数据采集系统故障分析

数据采集系统故障分析（精选12篇）

数据采集系统故障分析 第1篇

关键词：民航气象数据库系统,通信分系统

一、引言

民航气象数据库是航空气象领域的数据库系统,它是集气象资料处理、通信传输和信息服务为一体的数据库应用系统。它的主要功能是收集全国各地机场的气象情报并进行交换,它的主要功能是对民航各机场的气象情报进行收集和交换,对全球的气象数据进行组织和管理,提供统一的数据接口,开放式的数据访问,对海量的气象数据进行快速检索和有效存储,具有灵活授权、高度共享、分布访问、安全可靠等特点。它把系统所收集的大量气象数据资料按照一定的结构组织起来,并通过给用户提供数据维护、存储、检索等功能,使气象信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需信息,为民用航空器的飞行提供及时、准确、标准化气象资料,是气象数据库应用服务统一的支撑平台。民航青海空管分局气象数据库系统主要由通信子系统、数据库子系统、预报平台、监控子系统、应用和服务子系统等组成。本文详细分析了几起在民航气象数据库系统运行过程中出现的故障,方便相关数据库维护人员在遇到此类问题时进行参考借鉴。

二、常见故障及排查

2.1数据库监听无法启动

故障现象:2014年11月2日民航气象数据库系统应用服务器出现死机,重新启动系统,启动过程中发现监听listerner无法正常启动,根据系统错误告警提示得知:无法正常打开监听日志文件及打开该文件出错,即listener.log。

故障分析及解决过程:根据以往的处理经验,出现此故障是由以下几种原因引起:1)磁盘空间不足:磁盘空间不足,无法提供存储空间以及程序运行空间,易出现上述情况。istener.log该日志文件的目录为/u0/oracle/product/10.2.0/db/network/log;通过使用df–v命令查看磁盘使用率,发现u0所在磁盘的使用率为54%,且每周周维护时定期清除过期的历史资料,故排除此种情况。2)日志过大而无法打开:通过命令查看,该日志文件的大小为4GB,同时查看1号数据库及其他分局数据库系统该日志文件的大小,发现均为4GB,且备份该日志后,用1号数据库系统的日志文件进行替换,系统任然无法启动,故排除此种情况。3)配置文件出现错误:根据以往数据库监听无法启动的案列,此种情况可能是由于配置文件出现错误引起的,查看并与1号数据库对比,发现配置文件未丢失且内容无异常,故配置文件是正确的。4)经向厂家负责气象数据库系统的软件工程师请教并进行远程检查后发现,该日志文件的权限出现了问题,当时的权限为root:system,而该文件的权限应为oracle:dba,故此故障是由该日志文件的权限发生改变引起的,使用root账户进行登录,对文件的权限进行修改,之后再次启动系统,监听恢复正常,数据库可以正常启动。

2.2数据库磁盘空间使用率高

故障现象:近期民航气象数据库系统频发出现登录慢或死机现象,经检查发现home文件系统增长迅速,且气象数据库磁盘空间利用率高,而通过归档文件迁出不能有效的释放磁盘空间。

故障分析及解决过程:气象数据库机的磁盘空间超过70%时,通过归档文件的迁出,来释放磁盘空间,但有时经过文件归档迁出后,磁盘空间利用率仅仅降了几个百分点,短时间之内又会超过70%,通过归档文件的迁出,很难有效的释放磁盘空间,尤其到了雨季后,磁盘空间的利用率涨幅更是比平常要快,鉴于以上原因,机务员经过检查发现,home文件系统硬盘资源只有50G,而监控显示文件系统的利用率达90%,通过命令查找大文件,显示没有,逐级查找大文件,发现/home/mhdbs/trash/rad/p2imag文件夹异常大可达25G,即home文件系统的50%,进入文件夹查看发现每天全国下发的雷达图可达3G左右,保存7天可达21G左右,正是由于雨季来临后,雷达图的数量增多,导致磁盘空间利用率涨幅很快,因此机务员将早期的雷达资料删除,保留最近三天的资料,磁盘利用率可降到41%左右,系统运行畅通。

2.3修改控制文件,本地数据库无法收到气象情报

故障现象:2015年6月24日收到民航空管局关于宁蒗泸沽湖机场飞行气象情报参加国内交换的批复,12:40(UTC)机务员对通信机控制数据进行修改,将宁蒗泸沽湖机场的SACI76,SPCI76,FCCI76,FTCI76,WSCI76公报加入控制数据。在13:00(UTC)时次发现本地数据库中没有最新时次的气象情报。

故障分析与处理过程:在发现本地数据库中缺少最新时次的气象情报后,机务员首先检查通过ping西安交换服务器检查网络的连通性,网络连接正常;检查通信系统运行状态,各进程运行正常,且MQ通道运行正常,队列无积压,检查通信系统/home/comm/history/的留底文件,发现没有最新时次报文收发记录;故初步判断是由于先前修改控制数据导致本地数据库无法收到气象情报。首先,通过预报编发报主机发送请求报,请求全国各地机场的气象情报,2分钟之后可以看到AFTN线路上有收报记录,通过预报综合信息服务平台进行查看,发现数据库报文资料恢复正常。机务员进入目录20150624bak(提取和制作BSB的目录)进行检查,发现当前目录下生成一个core文件,进入$HOME/msdat目录,使用ls–l命令查看,通过文件最新修改时间发现MSS01.dat文件并不是最新作的控制数据,MSS04.dat是最新控制数据。判断是在mv MSS*.dat$HOME/msdat过程中程序发生崩溃,导致mv命令执行失败,只将MSS04.dat文件移动过去,MSS01.dat文件移动失败。在$HOME/msdat目录中,MSS01.dat和MSS04.dat两个文件并不是由同一个bsb.txt文件生成的,所以当通信机收到气象情报后,把它当成错报丢弃。使用备份的bsb.txt文件重新制作BSB文件,并且确定$HOME/msdat目录下MSS01.dat和MSS04.dat是当前最新制作的BSB文件,执行冷启动。持续监控下一时次,发现报文入库正常。

三、小结

作为一名气象数据库维护人员,必须要掌握民航气象数据库系统的整体网络架构拓扑,了解气象资料的传输走向以及处理流程,通过不断的业务学习,来提升自身的业务能力和素质,在系统出现故障之后,一定要保持沉着冷静、有条不紊,不盲目的进行故障判断,从关键点入手,逐步深入,检查系统的各项运行状态,找出异常,快速定位故障并进行故障排除。每一次故障的排除过程对我们来说是一个很好的学习机会,事后要善于对故障进行记录、总结,组织科室全体人员进行学习讨论,以便日后遇到类似情况时,能够快速的定位解决设备故障,提高设备的运行率,保证各项业务的不间断运行。

参考文献

[1]太极计算机股份有限公司,民航气象卫星传真广播系统用户手册,1-60.

[2]朱盛文民航气象数据库系统故障案例分析[期刊论文]-中国新通信2015(23).

[3]陈齐亚民航气象数据库通信系统[M].西安,2011.

[4]俞霄靓.陈齐亚.梁欣.兀鹏越民航气象数据库系统一起典型资料传输故障的分析及处理[期刊论文]-计算机时代2014(12).

数据采集系统故障分析 第2篇

毕业设计（论文）任务书

专业班级 学生姓名

一、题目

二、主要任务与要求

三、起止日期 年 月 日至 年 月 日

指导教师 签字（盖章）系 主 任 签字（盖章）

年 月 日

—1—

河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院

毕业设计（论文）评阅人评语

专业班级 学生姓名 题目

评阅人 签字（盖章）职 称

工作单位

年 月 日

—2—

河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院

毕业设计（论文）评定书

专业班级 学生姓名 题目

指导教师 签字（盖章）

职称 年 月 日

—3—

河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院

毕业设计（论文）答辩许可证

经审查，专业 班 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。

指导教师 签字（盖章）

年 月 日

根据审查，准予参加答辩。

答辩委员会主席（组长）签字（盖章）

年 月 日

—4—

河 南 理 工 大 学 万 方 科 技 学 院 毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议

院（系）专业 班 同学的毕业设计（论文）于 年 月 日进行了答辩。题目 答辩委员会成员 主 席（组长）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）委 员（成员）

答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：

１、设计（论文）说明 共 页

２、图纸 共 张

３、评阅人意见 共 页

４、指导教师意见 共 页

—5—

根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、评阅人和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。

一、毕业设计（论文）的总评语

二、毕业设计（论文）的总评成绩

毕业设计答辩委员会主席（组长）签名

委员（组员）签名

年 月

—6— 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文

摘要

电网继电保护及故障信息处理系统由主站系统、通信网络和子站系统3 部分组成。该系统的应用价值和作用主要体现在主站系统的功能设计上。在综合分析国内各种继电保护及故障信息处理系统的基础上, 着重论述了主站系统的硬件、软件平台构架及功能模块的设计。硬件平台构架的设计充分考虑了系统的独立性、安全性和可靠性;软件平台的设计对两种可行的方案进行了比较, 分析其合理性;功能模块的设计基于故障信息的合理分类从故障分析的各个角度对功能模块进行合理划分。最后简要地展望了主站系统未来的发展趋势。

关键词：继电保护;故障录波;故障信息处理;管理信息系统;系统设计。

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目 录

1.绪论.........................................................10 1.1 继电保护研究现状...........................................11 1.2 系统保护..................................................11 1.3 继电保护发展趋势..........................................12 1.4 常用保护..................................................15 1.5 基本任务及要求............................................15 1.6基本原理....................................................18 1.7继电保护组成................................................19 1.8 系统概述..................................................19 2.硬件平台设计................................................21 2.1 主站系统的独立性...........................................21 2.2 主站系统的可靠性..........................................21 2.3 主站系统的安全性..........................................21 2.4 主站系统的硬件平台........................................22 3．软件平台设计................................................22 4．应用功能设计................................................25 4.1 主站系统的信息划分.........................................25 4.2 主站系统的应用功能划分.....................................25 5.结语.........................................................30

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1.1 继电保护研究现状

随着电网规模的扩大和全国联网的发展,电力系统中投入电网的各种保护、自动装置、故障录波器等设备越来越多。在出现故障时，这些设备记录了大量的数据和信息,如何综合利用这些信息来判断故障的元件和性质、故障重演、保护动作分析和录波分析，已成为分析电力系统事故和辅助调度员进行故障处理的重要课题。目前，网络通信技术得到了快速的发展，变电站已经具备了以数据方式向电网调度中心传输各种信息的能力，如何有效地综合运用这些信息从而提高整体调度智能信息化水平成为推动电网故障信息系统研制开发的主要动力。

1.2 系统保护

实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。虽然继电保护有多种类型,其装置也各不相同,但都包含着下列主要的环节：①信号的采集，即测量环节；②信号的分析和处理环节；③判断环节；④作用信号的输出环节。以上所述仅限于组成电力系统的各元件（发电机、变压器、母线、输电线等）的继电保护问题，而各国电力系统的运行实践已经证明，仅仅配置电力系统各元件的继电保护装置，还远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统的全局和整体出发，研究故障元件被相应继电保护装置动作而切除后，系统将呈现何种工况，系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复系统的正常运行。这些正是系统保护所需研究的内容。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减小到最短。

大电力系统的安全稳定运行，首先必须建立在电力系统的合理结构

1河南理工大学万方科技学院本科毕业论文

1计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台pc机的功能。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求，如何进一步提高继电保护的可靠性，如何取得更大的经济效益和社会效益，尚需进行具体深入的研究。

2网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱，它深刻影响着各个工业领域，也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止，除了差动保护和纵联保护外，所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用主要是切除故障元件，缩小事故影响范围。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据，各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作，确保系统的安全稳定运行。显然，实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来，亦即实现微机保护装置的网络化。

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1.4 常用保护

传统保护

1、电流保护。多用于配电网中，分为：电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。

2、距离保护。

3、差动保护。新兴保护

基于暂态的保护，如行波保护等。

1.5 基本任务及要求

电力系统继电保护的基本任务是：

(1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。

(2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(如有无经常值班人员)而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。

(3)继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

电力系统继电保护的基本要求是：

继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，5河南理工大学万方科技学院本科毕业论文

能满足灵敏性要求的继电保护，在规定的范围内故障时，不论短路点的位置和短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能正确反应动作，即要求不但在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作，而且在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单相短路故障时也能可靠动作。

系统最大运行方式：被保护线路末端短路时，系统等效阻抗最小，通过保护装置的短路电流为最大运行方式；

系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。4）可靠性

可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。

信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。

继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

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1.7 继电保护组成

一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成。

测量比较部分

测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

逻辑部分

逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。

执行输出部分

执行输出部分根据逻辑传过来的指令，最后完成保护装置所承担的任务。如在故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，而在正常运行时不动作等。

1.8 系统概述

电网继电保护及故障信息处理系统是由子站系统、主站系统和连接二者的通信网络构成。系统的总体结构如图1 所示。子站系统的主要任务是负责采集变电站内的微机保护装置、故障录波器及各种电子智能设备的信息, 并负责把这些信息规范化后上传至主站系统。子站系统安装于厂站现场, 采用分布式结构, 一般包含多个子站, 每个子站一般由一台保护管理机或集控中心来完成站内装置信息的采集和通信。

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2.硬件平台设计

2.1 主站系统的独立性

主站系统侧重于在电网发生故障后实时地进行故障处理和故障分析,E M S 等侧重于电网正常运行时的实时监视和控制。因此, 主站系统与E MS 等现有系统应该是相互独立的, 所以宜采用相对独立的硬件平台, 以避免不同系统之间的干扰。

2.2 主站系统的可靠性

电网故障的突发性决定了主站系统必须具有很高的可靠性, 以保证故障时故障信息的可靠上传。为此, 采用冗余设计, 设置两台服务器作为主/ 备用通信服务器, 且每台通信服务器均可通过拨号网络或电力专线数据网络与子站系统通信。同时, 通信服务器最好采用U N IX 操作系统和基于U N IX 的底层通信服务, 因为U N IX 具有W in do w s 无可比拟的安全可靠性和灵活开放性。

2.3 主站系统的安全性

根据我国电力二次系统安全防护的总体要求,电网继电保护及故障信息处理主站系统的大多应用属于二级安全区的非控制生产区, 而W e b 信息发布的应用应属于三级安全区的生产管理区。根据安全等级和防护水平的要求, 主站系统的二级安全区与三级安全区之间应该设置安全隔离的硬件防火墙,并采取签名认证和数据过滤等措施。此外, 为了防止主站系统的数据遭到网络黑客或病毒的侵扰, 主站系统与外部系

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有如下两种设计方案:方案1 : 采用通信服务层和应用服务层2 层软件体系结构, 直接操作数据库。如图3 所示, 该方案结构简单, 易于实现。

方案2 : 采用3 层软件体系结构, 即在方案1 的基础上, 把通信服务层和应用服务层中的数据访问逻辑独立出来构成数据访问服务层。如图4 所示。

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数据的一致性。

4．应用功能设计

4.1 主站系统的信息划分

主站系统所处理的信息都来源于各个子站, 从时间上可以划分为电网正常时的信息和电网故障时的信息。此外, 还可以按照不同的角度对这些信息进行划分。

a.按照信息的来源不同, 分为: 来自录波器的录波文件列表和录波文件, 来自微机保护装置的开关变位信息、保护动作信息、故障简报等, 来自其他采集装置的状态信息等。

b.按照信息的类型不同, 分为开关量信息(开关信息、保护动作信息等)和模拟量信息(电压、电流等)。

c.按照信息的意义不同, 分为动作类、状态类、自检类等。d.按照故障时信息到达主站时间的优先不同,依次分为: 故障简报, 保护动作信息、开关变位信息、保护的录波数据等, 故障录波器的录波信息等。

e.按照获得信息的方式不同, 分为主站召唤的信息和子站上传的信息。另外, 主站系统还可以允许用户对到达主站的信息自定义分类, 例如分为重点信息、一般信息和次要信息等, 以方便用户识别重要信息。主站系统的应用都是基于以上信息进行信息管理和故障分析的, 不同的信息分类方式直接关系到应用功能模块的设计。

4.2 主站系统的应用功能划分

主站系统的作用主要定位于电网发生故障后实时/ 准实时的故障

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息过滤配置、信息规范化、对信息加以分类从而识别和剔除误传信息等, 以方便后续的故障诊断和故障分析基于有效信息进行。

c.故障发生后, 主站系统必须提供各种完整分析模块, 最大化地利用所有的信息帮助用户全面分析故障。波形分析模块能分析录波文件, 显示各个通道数据的波形, 并可进行谐波、相量图、序分量、功率以及高频信号、开关信号等的分析。故障诊断专家系统模块帮助用户定位故障元件, 并分析哪些保护误动、拒动或是正确动作。故障测距模块提供多种单端和双端测距算法, 精确定位线路故障地点, 针对线路两端录波数据不完全同步的情况, 系统提供了基于电压模值稳定和基于不同步角计算的非同步双端测距算法进行测距, 还可以辅助以过零点、突变量、人工调节等多种原理性和可视化的同步手段, 使同步误差限制在一个采样点以内, 进而利用同步测距算法, 提高双端测距的准确性。动作行为分析模块通过分析保护的动作原理并用实际测量值验算动作方程来分析保护动作的行为, 可以帮助用户找到保护误动/ 拒动是否是整定值不适合所引起, 或者是保护本身原理的缺陷所引起。

d.故障开始后, 子站系统按照信息的优先权来分批传送各类故障信息。主站系统对故障的处理过程是按照信息到达主站的时间先后进行逐级分析,并最终形成完整的故障分析报告。整个过程是分时间、分层次的, 这样处理将方便调度分析人员逐步认清故障的性质和原因, 分析故障过程兼顾了快速判断和全面分析的效果。其关系如图5 所示。

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c.主站系统应进一步提高故障智能诊断水平,增加故障辅助决策等功能, 例如可以提供网络等值计算、继电保护整定计算、故障状况评估和故障恢复辅助系统等模块, 使该系统真正发展成为一个全方位的故障处理系统。

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数据库系统网络丢包故障处理与分析 第3篇

关键词：网络丢包；数据包；丢包率

中图分类号：TP393.1

网络丢包率是数据传输过程中数据包丢失部分与所传数据包总数的比值。数据在网络中是被分成一个个数据包传输的，每个数据包中有表示数据信息和提供数据路由的桢。而数据包在一般介质中传播是总有一小部分由于两个终端的距离过大会丢失，而大部分数据包会到达目的终端。正常传输时网络丢包率应该控制在一定范围内。我们在cmd中键入ping[网址]，显示最后一行（x%loss）就是对目标地址ping包的丢包率。网络丢包是我们在使用ping对目标站进行询问时，数据包由于各种原因在信道中丢失的现象。ping使用了ICMP回送请求与回送回答报文。ICMP回送请求报文是主机或路由器向一个特定的目的主机发出的询问，收到此报文的机器必须给源主机发送ICMP回送回答报文。这种询问报文用来测试目的站是否可到达以及了解其状态。需要指出的是，ping是直接使用网络层ICMP的一个例子它没有通过运输层的UDP或TCP。

1 网络丢包的原因及实例分析

网络丢包的原因主要有物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等，下面我们结合民航二期数据库系统的具体情况进行说明。

民航二期数据库系统简介

民航二期数据库系统于2008年投入业务运行，该系统以北京气象中心为主节点，通过ATM网络与六个地区气象中心、37个空管分局站构建了民航气象广域网络。主要网络设备采用cisco系列产品，通信中间件采用IBMMQ。在兰州建立了民航二期数据库系统。

兰州与西安线路网络拓扑如下

2 故障现象

西安气象中心计算机室反映兰州MQ队列压报严重，同时兰州资料缺失严重，通过远程数据库调取资料十分缓慢。

3 故障分析及排除过程

首先考虑西安MQ线路同时向兰州、银川、西宁发送资料，经了解两地均能正常接收资料，所以西安线路故障可能性较小。联系北京网控中心帮助测试ATM网络线路，发现到兰州ATM交换机的网络线路正常，丢包率仅为3%左右，由此判断故障应该在兰州ATM交换机到路由器之间。

其次通过兰州通信服务器（172.25.18.2）ping172.31.5.1，发现网络延迟严重，丢包率高达20%-30%，可以看出资料缺失严重的原因是丢包率太高。这样根据网络丢包的原因开始检查，确认丢包的位置。

3.1 检查物理线路

首先用网络检测设备和替换法检查了全部网线和兰州ATM交换机的线缆均正常；观察

ATM交换机及板卡显示灯状态正常。其次在计算机172.25.18.2上执行到网关172.25.18.254的路由跟踪，tracert172.25.18.254跟踪路由往返时间也正常。

3.2 考虑网络拥塞造成丢包

这种情况主要是路由器资源被大量占用造成的。showprocesscpu和showprocess

mem，发现IPinputprocess没有占用过多的资源。

3.3 路由错误导致网络路径错误

路由错误导致网络路径错误数据包也不能到达目的主机，如主机的默认路由配置错

误，主机发出的访问其他网络的数据包会被网关丢弃。Showiproute检查路由器的配置及串口设置均正确。

3.4 病毒攻击

利用查杀病毒软件检查后，主机和网络上均未发现病毒。

3.5 设备故障

线路上的设备只有两个用于延长通信距离的RAD基带猫无法检测，由于没有替换设备，

只能首先查看基带猫收发设置，检查没有发现错误，然后用reset命令复位基带猫，再ping172.31.5.1丢包率依然高达20%-30%，考虑到RAD基带猫的作用只是延长通信距离，咨询厂家后确认基带猫与资料传输不存在同步问题，所以大胆甩掉基带猫，将路由器直接搬至转报室与ATM交换机连接，此时再ping172.31.5.1丢包率只有2%左右，资料接收正常，故障解决。

4 小结

此次故障在定位可能故障点时由于基带猫的特殊作用决定了可以直接甩掉不用，如果是网络线路中不能直接甩掉的设备，同时又无替换设备时可以考虑用对比分析法定位可能故障点，方法是通过对网络中传输的数据包的对比，分析出数据包在传输过程中各个中间设备对数据包的相应处理过程，包括更改、丢弃和转发等。在实际的分析过程中，我们需要考虑到抓包的方便性和相应中间设备的功能特性选取数据包捕获点，然后通过专有的网络分析工具将故障时相应的数据包捕获下来进行深度分析，并通过分析发现相应的异常，从而定位故障点。

参考文献：

[1]吕明，吴晓蓓.具有数据包丢失的网络控制系统的容错控制[J].计算机工程与应用，2007，43（21）.

[2]谢德晓.具有随机丢包与时延的网络控制系统容错控制研究[Z].南京理工大学，2010.

作者简介：王慧清，女，工程师。

数据采集系统故障分析 第4篇

关键词：煤矿,胶带运输,故障分析

目前国内大部分大型煤矿都实现了胶带运输机的集中控制,在地面可以实现对井下胶带运输机的控制,同时可以采集到运输机的各种运行参数。确实提高了煤矿的生产效率,减少了井下岗位工,提高了煤矿安全。但是,实现了针对采集到的数据进行深入的分析,为故障排除、故障预警的很少。该文根据孟庄煤矿的特点和实际情况,对胶带运输系统的故障等数据进行了较深入的分析,从几个方面进行数据的对比、汇总、分析,从而为故障排除、故障预警提供帮助。

1 数据来源

矿井下已经实现地面集中控制的胶带机有23条分布在3个采区。每一个皮带对应一个PLC控制器,PLC控制器直接通过总线的方式进行互联。每个采区有一个带有以太网模块的Plc控制器作为主站,主站通过井下工业以太环网,向环网、地面传输和接收数据。在井下实现了对单个皮带、采区皮带的就地控制,在地面也可以对胶带机进行控制、连锁集中控制。在胶带机集控室可以监测到胶带机的电流、电压、带速、温度、跑偏、拉绳、烟雾等参数信息。当系统发生故障报警信息时候,系统自己记录到数据库。本系统要分析的故障数据来源与集控室上位机已经采集到的实时和历史数据。

由于XX矿所有的井下胶带机控制方式、各种参数信息、保护信息一致。所以该文以戊二采区平巷皮带为例进行分析。

2 故障点数据分析

在胶带机运输系统运行工作中,会产生很多的故障数据信息,如胶带的各种保护故障信息、电流、电压、温度等模拟量故障信息。本节以电机轴承超温故障信息为例进行分析。当胶带机电机过载或电机有机械故障等原因时,会导致电机轴承超温。温度的变化是一个缓慢的过程,通过正常情况下的温度变化同出现故障情况下温度变化的对比分析,找到发生故障的可能原因,甚至可以早期发现一些故障发生的先兆,为胶带的故障预警提供帮助。

正常情况下在胶带运输机启动时,温度会持续上升,当温度上升到45 C°左右时候,温度不在持续上升,而是以45 C°为基准上下5 C°这个范围内波动。在胶带机启动进入正常工作状态后的温度波动变化趋势曲线如:

从上图可以看出在胶带机启动后,温度会缓慢上升,当到达一个值后,温度比较平稳。然而当胶带机上有大煤块、堆煤等情况时候会导致电机过载,当电机过载的时候,轴承温度也会明显的上升。同时当电机减速机、滚筒发生机械故障也会导致电机的轴承的温度上升。

当温度超过限制时,系统产生一个故障,胶带机会自动停机,从而温度也就持续下降到巷道温度。不同的故障条件导致温度上升的速度和上升范围是不同的。下图是一种故障时候温度变化的曲线图:

经过分析发现,当电机相关机械部分出现严重故障前的很长一段时间内,轴温是很缓慢的持续上升的。因此我又对轴温进行了月、日、班等时间段的平均值、最大值、最小值进行统计分析,从而更加细化了对这一参数的分析。通过这几个时间段内的数据对比分析,很好的对几次小的机械故障进行了预警,避免了大故障的发生。

经过对大量的电机正常运转状态下的数据、故障发生过程中、故障发生后的温度数据分析,在电机正常运转时,温度从正常值到超温值,这段时间温度的变化率随故障的不同而不同。由于运输的不均衡,会导致胶带机的过载,过载的温度变化比较快。而当电机机械内部出现故障时,温度是在缓慢的上升的。从而通过对温度数据的分析,为找到故障原因及预防大故障的产生提供了技术分析。其他故障数据的分析同轴温相似。

3 相关参数分析

针对轴温这一参数而言,在温度上升的同时,电机的电流、电压等参数信息也是有相应的变化。我们首先把所有的系统记录的故障参数进行了分类汇总,找到所有可能的关联参数信息,并管理起来。当一个参数发生超限时,同时调出相关参数。针对相关参数,进行时间段内的对比分析。找到他们直间的关系,从而更加准确的判断故障的原因,更加准确的预警故障。

4 相似故障分析

对同一种故障,系统自动汇总同一类故障最近20次发生的时间、部位。然后对比分析每次故障时,故障数据、相关参数的变化趋势、曲线。找到相似的规律,为更加准确的排查故障、预测故障提供依据。

5 结论

该文通过对矿井胶带运输机故障数据的时间段内趋势曲线对比分析、对故障相关参数的对比分析、通过对相似故障的对比分析。为排查故障、预警故障提供了一个好的方法。并在孟庄煤矿得到了很好的应用。减少了煤矿的随时,大大提高了生产效率。

参考文献

[1]纵瑞动.三相交流电动机常见故障及处理[J].科技资讯,2007(32).

[2]马峰,杜单干,黄东.防爆液压提升机液压系统常见故障及排除[J].中国科技博览,2010(18).

[3]王姝,常玉清,杨洁,王福利,冯淑敏.时段划分的多向主元分析间歇过程监测及故障变量追溯[J].控制理论与应用,2011,28(2).

[4]陈修虎.皮带运输机安装调试常见故障分析与处理[J].中国科技博览,2011,(35).

DCS数据通讯及故障分析论文 第5篇

论文摘要：针对徐州华美坑口环保热电有限公司2×55MW机组的DCS系统通讯出现的故障进行分析,查找原因并采取有效措施消除故障,提高了DCS系统运行的可靠性，保证了机组的安全稳定运行。

论文关键词：数据通讯,冗余

一、概述

徐州华美坑口环保热电有限公司2×55MW机组、2×260T循环硫化床锅炉，采用了北京和利时系统工程股份有限公司生产的MACS分散控制系统。用以完成DAS(数据采集系统)、MCS(模拟量控制系统)、SCS(顺序控制系统)、BMS(燃烧器管理器)DEH(数字电液控制系统)、ETS(故障跳闸系统)等控制功能。系统设有现场控制站19台、操作员站8台、工程师站1台、历史数据站1台、服务器2台、通讯站3台。系统投运后徐州华美热电有限公司的安全生产水平和机组的自动化水平有了一个整体的提高。

二、通信网络组成。

SmartPro3.0.3系统由上下两个网络层次组成：监控网络(SNET)和控制CNET)。上层监控网络主要用于工程师站、操作员站和现场控制站的通讯。下层控制网络存在于各个现场控制站内部，主要用于主控单元和智能I/O的通讯连接。

监控网络。

智能电表故障大数据分析探究 第6篇

关键词：智能电表；故障；数据；分析

中图分类号： TM93 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-142-4

1 故障数据整理及数据仓库的构建

1.1 故障数据整理

通过已有的SG186系统、MDS系统、拆回表分拣系统，对智能电表故障数据进行汇总。通过整理发现，智能电表故障数据维度高，信息条目数多。在众多维度中选择和电表故障问题关系比较紧密的影响因子信息，并且将它们整合在一起。对数据本身的一些问题进行清理，对缺失值、不合理数据以及不符合书写规范的数据。

通过对各维度离散化标称数据的数目，并将他们进行编号，最后以编号的形式存入数据仓库中。对于日期型的数据，统一成天、月、年三种纬度来进行储存。电表的使用寿命长度以天为单位计算，电表的读数统一为小数点后两位。

1.2 建立数据仓库

通过对已有故障数据的汇总分类，初步建立数据库。数据库包含7个维度表、2个事件表。维度表分别为通讯接口表（CommunicationInterface）、芯片厂商表（ChipManufactory）、电流型号表（ElectricCurrent）、电表厂商表（ElectricMeterManufactory）、时间表（Time）、电表故障表（MeterFault）、地区表（DArea）。事件表是电表信息表（Meter）和坏表信息表（BadMeter）。

故障数据仓库各表字段包括条形码编号、表故障编号、安装时间、拆除时间、地区编号、电池使用时间、电池电压、开盖次数、电表读数、芯片型号编号、芯片型号、通讯接口编号、通讯接口型号、地区名称、建档日期、故障类型、故障编号。

各表中的数据，根据对于旧表数据的统计，共有7个芯片型号、8种通讯接口、5种电流型号、30个电表厂家和28种电表故障。按照天津区域分布，将天津分为10个区域，把时间分为日、月、年三个维度，在决策时可以按照不同时间纬度来进行统计工作。

2 故障分布与相关性分析

2.1 各个厂商电表的故障分布分析

针对各电表生产厂商的故障电表，进行以下三项分析：

各电表生产厂商内部的故障分布比例；各电表厂商的易发生故障列表（采用基于t检验的评分机制）；各电表厂商的特有故障列表（厂商的特有故障为相对于其他电表生产厂商，该厂商更易出现的故障，采用tf/idf法分析）。

从分析结果发现，多数厂商和地区的故障分布均具有一定特殊性，可以通过深入分析找到某厂商或地区区别于其他地区的特有故障类型。

2.2 故障之间的相关性分析

对各故障之间的相关程度进行分析（采用经过t检验的斯皮尔曼等级相关系数，保留相关度>0.9的高度相关故障，共20对）。

从分析结果中我们可以看到，部分故障类型之间存在极高的相关性。

3 故障/参数间因果关系检验

3.1 Granger因果检验原理及方法

Granger因果检验通过比较“已知上一时刻所有信息，这一时刻X的概率分布情况”和“已知上一时刻除Y以外的所有信息，这一时刻X的概率分布情况”来进行假设检验，进而判断Y对X是否存在因果关系。

在本任务中，我们首先对芯片型号、电流型号、通讯接口型号、地区、生产厂家、电表使用时间、电表读数、电表故障组成的矩阵进行单位根检验，以判断序列是否是平稳的。如果平稳则进一步两列两列之间进行Granger因果检验。

3.2 Granger因果检验结果

在进行单位根检验后，ADF-Fisher Chi-square的P值为0，小于0.05，因此序列是平稳的。在进行Granger因果检验后得到如下实验结果。

①对于电表故障来说，芯片型号、使用地区、电表生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表读数、使用时间都是影响的原因。

②对于电表寿命来说，芯片型号、使用地区、电表生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表读数都是影响的原因。

③同时我们发现使用地区的不同，对于电表完整的生存周期中的读数有因果关系。我们由此可以猜测不同地区的用电习惯可能会有不同。

4 故障预测

在因果分析中，我们验证了和电表故障与寿命相关的影响因素，现在我们用这些影响因素来训练基础的分类器。在原始数据中，我们总共统计出了28种故障。故障类型过于细化且各种故障发生的数量相差极大，对于我们分类器的分类精度造成了非常大的影响。因此我们参照《智能电能表故障原因分类表.xls》，将28种故障分为3大类。我们的分类工作主要是针对这3大类进行分类。

第一类，也可以称作管理问题，主要包括外观有污迹和无载波模块两类。

第二类是等待报废的问题，主要包括表壳损坏、按键失灵、铭牌损坏、铅封损坏、接线端子损坏等。

剩下的问题都包含在第三种中，主要包括ERR-01到ERR-08、RS485通讯故障、继电器故障、黑屏白屏花屏、卡槽坏、密钥恢复不成功、日计时误差不合格、液晶显示故障等等。

接下来我们就针对这三种故障进行了分类器的训练。目标有两个：

一是在电表入库时就预先判断该电表的可能故障。

二是对已使用电表可能发生故障的预测。

4.1 朴素贝叶斯模型

4.1.1 朴素贝叶斯原理

朴素贝叶斯法是基于贝叶斯定理与特征条件独立假设的分类方法。朴素贝叶斯分类器基于一个简单的假定：给定目标值时属性之间相互条件独立。贝叶斯公式是：

P（C|X）=（P（X|C）P（C））/P（X）

其中C代表的是我们需要判断的类别，而X代表的各维参数所组成的向量。

基于假定我们可以把P（Ci|X）的概率转化为P（Ci|X）=P（x1|Ci）P（x2|Ci）...P（xn|Ci）P（Ci）。然后我们比较所得的概率大小，选取概率最大的类别作为我们分类器的预测类别。

4.1.2 朴素贝叶斯的实现

首先我们从数据仓库中把我们所需要纬度的数据提取出来，并按照我们需要的格式编排完毕。然后分别统计我们需要的各种先验知识并训练模型。

4.1.3 朴素贝叶斯模型的结果

①入库电表故障预测

经检验我们的朴素贝叶斯模型的分类准确度是65.2216%。（如表1）

表1 入库电表故障预测

[A＼&B＼&C＼&Classified as＼&17301＼&323＼&17461＼&A=1＼&2467＼&243＼&2376＼&B=2＼&13418＼&576＼&51133C=3＼&C=3＼&]

从表格中可以看出我们的朴素贝叶斯分类器对于第三类故障的分类准确度最高，对于第一类的分类准确度次之，对于第二类的分类准确度最差。

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号构建成一个向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城南、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A的电表将各维信息转化为（2，7，25，3，5）的向量输入我们的模型，经过模型计算输出结果是3，表示模型预测这块表以后发生第3类故障的概率最高。

关于具体的模型数据，可参考《电表故障朴素贝叶斯结果.doc》以及《TJDW_Problem_NaiveBayes.model》

②已用电表故障预测

经检验我们的朴素贝叶斯模型的分类准确度是65.288%。（如表2）

从表格中可以看出我们的朴素贝叶斯分类器对于第三类故障的分类准确度最高，对于第一类的分类准确度次之，对于第二类的分类准确度最差。

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表使用时间、电表读数构建成一个向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城南、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A、已使用寿命400～800天、已读1000～10000字的电表，将各维信息转化为（2，7，25，3，5，2，2）的向量输入我们的模型中，经过模型计算输出结果是3，表示模型预测这块表如果将会发生故障那么发生第三类故障的可能性最高。

关于朴素贝叶斯模型分类器训练模型及参数的具体信息，可参考《电表故障朴素贝叶斯结果预测.doc》以及《TJDW_Problem_NaiveBayes_Prediction.model》。

4.2 决策树模型

4.2.1 决策树原理简介

决策树是在已知各种情况发生概率的基础上，通过构成决策树来评价项目风险，判断其可行性的决策分析方法，是直观运用概率分析的一种图解法。

4.2.2 决策树实现

首先通过统计工作以及数据变换，我们需要构造出输出数据。然后按照计算信息熵，以信息熵衰减程度从大到小的顺序构建树结构。最后在叶子节点中，通过投票多数通过的方式决定分类结果

4.2.3决策树模型结果分析

①入库电表故障预测

经检验我们的决策树模型分类准确率为68.0%。其中对第三类故障的分类准确度较高，第一类次之，对第二类的分类效果较差。

表3 决策树入库电表故障预测结果

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号构建成一个向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城东、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A的电表，将各维信息转化为（2，6，25，3，5）的向量输入我们的模型中，经过模型计算输出得出故障为第一类的概率是0.22、第二类的概率是0.05、第三类的概率是0.73，那么我们预测这块表将来发生第三类故障的概率最高。

②已用电表故障预测

经检验我们的决策树模型分类准确率为69.1%。其中对第三类故障的分类准确度较高，第一类次之，对第二类的分类效果较差。

表4 决策树已用电表故障预测结果

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表使用时间、电表读数构建成一个向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城东、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A、已使用寿命400～800天、已读1000～10000字的电表，将各维信息转化为（2，6，25，3，5，2，2）的向量输入我们的模型中，经过模型计算输出得出故障为第一类的概率是0.38、第二类的概率是0.13、第三类的概率是0.49，那么我们预测这块表将来发生第三类故障的概率最高。

4.3 softmax神经网络

4.3.1 softmax神经网络简介

神经网络是一种应用类似于大脑神经突触连接的结构进行信息处理的数学模型。我们所采用的多层感知器是一种前馈神经网络模型，可以将输入的多个数据集映射到单一的输出的数据集上。我们在输出层的激活函数选择了softmax回归函数。Softmax回归函数是Logistic回归模型在多分类问题上的推广，可以将目标变量分为K类。最后我们可以得到样本属于各个类的概率分别是多少。

4.3.2 softmax神经网络实现

首先进行数据变换，将数据变换成我们需要的格式，然后初始化我们的多层感知机并应用调整的共轭梯度下降算法反复迭代更新神经网络中每个节点的权值，输出结果使用softmax回归函数进行激活。等参数收敛后，我们就得到了一个softmax神经网络模型。

4.3.3 softmax神经网络结果分析

①入库电表故障预测

我们选择芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号作为纬度，将各个可取的属性值改为0-1表示的布尔值，这样我们就构建了有60个节点的输入层，有两个节点数分别为12和9的隐藏层以及有3个输出节点的输出层的softmax多层感知机。（如表5）

可以看出，在入库电表故障预测中我们的softmax多层感知机模型对于第三类故障分类准确率最高，对于第一类次之，对于第二类效果最差。

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号构建成一个60维0-1向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城东、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A，将各维信息转化为向量输入我们的模型中，经过模型计算输出得出故障为第一类的概率是0.155、第二类的概率是0.030、第三类的概率是0.815，那么我们预测这块表将来发生第三类故障的概率最高。

②已用电表故障预测

我们选择芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表使用时间、电表读数作为纬度，将各个可取的属性值改为0-1表示的布尔值，这样我们就构建了有70个节点的输入层，有两个节点数分别为13和10的隐藏层以及有3个输出节点的输出层的softmax多层感知机。（表6）

可以看出在已用电表故障预测中，我们的softmax多层感知机模型对于第三类故障分类准确率最高，对于第一类次之，对于第二类效果最差。

以下是分类器工作的示意范例，我们将规范化的芯片型号、地区、生产厂商、通讯接口型号、电流型号、电表使用时间、电表读数构建成一个70维0-1向量。例如我们选择一块芯片型号是东软4.0、地区是城东、生产厂家是浙江万胜电力仪表有限公司、通讯接口型号是东软载波，电流型号是5（60）A、已使用寿命400～800天、已读1000～10000字的电表，将各维信息转化为向量输入我们的模型中，经过模型计算输出得出故障为第一类的概率是0.307、第二类的概率是0.022、第三类的概率是0.672，那么我们预测这块表将来发生第三类故障的概率最高。

5 结论

两种方案唯一的区别在于RS485总线、低压电力线载波混合抄表系统增加了一层物理设备，即采集终端，使得系统由主站、集中器、采集终端和RS485总线电能表四层物理设备构成。

①综合性能（性价比），方案1占优；

②在通信性能、远程断送电控制、抗扰能力方面，方案1优势明显；

③在功能扩展、设备成本方面，方案2占优；

④方案2最大缺点是安装、调试和维护工作量大，且RS485总线抗干扰能力相对较弱；

⑤方案1最大缺点是一体化载波电能表成本相对较高。

参 考 文 献

数据采集系统故障分析 第7篇

关键词：TCN,网络控制系统,故障存储

0 引言

当前, 基于微机网络控制系统的电力机车已经成为我国铁路装备的主流。电力机车自动化及智能化已然成为铁路装备的发展方向。地铁工程维护车和电力机车采用同样的微机网络控制系统, 该系统提供了较好的人机交互接口, 为乘务员处理机车在线故障提供了信息支持。但是机车运行过程中如果发生无法确定及处理的故障, 就需要存储设备实时记录机车运行状态及故障数据, 待机车返回机务段后下载数据并分析, 找到机车故障发生的原因。本文对机车故障数据存储的方法以及离线分析系统进行了设计与研究。

1 TCN网络概述

TCN (列车通信网络) 为实现车载数据通信的国际标准化, 国际电工技术委员会IEC于1999年通过了列车通信网络专用标准IEC-61375-1。该标准将列车通信网络分成用于连接各节可动态编组的列车级通信网络WTB (绞接式列车总线) 和用于连接车辆内固定设备的车辆通信网络MVB (多功能车辆总线) [1]。

TCN是一种面向控制、连接车载设备的通信系统, 是分布式列车控制系统的核心, 以车载微机为主要技术手段, 并通过网络实现列车各个系统之间的信息交换, 最终达到对车载设备的集散式监视、控制和管理的目的, 实现列车控制系统的智能化、网络化和信息化。

2 工程车网络控制系统组成

以香港工程车为例, 香港工程车网络控制系统采用分布式列车电子控制系统, 整个系统采用模块化机构, 包括2个VCM、3个数字量输入输出模块DXM、3个数字量输入模块DIM、1个模拟量输入输出模块AXM、2个显示器模块IDU、1个ERM模块、1个网关模块GWM、1个MOXA以太网交换机等, 如图1所示。

机车通信网络采用两级:列车级和车辆级。列车总线采用绞线式列车总线WTB, 车辆总线采用多功能车辆总线MVB。列车总线用于联接各个车辆, 可用于列车级的通信控制、过程控制;车辆总线用于联接车辆内的设备, 可用于车辆内的通信控制和过程控制。WTB和MVB可以通过网关进行数据的相互转发。

3 基于IEC 61131-3标准的软件设计

IEC 61131-3标准是国际电工委员会 (IEC) 制定的工业控制编程语言的标准。该标准是IEC在合理吸收、借鉴世界范围内各可编程控制器 (PLC) 厂家的技术及编程语言的基础上, 形成的一套新的国际编程语言标准。

IEC 61131-3标准定义了软件模块, 通过模块把PLC看作一种具有能执行多种任务的结构控制器, 其特长是用下述概念把控制器作为阶层结构从软件的观点实现模块化[2]。

配置 (configuration) :表示控制器的最上层概念, 对应于PLC系统。

资源 (resource) :构成配置的要素, 具有实行用户程序所必要的特征。

程序 (program) :用户程序的逻辑管理单元。

功能块 (function block) :构成程序的其中一个逻辑管理单元。

任务 (task) :能把程序和功能块联系起来, 规定其执行方法。

功能 (function) :用户程序的一个构成要素。

POU (Program Organization Unit) :程序、功能块、功能的总称。

4 故障数据存储软件的设计

故障数据存储软件开发平台采用符合IEC 61131-3编程语言的Multiprog系统平台。编程语言采用功能块图语言进行程序设计。

故障数据存储软件包括严重故障记录和事件记录。严重故障记录是指机车运行过程中发生的故障信息。事件记录是指机车运行过程中相关的控制信息。

故障数据存储软件的设计按照以下4个模块进行设计。

4.1 故障信息的获取

首先从VCM模块中获取故障信息。采用功能块图的编程语言如图2所示。

程序从VCM到ERM的发送数据端口61H读取数据, 保存到相关变量中。

4.2 故障诊断

为防止故障误报, 需要对故障信息进行处理, 处理原则为如果发生故障不超过12个周期 (单个周期为128 ms) 则不进行记录, 达到12个周期进行记录, 如图3所示。

4.3 严重故障记录

将存入Code_1001_Dealed、Code_1002_Dealed等变量通过功能块SET_SEVERITY_FLY_RCD存储到ERM模块中, 程序段如图4所示。

其中OCC输入为高电平, 表示故障发生。FLT输入表示故障代码, 故障代码应与故障代码表相对应。CID输入表示机车编号。CLS输入表示故障等级。LEN输入表示环境变量数值大小。DATA输入表示环境变量数组数据。

4.4 事件记录模块

通过功能块SET_EVENT将与机车运行过程相关的变量信息存储到ERM模块中, 如图5所示的代码段。

CON_B:高电平表示一直记录数据, 这里设置为true。

TIME16:设置记录事件周期的秒数, 这里设置为200ms。

DIGIT:存放第一个字的数字量 (预留) 。

ANOLOG:数组存放数字量和模拟量 (1+122个字模拟量 (前40个字用于数字量, 其他用于模拟量, 即74个字模拟量和4个双字模拟量) ) 。

Event_Record数组用于存放机车运行过程相关的变量信息。其结构如图6所示。

5 数据分析软件的设计

数据分析软件的功能是将事件记录模块ERM中的存储故障数据和事件记录下载并进行分析。该软件基于Windows平台设计, 系统采用C/S结构, 主要通过以太网通信方式, 实现与车载装置的数据通信。软件结构如图7所示。

6 结语

本设计可以满足电力工程车故障数据存储和分析的需要, 整个设计采用结构化模块设计, 在其他车型的工程车运用时, 只需要修改Event_Record数组的内容即可。该软件已经在香港工程车上进行了测试, 满足机车运行要求。今后所做的工作, 将软件设计成B/S模式, 可以把下载的故障数据上传到服务器上, 方便数据保存及整理, 并可以允许多用户同时进行分析。

参考文献

[1]IEC 61375-1:1999, Electric Railway Equipment Train Bus:Part1:Train Communication Networks[S].

数据采集系统故障分析 第8篇

随着计算机应用技术的快速发展,虚拟示波器因其结构简单、易于硬件集成、成本低、设备更新周期长而被广泛应用于故障信号检测中[1,2]。数据采集系统是故障信号检测虚拟示波器的关键,数据采集性能的好坏直接影响整个系统的质量[3]。因此,设计一种高效、高精度的数据采集系统已经成为相关学者研究的重点课题,受到了越来越广泛的关注[4,5]。

目前,有关故障信号检测虚拟示波器数据采集系统的研究有很多,相关研究也取得了一定的成果。文献[6]设计了一种基于虚拟仪器的数据采集系统,该系统介绍了数据采集的硬件设计及配套的软件开发,通过PCI接口对数据进行传递,使采样频率达到100 MHz,用户可利用软面板设置参数,得到的数据被传输至系统内存,以波的方式在软面板上显示出来,但该系统只适用于强故障信号的采集,针对弱故障信号,其无法实现采集。文献[7]利用计算机对实际人工操作进行模拟,在保证所采集数据质量的同时,大大加强了数据的采集效率,但该系统容易受到存储空间与通信接口的影响,采集精度较低,没有达到系统的需要。文献[8]设计了一种基于FPGA的机器视觉图像采集系统,依据相关研究,建立以FPGA为主处理器的基本结构,依据系统需求,决定详细的芯片型号,通过设计的信号采集电路对数据进行采集,所提系统稳定性较高,但实时采集能力较差。

针对上述方法的弊端,设计了一种故障信号检测虚拟示波器数据采集系统,介绍了系统的总体结构。通过信号调理电路使输入信号和A/D模块满量程值之间的差异尽可能的达到最小,利用A/D转换电路对数据进行转换和采集,在系统的输入端设计了比例衰减与过压保护电路。软件设计中,详细分析了A/D采集的主程序及相关实现代码。实验结果表明,所提系统不仅采集精度高,而且所需时间短,具有很高的采集性能。

1 硬件设计

1.1 系统总体设计方案

本故障信号检测虚拟示波器数据采集系统的总体结构如图1所示。虚拟示波器的模拟故障信号经衰减保护控制电路后进入信号调理电路,经AD526放大后被发送至AD574进行模/数转换,将得到的结果保存至缓存芯片IDT7202中,单片机通过对缓存器进行查询判断是向其写入数据还是从中读出数据命令,从而实现数据采集。

1.2 信号调理电路

为了达到理想精度的模/数转换结果,需使输入信号和A/D模块满量程值之间的差异尽量小。信号调理的主要目的是使输入信号达到A/D转换器的幅度要求,并且使输入信号的幅度增加。信号调理电路图见图2。

由图2可看出,信号调理电路主要是通过AD526和单片机ATmega32实现的。AD526是由美国AD公司提供的,放大倍数完全满足系统要求,而且可以通过一组数码对其进行调控。按照要求将输入信号调整至合理的A/D转换输入区域,通过AD574转换电路完成转换,以保证低输入情况下的转换准确率,增加故障信号检测虚拟示波器数据采集系统的动态范围。

1.3 A/D转换电路

A/D转换电路主要由Ateml公司的AVR系列单片机ATmega32和AD574组成,详细电路图如图3所示。

在A/D转换电路中,选择AD574芯片0~10 V单极性输入的形式,将AD574芯片的第2引脚和地直接相连,以完成12位高精度转换,得到的结果被分成两次进行输出。将AD574的状态引脚STS和单片机PC的第3引脚相连,通过查询的形式获取转换结果。如果R/-C C为0,则开启A/D转换器,经20μs后STS接第1引脚,则A/D转换完成,当前将R/-C置1,也就是在虚拟示波器的数据端对数据进行读取。

1.4 衰减保护控制电路

为了避免因电压幅值过大造成芯片损坏的现象出现,系统的输入端设计了比例衰减与过压保护电路,电路图如图4所示。

由图4可知,衰减保护控制电路通过单刀多掷开关确定衰减比例,将虚拟示波器采集故障信号的电压降低至±1 V范围之内,从而保证芯片的正常运行,则系统可采集低于36 V安全电压的故障信号了。除此之外,因为故障信号存在噪声,尖峰脉冲的瞬时电压很可能达到100 V,使芯片被严重损害,所以设计了过压保护电路,通过2 V的稳压管对芯片进行保护。

2 软件设计

2.1 A/D采集程序设计

为了达到理想的数据采集效率,将采样最小时间设置为1μs。A/D采集程序设计流程图如图5所示。

2.2 代码设计

详细的数据采集源代码如下:

3 实验结果分析

为了验证本文设计的故障信号检测虚拟示波器数据采集系统的有效性,需要进行相关的实验分析。实验将嵌入式系统作为对比进行分析。将故障信号检测发生器的信号作为输入信号,直接从软件界面上观察波形的改变情况。采用本文系统对某通道的数据进行采集。当波形显示如图6所示时,调节控制面板上的按钮,使波形的形状出现变化,以模拟故障信号,这时的波形如图7所示。

对频率是250 Hz时的波形进行采集,得到的波形图如图8所示。波形的详细信息如图9所示。

分析上述过程可以看出,采用本文系统对故障信号检测虚拟示波器数据进行采集,得到的信息较为全面,验证了本文系统的有效性。分别采用本文系统和嵌入式系统对虚拟示波器数据进行采集,对两种系统的采集时间和存储时间进行比较分析,得到的结果如表1所示。

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分析表1可以看出,采用本文系统对数据进行采集所需的采集时间和存储时间均优于嵌入式系统,说明本文系统的整体运行时间远远低于嵌入式系统,验证了本文系统的高效性。在上述实验的基础上,对本文系统和嵌入式系统的采集数量和采集准确率进行比较分析,得到的结果如表2所示。分析表2可以看出,和嵌入式系统相比,采用本文系统进行数据采集时,不仅采集的数据量和实际故障数据量基本相同,而且采集正确率也远远高于嵌入式系统,说明本文系统具有很高的准确性。

4 结论

本文设计了一种故障信号检测虚拟示波器数据采集系统,介绍了系统的总体结构,衰减保护控制电路、信号调理电路、A/D转换、数据缓存和单片机。为了达到理想精度的模/数转换结果,通过信号调理电路使输入信号和A/D模块满量程值之间的差异尽可能的达到最小。利用Ateml公司的AVR系列单片机ATmega32和AD574组成的A/D转换电路对数据进行转换和采集。为了避免因电压幅值过大造成芯片损坏的现象出现,在系统的输入端设计了比例衰减与过压保护电路。软件设计中,详细分析了A/D采集的主程序及相关实现代码。实验结果表明,所提系统不仅采集精度高,而且所需时间短,具有很高的采集性能。

参考文献

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[7]袁雪,张志文,司庆丹.基于ARM的智能数据采集系统设计[J].国外电子测量技术,2014,34(11):66-71.

数据采集系统故障分析 第9篇

1 电力系统中数据采集同步概述

就目前的应用情况来看, 对数据信息进行同步主要是通过GPS实现的, 因而数据同步所能够达到的精度一定程度上受到了GPS时钟同步精度的制约。除了GPS的影响以外, 具有不同采样频率的数据采集设备同样会对数据的同步精度产生影响。

很长一段时期内, 人们更多的关注如何通过提高与GPS之间的联系来提升时钟同步精度, 却忽略了数据采集系统本身对时钟同步的影响, 但是实际应用中, 数据采集系统同步误差是远高于GPS时钟同步误差的。因此, 为进一步提升电力采集系统故障时刻的精度, 可以对现有的影响因素进行分析, 根据系统所能够允许的最大采样频率采用适当的方法提高短时间内的数据采集速度。

2 故障时刻精度的影响因素

电力系统中故障时刻的数据是以暂态数据所适用的通用交换格式进行记录的, 这种记录方式会将故障前一时刻的稳态数据转变为故障时刻的暂态数据。此时对采集系统进行简化, 忽略故障形式对故障时刻相关同步精度的影响, 则可以发现, 影响故障时刻精度的主要因素在于系统电气传输特性如数据采样频率、数据采样相位等。除此之外, 若能够缩短故障定位时间, 提升故障定位精度, 也能够对电力采集系统故障时刻精度进行完善或改进。

3 可用于提升故障时刻精度的方法分析

3.1 电气传输特性分析与相位状态估计法

电气传输特性主要用于对电力采集系统中存在的多种线性与非线性误差进行描述。以实际电力采集系统为例, 当对电网内的稳态数据在系统属性要求范围内进行等时间间隔采样时, 若系统中存在同步误差则会对同步数据的相位周期产生影响, 造成故障时刻同步精度的下降, 为消除这种影响就必须对电网系统中的电气传输特性进行分析, 在分析的基础上对影响误差的因素进行补偿。

故障时刻的数据传输要经过滤波、采样、模数转换以及其他数据处理过程才能被使用或传输, 其整个过程都要参照GPS时钟信号实现。其中滤波器是引入相位误差的主要器件, 若滤波器选用不当则非常容易造成故障时刻精度的下降。对实际滤波器滤波后数据状态进行分析可以发现, 使用分段频移补偿的方法能够有效消除故障时刻数据采集中出现的相位误差, 同时, 该算法实现简单, 可用性强, 不仅可以保证电力采集系统中数据采集的实时性, 还可以在一定程度上提高精度, 满足使用需求。该方法首先需要建立动态等效控制模型, 模型结构如图1所示。

按照图中结构对系统故障时刻的相位角变化差值△δ进行数学分析可知, 其与输入端的可变脉冲之间存在非线性关系, 该关系式属于拉普拉斯域, 我们更为关注时间域的电网震荡模型, 故对其进行反拉普拉斯变换可以获得时间域内的等效传输模型如下式:

其中, ζ为阻尼系数是可以获得的。若将初始时间设置为0, 则此时即可获得初始相角差。

应用当前时刻以及之前多个时刻的相角差对下一时刻可能出现的相角差进行预测可以获得误差较小的预测值, 根据该预测值对故障时刻的相位误差进行补偿即可提升数据采样频率, 进而实现同步精度的提升。

3.2 小波变换法

小波变换在处理微弱突变信号方面具有非常明显的性能优势。当电力系统出现故障时, 其某些参数的电气传输特性会在短时间内发生剧烈变化。小波变化可以将变化剧烈的电磁信号参数或电力系统某个发生剧烈变化的部分进行特征提取和放大, 进而可以更加方便明显的实现对故障时刻、故障位置的定位, 这就在一定程度上提升了缩短了故障的定位时间, 提升了故障时刻的暂态数据的采集速度和准确性。

具体实现中, 根据实际应用情况, 针对具有代表性的电磁信号参数建立可用于对故障进行分析和定位的距离函数, 利用该函数监测电力采集系统运行状态。一旦某一位置产生较大的特征值或发生突变, 则可以利用距离函数对故障位置进行定位, 这样就提升了故障时刻的定位与时间精度。

4 总结

改善故障时刻精度可以从以下几方面入手:

1) 提升电力采集系统与GPS通信时的时钟同步精度;

2) 对电力采集系统中出现的相位误差进行预测与估计, 然后根据估计结果进行分段补偿;

3) 采用识别精度更高、定位位置更准确的故障位置定位算法缩短定位时间, 进而提升故障时刻精度。后两者实现简单, 对系统要求较低, 具有较强的实用性。

参考文献

[1]邢浩江, 张东来.电力采集系统故障时刻精度的提高方法[J].中国电机工程学报, 2011.

[2]毛绍荣, 王湘南.浅析电力采集系统故障时刻精度的改进[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012.

[3]陈宗伟.试析提高电力采集系统故障时刻精度的方法[J].中国新通信, 2012.

数据采集系统故障分析 第10篇

关键词：抗干扰,共模噪声,光耦合器,A/D转换器,电磁干扰

0 引 言

ND5机车是我国20世纪80年代从美国GE公司引进产品, 随着ND5机车运用时间不断延长, 其新的故障不断出现。特别是部分故障在途中发生, 而回机务段后故障现象不再出现, 针对这一情况, 研制开发了ND5机车智能故障励磁系统。该系统可解决ND5机车故障励磁开关例如无记忆功能、个别挡位下柴油机冒黑烟和不能覆盖整个回路故障等缺陷, 以及机车小齿轮滑落保护、全程数据和工作状态记录等问题。通过计算机专家软件分析系统处理记录的数据和工作状态及时发现故障、解决故障和排除故障隐患, 可充分发挥ND5机车的工作效率。

故障励磁系统中的数据采集模块完成实时机车运行数据和状态的采集, 由于机车运行时达几百kW功率输出, 机车在运行时会产生很大的EMI (电磁干扰) ;同时, 由于机车的信号分为模拟量信号、开关量信号和转速信号, 以及采集信号经长线传输和开关量的高压切换 (75 V/0 V) , 其电磁环境变得更加恶劣, 数据采集模块能否有效地抑制EMI, 正确地采集机车的相关数据和工作状态是故障励磁系统能否正常可靠工作的关键。因此, 必须根据系统的技术要求, 对不同信号类型分别采取相应的抗干扰措施, 使模块或设备达到EMC (电磁兼容) 。本文介绍数据采集模块的抗干扰设计以实现机车信号的正确采集和处理。

1 数据采集模块的组成

在设计一个设备或电子系统之前, 评价其电磁环境是很重要的。为了达到电磁EMC而使用的元件不外乎用增加电流通路阻抗的方法来减少噪声电流或以减少并联阻抗的方法来减少噪声电压;其他方法是减缓波形的边沿和将电位钳位到特定电平从而抑制瞬变。在机车上设备之间通常用长线连接, 这样连接的共模噪声到达很高的电压。在这样双重EMI下, 必须通过正确的接地安排及精心地实施, 并选用适当的抗干扰组合电路来抑制共模噪声。模块的抗干扰设计是遵循上述基本原理展开的, 数据采集模块的框图如图1所示。

2 开关量输入电路抗干扰设计

在ND5内燃机车上设有许多电器用来对机车各部分进行操作、控制、监控和保护。由于绝大部分是高压、大电流的电器, 主要有组合式控制开关、接触器和继电器等电磁转换部件;且高压电器室与司机室有几米的距离, 最远可达到十几米, 存在着开关量信号的长线传输问题。这样, 开关量输入电路很容易受到电器工作时自身EMI和抖动干扰;同时, 也受到了机车运行时产生的强EMI。只有有效地抑制EMI才能正确地采集机车的工作状态, 是保证故障励磁系统正常工作的前提。图2为一路开关量输入电路。

由于机车的电器75 V电源供电, 电器操作的控制信号为75 V/0 V的脉冲信号。在实际应用时, 检测到机车的电磁瞬态尖峰干扰有时可达100 V以上。在这样恶劣的电气环境下, 如用单个元件常常无法满足要求, 需要几种元件组合起来, 构成多级组合电路才能达到要求。如图2所示, 用压敏电阻、稳压管、光耦合器和输出滤波电容组成4级组合电路, 经逐级限压可有效抑制沿线路侵入的瞬态尖峰干扰, 把干扰限制到一个很低的电平。压敏电阻R2用来吸收100 V以上的瞬态尖峰干扰脉冲;考虑到输入脉冲是75 V/0 V的电平, 用稳压管D1 (30 V/1 W) 来抑制30 V以下的干扰脉冲, 以及滤波电容C4的延迟作用可消除高频干扰的响应;在4级组合电路中, 光耦合器U1 (TLP521) 起到了关键作用, 其主要功能有:可以将输入电路 (电器高电压执行端) 和输出电路 (信号处理器) 完全隔离, 消除了共模噪声对信号处理器的影响;光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件, 其输入阻抗一般远小于噪声源内阻, 相当于对干扰噪声采用分压比形式进行了很大衰减;其次, 干扰噪声虽然具有较大电压幅度, 但能量小, 只能形成微弱电路, 难以驱动电流状态下工作的发光二极管, 因而即使噪声有很高电压干扰, 也具有很强的共模抑制能力, 在长线传输信息中光耦合器作为终端隔离元件可大大提高电路的抗噪能力。

3 模拟量输入电路抗干扰设计

3.1 F/V转换电路设计

ND5机车上装备了6台牵行电动机, 故障励磁系统必须随时了解牵行电动机的转速, 通过定时比较6台牵行电动机转速来防止车轮空转、打滑和机车小齿轮滑落保护。电机转速通常是几Hz到几百Hz, 考虑到直接并接原转速检测电路的转速信号电平端对机车正常运行可能造成的不良后果, 采用高阻接入的方式直接引入转速信号;同时, 要保证在几百Hz带宽内F/V转换要有相当好线性度, 经过几个IC的实验测试, NS (美国国家半导体公司) 的LM2907芯片能满足技术要求, 非线性失真在要求的带宽内能满足小于2%, 一路F/V转换电路如图3所示。前端输入电路有隔直、分压滤波和钳位限幅的功能, 保证输入电路有良好的噪声抑制能力;F/V转换电路由定时电容C12、输出电阻R29和滤波电容C14组成, 经芯片内置的射极跟随器缓冲输出得到了F/V转换电压Va:

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Va电压精度由定时电容C12、输出电阻R29决定, 电容经过严格挑选后精度控制在小于1%且选用温度系数小的薄膜CBB电容, 电阻选用1%的精密金属膜电阻。这样, 才能保证6路速度信号经F/V转换后有良好的一致性。

3.2 模拟量输入电路

一路模拟量输入电路如图4所示。模拟输入信号有牵行电机输出功率电平、牵行电机速度差值电平和励磁机它励回路供电电压电平等。为了尽可能地减少接入对机车原系统影响, 采用高阻接入方法, 并且模拟量信号由长线引入故障励磁系统。这样, 模拟量输入端很容易受到共模噪声干扰。图4中几种元件组成分压、滤波、钳位和跟随器缓冲电路实现抗干扰设计。

3.3 A/D转换电路

模拟信号经A/D转换为数字信号后, 经缓冲驱动光耦合器隔离后输入到信号处理器, 实现在不同系统间信号通路相连的同时, 在电气通路上相互隔离, 并在此基础上实现将模拟输入电路与信号处理器相互隔离, 起到抑制共模噪声以及噪声交叉干扰的作用。由于技术要求规定每2 s进行一次数据采集和处理, 对A/D转换速度要求不是很高, 但对A/D转换误差和线性度有比较高要求。

本模块的A/D转换电路如图5所示, 用NS的ADC0817作为A/D转换器, 其主要技术参数是单电源DC 5 V、分辨率8 bit、转换时间100 μs、微分非线性度为±1LSB。该芯片由1/16多路选择器和8 bit A/D转换器2部分组成, 前端预处理的模拟量信号经1/16多路选择器输入选择后加到A/D转换器, A/D转换后的8 bit数字信号经缓冲驱动、光耦合器隔离后, 数字信号输入到信号处理器。这样, 模拟量输入电路的地浮置起来, 切断了接地环路, 可大大提高输入电路的信噪比。实验结果, 模拟量数据测量的精度为±1LSB (±0.02 V) , 完全达到ADC0817的技术参数要求。

4 结束语

本文针对在ND5机车强EMI的环境下如何正确地采集机车运行状态数据进行讨论和产品设计。由于采用了抗干扰技术, 特别是光电隔离技术合理应用, 正确的接地安排及精心地实施, 结合抗干扰组合电路, 大大降低共模噪声, 极大地提高了数据采集的准确性, 保证了系统的稳定和可靠。

目前, 使用本模块设计的智能故障励磁系统在ND5机车上安装了几百套, 采集数据准确可靠, 解决了机车运行过程中存在的一些问题;通过在线实时记录的数据, 找出机车存在的故障隐患, 提高了机车运行的可靠性, 延长了机车的使用寿命。

参考文献

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[3]夏寅荪.ND5型内燃机车[M].北京:中国铁道出版社, 1988.

数据采集系统故障分析 第11篇

关键词：飞机航电系统；故障；分析方法；诊断系统

在飞机航线维护以及飞机检修过程中，几乎每天都要面对各种各样的故障，由于飞机类型较多，且航电系统复杂，外加故障原因与环境、设备、人员等多种因素相关，因此对飞机航电系统故障进行准确诊断并及时排除故障对飞机安全航行有重要意义。以下将从飞机航电系统概述分析入手，逐步探讨了航电系统故障的分析和诊断方法。

一、飞机航电系统概述

目前通常采用的飞机航电系统为G1000航空电子系统，该系统具有高度集成的特征，内部包括高频通信收发机、GPS收发机、等航空通讯电子设备，同时在机舱内配备了两台高分辨率的高精度液晶显示屏。该航电系统充分应用了飞机的操控特征、大气数据和以太网连接通信领域内的数据成果，具备功能性与实用性。系统将航空电子设备和仪表操作显示集成到一个单独的显示系统内，用液晶电子显示替代传统的机械仪表，从而让航行信息具备高灵活度，但航电系统在带给航空人员便捷的同时也给设备维护人员带来了一定的困难。

G1000子系统则包括飞行仪表显示系统和导航与通信系统。飞行仪表显示系统主要负责为主系统提供飞行参数，例如航向、高度、外界大气参数、飞行姿态等，信息均可在PFD显示屏中显示。导航与通信系统则主要起到导航与通信功能，音频信号通过数字传输通道送入音频板，GPS信息则传送到MFD和PFD显示屏中进行处理。

二、飞机航电系统故障分析方法和诊断系统

1.航电系统故障

航电系统中最容易出现的是数据链路故障，由于数据链路状况主要以不同颜色的框框来进行区分，红色表示确定链路失效，黑色表示链路不明，系统无法准确识别，绿色则表示链路正常，例如PFD显示屏ARINC 429中1号通道状态框显示为红色，则提示航电系统故障与LRU GRS77相关，即PFD与航向基准系统间的链路失效。

2.通讯导航系统故障

在通讯导航系统中最常见的的故障表现形式如下：（1）COM信号接收发送故障；（2）GPS信号不正常，无法获取到卫星数据；（3）NAV信号收发异常以及G/S信号接收不到等等。其中，COM信号故障又可分为COM信号干扰、弱信号、无通信音等等。在正常情况下，航电系统均能对各类故障提供预警信息，实际操作中按下ALERT键即可看到显示屏中显示的故障预警信息，相关警告包括COM、NAV以及G/S等，在进行故障分析和排除过程中可借助相关信息对故障发生缘由进行查找，或进一步确认故障是否发生。

3.仪表系统故障

在航电系统姿态信息传递到各子系统的过程中，需要与多种类型的传感器共同作用，如倾斜传感器、加速度传感器等，仪表系统组间则主要负责对姿态参数信息进行采集，并将其传入姿态航向系统中，在该系统中，信息传递或者显示任何环节有误或者收到外界干扰均会导致姿态信息显示异常，从以往的故障数据调查以及飞行手册中可总结出仪表系统故障的主要原因，具体如下：（1）发动机振动导致仪表断线。（2）显示屏或者GRS构型文件和软件失效。（3）各模块间数据通道失效。（4）仪表插头脱落或接触不良。

从故障类型来看，主要包括人为因素故障、系统自身元件故障、组间配置故障、参数错误等。

4.飞机电源故障诊断系统结构

机载电源主要有飞机发电机供电，若发电机故障则由机载蓄电池续电，通常情况下，飞机电源需维持三种状态，（1）有地面电源供电时，即使发电机运行正常，也不能向飞机上的设备供电；（2）断开地面电源后，飞机发电机恢复正常供电，同时蓄电池自动充电；（3）发电机故障无法供电时，蓄电池自动供电保证安全运行。

当电源供电关系不符合上述三种逻辑时，则提示飞机电源系统出现故障，需进行及时处理。电源故障诊断系统结构按电源类型可分为地面电源、发电机以及蓄电池三种，具体可通过发电机故障灯来对电源故障进行诊断。（1）地面电源电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯燃亮。（2）发电机电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯不亮。（3）蓄电池电压低于24V，机内大功率用电设备不工作，发电机故障灯燃亮。检修人员可根据正确逻辑和故障分析系统结构予以判定。

5.专家系统知识库构成和诊断分析方法

在飞机航电系统故障诊断领域专家系统应用极为广泛常见的有三种结构——基于规则、框架以及模型的专家系统结构。本文主要对基于规则的专家故障诊断系统结构进行探讨。在该系统中分别包括长期存储模型和短期存储模型，主要存储由规则激发而推断出的新的故障事实，存储器与推理机相互作用，并以规则知识库为主要数据支持，通过对故障模式进行匹配从而得出准确的故障诊断信息。知识库主要通过规则进行表示，例如常见的CLIPS是常见方法，每条规则代表一组因果关系，此外框架也是知识表示的一种形式，与高级语种对象类似，可提供一种更为方便的结构来准确表示常识性知识。创建知识库时，需对现有知识按照特定逻辑进行编程，利用规则和框架表示将故障知识加入到知识库体系当中，从而为故障推理提供依据。

三、结语

综上，排除飞机航电系统故障是保证飞机安全航行的首要前提，在具体诊断过程中，需对航电系统以及子系统进行严格的故障检定，例如通讯导航、电源、仪表系统等，可采用专家系统进行故障诊断，提高诊断的准确率，方便工作人员进行排故处理，为飞机安全航行提供保障。

参考文献：

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[3]龙欣欣. 飞机航电系统故障排除方法分析[J]. 黑龙江科技信息， 2014（25）：59-59.

数据采集系统故障分析 第12篇

随着企业的发展和时间的推移, 设备数量在不断增长, 同时设备的状态也在逐渐的老化, 传统的计划检修制度已经显得不合时宜。不管单台设备的技术状况如何, 运行一个周期就要进行检修, 以此保证设备的安全运行。但这样难免使技术状况已经劣化的设备因未到检修期而不能得到及时的的修理, 对实际运行状况良好的设备却因检修期已到, 必须进行检修而发生过剩维修。所以要抛弃传统的计划性检修, 实行单台设备状态检修制度。状态检修制度是运用各种状态监测与故障诊断技术, 发现设备的故障征兆, 预测其发展的趋势, 以便适时地采取维修对策, 这样既保证了设备的安全运行, 又消除了过剩维修带来的浪费。因此, 设备状态检测与故障诊断技术的应用, 是减少突发故障、缩短故障停机时间、减少大修费用、提高企业经济效益的有效途径。实现计划检修制度到状态检修制度的转变, 是企业设备管理水平高低的标志之一。

公司在2006年购进了一台H G 2506数据采集测振仪, 开始在公司二水厂进行设备故障先期诊断的实践。

在设备的监测诊断中, 采用该仪器的振动检测技术。因为对于供水企业来说, 设备较单一而且相对集中, 最主要的供水设备为水泵和电动机, 都属回转运动设备, 振动是其性能主要的外部表现特征。当设备内部运转发生异常时, 哪怕是很微小的变化, 都会随之出现振动的增大。而使用振动监测和诊断法, 可以在设备不停机和不解体的情况下, 只通过机械振动信号的测量和分析就对其劣化程度、故障的部位和故障的性质做出判断。

进行具体工作时我们的步骤是:

1选择测量参数

对旋转机械而言, 以速度和位移作为测量数为多, 但根据实际情况的不同也可以选择加速度测量, 或者是三种参数同时测量, 例如轴承的故障就必须同时测量速度和加速度来作出诊断。

2选择测量点

将测点选在水泵和电机的内、外侧轴承处, 每处又设垂直、水平、径 (轴) 向三个测点, 所以每套机组的测点为12个。而每个测点的准确位置的选择原则为:

一是测点尽量靠近轴承的承载区;

二是尽可能避免与被测的转动部件多层相隔;

三是该点必须有足够的刚度;

四是测点选定后必须固定不变。

因此为每个测点用油漆作了标记, 避免了由于不同时间的测量而影响到测得数据的准确性。

3决定测量间隔时间

大型水泵最直接的影响到安全供水, 一旦发生故障, 修理费用很高。所以其测量间隔时间定的较短, 一般是一周一测。但对突然出现劣化征兆的设备则必须马上缩短检测周期, 如果需要, 甚至做到一天一测。

4确定判断状态标准值

状态标准值的确定, 可以说是整个振动监测与诊断工作中关键的一项内容。依据ISO2372确定的速度标准值作为最初状态判断的参考值, 再通过2年多分别对水厂设备的测试值, 统计、总结出了每台设备自己的一套标准值。无论在任何时间检测任何一台设备, 都可以很清楚的了解到该设备当时正处在一个什么样的运行阶段, 是否应该进行解体检修。

5建立测量参数库

为了便于设备单机检测数据的统计、分析, 在每次测量完闭后, 都应将测得数据如实汇总, 建立一个长期的数据库, 以便于做到日后, 有证可查、有据可依。

几年以来, 通过不断的探索和实践, 已经初步的掌握了应用H G 2506数据采集系统发现设备隐患和故障的一些方法, 有效地解决了设备在生产运行中出现的一些问题。

实例:公司二水厂一泵站1号机组是向净水厂供送原水的主要机组之一。2008年3月中旬, 在一次常规数据测量中发现, 该机组水泵内侧轴承支撑处的水平和垂直方向位移、速度和加速度的数值均有所增加, 为了保证测得数据的准确性, 从发现这一问题起每天上午、下午各测一次, 两天后, 发现该机组水泵的三项测量值均又有明显增加, 根据几年来的实际经验, 分析可能是该水泵内侧轴承已损坏, 于是为了安全起见, 停机解体检查, 发现果然是内侧轴承的滚珠已磨损严重, 其表层还有剥落的痕迹。事实证明, 根据测振仪实测数据做出的分析是正确的, 同时也避免了一次重大事故的发生。

现在, 厂对主要设备的计划性检修制度已经改变, 这减少了检修工作的资金投入, 从根本上做到了节支、降耗、增效, 从而对厂设备管理水平和经济效益的提高产生了积极的促进作用。

责任编辑:魏玉新

摘要：简述分析HG250数6据采集系统在机械设备故障先期诊断中的应用。