黃明俊,呂志召,李純秀
(中國(guó)人民解放軍第5720 工廠,安徽蕪湖 241000)
我國(guó)在航空電纜檢測(cè)技術(shù)研發(fā)方面,基本檢測(cè)原理與基礎(chǔ)技術(shù),雖然以引進(jìn)為準(zhǔn)。但是,近幾年通過(guò)實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”改革與大數(shù)據(jù)應(yīng)用,已經(jīng)研發(fā)設(shè)計(jì)出具有系統(tǒng)性檢測(cè)功能及作用的航空電纜綜測(cè)系統(tǒng)。一方面滿足了電纜檢測(cè)需求、實(shí)現(xiàn)了流程化的自動(dòng)化檢測(cè);另一方面,在檢測(cè)控制無(wú)線化的條件下利用系統(tǒng)功能模塊設(shè)置、檢測(cè)流程標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等。已經(jīng)能夠在合理的硬件選型與專業(yè)化的軟件功能設(shè)置方面,對(duì)主電纜導(dǎo)通、電纜絕緣等進(jìn)行較好的智能化檢測(cè)。
航空電纜類型多、應(yīng)用范圍廣,主要以短距離電能輸送、控制信號(hào)傳遞為特征。由于航空電纜使用環(huán)境相對(duì)復(fù)雜,容易在潮濕、高溫、振動(dòng)摩擦等多重因素的影響下,發(fā)生絕緣性能下降、導(dǎo)通受阻、數(shù)據(jù)傳輸失靈等問(wèn)題。因此,為有效解決此類故障,在新時(shí)期結(jié)合人工主導(dǎo)檢測(cè)的方式,研發(fā)設(shè)計(jì)具有綜合檢測(cè)功能的航空電纜綜測(cè)系統(tǒng)。
從技術(shù)需求角度來(lái)看,該系統(tǒng)旨在克服傳統(tǒng)檢測(cè)中的弊端,提高檢測(cè)精度及自動(dòng)化檢測(cè)水平,其特點(diǎn)集中體現(xiàn)在操作便利、精準(zhǔn)檢測(cè)、主觀因素干擾少等方面。該系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)定位在檢測(cè)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、檢測(cè)控制的無(wú)線化方面。因此,在明確“導(dǎo)通、絕緣、數(shù)據(jù)傳輸”性能檢測(cè)內(nèi)容的條件下,細(xì)化了檢測(cè)過(guò)程,使其落實(shí)到“通斷檢測(cè)、直流檢測(cè)、絕緣檢測(cè)與數(shù)據(jù)收發(fā)校驗(yàn)測(cè)試”方面。航空電纜綜測(cè)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)無(wú)線傳輸功能中,主副檢測(cè)端、絕緣檢測(cè)端均為手持式配置,通斷、阻值、絕緣檢測(cè)方面的終端設(shè)置有配套軟件:主檢測(cè)端功能與絕緣檢測(cè)端功能趨于一致,以存儲(chǔ)、顯示為準(zhǔn);副檢測(cè)終端與主檢測(cè)終端配合使用,其功能主要是解析主檢測(cè)端生成的數(shù)據(jù)及規(guī)則。
例如,在導(dǎo)通與阻值檢測(cè)方面,主要以PC(計(jì)算機(jī))工作端、主終端、副終端三大模塊構(gòu)成。登錄界面后,操作者可以根據(jù)其中的功能模塊設(shè)置完成相應(yīng)的檢測(cè)操作。以主終端功能模塊為例,在設(shè)置導(dǎo)通檢測(cè)電路的條件下,主要以待測(cè)電纜為對(duì)象。先進(jìn)行高精度A/D 采集,再通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)接口與檢測(cè)終端ARM(Advanced RISC Machine,精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))控制板的連接,確保待測(cè)電纜與導(dǎo)通電路之間的有效連接。而絕緣檢測(cè)終端的功能,主要以以絕緣測(cè)量電路、高壓產(chǎn)生電路、控制選擇電路設(shè)置為條件。借助通道切換電路、絕緣檢測(cè)系統(tǒng)電線電路之間的關(guān)聯(lián),再利用與主終端一致的ARM 控制板、無(wú)線數(shù)據(jù)接口、A/D 采樣等連接,保障待測(cè)電纜與絕緣檢測(cè)軟件的連接。
從綜測(cè)系統(tǒng)流程設(shè)置看,導(dǎo)通與阻值檢測(cè)流程,相對(duì)復(fù)雜,需要由主檢測(cè)終端按照工段PC 端提供的任務(wù)工單進(jìn)行任務(wù)配置,并由副檢終端在接收配置后,對(duì)其中的通斷、阻值進(jìn)行檢測(cè)。雖然3 個(gè)功能模塊屬于同一個(gè)系統(tǒng),但是在實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)各模塊進(jìn)行開機(jī)自檢,以保障應(yīng)用時(shí)的有效性,進(jìn)而在“登錄→發(fā)送任務(wù)單→接收任務(wù)單→解析任務(wù)→任務(wù)流程配置→執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)(總?cè)蝿?wù)被劃分為若干任務(wù))→上傳任務(wù)檢測(cè)結(jié)果→結(jié)果入庫(kù)→注銷”的基本操作流程下完成檢測(cè)任務(wù)。以絕緣檢測(cè)為例,僅包括工段PC 與絕緣檢測(cè)端兩大模塊,其流程中缺少了主副終端檢測(cè)中的副終端,同時(shí)在任務(wù)流程配置后可以根據(jù)對(duì)地絕緣、纜芯間絕緣完成相應(yīng)的任務(wù)檢測(cè),將檢測(cè)結(jié)果直接上傳、存儲(chǔ)于工段PC 數(shù)據(jù)庫(kù),最后完成注銷操作。
在硬件選型方面,以航空電纜檢測(cè)內(nèi)容為準(zhǔn),配置如下:
(1)檢測(cè)探針:通斷檢測(cè)探針(直流阻值)、絕緣檢測(cè)探針(絕緣電阻專用檢測(cè)線)。
(2)終端主控板:工業(yè)觸摸一體機(jī),型號(hào)為WLT-120R-AM20。
(3)無(wú)線數(shù)傳模塊:HD-M805 Lora。
(4)導(dǎo)通檢測(cè)及電阻測(cè)量取樣模塊:自制PCB 取樣板,用RX70系列萬(wàn)分之一高精度線完成線繞;以美國(guó)ANALOG DEVICE 的ADR01ARZ 10V 精密基準(zhǔn)電壓源芯片作為穩(wěn)壓模塊。
(5)高精度A/D 模塊:YAV-USB-8AD。
(6)絕緣檢測(cè)模塊:JG3618 絕緣電阻檢測(cè)儀系列(生產(chǎn)廠家為揚(yáng)州金冠電氣有限公司)。
在軟件功能設(shè)置方面,包括主副檢測(cè)端軟件、絕緣端檢測(cè)軟件。兩種軟件的檢測(cè)功能設(shè)置以檢測(cè)內(nèi)容(對(duì)象)為準(zhǔn),主要包括8 個(gè)部分:①本機(jī)自檢;②任務(wù)單解析;③任務(wù)流程配置;④無(wú)線數(shù)傳接口;⑤檢測(cè)回路控制;⑥指示燈和提示音控制;⑦檢測(cè)結(jié)果獲??;⑧本土存儲(chǔ)與查詢。
以導(dǎo)通及阻值檢測(cè)為例,首先,確定工段PC 端的登錄與發(fā)送任務(wù)單。其次,在主檢測(cè)端按照開機(jī)自檢,待自檢顯示各項(xiàng)功能正常的情況下,根據(jù)收到的任務(wù)單開始任務(wù)單解析,并在輸入副終端ID 后啟動(dòng)對(duì)應(yīng)副終端,使副檢測(cè)端進(jìn)入開機(jī)自檢狀態(tài),待檢測(cè)結(jié)果顯示各項(xiàng)功能正常的情況下,則根據(jù)主檢測(cè)端的任務(wù)流程配置。在主檢測(cè)端執(zhí)行主檢測(cè)任務(wù),在副檢測(cè)端進(jìn)執(zhí)行收到的任務(wù)流程,按部就班進(jìn)行通斷檢測(cè)、阻值檢測(cè)。然后,在副檢測(cè)端完成執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)后,將檢測(cè)結(jié)果傳遞到主檢測(cè)端。這樣實(shí)際上就形成了一個(gè)主檢測(cè)端與副檢測(cè)端之間的連接,并且能將檢測(cè)結(jié)果傳送到工段PC 端的接收檢測(cè)結(jié)果環(huán)節(jié),從而完成結(jié)果入庫(kù)設(shè)置以及相應(yīng)的注銷工作等。在使用該系統(tǒng)時(shí),系統(tǒng)可以根據(jù)操作者選定的檢測(cè)對(duì)象,實(shí)施全過(guò)程指標(biāo)化檢測(cè),一般不需要進(jìn)行其他操作。一旦發(fā)生檢測(cè)結(jié)果異?,F(xiàn)象,可以根據(jù)界面管理中的干預(yù)檢測(cè)過(guò)程實(shí)施精準(zhǔn)管控。
以絕緣電阻檢測(cè)為例,僅設(shè)置了工段PC 端與絕緣檢測(cè)端,程序相對(duì)簡(jiǎn)單,僅需要從工段PC 端出發(fā),完成登陸并發(fā)送任務(wù)單后,可以在自檢正常狀態(tài)下完成:接收任務(wù)單→任務(wù)單解析→任務(wù)流程設(shè)置→執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)→對(duì)地絕緣與纜芯間絕緣檢測(cè)。完成若干任務(wù)檢測(cè)后,直接將檢測(cè)結(jié)果存儲(chǔ)到工段PC 端的數(shù)據(jù)庫(kù),最后注銷工作即可。
與前兩種檢測(cè)相比,電路檢測(cè)比較細(xì)致,包括通斷電路檢測(cè)、阻值電路檢測(cè)、絕緣電路檢測(cè)等。以絕緣檢測(cè)電路為例,檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)主要由R1、R2組成的網(wǎng)絡(luò)為準(zhǔn)。如果連接了待測(cè)電纜,假設(shè)Uo為取樣電壓,Ut為絕緣測(cè)試電壓,則可以得到如下公式:
首先,航空電纜綜測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與飛機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)、電纜類型、電纜功能及作用等密切關(guān)聯(lián)。在系統(tǒng)開發(fā)之前,需要先對(duì)航空電纜檢測(cè)中常見(jiàn)的故障進(jìn)行匯總與分類,利用當(dāng)前使用的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),設(shè)置故障范例庫(kù)。這樣可以使系統(tǒng)故障檢測(cè)時(shí)的故障預(yù)警、故障識(shí)別、故障分析、故障處理形成一個(gè)完整的閉環(huán),從而建立與檢測(cè)系統(tǒng)相匹配的風(fēng)險(xiǎn)管理體系。
其次,航空電纜綜測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用時(shí),硬件設(shè)備選型差異、軟件功能編程方案不同,均會(huì)對(duì)航空電纜檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生一定的影響。而且,在技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)層面,提升檢測(cè)點(diǎn)數(shù)、減少錯(cuò)誤發(fā)生率已經(jīng)屬于必要條件。因此,建議細(xì)化系統(tǒng)檢定工作,結(jié)合航空工業(yè)檢定部門,對(duì)系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行全面、精準(zhǔn)檢定,從而保障檢測(cè)成果清單內(nèi)容的完整性與有效性。
最后,航空電纜綜測(cè)技術(shù)以數(shù)據(jù)化思維為準(zhǔn),航空電纜檢測(cè)企業(yè)在實(shí)際的檢測(cè)系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),應(yīng)該將產(chǎn)業(yè)鏈思維、系統(tǒng)性思維、數(shù)據(jù)化思維關(guān)聯(lián)起來(lái),從思路決定出路的基本原則出發(fā),對(duì)三者之間的一致性或共性基礎(chǔ)做深入一步的探討,建議加強(qiáng)對(duì)航空電纜檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。同時(shí),以實(shí)際機(jī)型為準(zhǔn),從導(dǎo)線檢測(cè)、阻值檢測(cè)、絕緣檢測(cè)等檢測(cè)內(nèi)容方面出發(fā),通過(guò)應(yīng)用數(shù)據(jù)共享機(jī)制、利用信息管理平臺(tái),促進(jìn)飛機(jī)電子電氣子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)與綜測(cè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換。進(jìn)而輔助檢測(cè)系統(tǒng)較為快速的識(shí)別出電氣特性、提高綜測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用效用。
自我國(guó)C919 大飛機(jī)研制成功之后,我國(guó)航空事業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了新的工業(yè)化發(fā)展階段。通過(guò)以上分析可以看出,航空電纜檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三大主要階段,在新時(shí)期的發(fā)展現(xiàn)狀表明其正在向著全數(shù)字化方向進(jìn)行升級(jí)轉(zhuǎn)型。雖然當(dāng)前航空電纜檢測(cè)技術(shù)的智能化程度相對(duì)較高,但是在應(yīng)用實(shí)踐方面,諸多檢測(cè)方案的開發(fā)設(shè)計(jì)與功能模塊設(shè)置時(shí)仍然存在同一化現(xiàn)象。因此,為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)航空電纜檢測(cè)技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用,建議先從技術(shù)研發(fā)的層面進(jìn)行深化研究,再借助應(yīng)用實(shí)踐中的反饋機(jī)制建立以人工智能等算法為準(zhǔn)的可循環(huán)優(yōu)化模式,進(jìn)而為航空電纜檢測(cè)的全數(shù)字化創(chuàng)新發(fā)展提供技術(shù)支持。