导弹阵地电气设备智能巡检仪

摘要：从分析导弹阵地空调设备的特点及目前阵地空调设备管理存在的问题出发，研制了导弹阵地空调设备智能巡检仪；简单介绍了导弹阵地空调设备智能巡检仪的整体设计思路，在此基础上详细介绍了该系统硬件各功能模块的设计思路和系统软件的实现方法。

关键词：智能巡检仪；阵地空调设备；维修保障；PC/104

D01： 10.3969/j.issn.1005-5517.2018.8.008

O 引言

导弹阵地是导弹武器贮存、人员生存及作战演习之依托，其通风空调与给排水等综合保障能力是部队顺利实施作战的重要基础和前提。阵地空调、排水、通风等设备是实施阵地综合保障的主要手段，具有数量庞大、种类繁多、大区域分散布置、常年连续运行等特点，随着阵地相关设备技术更新，使单台设备的技术保障、系统级的维修决策、备附件的使用管理等难度急剧增大，现有的人工巡视、事后检修、独立保障等传统技术手段和经验做法已无法可靠、高效地实现阵地空调、排水、通风等电气设备的安全运行与快速维修保障，也难以确保阵地环境的有效保障。

为了满足导弹阵地空调、排水、通风等电气设备管理现代化的需求，实现导弹阵地电气设备巡检工作的自动化、高效化，减轻阵地管理人员的劳动强度、提高工作质量，进而提高阵地的综合保障能力，利用较为成熟的嵌入式PC/104计算机技术、网络技术、信息技术、远程监测、诊断和维修技术等先进技术，研制导弹阵地电气设备智能巡检仪，实现导弹阵地电气设备的远程化和网络化管理，通过导弹阵地网络系统，实现信息、技术、资源的共享，方便阵管专家的远程业务指导和技术支持，提高阵地电气设备故障维修的速度和效率，解决目前导弹阵地电气设备管理过程中遇到的技术难题。

1 巡检系统需求分析

导弹阵地电气设备智能巡检系统是以实现导弹阵地空调、排水、通风等电气设备高效稳定运行、精细化规范管理为目标的信息化管理程序，通过导弹阵地电气设备标准化巡视作业和定期巡回检查建立信息平台，按照预先设定好的计划和任务，进行全方位、全过程、全设备管理，能够快捷准确有效地进行巡检，系统将现场所采集到的信息数据及时地进行分析处理，使导弹阵地管理人员能够直观地觉察到各类空调、排水、通风等电气设备的运行状况，及时发现和处理导弹阵地电气设备运行中出现的异常、缺陷和隐患，保证导弹阵地空调、排水、通风等电气设备能够稳定、安全、可靠地运行，实现导弹阵地电气设备运行管理工作的规范化、标准化、精细化。

由阵地空调、排水、通风等电气设备数字化检测与维修保障系统的特点可知，智能巡检仪是点检工作站中设备状态信息的采集设备，系统应具备以下几项功能：从点检工作站下载巡检任务，按照巡检计划中检测点参数的设定采集并保存测量数据，而后将保存在系统上的测量数据通过通讯接口上传到点检工作站，进而通过局域网保存到网络数据库。由此可见，巡检系统应具有便携性的特点，同时除了能够实现系统的信号采集分析的基本功能外，还能够实现系统的巡检功能。

2 系统总体结构

系统首先通过点检方式获取动态的阵地空调、排水、通风等电气设备的运行数据，接着经过数据分析和故障诊断得出设备状态，然后由状态来驱动维修计划的生成，从而实现“动态”的导弹阵地电气设备管理机制。

在系统的总体组成上，导弹阵地电气设备状态数据的大规模分散采集为整个系统的基础，它为系统提供了设备状态检测和维修保障所需的数据来源。它的功能主要是完成对设备特征信号的采集及数据分析处理，同时能在上位机的支持下完成对大量电气设备特征信号的采集、存储，并能将数据上传回上位机，即巡回式检测。其作用可以通过图1点检工作站结构框图直观显示出来。

该点检工作站首先利用前期巡检积累的设备工作参数建立工作站数据库，然后点检管理人员根据任务需要制定相应的点检计划，并将点检计划下达到智能巡检系统中，智能巡检系统进行现场数据的采集，并将点检数据及时地进行回收，最后对所采集的数据进行数据分析，若有异常数据出现，智能巡检系统将及时地进行诊断，而后启动数据上传程序，将新采集到的数据传送到服务器数据库中。

3 系统硬件设计与实现

根据导弹阵地电气设备数字化检测与维修保障的总体功能要求，结合导弹阵地电气设备的工作原理和特点，利用较为成熟的嵌入式计算机系统，结合先进的自动控制技术和智能检测技术，确定了基于PC/104的导弹阵地电气设备智能巡检仪的硬件结构，如图2所示。

系统以PC/104嵌入式计算机为核心，采用模块化设计，根据其功能可设计成五个模块：信号采集与处理模块、系统控制模块、巡检功能模块、系统自检模块和电源智能控制模块。

（1）信号采集与处理模块。此模块根据信号的技术参数的不同，采用不同的采集方法，根据空调、排水、通风等电气设备的运行状态和工作流程，适时地对不同信号分别进行采集，并转换为计算机系统所能识别的数字量，为导弹阵地电气设备智能巡检仪的在线分析、数据判读提供事实数据，该模块主要包括加速度传感器及其測量电路、放大滤波电路、积分电路和红外测温模块电路。

（2）系统控制模块。此模块包括PC/104嵌入式计算机控制系统及外围电路。其中PC/104嵌入式计算机为巡检系统的核心，它完成巡检系统对导弹阵地电气设备的性能进行动态分析，并实现对导弹阵地空调、排水、通风等电气设备的运行控制：PC/104嵌入式计算机外围电路包括液晶显示电路和键盘输入电路，液晶显示电路完成采集信号的数据显示，键盘输入电路完成人机交互实现对巡检系统的控制。

（3）巡检功能模块。此模块包括导弹阵地电气设备识别、Flash存储器和接口电路。其中，导弹阵地电气设备识别实现导弹阵地各类电气设备的身份编号识别，其编号可为巡检提供任务清单，从而方便巡检任务的执行：Flash存储器实现系统对巡检任务和巡检数据的存储：USB接口电路为PC/104嵌入式计算机所集成，它主要实现上位机与巡检仪之间的数据传输，包括巡检计划的下达、巡检结果的上传等功能。

（4）系统自检模块。此模块是为巡检仪提供激励信号源。在系统进行自检时，自检激励信号才通过通道选择接入测试系统，同时外部输入通道被断开，既保证了系统自检覆盖范围，又不会影响被测设备。

（5）电源智能控制模块。此模块主要是为系统提供各种工作电压和对内部可充电电池监控管理。系统的供电方式有两种：220V交流供电和内部电池直流供电，两种方式根据实际用电情况自动切换，方便巡检仪的操作使用，减少对环境条件的过分依赖，同时也有效防止突然断电造成数据的丢失。此外，该模块实时检测内部充电电池的电量，当电量过低时发出报警信号。设计完成后的巡检仪硬件成品如图3所示。

4 系统软件设计与实现

在对导弹阵地各类电气设备的工作原理和特点进行深入分析研究的基础上，根据智能巡检仪的功能需求和实际测试的工作流程，结合硬件系统的设计，采用模块化设计思想，将系统软件设计分成两大部分：一是信息传输模块程序设计，包括巡检任务的下载和巡检结果的上传两个模块；二是巡检功能模块程序设计，包括数据采集模块、数据分析模块、电源管理模块、设备识别模块和数据存储模块等。另外还包括与上位机通讯的USB通信模块及人机交互模块等。系统软件结构框图如图4所示。

系统软件采用模块化设计思想进行设计，主要由主程序、巡检仪自检子程序、声光报警子程序、电源智能管理子程序以及LCD显示子程序等组成，为了有利于程序结构化，主程序采用C语言编写。系统主程序流程如图5所示。

巡检人员下载巡检任务后，选择任务类型，根据任务指示进行操作，如果是计划任务则可以直接根据电子识别装置读出电气设备编号进而调出该设备的任务清单，然后依次完成信号的采集和存储：如果是臨时任务，则需要巡检人员手工记录测点位置和对应得任务序号，然后再进行数据的采集和存储。待巡检任务全部完成后，将存储在巡检仪内部的数据通过USB接口传送给上位机，巡检仪的任务到此完成。

5 结论

本文研制的导弹阵地电气设备智能巡检仪采用先进的自动测试与控制技术，缩短了阵地电气设备故障维修的时间，减小了阵地管理人员的工作强度，提高了导弹阵地的综合保障能力：系统采用成熟的嵌入式计算机控制技术和USB数据传输技术，利用现有的内部网络，具有开发周期短、造价低廉、稳定性好、可靠性高、操作简便、界面友好、实用性强等特点：系统硬件和系统软件均采用模块化设计思想，便于系统维护管理，可扩展性和可移植性强。经过在本单位实验室的多次试验和某导弹阵地的多次试用，试验结果表明系统性能稳定可靠，实现了导弹阵地分布式电气设备运行状态数据采集与处理、设备集中式状态分析、故障检测和维修决策等功能，保证了导弹阵地空调设备安全、可靠、稳定运行，实现了导弹阵地电气设备运行管理工作的规范化、标准化、精细化、具有较大的军事意义和显著的经济效益。

参考文献：

[1]朱政伟，李艾华基于网络的远程故障诊断系统[J]兵工自动化，2007（6）：89-90

[2]崔洪亮导弹部件电池自动化测试仪的研制[J]电子产品世界，2013（3）：43-44

[3]赵茂泰智能仪器原理及应用[M]电子工业出版社，2002，99-108

[4]孙华东，李艾华基于soc的便携式巡检仪[J]兵工自动化，2007（6）：83-84

[5]李长青便携式数据采集分析系统的研究与设计[D]浙江大学，2005：72-73

[6]张徐生，杨耀权，王艳艳，等12C总线在便携式测振仪中的应用[J]仪器仪表与分析监测，2006（1）：12-15