РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ СВЯЗИ

DEVELOPMENT OF INFORMATION AND MEASURING SYSTEMS FOR DIAGNOSIS OF COMMUNICATION EQUIPMENT

Alexander Soloviev

Employee, Academy FSO Russia,

Russia, Oryol

Dmitry Komolov

Employee, Academy FSO Russia,

Russia, Oryol

Maxim Pronin

Employee, Academy FSO Russia,

Russia, Oryol

Sergey Smal

Employee, Academy FSO Russia,

Russia, Oryol

АННОТАЦИЯ

Рассмотрен опыт разработки информационно-измерительных систем, повышающих полноту контроля современной аппаратуры связи

ABSTRACT

The experience of developing information and measurement systems that enhance the completeness of control of modern communication equipment is considered.

Ключевые слова: автоматизированная система контроля, крейтовые модульные системы, платы оцифровки сигналов.

Keywords: automated control system, digital modular systems, signal digitization boards.

Повышение качества функционирования аппаратуры связи немыслимо без контроля ее состояния – одной из функций процесса управления, заключающегося в оценке величины контролируемого параметра и его отклонений от требуемого значения [1].

Непрерывное совершенствование и усложнение аппаратуры связи приводит к необходимости в процессе ее эксплуатации измерять и контролировать сотни, иногда тысячи параметров и характеристик. Для этого применяются  разнообразные средства измерений: амперметры, вольтметры, ваттметры, измерители комплексных коэффициентов передачи, электронно-счетные частотомеры, осциллографы, анализаторы спектра, измерители коэффициентов шума, анализаторы цифровых каналов, генераторы высокочастотных и низкочастотных сигналов, анализаторы логи­ческих состояний и др.

Например, только на измерение в 15-ти контрольных точках параметров радиорелейной станции Р-430, предназначенной для развертывания цифровых радиорелейных линий большой протяженности, требуется четыре разнотипных средства измерений: анализатор АИСТ, измеритель мощности М3-51, прибор измерительный многофункциональный Ц4342-М1, анализатор спектра R&S FSH3.

Последовательное подключение к контрольным точкам средств измерений для получения контрольно-измерительной информации и ее обработки увеличивает стоимость контроля, его продолжительность и снижает полноту, определяемую выражением [2]:

где  N_ок, N_о - соответственно, количество одновременно контролируемых и общее количество модулей в аппаратуре связи.

Повышение полноты контроля может быть достигнуто применением для контроля аппаратуры связи информационно-измерительных систем (ИИС), которые представляют собой совокупность функционально объединенных измери­тельных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, ее преобразова­ния, обработки в целях представления потребителю в требуемом виде либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации [3]. Если раньше ИИС выполняли функции качественного контроля, т.е. определения в норме или не в норме находится контролируемый параметр, то в настоящее время, решая задачи количественного (измерительного) контроля, они за счет одновременного измерения параметров в нескольких контрольных точках позволяют оперативно осуществить поиск любого отказавшего модуля.

Следует также отметить, что современные ИИС представляют собой гибкие, универсальные системы, позволяющие легко изменять свои функциональные возможности в соответствии с изменением параметров и функций объекта контроля. Такая универсальность ИИС обусловливается применением стандартного интерфейса с серийно выпускаемыми приборами-модулями со встроенными интерфейсными функциями [4]. Сравнительная простота программирования взаимодействия узлов ИИС при передаче-приеме информации, возможность применить сотни, а может, и тысячи вариантов использования приборов-модулей и вспомогательных устройств для улучшения показателей быстродействия, достоверности получаемой информации, наглядности ее представления и т.д. – далеко неполный перечень достоинств применения ИИС для поиска неисправностей в аппаратуре связи.

В настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью выпускается значительное количество приборов-модулей, пригодных для реализации информационно-измерительных систем на базе различных аппаратных платформ, сравнительный анализ которых приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Сравнительный анализ аппаратных платформ построения ИИС

Несмотря на то, что любая из аппаратных платформ может быть использована для поиска неисправностей в аппаратуре связи, разработаем ИИС для диагностирования радиорелейной станции Р-430 с использованием имеющихся на кафедре плат оцифровки сигналов DAQ (Data Acquisition – сбор данных), которые обладают требуемой функциональностью.  Такие платы выступают в качестве аппаратурной части ИИС, устанавливаются в типовую ЭВМ и обеспечивают преобразование реальных сигналов в массив данных для передачи в программную среду для обработки, а поскольку обладают конструктивной, информационной и электрической совместимостями, то являются пригодным для поиска неисправностей в аппаратуры связи, т.е. реализации и функций диагностирования.  В процессе разработки ИИС для РРС Р-430 строилась диагностическая модель с указанием контролируемых точек на выходе проверяемых модулей (рис. 1), в которых измерялся коэффициент битовых ошибок:

Рисунок 1. Диагностическая модель РРС Р-430

На основе диагностической модели была реализована диагностическая таблица (табл. 2) с указанием кодовых чисел для идентификации неисправных модулей по результатам измерения параметров в выбранных контрольных точках с фиксацией результатов в виде 1 или 0 (1 – измеряемый параметр в норме; 0 – не в норме):

Таблица 2.

Диагностическая таблица

Реализация содержания диагностической таблицы на логических элементах с последующим сравнением коэффициента битовых ошибок с нормой (10^-6) стало основой для программной реализации процесса поиска неисправностей в оборудовании радиорелейной станции в виде блок-диаграммы (рис. 2):

Рисунок 2. Блок-диаграмма поиска неисправного модуля в РРС Р-430 (на примере БКК-Т)

После чего была разработана обобщенная методика диагностирования неисправностей РРС Р-430, включающая как настройку применяемой платы DAQ, так и идентификацию неисправного модуля по результатам проведения измерения значений диагностических параметров: 1. Подключение ИИС к РРС Р-430. 2. Подготовка РРС Р-430 в режим поиска неисправностей. 3. Настройка платы DAQ ИИС для поиска неисправностей в РРС Р-430. 4. Передача тестовых воздействий на вход тестируемого оборудования РРС Р-430. 5. Измерение параметров в контрольных точках. 6. Сравнение измеренных параметров с нормой. 7. Определение неисправных модулей в соответствии с диагностической таблицей.

На основе предложенной методики был разработан алгоритм диагностирования РРС Р-430 (рис. 3):

Рисунок 3. Алгоритм диагностирования РРС Р-430

Реализацией разработанного алгоритма стала разработанная ИИС, лицевая панель которой представлена на рисунке 4, а фрагмент блок-диаграммы – на рисунке 5.

Рисунок 4. Лицевая панель информационно-измерительной  системы

Рисунок 5. Блок-диаграмма информационно-измерительной системы

При запуске ИИС осуществляется выбор порта (канала), типа тестовой псевдослучайной последовательности, устанавливается необходимое количество импульсов, подаваемых на вход РРС Р-430 для поиска неисправностей. При необходимости предусмотрено изменение параметров тестового сигнала при потере синхронизации путем передачи соответствующего маркера.

Содержащая элементы цифрового ввод/вывода, блок-диаграмма ИИС позволяет использовать применяемую плату DAQ для измерения параметров в контрольных точках. Генерация сигналов осуществляется программно-математическими методами, позволяющими синтезировать почти идеальный сигнал без нелинейных искажений со стабильной частотой и амплитудой, а также с известной начальной фазой. В реальном генераторе такие метрологические параметры практически недостижимы.

Отличительной особенностью разработанной ИИС является возможность измерения коэффициента битовых ошибок одновременно в пяти контрольных точках для последующего сравнения с допустимыми нормами, что позволяет в пять раз повысить полноту диагностирования радиорелейной станции.

Таким образом, на основе предложенной методики и разработанного алгоритма с использованием платы DAQ была разработана информационно-измерительная система, позволяющая локализовать неисправный  модуль в РРС Р-430. Направлением дальнейших исследований является наполнение ИИС функциями прогнозирования технического состояния, что открывает возможности для разработки на ее основе системы технической диагностики.

Список литературы:

1. Машиностроение: Терминологический словарь / Под общ. Ред. М.К. Ускова, Э.Д. Богданова – М. : Машиностроение, 1995. – 592.: ил.
2. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. – М. : Изд-во стандартов, 2000.
3. РМГ 29-99 (Рекомендации по межгосударственной стандартизации). Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. – М. : Изд-во стандартов, 2000.
4. Батоврин В.К. Автоматизация измерений и испытаний. – М.: Радио и связь, 2011, 128 с.