空管自動化系統(tǒng)穩(wěn)定度分析

黃聃

摘要：本文主要對空管自動化系統(tǒng)穩(wěn)定度進行了探討，分析討論了影響自動化系統(tǒng)穩(wěn)定度的因素，之后使用浴盆曲線來描述分析自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障，并建立相應(yīng)的自動化系統(tǒng)故障概率模型，之后根據(jù)故障概率模型來探討并分析了提升自動化系統(tǒng)穩(wěn)定度的方法建議。

關(guān)鍵詞：自動化系統(tǒng);概率模型;建議措施

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0229-02

1 影響自動化系統(tǒng)穩(wěn)定度因素分析

系統(tǒng)穩(wěn)定性時指系統(tǒng)要素在外界影響下表現(xiàn)出的某種穩(wěn)定狀態(tài)。而空管自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性就是自動化系統(tǒng)在一定時間內(nèi)，可以正常接收輸出信號提供使用的時間長度。其表征了自動化系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性，收到自動化系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)年限的影響。自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性越高，其設(shè)備越可靠[1]。

自動化系統(tǒng)的運行過程中的穩(wěn)定性，是自動化系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)，可以正常穩(wěn)定輸出信號，供管制員使用的時間概率。它受到自動化系統(tǒng)整體運行時間、自動化的故障時間、自動化的故障處理維修時間，這三方面的影響。其一般符合以下公式：

（1）

式（1）中，R（t）為系統(tǒng)穩(wěn)定性，它代表了自動化系統(tǒng)可以正常工作的概率;MTBF代表了系統(tǒng)平均能正常提供信號時間長度;MTTR表示了系統(tǒng)在總體運行時的平均發(fā)現(xiàn)故障到修復(fù)故障直至提供信號的時間長度。由公式我們可看出，自動化的系統(tǒng)穩(wěn)定性R，受到MTTR時間的影響非常大，只要降低MTTR，就可以提升自動化的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

并由此可以的得到自動化的故障率，即以下列公式：

（2）

Q（t）為自動化的不穩(wěn)定性，其表征了自動化在一段時間內(nèi)出現(xiàn)故障問題，無法不正常的概率。

因此我們要降低MTTR，就要是自動化系統(tǒng)不穩(wěn)定性Q（t）的概率降低，并較少發(fā)現(xiàn)故障的時間和修復(fù)故障的時間。

并且依照概率的原理有，可以得到故障的密度函數(shù)：

（3）

并由此式（2）可以得到自動化系統(tǒng)的故障率：

（4）

λ（t）為自動化系統(tǒng)的故障率，表示在一定的時間內(nèi)故障概率的增加量與系統(tǒng)的可靠度的對比。

式（4）通過變化可得到：

（5）

在積分可以得到：

（6）

即是自動化系統(tǒng)的平均穩(wěn)定輸出信號時間MTBF。

2 自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率模型分析

根據(jù)經(jīng)驗，一般空管自動化系統(tǒng)生命周期的一般有分為三個階段，三個階段發(fā)生故障的原因和數(shù)量都有的明顯區(qū)別。

第一個階段稱之為調(diào)試階段，此時由于自動化系統(tǒng)剛安裝完成，存在大量需要調(diào)試的設(shè)備和軟件，故此時故障率高，并隨著調(diào)試正式運行故障率逐步降低。

第二個階段稱之為正常使用階段，自動化系統(tǒng)安裝調(diào)試完成，渡過磨合期后，進入的階段，此時系統(tǒng)正常工作穩(wěn)定，為偶發(fā)性出現(xiàn)故障問題，自動化系統(tǒng)的故障率也保持穩(wěn)定。

第三個階段稱之為損耗階段，此時自動化系統(tǒng)已經(jīng)運行工作多年，大部分主機硬件過于老損，已過了正常使用期限，且軟件長時間未更新，已無法更上目前使用需求，故障率將隨著時間不斷增加[2]。

當前我國自動化系統(tǒng)基本雙網(wǎng)主備一網(wǎng)應(yīng)急的工作模式，單個節(jié)點的出現(xiàn)故障，并不會直接導(dǎo)致自動化系統(tǒng)不正常，但有些部件確是唯一保障的，如供電，軟件等，當一路供電出現(xiàn)故障時，自動化系統(tǒng)只能提供降級保障，直接影響管制的航班指揮[3]。因此我們對一些關(guān)鍵節(jié)點，一旦出現(xiàn)故障就會影響信號的正常使用，需要格外關(guān)注。

由于自動化系統(tǒng)的任意關(guān)鍵節(jié)點一旦問題，將直接造成自動化系統(tǒng)的故障，因此可以將自動化系統(tǒng)的關(guān)鍵部件簡化為一個串聯(lián)系統(tǒng)。

因此依照式（5）自動化系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的可靠性可以等效為：

（7）

式中Rs（t）表示自動化系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的可靠性，n表示有多少個系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點，λi為每個系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點的故障率。

而相應(yīng)影響系統(tǒng)降級的重要節(jié)點，由于只有系統(tǒng)類型兩個或者兩個以上出現(xiàn)問題，才會影響到管制的正常使用。因此將自動化系統(tǒng)的重要節(jié)點簡化為一個并聯(lián)系統(tǒng)。

依照式（5）和式（7）自動化系統(tǒng)重要節(jié)點的可靠性可以等效為：

（8）

其中Rp（t）表示自動化系統(tǒng)重要節(jié)點的可靠性，m表示有多少組系統(tǒng)重要節(jié)點，λj為每個系統(tǒng)重要節(jié)點的故障率。由于自動化的兩個的心痛重要節(jié)點在同一組，是功能完全一樣，甚至有的節(jié)點使用時長和生成批次都接近一致的，因此可以認為（9）

將式（9）帶入式（8）可以得到：

（9）

因此對于自動化系統(tǒng)可以等價于一套由串并聯(lián)組成的系統(tǒng)。

所以根據(jù)式（10）和式（7）可出自動化全系統(tǒng)的穩(wěn)定性函數(shù)R（t）。

（10）

由此可以看出隨著部件n和m的增多，使用年限t的增加，自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定度將逐步降低。

3 提高自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性建議

從上文可以知道，要提高自動化系統(tǒng)穩(wěn)定性就要減少自動化的無法提供正常使用的時間，因此本節(jié)講出降低自動化系統(tǒng)不正常的概率，減少發(fā)現(xiàn)故障的時間，加快修復(fù)故障的時間，這三個方面進行分析探討。

減少自動化關(guān)鍵節(jié)點的數(shù)量，這里又分為硬件和軟件兩方面，硬件上應(yīng)采盡量采取相同功能不同型號的設(shè)備，減小設(shè)備同時出現(xiàn)故障的概率。同時保持自動化硬件版本的更新，及時依照廠家建議更新硬件的固件版本;在軟件上，每次軟件升級和參數(shù)修改前，都應(yīng)該做好前一版本的備份，并依照測試流程，在自動化測試系統(tǒng)是，對新軟件做好功能性測試和穩(wěn)定性測試。同時要做好防網(wǎng)絡(luò)病毒的措施，及時更新修復(fù)系統(tǒng)漏洞。

減少平均發(fā)現(xiàn)故障的時間，由于現(xiàn)在服務(wù)器都是HP的，可以利用HP的LIO遠程監(jiān)控軟件，來對服務(wù)器進行遠程檢測監(jiān)控，以此來檢測服務(wù)器的硬件信息。

加快修復(fù)故障的時間，要加快修復(fù)時間，本地要存放有相關(guān)備件，同時備件應(yīng)與系統(tǒng)有相同的軟件版本，一般來說，可以將測試系統(tǒng)的硬件軟件版本保持與主用系統(tǒng)一致，出現(xiàn)故障時，可以快速將測試系統(tǒng)上的備件換至主用系統(tǒng)。要針對保障人員在自動化系統(tǒng)正常工作時操作機會少，做好專門理論和實操培訓(xùn)，并多在測試系統(tǒng)上進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

參考文獻

[1] 嚴浩.淺析空管自動化系統(tǒng)發(fā)展趨勢[J].空中交通，2016（1）：20-21.

[2] 中國民用航空局.MH/T4029.2-2012，民用航空空中交通管制自動化系統(tǒng)技術(shù)要求[S].

[3] 丁湛，黃雙華.基于威布爾分布的可靠性壽命分布模型的建立[J].電子測量技術(shù)，2007，30（3）：34-35.

Stability Analysis of Air Traffic Control Automation System

HUANG Dan

（Fujian Sub-bureau of East China Regional air Traffic Management Bureau of Caac， Fuzhou Fujian? 350000）

Abstract：This paper mainly discusses the stability of the air traffic control automation system， analyzes and discusses the factors affecting the stability of the automation system， then uses the bathtub curve to describe the failure of the analysis automation system， and establishes the corresponding automatic system failure probability model， then according to the failure probability The model explores and analyzes the methodological recommendations for improving the stability of the automation system.

Key words：Air Traffic Control Automation System;Probability Model;Suggestion and measure