劉釗

摘 要：本文擬對(duì)TBH-522型150kw短波發(fā)射機(jī)的工作指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)采集出來(lái)，通過(guò)串口通訊傳輸?shù)焦た貦C(jī)上，實(shí)時(shí)地監(jiān)控、記錄發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)及各部分電路工作時(shí)的指標(biāo)，并根據(jù)這些工作狀態(tài)指標(biāo)，提取出記錄發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生出的一些非正常的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)通過(guò)運(yùn)算，得出分析報(bào)告。另外錄入一些發(fā)射機(jī)一些固定的、常見(jiàn)的、或者典型性的多發(fā)性故障，匯總這些故障的狀態(tài)現(xiàn)象，確定故障的性質(zhì)、類(lèi)別、程度，以便采用針對(duì)性措施，控制和防止故障的發(fā)生，為設(shè)備維修提供正確的技術(shù)支持。最終將這些故障分層、分類(lèi)，給出診斷說(shuō)明與最佳的處理方式。它的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用將成為發(fā)射電臺(tái)提高工作效率的有力幫手，且對(duì)其他機(jī)型的發(fā)射機(jī)故障診斷也有較好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)；故障診斷；設(shè)備維修

中圖分類(lèi)號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）07-0209-02

1 課題研究背景和意義

目前我臺(tái)使用短波發(fā)射機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度較低，表值采集信號(hào)容易受到干擾，準(zhǔn)確度不高，在故障發(fā)生時(shí)不知道是因?yàn)楣收弦鸬倪€是干擾引起的，所以經(jīng)常無(wú)法作為判斷故障的依據(jù)，而在運(yùn)行中還需要人為調(diào)整一些表針，一個(gè)完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的是將被測(cè)機(jī)器的參數(shù)通過(guò)取樣單元直接測(cè)量并顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域或者電子元器件出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行診斷和處理。

2 發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)控開(kāi)關(guān)量的主要設(shè)備就是電控箱，電控箱由電源控制小盒及電源保護(hù)小盒、測(cè)量及報(bào)警小盒、自動(dòng)調(diào)諧小盒等設(shè)備組成。檢測(cè)的內(nèi)容分為三部分：低周箱監(jiān)測(cè)點(diǎn)：分別為前級(jí)燈絲電流、前柵極電流、前柵極電壓、前簾柵電流、前簾柵電壓、高前板流、高前板壓、末級(jí)燈絲電流、末級(jí)柵流、末級(jí)柵壓、高末級(jí)簾柵流。高周箱監(jiān)測(cè)點(diǎn)：分別為高前激勵(lì)、寬放電壓、寬放電流、末級(jí)板流、末級(jí)板壓、輸出功率、反射功率、入水溫度。高頻信號(hào)的監(jiān)測(cè)：分別為調(diào)幅度的監(jiān)測(cè)、載波頻偏的監(jiān)測(cè)。

3 硬件的連接關(guān)系

系統(tǒng)硬件采用NanoPC-T2作為系統(tǒng)主板，其輸入電路部分由兩塊構(gòu)成，一路為由隔離變送器送到的24路數(shù)據(jù)通過(guò)MAX1270/1271電路進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換再送到主板芯片中，射頻調(diào)幅度監(jiān)測(cè)電路也通過(guò)這部分輸入到NanoPC-T2，另一路水溫監(jiān)測(cè)電路是通過(guò)DS18B20電路輸入到NanoPC-T2。輸入電路與主板之間采用SPI總線連接，是一種同步串行傳輸方式，硬件功能強(qiáng)，使CPU使用率變低。而輸出電路分為三大塊，第一路輸送到顯示屏，第二路輸送到前面板運(yùn)行狀態(tài)指示，第三路為24路輸出電路通過(guò)MAX5825進(jìn)行了數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，最終輸送到發(fā)射機(jī)面板的電表指示，他們之間采用IIC總線連接，這種總線的優(yōu)點(diǎn)是雙工同步數(shù)據(jù)傳輸，接口線較少、控制方法簡(jiǎn)單、通訊速率高等，這種總線的接口協(xié)議里包含設(shè)備地址信息，同一總線連接多個(gè)設(shè)備。

電量的采集分為24路，第一組8路AD輸入采集高周部分為高前級(jí)電子管的燈絲、柵極、簾柵極以及板極的電流和電壓。另外一組8路AD采集高末級(jí)電子管的燈絲、柵極以及簾柵極以及末級(jí)板極的電流和電壓；再分出6路AD采集高前級(jí)激勵(lì)器電壓；寬放電壓、電流；輸出功率、反射功率、出入水溫度，最后2路AD輸入用于調(diào)幅波監(jiān)測(cè)電路，采集高頻調(diào)幅波信號(hào)的載波直流和音頻檢波信號(hào)。其中用到兩塊MAX1270，一塊MAX1271集成電路，其中22路需要經(jīng)過(guò)ISO124隔離變送放大器。另外還有2路不需要經(jīng)過(guò)隔離變送器的信號(hào)來(lái)自調(diào)幅度監(jiān)測(cè)電路的檢波音頻信號(hào)和經(jīng)過(guò)隔直電容的音頻信號(hào)。

非電量的采集分為5路，其中2路測(cè)量入水溫度和出水溫度；另外三路分別為水位、水壓和位移。

ISO隔離放大器是低成本的隔離放大器，在輸入/輸出電路中起著電氣絕緣的放大電路，它的輸入/輸出和電源電路之間不用直接電路耦合，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，按比例放大，提高共模抑制比，保護(hù)設(shè)備安全。

因?yàn)樘幚砥髦荒軌蛱幚頂?shù)字信號(hào)，而ISO隔離器送過(guò)來(lái)的是模擬信號(hào)，就必須要進(jìn)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換。MAX1270/MAX1271是多量程的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，芯片供電電壓+5V。

原有的水溫監(jiān)測(cè)傳感器因?yàn)槭艿礁蓴_等因素，經(jīng)常出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)等情況，在巡機(jī)抄表時(shí)發(fā)現(xiàn)甚至出水溫度很接近與入水溫度，是日常維護(hù)工作中的一個(gè)隱患，無(wú)法正確判斷發(fā)射機(jī)的熱交換量，而發(fā)射機(jī)的大量真空器件的故障就是因?yàn)闇囟忍叨鸬?。所以在此次設(shè)計(jì)中，使用了DS18B20可編程數(shù)字溫度計(jì)，測(cè)量范圍-55℃～125℃，精度在±0.5℃，重要的是溫度數(shù)據(jù)通過(guò)“一字總線”數(shù)據(jù)傳輸，抗干擾能力極強(qiáng)，見(jiàn)圖1。

故障診斷系統(tǒng)與數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備連接關(guān)系，如上圖所示，上位機(jī)收集來(lái)自發(fā)射機(jī)自動(dòng)調(diào)諧裝置、電控系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，匯總成發(fā)射機(jī)狀態(tài)信息上傳至“監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主芯片”，系統(tǒng)平臺(tái)獲取的這些信息數(shù)據(jù)依賴(lài)上位機(jī)軟件，當(dāng)上位機(jī)軟件關(guān)閉時(shí)，專(zhuān)家系統(tǒng)平臺(tái)的相應(yīng)數(shù)據(jù)不會(huì)停止更新。相當(dāng)于直接通過(guò)網(wǎng)口從“監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主芯片”獲取數(shù)據(jù)。

4 故障診斷系統(tǒng)

現(xiàn)階段的診斷系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要組成部分，也是人工智能發(fā)展階段的產(chǎn)物，現(xiàn)在很多領(lǐng)域都已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了適合自己使用的診斷系統(tǒng)，在一些高級(jí)領(lǐng)域里診斷系統(tǒng)功能全面，實(shí)用性高，已經(jīng)逐步完善成熟。他們?cè)谂袛鄦?wèn)題的時(shí)候甚至超過(guò)人類(lèi)專(zhuān)家，所以我們借助這些優(yōu)勢(shì)的診斷系統(tǒng)，設(shè)計(jì)研發(fā)了適合自己的一套診斷系統(tǒng)，希望其在短波廣播發(fā)射機(jī)領(lǐng)域也能產(chǎn)生巨大的收獲。

對(duì)知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì)就是對(duì)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要部分，知識(shí)庫(kù)內(nèi)儲(chǔ)存大量的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，并正確表達(dá)，可以提高識(shí)別效率；而推理機(jī)要有精確的推理方法來(lái)提高故障診斷的精準(zhǔn)度。

知識(shí)表示是知識(shí)的符號(hào)化和形式化的過(guò)程，是用機(jī)器表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方法，是經(jīng)過(guò)削減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換的信息，簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，知識(shí)是經(jīng)過(guò)加工的信息。是這個(gè)領(lǐng)域所涉及的各個(gè)有關(guān)方面的一種符號(hào)表示，把知識(shí)編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中采用了基于產(chǎn)生式系統(tǒng)的規(guī)則表示法。

知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)為發(fā)射機(jī)表、參數(shù)表、前件表、后件表和規(guī)則表。

發(fā)射機(jī)表：發(fā)射機(jī)表中存放的是每臺(tái)發(fā)射機(jī)的編號(hào)、名字和頻道號(hào)。參數(shù)表：列出了所有發(fā)射機(jī)編號(hào)、參數(shù)編號(hào)、參數(shù)名稱(chēng)，標(biāo)準(zhǔn)值、正常狀態(tài)下的顯示值和需要采集電壓范圍。前件表：錄入規(guī)則的原因，表中列出了編號(hào)及原因描述。后件表：錄入故障結(jié)論，表中列出了編號(hào)及結(jié)論描述。規(guī)則表：錄入產(chǎn)生式規(guī)則的集合，包含的字段。

發(fā)射機(jī)在正常工作狀態(tài)下，有些表值正常狀態(tài)下是浮動(dòng)的一個(gè)值，有一定的變化范圍。模糊推理系統(tǒng)以模糊理論為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的非線性映射關(guān)系，通過(guò)模糊化模塊將輸入的精確值進(jìn)行模糊化處理，轉(zhuǎn)化成一個(gè)模糊的集合區(qū)間。

5 結(jié)語(yǔ)

這些故障的信息匯總了各種發(fā)射機(jī)的典型故障，用來(lái)作為處理故障的依據(jù)。診斷系統(tǒng)還具有學(xué)習(xí)功能，在未錄入故障的記錄中，自動(dòng)添加故障類(lèi)型，故障規(guī)則。這樣日積月累，故障的知識(shí)庫(kù)將越來(lái)越全面和飽滿(mǎn)，判斷故障的準(zhǔn)確性也會(huì)大大提高。

本文研究和設(shè)計(jì)的診斷系統(tǒng)，在監(jiān)控發(fā)射機(jī)狀態(tài)功能和診斷發(fā)射機(jī)故障的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)射機(jī)全面自動(dòng)化而言，僅僅是邁出了一小步，未來(lái)還需要建立更加全面的故障處理系統(tǒng)，使人工智能全面應(yīng)用于發(fā)射機(jī)，服務(wù)于廣播傳媒。