導彈陣地電氣設備智能巡檢儀

摘要：從分析導彈陣地空調設備的特點及目前陣地空調設備管理存在的問題出發，研制了導彈陣地空調設備智能巡檢儀；簡單介紹了導彈陣地空調設備智能巡檢儀的整體設計思路，在此基礎上詳細介紹了該系統硬件各功能模塊的設計思路和系統軟件的實現方法。

關鍵詞：智能巡檢儀；陣地空調設備；維修保障；PC/104

D01： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.8.008

O 引言

導彈陣地是導彈武器貯存、人員生存及作戰演習之依托，其通風空調與給排水等綜合保障能力是部隊順利實施作戰的重要基礎和前提。陣地空調、排水、通風等設備是實施陣地綜合保障的主要手段，具有數量龐大、種類繁多、大區域分散布置、常年連續運行等特點，隨著陣地相關設備技術更新，使單臺設備的技術保障、系統級的維修決策、備附件的使用管理等難度急劇增大，現有的人工巡視、事后檢修、獨立保障等傳統技術手段和經驗做法已無法可靠、高效地實現陣地空調、排水、通風等電氣設備的安全運行與快速維修保障，也難以確保陣地環境的有效保障。

為了滿足導彈陣地空調、排水、通風等電氣設備管理現代化的需求，實現導彈陣地電氣設備巡檢工作的自動化、高效化，減輕陣地管理人員的勞動強度、提高工作質量，進而提高陣地的綜合保障能力，利用較為成熟的嵌入式PC/104計算機技術、網絡技術、信息技術、遠程監測、診斷和維修技術等先進技術，研制導彈陣地電氣設備智能巡檢儀，實現導彈陣地電氣設備的遠程化和網絡化管理，通過導彈陣地網絡系統，實現信息、技術、資源的共享，方便陣管專家的遠程業務指導和技術支持，提高陣地電氣設備故障維修的速度和效率，解決目前導彈陣地電氣設備管理過程中遇到的技術難題。

1 巡檢系統需求分析

導彈陣地電氣設備智能巡檢系統是以實現導彈陣地空調、排水、通風等電氣設備高效穩定運行、精細化規范管理為目標的信息化管理程序，通過導彈陣地電氣設備標準化巡視作業和定期巡回檢查建立信息平臺，按照預先設定好的計劃和任務，進行全方位、全過程、全設備管理，能夠快捷準確有效地進行巡檢，系統將現場所采集到的信息數據及時地進行分析處理，使導彈陣地管理人員能夠直觀地覺察到各類空調、排水、通風等電氣設備的運行狀況，及時發現和處理導彈陣地電氣設備運行中出現的異常、缺陷和隱患，保證導彈陣地空調、排水、通風等電氣設備能夠穩定、安全、可靠地運行，實現導彈陣地電氣設備運行管理工作的規范化、標準化、精細化。

由陣地空調、排水、通風等電氣設備數字化檢測與維修保障系統的特點可知，智能巡檢儀是點檢工作站中設備狀態信息的采集設備，系統應具備以下幾項功能：從點檢工作站下載巡檢任務，按照巡檢計劃中檢測點參數的設定采集并保存測量數據，而后將保存在系統上的測量數據通過通訊接口上傳到點檢工作站，進而通過局域網保存到網絡數據庫。由此可見，巡檢系統應具有便攜性的特點，同時除了能夠實現系統的信號采集分析的基本功能外，還能夠實現系統的巡檢功能。

2 系統總體結構

系統首先通過點檢方式獲取動態的陣地空調、排水、通風等電氣設備的運行數據，接著經過數據分析和故障診斷得出設備狀態，然后由狀態來驅動維修計劃的生成，從而實現“動態”的導彈陣地電氣設備管理機制。

在系統的總體組成上，導彈陣地電氣設備狀態數據的大規模分散采集為整個系統的基礎，它為系統提供了設備狀態檢測和維修保障所需的數據來源。它的功能主要是完成對設備特征信號的采集及數據分析處理，同時能在上位機的支持下完成對大量電氣設備特征信號的采集、存儲，并能將數據上傳回上位機，即巡回式檢測。其作用可以通過圖1點檢工作站結構框圖直觀顯示出來。

該點檢工作站首先利用前期巡檢積累的設備工作參數建立工作站數據庫，然后點檢管理人員根據任務需要制定相應的點檢計劃，并將點檢計劃下達到智能巡檢系統中，智能巡檢系統進行現場數據的采集，并將點檢數據及時地進行回收，最后對所采集的數據進行數據分析，若有異常數據出現，智能巡檢系統將及時地進行診斷，而后啟動數據上傳程序，將新采集到的數據傳送到服務器數據庫中。

3 系統硬件設計與實現

根據導彈陣地電氣設備數字化檢測與維修保障的總體功能要求，結合導彈陣地電氣設備的工作原理和特點，利用較為成熟的嵌入式計算機系統，結合先進的自動控制技術和智能檢測技術，確定了基于PC/104的導彈陣地電氣設備智能巡檢儀的硬件結構，如圖2所示。

系統以PC/104嵌入式計算機為核心，采用模塊化設計，根據其功能可設計成五個模塊：信號采集與處理模塊、系統控制模塊、巡檢功能模塊、系統自檢模塊和電源智能控制模塊。

（1）信號采集與處理模塊。此模塊根據信號的技術參數的不同，采用不同的采集方法，根據空調、排水、通風等電氣設備的運行狀態和工作流程，適時地對不同信號分別進行采集，并轉換為計算機系統所能識別的數字量，為導彈陣地電氣設備智能巡檢儀的在線分析、數據判讀提供事實數據，該模塊主要包括加速度傳感器及其測量電路、放大濾波電路、積分電路和紅外測溫模塊電路。

（2）系統控制模塊。此模塊包括PC/104嵌入式計算機控制系統及外圍電路。其中PC/104嵌入式計算機為巡檢系統的核心，它完成巡檢系統對導彈陣地電氣設備的性能進行動態分析，并實現對導彈陣地空調、排水、通風等電氣設備的運行控制：PC/104嵌入式計算機外圍電路包括液晶顯示電路和鍵盤輸入電路，液晶顯示電路完成采集信號的數據顯示，鍵盤輸入電路完成人機交互實現對巡檢系統的控制。

（3）巡檢功能模塊。此模塊包括導彈陣地電氣設備識別、Flash存儲器和接口電路。其中，導彈陣地電氣設備識別實現導彈陣地各類電氣設備的身份編號識別，其編號可為巡檢提供任務清單，從而方便巡檢任務的執行：Flash存儲器實現系統對巡檢任務和巡檢數據的存儲：USB接口電路為PC/104嵌入式計算機所集成，它主要實現上位機與巡檢儀之間的數據傳輸，包括巡檢計劃的下達、巡檢結果的上傳等功能。

（4）系統自檢模塊。此模塊是為巡檢儀提供激勵信號源。在系統進行自檢時，自檢激勵信號才通過通道選擇接入測試系統，同時外部輸入通道被斷開，既保證了系統自檢覆蓋范圍，又不會影響被測設備。

（5）電源智能控制模塊。此模塊主要是為系統提供各種工作電壓和對內部可充電電池監控管理。系統的供電方式有兩種：220V交流供電和內部電池直流供電，兩種方式根據實際用電情況自動切換，方便巡檢儀的操作使用，減少對環境條件的過分依賴，同時也有效防止突然斷電造成數據的丟失。此外，該模塊實時檢測內部充電電池的電量，當電量過低時發出報警信號。設計完成后的巡檢儀硬件成品如圖3所示。

4 系統軟件設計與實現

在對導彈陣地各類電氣設備的工作原理和特點進行深入分析研究的基礎上，根據智能巡檢儀的功能需求和實際測試的工作流程，結合硬件系統的設計，采用模塊化設計思想，將系統軟件設計分成兩大部分：一是信息傳輸模塊程序設計，包括巡檢任務的下載和巡檢結果的上傳兩個模塊；二是巡檢功能模塊程序設計，包括數據采集模塊、數據分析模塊、電源管理模塊、設備識別模塊和數據存儲模塊等。另外還包括與上位機通訊的USB通信模塊及人機交互模塊等。系統軟件結構框圖如圖4所示。

系統軟件采用模塊化設計思想進行設計，主要由主程序、巡檢儀自檢子程序、聲光報警子程序、電源智能管理子程序以及LCD顯示子程序等組成，為了有利于程序結構化，主程序采用C語言編寫。系統主程序流程如圖5所示。

巡檢人員下載巡檢任務后，選擇任務類型，根據任務指示進行操作，如果是計劃任務則可以直接根據電子識別裝置讀出電氣設備編號進而調出該設備的任務清單，然后依次完成信號的采集和存儲：如果是臨時任務，則需要巡檢人員手工記錄測點位置和對應得任務序號，然后再進行數據的采集和存儲。待巡檢任務全部完成后，將存儲在巡檢儀內部的數據通過USB接口傳送給上位機，巡檢儀的任務到此完成。

5 結論

本文研制的導彈陣地電氣設備智能巡檢儀采用先進的自動測試與控制技術，縮短了陣地電氣設備故障維修的時間，減小了陣地管理人員的工作強度，提高了導彈陣地的綜合保障能力：系統采用成熟的嵌入式計算機控制技術和USB數據傳輸技術，利用現有的內部網絡，具有開發周期短、造價低廉、穩定性好、可靠性高、操作簡便、界面友好、實用性強等特點：系統硬件和系統軟件均采用模塊化設計思想，便于系統維護管理，可擴展性和可移植性強。經過在本單位實驗室的多次試驗和某導彈陣地的多次試用，試驗結果表明系統性能穩定可靠，實現了導彈陣地分布式電氣設備運行狀態數據采集與處理、設備集中式狀態分析、故障檢測和維修決策等功能，保證了導彈陣地空調設備安全、可靠、穩定運行，實現了導彈陣地電氣設備運行管理工作的規范化、標準化、精細化、具有較大的軍事意義和顯著的經濟效益。

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