
Быстро- действие |
132 Мбайт/с (32 разряда, 33 МГц) |
Частота оцифровки сигналов от 10 кГц до 10 МГц, разрешение до 10 бит |
От 10 МГц до нескольких ГГц, разрешение от 18 до 8 бит, скорость выше 100 Мбайт/с |
|
Память |
Ограничена памятью ЭВМ |
Ограничена памятью ЭВМ |
Имеют буферную расширяемую память (32 Мбайт) |
|
Поддерживаемые интерфейсы |
RS-485 и RS-232 |
RS-232, RS-485, RS-422, USB, PCI |
GPIB, MXI, RS-232, Ethernet |
|
Стоимость |
800 $ – 16500 $ |
570 $ – 6600 $ |
640 $ – 15500 $ |
Наиболее приемлемым вариантом для построения АСК параметров и характеристик радиорелейных станций при достижении компромисса между стоимостью и требуемой функциональностью является использование DAQ-устройств, которые отличаются от крейтовых систем (PXI и VXI) непосредственным подключением к внутренней системной шине компьютера, что значительно снижает стоимость всей измерительной системы.
Разработанные программы диагностирования с использованием различных методов (табл. 2), для функционально-логической схемы моноблока приемопередатчика, представленной на рисунке 2, реализованы в среде графического программирования LabVIEW версии 10.0 (рис. 3).
Таблица 2.
Сравнительный анализ методов разработки алгоритмов диагностирования
|
Наименование метода |
Сущность метода |
Достоинства |
Недостатки |
Область применения |
|
Метод групповых проверок |
Разделение области неработоспособных состояний на каждом шаге проверки на две равноценные по выбранным предпочтениям области. Для дальнейшего поиска места возможного отказа выбирается только одна из этих областей, что позволяет в два раза сократить размерность поиска неисправностей |
Возможность использования различных критериев предпочтения выбора; сокращается время поиска места отказа
|
Необходимость наличия исходных данных, расчетов функций предпочтения выбора
|
Поиск отказов на уровне РЭМ3, РЭМ2, РЭМ1
|
|
Методы распознавания образов |
Выполняются сначала все заранее определенные проверки функциональных элементов, и только после этого производится анализ информации, полученной от их проведения |
Предоставляет выигрыш по времени и не требует высокой квалификации мастера по ремонту |
Возможность получения одинаковых кодовых чисел для разных отказов (неразличимость отказов) |
Целесообразность применения этого метода определяется конфигурацией модели ОК и применяется для структур с разветвленными связями. |
|
Методы последовательных поэлементных проверок |
Предполагается последовательная и индивидуальная проверка элементов объекта диагностирования по указанной очередности. Проверка продолжается до тех пор, пока не будет обнаружен неисправный элемент |
Позволяет осуществлять поиск отказов, когда взаимосвязи между элементами учитывать нецелесообразно
|
Необходимость индивидуального контроля технического состояния каждого элемента и использования дополнительных средств диагностирования |
Поиск отказов на уровне РЭМ3, РЭМ2, РЭМ1
|
Рисунок 2. Функционально-логическая модель моноблока приемопередатчика РРС Р-419,
где АФТ – антенно-фидерный тракт, УМ – усилитель мощности, ФЧР – фильтр частотных развязок, СЧВ2М – синтезатор частот возбудителя, ПРМ – приемник, СЧГ – синтезатор частот гетеродина, БП –блок питания
Рисунок 3. Программы диагностирования моноблока приемопередатчика РРС Р-419: а) методом образов отказов; б) метод последовательных проверок; в) групповым методом
Основываясь на последовательном прохождении сигналов от входа к выходу рассматриваемого моноблока приемопередатчика РРС Р-419, а также необходимости реализации требования по минимизации времени контроля, для диагностирования РРС Р-419, выбираем программу диагностирования на основе метода последовательных проверок (рис. 3,б), реализующую алгоритм поиска неисправностей, представленный рисунком 4.
Рисунок 4. Упрощенная блок-схема алгоритма поиска неисправностей до уровня РЭМ 1
Автоматизированная система контроля моноблока приемопередатчика РРС Р-419, реализованная дополнением программы диагностирования каналами ввода-вывода измерительной информации с использованием плат оцифровки сигналов представлена на рисунке 5.
Рисунок 5. Автоматизированная система контроля и диагностирования моноблока приемопередатчика Р-419: а) лицевая панель; б) блок-диаграмма
Проведенные оценки времени измерения параметров сигналов с использованием разработанного в среде LabVIEW программного модуля, представленного на рисунке 6 и с использованием традиционных измерительных приборов, доказывают возможность сокращения времени измерения контролируемых параметров РРС Р-419 более чем на два порядка (таблица 2), что, в свою очередь, сокращает время контроля, сокращает время восстановления и повышает коэффициент готовности РРС Р-419.
Рисунок 6. Програмный модуль оценки времени измерения параметров РРС Р-419
Таблица 2.
Сравнительный анализ времени измерения параметров РРС Р-419
|
Приборы |
Время измерения, с |
|
TektronixDPO-4034 [7] |
30 с |
|
АСК параметров РРС Р-419 |
0,09 с |
Оценка экономической выгоды от использования разработанной АСК проведена на основе сравнения ее стоимости и стоимости АСК, разработанной с использованием традиционных измерительных приборов, метрологические характеристики которых удовлетворяют требованиям, предъявляемым к значениям измеряемых в контрольных точках моноблока приемопередатчика РРС Р-419 параметров сигналов, представлены в таблице 3.
Таблица 3.
Сравнительный анализ стоимости АСК
|
Варианты АСК |
Наименование |
Цена (руб./ед.) |
|
АСК с использованием плат оцифровки сигналов DAQ |
Плата DAQ PCIе 6351 |
45000 |
|
Материнская плата Asrock D1800M mATX AC`97 6ch(5.1) GbLAN+VGA+DVI+HDMI D1800M |
5497 |
|
|
Процессор CPU AMD Athlon 3000G BOX (YD3000C6) 3.5 GHz/ Socket AM4 |
3760 |
|
|
Вентилятор Aerocool Shark 14см "Evil Black Edition" (оранж. подсветка), 3+4 pin, 50 CFM, 800 RPM, 14.5 dBA |
304 |
|
|
Память (ОЗУ) Ballistix Sport <BLS16G4D30AESE> DDR4 DIMM 16Gb <PC4-24000> |
6141 |
|
|
HDD 1 Tb SATA 6Gb/s Seagate Barracuda Pro <ST1000LM049> 2.5" 200rpm 128Mb |
4382 |
|
|
Дисковод (DVD RAM&DVD+R/RW & CDRW LITE-ON iHAS124 <Black> SATA) |
900 |
|
|
Монитор21.5" ЖК монитор Acer <UM.WE1EE.005> ET221Qbd <Black> (LCD, Wide, 1920×1080, D-Sub, DVI) |
6770 |
|
|
Видеокарта Asus PCI-E GT1030-SL-2G-BRK nVidia GeForce GT 1030 2048Mb 64bit GDDR5 1228/6008 DVIx1/HDMIx1/HDCP Ret low profile GT1030-SL-2G-BRK |
6782 |
|
|
Звуковая карта Creative USB Sound Blaster Play! 3 2.0 Ret 70SB173000000 |
2491 |
|
|
Комплект клавиатура + мышь A4TECH 7100N USB Black |
1239 |
|
|
Внешний корпус Gembird EE2-U2S-5, |
1850 |
|
|
Общая стоимость: |
139450 |
|
|
АСК с использованием традиционных измерительных приборов |
Вольтметр GDM-78261 |
64668 |
|
Частотомер АКИП-5102 |
145996 |
|
|
Общая стоимость: |
210664 |
Анализ таблицы показывает, что экономический выигрыш от использования разработанной АСК составляет 210664:139450 = 1,51 раза (Цены на измерительную технику взяты на сайте по http:\\prist.ru и http:\\bagira.ru по состоянию на 05.03.2020 г.). Кроме того, к достоинствам АСК с использованием плат оцифровки сигналов DAQ является возможность адаптации программного кода под платформу VXI, получившую применение в составе современных аппаратных технического обеспечения.
Таким образом, для разработанной функционально-логической модели моноблока приемопередатчика разработана программа диагностирования и ее реализация с использованием программного обеспечения LabVIEW и плат оцифровки сигналов DAQ, которые позволяют сократить время и стоимость контроля параметров РРС Р-419 по сравнению с использованием для этих целей традиционных измерительных приборов, что приводит к сокращению времени восстановления и повышению коэффициента готовности современных радиорелейных станций.
Список литературы:
- ГОСТ 20911–89. Техническая диагностика. Термины и определения. - М. : Изд-во стандартов, 1989.
- ГОСТ 27.002–89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. - М. : Изд-во стандартов, 1989.
- Раннев, Г. Г. Измерительные информационные системы [Текст] : учебник / Г. Г. Раннев. – М. : Академия, 2010. – 336 с.
- Дьяконов, В. П. Виртуальные лаборатории. Обзор приставок и плат к персональному компьютеру [Текст] / В. П. Дьяконов // Ремонт и сервис. – 2005. – № 7. – С. 48-53.
- Евдокимов, Ю. К. LabVIEW для радиоинженеров: от виртуальной модели до реального прибора [Текст] : практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW / Ю. К. Евдокимов, В. Р. Линдваль, Г. И. Щербаков. – М. : ДМК Пресс, 2007. – 400 с.
- Краус, М. Измерительные информационные системы [Текст] / М. Краус. – М. : Мир, 1975. – 172 с.
- Теоретические основы технической эксплуатации средств телекоммуникационных систем : учебное пособие / [А. М. Лабунец, В. А. Любимов, И. В. Лутохин и др.] ; под общ. ред. А. М. Лабунеца. – Орел : Академия ФСО России, 2009. – 298 с
- Кузнецов С. Н., Огнев И. В., Поляков С. Ю. Методика тестирования каналов связи Ethernet // Технологии и средства связи. – 2005. – №. 2. – с. 46-48.
дипломов
Оставить комментарий