一種船舶氣象儀的故障診斷系統(tǒng)

張 寧， 王東明

（1.海軍駐上海地區(qū)艦艇設(shè)計(jì)研究軍代表室， 上海 200011； 2.山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所，山東 青島 266061）

引言

船舶氣象儀（以下簡稱氣象儀）為船舶提供氣象信息，是船舶上的重要設(shè)備[1]。當(dāng)氣象儀出現(xiàn)故障時(shí)需要能夠快速恢復(fù)正常工作，以保證船舶的航行安全和武器精準(zhǔn)打擊。進(jìn)行維修時(shí)需要首先判斷故障類別及位置，對難以排除的故障則需要維修專家上船或隨船維修，這在航行或執(zhí)行任務(wù)時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。本文介紹了一種船舶氣象儀故障診斷系統(tǒng)（以下簡稱故障診斷系統(tǒng)），希望以此能夠提高測試維修的工作效率，縮短維修時(shí)間，增強(qiáng)設(shè)備使用效率，提高裝備保障水平。

1 系統(tǒng)功能原理及組成

故障診斷系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由信息處理終端、檢測模塊等組成，整體示意圖如圖1所示。信息處理終端與檢測模塊之間通過CAN總線連接，方便組態(tài)。主儀器檢測模塊可仿真氣象儀各類傳感器輸出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號給氣象儀主儀器，實(shí)現(xiàn)對氣象儀主儀器的綜合檢測和故障診斷，并將檢測結(jié)果返回給信息處理終端完成顯示；傳感器檢測模塊仿真氣象儀主儀器，通過采集氣象儀各類傳感器信號，實(shí)現(xiàn)對傳感器、傳輸線及接插件的綜合檢查和故障診斷，并將檢查結(jié)果返回給氣象儀主儀器完成顯示；信息處理終端與檢測模塊均具有獨(dú)立的嵌入式微處理器，信息處理終端設(shè)計(jì)豐富的人機(jī)界面，操作、使用方便。

圖1 氣象儀故障診斷系統(tǒng)示意圖（虛線框內(nèi)為檢測對象）

氣象儀故障診斷系統(tǒng)可以檢測Q和E系列主儀器及相關(guān)傳感器，如測風(fēng)傳感器、氣壓傳感器、溫濕度傳感器等。由信息處理終端和4個(gè)檢測模塊組成。檢測模塊分別是Q系列傳感器檢測模塊、Q主儀器檢測模塊、E系列傳感器檢測模塊、E主儀器檢測模塊。

信息處理終端是氣象儀故障診斷系統(tǒng)信息處理和控制的核心，用以提供人機(jī)交互界面和操作按鍵，響應(yīng)用戶的操作命令，向檢測模塊發(fā)送檢測命令，顯示檢測信息，信息處理終端示意圖如圖2所示[2]。

圖2 信息處理終端示意圖

信息處理終端組件說明：

1）內(nèi)部接口A0：用于連接維修檢測設(shè)備檢測模塊，為其提供電源和通信接口。

2）內(nèi)部接口A1：作用與A0完全相同。

3）電源：充電器連接線的插入孔。

4）開關(guān)：上電和斷電用的開關(guān)。

5）顯示屏：液晶顯示屏，顯示控制菜單和檢測信息。

6）金屬鍵盤：維修檢測設(shè)備人機(jī)界面的控制鍵。

Q系列傳感器檢測模塊和E系列傳感器檢測模塊能夠按照信息處理終端的指令采集風(fēng)、溫濕度、氣壓、降水量、能見度等傳感器的信號，并把計(jì)算處理后的結(jié)果回傳給信息處理終端。

Q主儀器檢測模塊和E主儀器檢測模塊能夠按照信息處理終端的指令仿真輸出低、中、高三檔傳感器信號，代替Q/E系列傳感器與主儀器外部插座連接，對主儀器內(nèi)部線路進(jìn)行檢測；能夠仿真外部通信接口收發(fā)信息，對主儀器外部通信接口進(jìn)行檢測；能夠直接連接到主儀器內(nèi)部的電路板或功能模塊，對電路板或功能模塊進(jìn)行檢測。

2 系統(tǒng)的適用范圍

故障診斷系統(tǒng)是由山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所針對其研制的氣象儀開發(fā)的一種故障檢測設(shè)備。它可以通過仿真模擬手段，確定設(shè)備是否故障和故障位置，解決了氣象儀主儀器、傳感器、連接線及連接件的檢測和故障診斷等問題，為氣象儀保障提供了快速故障診斷的工具，提高了氣象儀的維修性、保障性及戰(zhàn)斗力，對保障航海裝備的正常工作和艦艇的航行安全起到了十分重要的作用[3]。

同時(shí)故障診斷系統(tǒng)可以搭載接口轉(zhuǎn)換模塊，通過各種接口或信號轉(zhuǎn)換，對其他廠家生產(chǎn)的氣象儀進(jìn)行故障診斷，從而實(shí)現(xiàn)了氣象儀智能化故障診斷的全覆蓋。

3 結(jié)語

故障診斷系統(tǒng)不僅可以對氣象儀進(jìn)行綜合測試及仿真、快速準(zhǔn)確地識(shí)別其故障類別、狀態(tài)、位置，而且可用于氣象儀的使用培訓(xùn)教學(xué)，可極大提高氣象儀的維修保障能力。故障診斷系統(tǒng)的研制成功對提升海軍保障能力進(jìn)而提高海軍戰(zhàn)斗力具有深遠(yuǎn)的軍事意義和社會(huì)效益。同時(shí)這也是裝備保障領(lǐng)域的有益探索，希望更多裝備承制單位能開發(fā)出適合自己裝備的故障診斷設(shè)備，從而提升海軍裝備整體的保障能力和戰(zhàn)斗力。