中海油NDB導航機信息化改造的研究

葉洋

摘 要：NDB導航設備是海上石油鉆井平臺的直升機起降和航路飛行的重要導航工具，目前國內老舊的海上石油平臺裝備大量的傳統純模擬技術的導航機。本文通過研制一款NDB遠程監控單元對模擬導航機進行信息化改造，實現了導航機的遠程監控和頻率的分時復用。

關鍵詞：NDB 信息化 改造

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）03（c）-0003-02

1 海上石油平臺NDB使用現狀

茫茫大海，海上石油鉆井平臺猶如滄海一粟，直升機須通過NDB導航信號尋找目標。目前國內大約有數百個海上石油鉆井平臺，幾乎每個平臺都裝備著早期的NDB導航設備。傳統的導航設備需實時人工值守、操作以及檢查設備的工作狀態。

2 系統原理概述

本方案結合自動化控制和物聯網技術，對NDB設備進行信息化改造，通過研制一款NDB遠程監控單元將NDB設備聯網，通過網絡管理平臺對NDB導航設備進行實時的監測和控制，實現了NDB設備的遠程管理，節省了人力資源成本。

3 遠程監控單元硬件設計

NDB遠程監控單元（下文簡稱監控單元）通過以太網對傳統NDB導航機進行遠程監控，一方面能夠對NDB導航頻率、射頻輸出功率等參數進行監測，另一方面，在遠程端還能夠對導航頻率、識別碼等參數進行遠程設置和統一分配，避免了不同石油鉆井平臺間的NDB導航頻率沖突，從而實現了頻率分時復用，又保障了直升機的飛行安全。

3.1 基本功能

傳統NDB遠程監控單元主要由搭載了E210COREV3核心板的傳統NDB遠程監控板組成，其主要功能有：

（1）通過以太網口與局域網內的服務器相連，能夠實時對傳統NDB導航機進行監測和控制；

（2）具有良好的可操作性，對設備本身不進行改動，而僅通過簡單的操作即可將監控單元與設備相連；

（3）具有良好的可移植性，可裝配于大部分NDB設備，實現設備聯網通信功能的擴展。

3.2 基本參數

（1）供電電源。

交流電源：單相AC220V±20%，頻率45Hz～65Hz；

+24V電源：DC（+24V±1.0V），額定電流15.2A；

+12V電源：DC（+12V±0.5V），額定電流0.4A。

（2）功耗。

不大于5VA。

（3）連續工作能力。

在正常環境條件下，應能連續工作12h。

（4）安全性。

交流電源插頭零線、火線與機殼地之間電阻值，正常大氣條件下應分別不小于10MΩ，濕熱時不小于0.2MΩ。

（5）對外接口。

以太網口：遵循（IEEE 802.3）標準中1Base-5標準；信息速率自適應。

3.3 基本構成

蓄電池給傳統NDB遠程監控單元提供+24V電源。+24V和AC220V都通過監控單元內的繼電器轉接到設備電源開關一側，當繼電器吸合時，可給設備提供AC220V和+24V電源。監控單元面板上可直接對設備進行開機操作和電源供給。設備開機后，可提供給監控單元+12V電源使用，此時在監控單元面板上可選使用蓄電池+24V或是設備+12V二者之一作為電源。另外，監控單元通過對設備與其天調箱之間的射頻線進行取樣的方式得到設備的輸出射頻功率值，監控單元與設備之間的連接都通過信號取樣板進行轉接，監控單元還可以通過以太網與遠程PC進行通信。

3.4 工作原理

傳統NDB遠程監控單元原理框圖如圖1所示。系統以E210COREV3核心板為核心，工作電路主要由以太網通信電路、電源控制電路以及功率檢測電路三部分組成，通過這三部分電路，能夠達到遠程控制設備電源開關、監測其射頻功率的目的。

以太網通信電路由核心板內部以太網電路及外部網絡接口構成，通過以太網通信電路，監控單元可以方便地接入網絡。同時在傳統NDB遠程監控軟件上可以對傳統NDB遠程監控板的地址以及端口直接進行設置，以太網通信電路是為了電源控制電路和功率檢測電路能夠通過以太網通信，在遠程PC上完成電源控制和功率檢測的功能。

電源控制電路主要由繼電器控制電路和繼電器組成。核心板收到遠程PC發來的開機信號后，通過繼電器控制電路使繼電器常開觸點吸合。繼電器兩路常開觸點的一側分別接到AC220V的火線和+24V上，另一側通過信號取樣板轉接到設備總電源開關后面相對應的地方。如此，當繼電器常開觸點吸合時，AC220V和+24V電源將通過監控單元給設備提供電源。同時，在監控單元面板上還可以通過手動控制繼電器吸合或斷開，直接對設備的電源進行開關操作。

信號取樣板上有一取樣線圈，設備射頻開啟時，取樣線圈對射頻信號進行取樣，取樣信號經由功率檢測電路進行AD采樣處理后送入核心板，得到的數字信號通過以太網送到遠程PC上，傳統NDB遠程監控軟件對此信號進行補償計算后，顯示在軟件界面上。用戶通過設備功率監測能夠清晰直觀地了解設備是否在正常工作。

當設備由AC220V供電，不需要使用蓄電池時，監控單元可由導航機提供的+12V進行供電，免去對蓄電池的消耗。

4 結語

本次改造方案通過給老舊石油鉆井平臺增加一臺NDB遠程監控單元，將傳統的NDB導航設備進行了組網，實現了NDB導航頻率的分時復用和工作狀態實時監控；用技術改造的方法替代了全新設備的重新投入建設，同時兼容現有的NDB網絡管理平臺，大大節約了客戶的成本。改造成果解決了實際生產中導航頻率資源不足的問題，提升了直升機NDB導航業務的穩定性。

參考文獻

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