一種船舶氣象儀的故障診斷系統

張 寧， 王東明

（1.海軍駐上海地區艦艇設計研究軍代表室， 上海 200011； 2.山東省科學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，是船舶上的重要設備[1]。當氣象儀出現故障時需要能夠快速恢復正常工作，以保證船舶的航行安全和武器精準打擊。進行維修時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，這在航行或執行任務時難以實現。本文介紹了一種船舶氣象儀故障診斷系統（以下簡稱故障診斷系統），希望以此能夠提高測試維修的工作效率，縮短維修時間，增強設備使用效率，提高裝備保障水平。

1 系統功能原理及組成

故障診斷系統采用模塊化設計，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。主儀器檢測模塊可仿真氣象儀各類傳感器輸出相應的標準信號給氣象儀主儀器，實現對氣象儀主儀器的綜合檢測和故障診斷，并將檢測結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，實現對傳感器、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立的嵌入式微處理器，信息處理終端設計豐富的人機界面，操作、使用方便。

圖1 氣象儀故障診斷系統示意圖（虛線框內為檢測對象）

氣象儀故障診斷系統可以檢測Q和E系列主儀器及相關傳感器，如測風傳感器、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信息處理和控制的核心，用以提供人機交互界面和操作按鍵，響應用戶的操作命令，向檢測模塊發送檢測命令，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）內部接口A0：用于連接維修檢測設備檢測模塊，為其提供電源和通信接口。

2）內部接口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：上電和斷電用的開關。

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：維修檢測設備人機界面的控制鍵。

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、溫濕度、氣壓、降水量、能見度等傳感器的信號，并把計算處理后的結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，對主儀器內部線路進行檢測；能夠仿真外部通信接口收發信息，對主儀器外部通信接口進行檢測；能夠直接連接到主儀器內部的電路板或功能模塊，對電路板或功能模塊進行檢測。

2 系統的適用范圍

故障診斷系統是由山東省科學院海洋儀器儀表研究所針對其研制的氣象儀開發的一種故障檢測設備。它可以通過仿真模擬手段，確定設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]。

同時故障診斷系統可以搭載接口轉換模塊，通過各種接口或信號轉換，對其他廠家生產的氣象儀進行故障診斷，從而實現了氣象儀智能化故障診斷的全覆蓋。

3 結語

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