时间：2022-09-29 06:56:47
[关键词]电气设备；故障分析；诊断系统；研究分析
中图分类号：TM507 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）13-0027-01
促进经济发展的根本动力是生产力的发展，只有提高了生产力，生产技术才会得以提高，经济效益才能发生质的改变。社会是不断向前发展的，生产力发展就是其中一个重要的体现，在社会、经济快速进步的这个过程中，电气设备发挥了无比大的价值。在欢庆之余，也应该看到电气设备的不足之处。如果电气设备一旦发生问题，由于网络、电气等科技产品具有很强的整体性和连带性，那么发生的后果将是无法挽回的，严重的话整个系统将会发生瘫痪。因此在使用电气设备的基础上，也要注重电气设备的故障检测，及时修复电气设备故障，掌握电气设备的相关应用知识，利用电气设备故障诊断系统排除因为设备故障而发生任何后果的情况，避免企业的生产受到损失和延退，更好地促进社会的发展和经济效益的提高。
1.电气设备故障诊断的必要性
进行电气设备故障诊断主要有两个方面的原因，一方面是随着全球经济政治一体化的趋势日益显著，整个世界已经连成一个整体，各国经济贸易日益密切，这些都说明了在以后经济的发展中，电气设备更加发挥着重要的作用。经济交易是连接生产和消费的桥梁，只有保障企业进行安全的生产才能保证经济交易的成功。而企业安全生产的保证就必须依靠电气设备的安全应用。古往今来，每一家企业都明白生产产品质量的好坏直接关系着企业的信誉和前景，并希望自己的产品能够达到工业品的质量要求，在此基础上，企业也希望所付出的成本代价较低，为企业后续的资金运作提供一个良好的平台。电气设备不仅能够保证企业产品的安全，还可以避免企业因为设备不善而不断投入资金造成巨大的成本损失。因此，企业必须采取科学的手段对企业电气设备进行科学准确地检测，对电气设备的故障进行精确可靠的分析，运用科学的技术方法的监测和故障诊断措施对生产装置的电气设备进行及时的检修维护的工作。这样就可以预先知道电气设备存在的安全隐患，并根据故障分析结果，进行相应的措施和防范，及时改善电气设备的不足和问题之源，在最短的时间里解决隐患问题和出现的故障问题。
另一方面是工业所应用的电气设备稍微不注意，一般都比较容易受到磨损。当设备受到磨损后，就会阻碍企业产品的生产。导致电气设备发生磨损主要有以下两大原因。第一个原因主要是设备的外部表面的原因，由于员工在工作的时候没有多加注意造成机器外部的摩擦、电线的熔断以及短路电线磨出火花等等问题。第二个原因主要是设备内部的原因，比如设备内在的零件轴承不咬合，部分零件的损坏和部分元件不能像正常那样发挥本具有的价值，这些问题都是当时选取设备的时候采购方面出现问题造成的，例如无意间采购了不合格的产品等等。所以为了避免电气设备发生损坏而造成无法弥补的过错，必须对电气设备的故障进行日常检查和维修，利用电气设备故障诊断系统来进行处理。
2.电气设备故障诊断系统的构成
电气设备故障诊断系统主要由人机接口、数据库、推理机、知识获取设备这几部分组成。
2.1人机接口
人机接口主要是连接用户和故障诊断系统的桥梁，用户可以通过人机接口将受到的信息进行更加准确、更加科学的处理，最后整理出实效信息，在一定程度上保证了信息的可靠性和精准性。
2.2数据库
数据库主要有静态数据库和动态数据库两种表现形式，不同的形式有着不同的作用途径。静态数据库是通过产生式的规则来获取数据，而动态数据库则是在系统运行过程中进行数据的存储处理。虽然数据库的表现形式不同，产生作用的途径不同，但是这两种方式都可以对故障进行检测和研究，其重要地位不可小觑。
2.3推理机
推理机和数据库有相同点，但是也有不同点。相同点是他们都可以有效地对电气设备提供相应的技术支持，进而更好地为电气设备提供一个有效的故障诊断系统。两者的不同点在于推理机要比数据库更加具体，处理故障比较细微的地方。根据故障诊断系统反馈的数据来对电气设备的故障进行推理，从而可以确定电气设备的部位，找出电气设备发生故障的根本原因，针对下药，采取正确的措施来使得电气设备更好的工作和发挥作用。缺少了推理机，则无法完成故障分析和故障修复，因此，推理机在整个故障诊断系统中占有重要的位置。
2.4知识获取设备
知识获取设备主要和故障诊断系统性能的高低有着重要的联系。通过知识获取设备可以掌握有关故障的一切知识，也可以借鉴前期的经验总结。总之，在知识获取设备的基础上，将经验和知识两者相结合，使得诊断系统日益完善，其功能也不断提高。
3.电气设备故障诊断系统的作用
3.1保护作用
电气设备故障诊断系统可以对电气设备进行强有力的保护，通过对电气设备进行故障诊断和故障分析，保证电气设备的更新程度和更新频率，可以使电气设备更好地投入到工作中。也可以提前了解电气设备的质量，根据数据反馈来进行故障预防，这样可以降低修复故障的成本。
3.2能够有效地处理设备故障
电气设备诊断系统不仅可以为设备进行诊断，还可以对设备的故障处理进行指导。在找出故障的基础上，进一步地分析故障产生的原因，条件，从而有针对性地提供一个故障解决的计划，而且这个计划具有最优性。当遇到其他问题时，也可以为人们提供一个比较好的处理规划。
3.3诊断作用
通过电气设备故障诊断系统，人们可以找到发生故障的位置，明白哪里出现了问题。首先，在最开始进行设备的诊断时，在系统的选择页面选择需要进行故障诊断的设备；其次，根据所选择的的设备来调取相应的数据库，以数据库为基础找出准确的故障发生点；最后，根据数据库来进行故障原因的分析，为故障的诊断提供依据。
参考文献
[1]肖方勇.浅议电气设备故障诊断系统的分析与设计[J].科技创新导报，2013，20：238.
[2]胡晓光，齐明，纪延超，于文斌.基于径向基函数网络的高压断路器在线监测和故障诊断[J]；电网技术；2001（08）.
关键词：电力系统 状态监测 故障诊断
0 引言
在国内电力系统设备状态监测与故障诊断技术的实际应用中，虽然某些厂家能够生产出各种检测装置。但是，现在在实际的应用中还是有局限的，在进行状态监测以及诊断某些故障时，还是做的不够完美，在某些问题的分析上缺乏透彻的分析。本文主要是从电力系统设备状态监测与故障诊断内容和任务方面展开研究，关于其在以后的发展空间进行了进一步的探讨，同时针对其目前的不足提出了一些建设性的意见，从内容上来讲主要有状态监测与故障诊断，以此来保证电力系统安全、经济、稳定运行。
1 状态监测与故障诊断技术的含义
电气设备故障是由于设备的某些劣化积累到一定程度后所产生的。特别是大多为有机材料制成的电气设备绝缘介质，在外界因素作用下容易发生老化。组成电力系统的基本元件是电气设备，局部或广大范围的停电会因它的失效而产生，必将导致巨大的经济损失，并造成不良的社会影响。
为了特殊的目的而进行的注视、观察与校核即为监测。设备的状态监测就是通过使用各种传感器，运用各种测量手段，来检测一些物理、化学量，他们能够反映设备的运行状态，监测是为了使我们能够知道设备是在正常运行，还是出现了某些的异常。设备的“故障诊断”是指根据状态监测，设备故障的严重程度及类型、部位都需要专家用所得到的各测量值、运算处理结果所提供的信息后结合掌握的有关设备的知识和经验进行推理判断，并根据此判断提出维修处理设备的建议。简单的说就是特征量收集后的分析判断过程是故障诊断，状态监测是特征量的收集过程。
2 在线状态监测系统
2.1 状态监测的概念和任务
故障预报、故障诊断和状态监测等几个内容虽然相近，但在实际应用中却存在差别。所采用的很多方法都是一样的，在内容上它们没有严格的界限，在线检测和数据分析工作都要进行，而且防患于未然是它的最终目标。而在任务方面却有所相同，这里加以区分，以确保能进一步明确状态监测的任务。
故障预报就是预测设备可能出现的各种故障，具体来讲要预测故障发生的时间、位置及程度。故障诊断是针对已经发生的各种故障而言的，是对这些故障进行诊断，首先要找出故障的特征，然后做出正确的定位，而且还要分析故障程度，最后进行诊断。
状态监测包含如下工作内容：
①建立设备运行的历史档案，为设备的运行情况积累资料和数据。
②判断设备运行状态是异常还是处于正常应根据已出现的故障特征或征兆、历史档案、运行状态等级，并判断故障的程度和性质。
③应对设备运行状态进行评估并分类。状态检修的实施在一定的标准形成后便可提供依据。在进行状态监测评估时，要体现出对设备异常状态的预测以及以后可能发生的某种变化的估计，同时还可以创造一些更有利的条件，使这种评估达到最高的水平。
2.2 状态监测的关键技术
2.2.1 信号采集
电力设备在线监测系统，其作用主要是持续的检查设备的运行情况，预测设备状态发展趋势的系统。通常我们是在了解设备的运行状态的情况下，更清楚的认识设备的运行，因此，我们首先要了解电力设备的电压、频率、局部放电量等信号，在此基础上工作人员才能更准确的掌握设备是否在正常运行，或者是否出现了某些异常状况，以此对对象的状态信息进行诊断。采用不同的信号采集方法应根据表征设备状态量的各种信号的不同特性而定，有如下几种常用的采样方法：
①一次性采样就是每次只采集一个足够的数据，然后处理所需长度的信号样本。
②采样时要遵循之前制定的周期。
③可从设备产生的随机故障表现的信号自动采样。
④特殊采样方式包括转速跟踪、峰值采样等。
监测方法因电力设备和任务要求的不同所采用的状态也不相同。
2.2.2 数据传送
在传输过程中通常由于信号处理系统距监测设备较远，所以数据易受干扰且容易损失，受周围环境因素的影响较大。首先，应对数据进行模数转换，经过预处理后压缩打包，而后传输到处理控制中心。光纤传输数字信号能较好地保证信号的质量，因为它能抑制干扰，所以电力领域目前已广泛应用通信设备。
2.2.3 处理数据
在通信线路的协助下，数据处理中心可以接受到状态量数据包，之后会很快的在不同的数学方法的帮助下解包处理这些数据。搜索另一个信号可以在时域中由两个信号之间相关性采用相关分析的处理数据；小波分析；人工智能。数字信息技术的广泛应用，以及智能技术的应用，都对电力设备在线监测系统的数据处理时的实时性和准确性起到了良好的作用。
3 故障诊断
3.1 选取故障信号特征量
将有用的信息量从错综复杂的信号中提取出来，这就是信号处理技术要完成的工作，当设备运行时提供的信息更加精细的时候，设备进行诊断就会表现出更佳的灵敏度。一个故障特征量可能不仅仅是由于某一种故障状态引起的，但是通常情况下，许多的故障特征量反映的是同一种故障，因此，我们要解决的一个困难就是如何争取的选择故障特征量。常因特征量选取不恰当，而在识别运行中电力设备的故障状态和正常状态时出现误诊或漏诊，正常状态和故障状态的特征参量有交叉的部分，这样可能会出现不正确的判断，即故障特征量中具有模糊性。所以我们要选择典型的而且是行之有效的故障特征参量。
3.2 故障诊断
关键词：电力系统 设备状态监测 故障诊断
随着我国社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，电力设备已经走进了千家万户和几乎所有的工况、企业，成为了人们生产生活必不可少的用品。但是，目前的电力设备监测和故障诊断技术还不是十分成熟，其不仅影响着电力系统的正常运行，严重情况下还可能导致重大事故，给电力系统和生活、生产造成不可挽回的危害和损失。为了保证电力系统的安全、经济、稳定运行，电力系统设备状态在检测和故障诊断中不断地探索和研究中，本文以下就对电力系统设备状态监测与故障诊断进行探讨与分析。
一、电力系统设备状态检测与故障诊断技术分析
1.在线状态监控
为能够快速、高效地了解和检测到电力系统设备的运行状态，并查找出电力系统设备中的各种潜在性故障和隐患，可以通过运用在线监测手段加强对电力系统设备的检测及控制。一般而言，对电力系统设备在线监测需要做好以下几点[1]。
1.1在平常的电器的运行和维护过程中所收集到的人们感知的问题，例如设备在运行之中所发生的异常振动、响声、温度，或者设备外观的异常现象。
1.2设备运行之时对一些常规性的参数进行监视，包括电力系统设备的电压、电流、频率、功率等。
1.3电力变压器的具体运行状态和开关状态。不仅要对电力系统设备的局部放电进行测量，还要对油中气体进行仔细的测量与分析，并要详细了解开关触头的磨损状况和绝缘参数、发热等等，一旦发现其中具有潜伏性故障，就应该高度重视和监控，并及时提醒用户注意。
1.4对于断路器一级气体绝缘组合电力系统设备也要进行在线监测，要适时地了解监测断路器的操作回路一级一级断路器的开断能力及机械特性，并将这方面的工作视为在线监测及状态评估的重点工作内容。
2.故障诊断分析
事实上，故障诊断在电力系统设备状态检修过程中发挥着重要的作用。就状态检修的核心问题来说，电力系统设备所进行的在线监测、检查以及预防性试验所获取的与电力设备的运行状态相关的信息往往不够全面, 根本难以探测到设备的内部缺陷，也难以对设备的缺陷程度作出准确的判断，因此还需要通过相关的试验进行深入的检验。故障诊断就是要对已经发现了的缺陷和故障征兆进行深入的诊断性试验。在高新技术迅速发展的当下，不少高科技手段已经运用到电力系统设备的故障诊断中，这些技术能够智能地分析和总结设备运行、维护中以及在设备试验中的相关历史数据，并对设备的故障发生规律以及使用寿命等特性作出判断[2]。
二、电力系统设备的故障分期
电力系统设备从生产出来开始运行到不能使用、直至报废这一整个过程中，随着时间的推移，其故障也呈现出不同的规律特点，一般可分为三个故障分期。第一个故障期称为早期故障期，这一时期的故障特点是设备经常容易发生故障，随后故障率不断地下降；第二个阶段称为偶发故障期，这一时期故障的发生率保持在一个很低的水平，设备运行良好、稳定；第三个阶段称为耗损故障期，这一时期的故障率开始慢慢上升，并保持在一个很高的水平，现有的理论称之为浴盆曲线，其如图一所示。
如果不断地在电力系统设备运行期间对其进行维修，就会得到一条周期性的浴盆曲线，如图二所示。
注：在图一、图二中，横向坐标表示时间，纵向坐标表示故障率。
以下两图所示的只是各类电力设备在各个故障阶段的一般规律性的特点。由于各类电力设备的质量和性能各不相同，所以，不同的电力设备所表现出的故障形式和原因也会具有很大的差别，差别不同其影响也会具有一定的变化。例如，在第一个时期，产生故障的多少往往取决于电力设备本身的质量和性能，也有可能是人们操作不当所造成的；而第二个时期，电力设备普遍进入一个低故障率的时期，在此期间发生故障，就有可能是人为原因或者周围环境发生破坏或阻碍所导致的；耗损故障期中电力设备的性能是处于一种普遍下降的状态，这一时期，电力设备故障的发生是不可避免的。 图一 耗损故障期故障率上升图 图二 电力系统设备运行期间维修周期图
三、故障维修
1.状态检测技术
可以将传感器技术运用于电气设备的检测系统中。传感器设备的运用，可以使得电力设备的检测状态量得以扩大，能够对电力设备的主要状态进行全面的检测。传感器技术能够对设备的气体绝缘和环氧树脂浇筑绝缘等内容进行详细的检测。此外，该系统还能对电容型设备、氧化锌比配齐以及高压断路器等进行细致的检测[3]。如热成像技术的应用，就能很好地检测几乎所有电气设备的发热情况，从而准确判断电气设备的故障情况，为预知检修提供参考。
2.状态预测技术
目前，电力设备的状态预测可采用的预测方法包括时间序列预测、模糊预测、神经网络预测以及回归于色。其中时间序列预测，不仅可以预测出电力设备状态的惯性，同时其观测值的变化趋势的真实可靠性也比较高。回归预测是对电气设备的历史资料进行分析和归纳，并将微机的数据作为对设备的未来状态进行预测的有力依据。神经网络法是对收集而来的设备信息作为训练样本，将理论知识有效运用于神经网络，并进行较为准确的预测，这种预测可以检测出电力系统的负荷信息。
3.状态评估技术
对电力系统设备进行评估是状态维修中的重要内容，需要根据设备的现行状态，作出是否需要维修的判断。根据设备状态和故障诊断对电力系统进行状态评估，需要将状态维修与故障诊断结合起来，并对维修的开展状况以及设备的健康水平进行科学有效合理的评估。
关键词：液压传动系统;故障诊断
一个液压系统工作是否能够正常工作,关键取决于压力和流量是否处于正常工作状态,以及系统温度和执行器速度等参数是否正常。液压系统的故障现象是各种各样的,同一因素可能造成不同的故障现象,而同一故障又可能对应着多种不同原因。如:油液的污染可能造成液压系统压力、流量或方向等各方面的故障,这给液压系统故障诊断带来极大困难。为此,本文就液压系统故障诊断方法进行必要的探索与分析。
1.故障诊断的一般原则
分析问题是解决问题的前提,正确分析故障是排除故障的前提,液压系统故障大部分并非突然发生,故障发生前总有先兆,如果先兆没有引起注意,当先兆发展到一定程度就会发生故障现象的发生。引起液压系统故障的原因是多种多样的,并不是无固定规律可寻,而是有一定的规律可寻的。统计表明,液压系统发生的故障大约90%都是由于操作手和工作人员没有按照规定对机械和设备进行必要的保养和检查所致。为了快速、准确、方便地诊断故障,必须充分认识液压故障的特点和规律,以下原则在故障诊断中值得遵循:
1.1 检查液压系统工作环境。
正确的工作环境和工作条件是液压系统正常工作的前提。液压系统要正常的工作,需要一定的工作环境和工作条件作平台,如果工作环境严重不符合该系统正常工作的标准,想要系统不出现故障几乎是不可能的,所以在故障诊断之初我们就应该首先判断并确定液压系统的工作条件和环境是否正常,对于不符合标准的工作环境和条件及时进行更正。
1.2 判断故障发生区域。
根据“木桶原理”我们容易知道,液压系统故障发生是因为整个系统最薄弱的一个环节出现了问题,所以在判断故障部位时应该根据故障现象和特征确定与该故障有关的区域,逐步缩小发生故障的范围,有针对性的分析故障发生原因,最终找出故障的具体所在,做到把复杂问题简单化。
1.3 对故障进行综合分析。
根据以上的方法找到故障后,就应该逐步深入找出多种直接的或间接的可能原因。为避免盲目性,我们必须根据液压系统基本原理,有针对性地进行综合分析、逻辑判断,尽量减少怀疑对象逐步逼近,直到找出故障部位所在。
1.4 建立完善的运行记录。
故障诊断是建立在运行记录及某些系统参数基础之上的。建立系统运行记录,这是预防、发现和处理故障的科学依据;建立设备运行故障分析表,它是使用经验的高度概括总结,有助于对故障现象迅速做出判断;具备一定检测手段,可对故障做出准确的定量分析。
2.传统的故障诊断方法
逻辑分析逐步逼近法是目前查找液压系统故障较为传统的方法。这种方法是通过综合分析和条件判断来实现,即工程机械维修人员通过“看”“听”“摸”“闻”和简单的测试以及对液压系统基本原理的理解,凭工作经验来判断寻找故障和故障发生的原因。这种方法的具体做法是当液压系统出现故障时,因为故障的原因有许多种可能性,一般是采用逻辑代数方法,将可能出现的故障原因列表,然后根据先易后难的原则逐一进行逻辑判断,逐项逼近,最终找出故障原因。
这种方法对于那些经验丰富的工程技术维修人员说,是一个非常有效的方法,因为这种方法在故障诊断过程中要求工程技术维修人员具有丰富的液压系统基础知识和较强的分析问题排除故障的能力,才能够保证诊断的有效性和准确性。但不能看出这种方法的诊断过程较为繁琐,需要经过大量的检查和验证工作,而且只能是定性地分析,诊断的故障原因不够准确,况且也无法减少系统故障检测的盲目性以及拆装工作量,因此,传统的逻辑分析逐步逼近法已远不能满足现代液压系统维修的要求。
3.基于参数测量的故障诊断方法
随着液压系统逐步向大型化和自动控制方向发展,同时出现了多种故障诊断方法。如铁谱诊断和基于人工智能的专家诊断系断,这些方法虽然给液压系统故障诊断带来广阔的前景,但这些方法大都需要昂贵的检测设备和复杂的传感控制系统和计算机处理系统,目前不适应于现场推广使用。下面介绍一种简单、实用的基于参数测量的液压系统故障诊断方法。
关键词：工程装备；故障诊断；无线嵌入式系统
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)22-828-02
Embedded Engineering Equipment Design Fault Diagnosis System
ZHANG Peng
(National University of Defense Technical,Commanding officers based Institute of Education,Changsha 410037,China)
Abstract: This paper presents an engineering equipment on-line monitoring and fault diagnosis of wireless embedded systems programmes, the terminal detection equipment on the curing of the project, the host and the detection terminal through a wireless network communications, thus replacing the mainframe terminals with the Connecting cables, allowing the system to achieve the intelligent and small; at the same time introduced a system of hardware and software components and principle.
Key words: engineering equipment; fault diagnosis; wireless embedded systems
1 引言
实时数据分析实现故障预警和故障诊断, 以及对装备历史使用数据进行存储及处理, 发现装备故障规律和故障深层次原因对装备的技术工艺改进和日常保养具有重要意义。为此我们提出了一种基于ARM (Advanced RISC Machines) 嵌入式的无线故障诊断系统, 用一个低成本网络设备系统和工程装备固化在一起, 把要监视的传感器信号存储起来, 或通过嵌入式无线网络发送到上位机上显示和处理, 构成在线实时或历史数据监测、报警和诊断分析于一体的嵌入式无线远程监控系统, 提供装备寿命周期内的技术服务和维修保障服务, 实现工程装备检修的智能化。
2 系统组成
系统选用三星公司S3C2410嵌入式开发系统，具有高性能、低功耗、低成本和体积小等优点，内嵌ARM920T核和一只64Mb NAND Flash 存储器, 带有全性能的MMU 和8个GPIO (通用I/O端口)，其扩展板囊括了USB、UART、GPIO (通用I/O端口)，其扩展板囊括了USB、UART、SD、PCMCIA 和10 Mbps以太网接口，具有16/32位双指令集，三级流水线指令结构使系统具有较高的执行速度，最高可达202 M。与工业控制计算机相比，采用ARM嵌入式系统不仅能满足系统的运算速度、数据采集和网络功能要求，而且将ARM嵌入式系统固化在工程装备上可以实现装备状态的实时检测与记录，并向小型化和智能化迈进了一步，并且在检测点增多的情况下易于系统下位机(无线嵌入式检测系统)的扩展。
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图1 系统硬件组成
该系统由上位机、下位机、信号转接与调理电路和传感器电路等组成, 如图1 所示。上位机是处理能力比较强并附无线网卡的台式机或便携式计算机，下位机就是附无线网卡的嵌入式计算机系统，针对系统的实际需要，我们对S3C2410扩展板进行了调整，去除那些不需要的部分，保留了下载程序用的JTAG接口、一个串口用于调试程序和PCMCIA无线网卡通信模块，增加了I/O光隔电路和AD转换电路。为了防止外部输入的模拟信号干扰嵌入式下位机的运行，在扩展板上增加了AD转换电路，采用德州仪器公司的AD转换芯片TLC2543，它具有11个输入通道12位转换精度10μs的典型转换时间，以SPI总线格式与嵌入式核心板进行数据通信；在扩展I/O接口电路时，采用了VISHAY半导体公司的ILD615系统的光隔芯片，提高了系统的抗干扰能力与可靠性。
系统硬件主要集中于下位机设计与检测点信号的引入方面。由于系统具有在线检测的功能，为了不影响装备的操作性能，采用并联的方式将信号引出，比如在实际电缆的插头和插座之间加入一对转接插座和插头，而检测信号就从这对转接头中引出。为了不影响实际的电信号参数，系统采取了高输入阻抗探针型接入方式，既能将工作过程的各类信号有效引出，又能实时监测武器装备控制系统的运行状态，并且不影响整个装备的正常工作，还能更好地实现检测仪与装备的隔离，为在线监测的实现奠定基础。
2.1 工作原理
嵌入式系统最基本的工作单元是传感器，固化在装备上各传感器将相应检测点的液压、机械和电信号等状态转换成相应的数模信号，经由信号转接与调理电路，连接到嵌入式系统的相关接口电路，从而实现装备相关状态信息的采集。上位机与下位机之间通过无线网络实现命令发送和采样数据信息回复等数据交换。具体工作流程为：系统启动后，在实时情况下，上位主机将根据检测流程实时地向各下位机发出要求检测数据的命令，下位机接收到命令后对相应点位进行测量，并将测试数据上传至上位主机，命令和数据的传输均采用无线通讯方式，上位主机对数据进行分析处理后一方面将相关信息向用户实时显示，同时在各种检测算法的支持下给出检测诊断结论与故障信息。
系统采用二级分布式计算机智能检测和无线数据传输等新技术，针对装备的电-液控制系统I/ O、模拟和开关信号多，还有大量执行机构和控制继电器的工作状态需要检测，单个嵌入式系统无法满足实际检测需要，为此可采用三个以上的嵌入式系统，它们各自有独立的IP地址，以服务器与客户端模式建立上下位机的通信，在数据通讯量不是太大的情况下可以满足数据实时传输的要求。为了尽量减少上下位机网络通信的数据传输量，提高单次传输数据的有效信息量，降低下位机的负载和能耗，根据装备结构和各信号采集点的实际分布，结合装备操作过程中的各信号逻辑关系，对信号进行了分组，尽量将那些需要同时检测概率较大的采集信号安排由同一下位机采集。
2.2 监测终端软件设计
下位机的核心就是嵌入式S3C2410开发系统，其采用的是linux2.4.18内核，根据实际需要可对内核代码进行重新编译，从启动加载选项中去除那些不需要的驱动程序，如IDE、SD卡等驱动，从而减小了内核运行时占用的空间。
①I/O、SPI和中断驱动程序的开发。在系统内部，I/O设备的存取通过一组固定的入口点完成与外部的通信，常用的字符型设备驱动程序入口点函数有open、read、write、ioctl和close等入口点函数，驱动开发的主要工作是如何实现这些函数，对这部分函数的调用使程序运行环境由用户态进入核心态。这里要注意的是因为S3C2410使用了MMU的地址映射功能，所以在访问核心板的GPIO时, 应该去访问GPIO的相对应的虚拟地址，而非实际的物理地址。为了便于程序的调试，需开发模块化的驱动程序，这样可以通过insmod drv.o和rmmod drv.o命令，通过NFS (网络文件系统)动态地加载驱动程序，从而降低程序调试的工作量。
②采集数据的存储和网络数据传输程序的开发。在上位机没有要求将采集数据实时发送的情况下，下位机要将采集的数据存储起来以备将来调用。但K9F1208UOM芯片是以页和块为基本单位的存储结构，其64M共分4096块×32页×528字节，最小写入单元为一页，即512字节(另外16字节用以存储数据校验、标识等信息)，为了将每次采集的数据区别开，对每次采集的数据以特定的格式加以编码：标识头+一次采集数据，因此在N Flash中存储的数据内容应该为：AA +数据+AA +数据，如此持续。为了防止频繁的写入数据而消耗大量的系统时间，我们不将每次采集到的数据立即存储，而是在系统中开辟一16页大小的缓冲区，只有当采集数据累积达到16×512 bytes时，系统才存储一次， 这样利用较小的系统空间节约大量的系统时间，从而提高了系统效能。在与上位机实时通讯的情况下，与前述同样的数据格式进行编码，只是当采集数据累积达到16×512 bytes时，下位机把数据发送出去，上位机通过接收信息的标识来辨识该信息来自哪个下机位及该信息类型，然后依据不同信息的处理要求进行相应处理。
2.3 上位机软件设计
上位机程序是整个系统软件的主体，包括Delphi开发的程序和数据分析处理程序两部分。Delphi 程序的任务是完成通过无线网络选择性控制某个下位机的数据采集，接收、辨识和存储，这一系列动作，并通过可视化界面以曲线的方式将某些装备信息动态的显示给用户。数据分析处理程序可利用Matlab等专用数学分析处理软件编写的，任务是对前者接收到的采集信息进行分析处理。在对该装备工作原理进行深入分析的基础上，结合模式识别和神经网络的分析方法，建立该装备所有操作工作步骤的数学模型，通过对检测到的各种特征量与模型进行分析比较，应用神经网络的分类功能, 判断当前工作步骤及状态，并将处理结果通过可视化界面向用户显示出来。
3 结束语
无线嵌入式系统运用到工程装备的故障诊断，使工程装备故障检测实现智能化和小型化，降低故障诊断系统的外在复杂程度，从而提高诊断系统的可靠性，通过对大量检测数据的分析处理，结合工程装备的信息数据库，能发现装备运行中潜在的问题和及时给出维修解决方案，同时为装备的自身技术升级改进奠定基础。
参考文献：
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【关键词】大型水电厂设备;远程状态监测;远程故障诊断
我国电力企业改革的不断深入，导致了发电企业将设备可靠性的提高与维修成本的降低作为了其经济效益的考核指标之一。当前，水电厂对于设备的检修采用的是定期制度，这种检修的制度一方面盲目性较强，另一方面对设备的故障只能够事后检测，不能够提前防范。因此，本文提出了远程状态监测与故障诊断系统，实现设备可靠性的提高与维修成本的降低，提高发电企业的经济效益。
一、水电厂设备状态监测和诊断现状
当前，我国常规的水电装机容量已经位居世界第一位，而且状态检修也受到了越来越多人的重视，对设备监测与检修工作进行了探索。国内外当前的设备监测与诊断系统大都是包含多个在线监测系统，但是各个系统之间只是单纯的叠加，并不能够形成集成化设备监测与诊断平台。当前，国外已经开发出了可集成化的系统平台，如美国本特利内华达的3500系统+System1系统，瑞士的VM600 系统，芬兰Rovsing公司的Dynamics系统等。
二、系统构建
（一）规划目标
对大型水电厂来说，实现设备的状态检修，需要通过检测和诊断系统来实现，在各个监测点都会安装子检测系统，这些检测系统共同构成了一个完整的检测诊断网络，并且以中心诊断层向外散发，逐渐扩散到各个子监测点，再由子监测点向外散发到用户的访问层，这不仅构成了一个完整的大型变电站监测与诊断体系，同时也在水电站布下了全覆盖的动态检测网。
在构建系统时，应该充分考虑电站选址的实际情况，综合其他机组的参数、引进设备的特点、电站所在位置的地理环境特点等内外部因素，并在此基础上确定好水电站设备的选型，对整个结构体系有全面的把握，最终确定检测的对象，以及采取的监测方法，建立起对大型水电站的远程实时监控体系，使水电站时刻在动态监测系统的监测与保护中，维持各设备的正常运行。
实时在线监测系统能够有效的对各设备的运行状况进行评估，若设备处于非正常的状态，则系统能够及时的发出警报，提示工作人员系统存在设备漏洞，需要进行维修。另外，该系统还具备初步诊断故障的功能，系统中带有各项设备的历史运转记录，并且能够综合设备的特征来进行综合评估，初步诊断出故障产生的地点、故障的类型、产生的原因、造成危害的程度，甚至初步预测出故障可能的未来走势，为维修人员的维修工作提供有价值的参考。
（二）阶段实施步骤
首先，对当前的各监测点系统进行整合，以中心诊断层作为整个监测系统的核心，将各个子系统连接在一起，最终能够形成一个全面的、开放式的，并且分层分级的监测网络，对水电站设备的运行状态进行实时监测。
其次，在安装好各监测子系统之后，需要综合当前机组状态监测技术的发展程度，应选择适合该变电站系统架构的监测技术来对各项指标进行监测，如发电机气隙、机组噪声、GIS局放、机组稳定性等等。在前期试验阶段，可先选择一台机组进行实验，在确保无误之后再扩散到其他机组上，并最终形成一个全面囊括各子系统的监测体系。
三、监测与诊断系统的结构
依据上文中系统构建目标，大型水电厂设备远程状态监测与故障诊断系统的构建机构如图1所示。
图1 大型水电厂设备远程状态监测
与故障诊断系统结构图
（一）电站监测层概述
所谓的电站监测层其主要是由厂级数据服务器和监测装置等两个部分组成，其主要职责通过整合各个装置的离线监测数据和在线监测数来分析出系统所需要获取的数据，然后将整合之后的数据通过统一的格式向服务器进行发送。厂家数据服务器则主要被用于储存各个厂家的各种监测数据。
（二）中心诊断层概述
所谓的中心诊断层主要是负责数据接收、储存、发送数据等功能，整个过程中主要实现了为系统提供各种数据的分析和诊断。
四、监测与诊断系统的建设模式
（一）数据存贮与数据传输所采用的模式
表1 子系统测点参考数量
序号 内容 测点数
1 空气间隙 16
2 线棒振动 5
3 振动摆度 7
4 电气绝缘 4
5 磁场强度 2
6 水压脉动 6
7 空气气蚀 7
8 常规参量 32
在对水电厂的数据进行监测的过程中，其检测的内容包括机组稳定、水轮机效率、环境噪音、局部放电等方面，会设置多个机组监测点（如表1所示）。如果将水电厂的所有监测数据进行统计之后将会出现非常庞大的数据量。如果采用实时传输的方式，则需要庞大的网络配置才能够进行，而且在数据的存储方面也非常困难。水电厂的这些监测数据具有突变量不大的特点，因此只需要提取其中的特征数据就能够满足监测的需要，将这些数据按照统一的数据格式进行传输与存储。
在监测与诊断系统对数据进程存储的过程中，实时数据库由于其高压缩比及分布式的特征而非常实用。对于特征参数而言，所有的数据服务器都需要全部保存的，而波形数据则不同，厂级数据服务器需要对原始的波形数据进行完整保存，但是诊断中心则只需要保存部分波形数据，在必要的时候能够对厂级数据服务器中的波形数据进行实时召唤，从而是实现对多个电站设备状态进行集中的监测与诊断。
（二）监测与诊断系统安全模式
设备远程状态监测与故障诊断系统中的安全包括两个方面，一方面是网络安全，需要参照各种相关的规定以及电厂外接系统的实际情况，对系统中的数据需要进行横向的隔离与纵向的加密。
五、总结
状态检修指的是通过对水电厂设备的状态进行监测，并在对监测结果进行分析的基础上对检修的项目进行安排。这种检修方式比较具有针对性，而且能够对设备的故障进行提前的防范，能够有目的的进行检修，从而提高检修的效率。本文对大型水电厂设备远程状态监测与故障诊断系统的构建进行了阐述与说明，系统通过该系统来使水电站设备的可用率得到提高，使设备的维修成本得到降低，延长设备的使用寿命，真正促进水电厂经济效益的提高。
参考文献
[1]顾倩，陈思明，李思思，等.基于低碳理念的水电厂设备管理方案的规划研究[D].浙江大学，2012.
关键词：KJ707煤矿电气设备；状态监控网络；故障诊断；设计与实现
0前言
煤矿电气设备作为煤矿开采中必不可少的装备，是确保井下作业顺利进行、提高煤矿开采效率的基础保障。但是，由于井下环境复杂，煤矿电气设备在长期运行过程中，工作性能会因为粉尘、潮气等多种因素的影响而下降，很容易引发设备故障。不仅影响井下正常作业，还会威胁井下人员的生命健康。实现对煤矿电气设备运行情况的实时监控，及时发现并解决故障问题，是当前煤矿生产作业中必须重视的问题，而网络计算机技术的迅速发展，为该目标的实现提供了技术保障，并且已经得到了广泛应用。
1煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断的概念和作用
（1）煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断的概念
煤矿电气设备监控网络及诊断技术具有较强的综合性、系统性及复杂性，涵盖了计算机技术、传感器技术、信号处理技术等多个技术领域，是当前对煤矿电气设备运行情况进行实时监测的最为先进、可靠的手段。通过将各项先进技术与煤矿电气设备相结合，构建信息化、自动化监控系统，能够及时获取煤矿电气设备运行的动态信息，并以此作为依据，对设备工作性能进行评判，能够准确识别故障隐患，评估故障可能造成的影响。同时，根据设备正常工作状态下的各项运行参数，结合系统反馈得到设备运行信息，科学预测设备的运行稳定性及持续性，将可能出现的故障问题加以排除，保证煤矿电气设备工作性能的良好性及可靠性。
（2）煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断的重要作用
利用网络监控及故障诊断系统，可以在设备正常运行、开采作业正常状态下，通过在线技术得到较为准确的设备运行数据及运行参数。然后将所得信息传输至状态专家系统进行处理和分析，便可以根据当前设备实际运行情况，及时发现存在的故障隐患、故障类型及具体影响，为制定设备检修方案提供指导性意见，实现对设备故障的早发现、早处理、早预防。通过利用状态监控网络及故障诊断技术，既不会降低煤矿开采效率，又可以提高设备运行的稳定性，对促进我国煤矿开采事业的发展具有重要作用。
2煤矿电气设备故障诊断常用方法
煤矿电气设备故障进行诊断，可分为多种类型，使用比较广泛的煤矿电气设备故障诊断方法包括温度检测方法、振动检测方法以及铁谱检测方法。
（1）温度检测方法
煤矿电气设备在出现运行故障问题时，往往表现为温度升高，因此可以将设备温度作为故障诊断标准，判断设备是否处于正常运行状态。通过对设备运行参数进行实时监控，可以根据其温度变化情况，利用网络技术自动绘制成数据图*陕西省教育厅科研计划项目资助（16JK1395）表，结合数据图表中的曲线关系，更加清楚地了解到在不同时间点设备温度值的高低，以此作为依据，对设备温度未来趋势进行预测，判断可能出现的最高温度。同时还可以利用热成像技术，了解设备内部热能分布情况，温度最高的位置往往是故障的引发点，进而可以对设备故障进行准确定位。结合设备运行特点及正常运行要求，迅速制定科学、有效的处理措施，在第一时间将设备故障加以排除。
（2）振动检测方法
振动检测是煤矿电气设备常用的一种状态监控和故障诊断方法，操作简单，通过检测工具迅速完成对各种类型故障的诊断。振动检测使用的工具主要有精密诊断系统和简易诊断仪2种，相比于简易诊断仪，精密诊断系统得到的结果更加准确，应用更加广泛。精密诊断仪的工作原理是利用检波器将设备的振动信号准确呈现出来，根据振动信号表现是否异常，来判断设备是否存在故障隐患。简易诊断仪的工作原理是将设备的振动信号放大，并在检波器上显示振动数值，实现对设备故障的诊断。
（3）铁谱检测方法
铁谱检测法是一种新型的煤矿电气设备故障诊断技术，所用检测仪器主要有旋转式铁谱仪、颗粒定量仪等几种。煤矿电气设备在运行过程中，油中的铁屑和油会在磁场作用分离开，根据铁屑大小可以判断故障程度，铁屑成分可以判断发生故障的具置，进而完成设备故障诊断，并制定针对性的处理维护措施。采用铁谱检测法可以迅速完成对煤矿电气设备故障的诊断及处理，可以有效减少因设备停运所造成的损失。
3煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统关键技术
实现网络技术在煤矿电气设备状态监控及故障诊断中的有效应用，需要明确所用到的关键技术，为信息化诊断系统的设计提供理论依据。
（1）煤矿电气设备网络监控技术
在对煤矿电气设备运行情况进行在线监控时，为了能够及时反馈监控信息，需要硬件设备和软件技术的相互配合，并结合通信技术实现信息的及时传输，为故障诊断及决策制定提供支持。同时，还需要建立数据资源库，完成监控信息及诊断信息的存储及管理，为设备故障处理提供有效参考和依据。另外，还需要在系统中融入设备运行所涉及到的物理、化学等知识，为设备故障处理提供理论依据。通过对煤矿电气设备进行网络监控，可以判断设备是否出现异常运行现象，当存在异常现象时，准确识别故障类型、故障位置及影响程度，当没有异常现象时，则对其未来运行状态进行预测分析。
（2）煤矿电气设备故障诊断技术
煤矿电气设备故障诊断方法主要有温度检测方法、振动检测方法以及铁谱检测方法等几种，每一种技术的诊断原理都不同，但是每一种诊断方法都分为故障预报和故障诊断。在实际诊断过程中，利用监控系统所得的设备各项运行参数及数据，对设备工作性能做出准确评估，及时发现设备存在的故障隐患，通过报警系统发出预报，及时采取针对性的预防措施，排除故障隐患，确保设备处于连续稳定运行。如果设备出现故障，则需要及时对设备进行维修或者更换，确保设备工作性能的良好，避免设备出现长时间停运现象为煤矿开采作业的顺利开展提供保障。
（3）煤矿电气设备故障诊断数据库及报警系统
在对煤矿电气设备运行故障进行检测诊断时，需要以大量设备运行数据为依据，分析数据与设备运行参数之间的逻辑关系，进而实现对设备故障的准确诊断。所以，需要运用状态监测与故障诊断、信息与控制和统计与分析等基本理论知识，结合软件系统及硬件设备，建立数据库对监控所得的设备运行信息进行存储，不仅可以为故障诊断提供准确信息，还可以生成诊断日志，为其他设备故障诊断提供参考和借鉴，并在此基础上构建设备故障报警系统，在设备出现故障隐患时及时发出警报，将所采集到故障类型、位置、程度等各项信息，反馈至系统控制中心，结合专家系统设计科学和可行的维修方案。
4KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统的设计和实现分析
煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统关键技术，对系统设计及实现具有重要的作用。以KJ707煤矿电气设备状态监测故故障诊断系统为例，对其网络状态监控及故障诊断系统的设计与实现进行了详细论述与研究。
（1）系统运行流程分析
KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统，与大多数电气设备在线监控及故障诊断系统相同，包括信号采集、信号分析处理、故障诊断及决策评估4部分。故障信号采集是利用传感器获取煤矿电气设备的各项运行参数，包括振动、温度、压力等，并对所得信号进行放大、滤波、A/D转换处理，为设备故障诊断提供可靠依据。根据所采集信号类型，将其分为不同种类，提取数据特征值，包括设备的振动情况及温度变化等特征，对数据特征值进行分析、处理。利用所得数据特征值，结合设备故障与其运行参数之间的逻辑关系，判断设备是否存在故障问题，并确定故障类型、位置、程度等，实现对故障的准确诊断。根据故障诊断结果，结合设备实际使用情况以及井下环境等多方面信息，对故障变化趋势进行预测，判断是否需要停运对设备进行维修，制定科学的故障处理决策。
（2）系统整体结构设计
KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统是由设备层、控制层及管理层3个层级组成的，如图3所示。根据矿山规模及煤矿电气设备监控需求，将整个监控系统分为多个监控管理点，采用CNA总线法，使监控管理点中的所有监控单元连接形成一个整体，确保监控信息传输的及时性。在通过网络将所有监控单元采集到的监控信息，传输到控制中心平台，将所有设备的运行数据及参数呈现在控制中心的显示屏上，并使用中枢远程计算机对所有信息进行分析和处理。信号数据监控系统采用B/S结构，该结构形式简单，具有较强的分布性，在查看数据时不受空间和时间的限制，只需要通过Web网络便可以对数据进行远程查看，还可以对数据进行实时更新，保证设备运行数据的时效性。KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统的主要组成包括数据采集系统、数据传输系统、监控服务器、故障诊断系统等部分。该系统在对设备故障进行诊断时，所用诊断依据主要是设备振动情况及设备温度变化，数据采集系统包括振动检测装置和温度检测装置2部分。系统在得到设备振动信息后，对振动信号进行放大、滤波、A/D转换处理，然后采用时频域、包络谱等方法对振动信号进行分析，将分析结果与采集到的温度信息一起传输到环网交换机。通过网络将采集到的设备振动信息、温度信息传输到故障诊断数据库，对数据进行存储，并通过电子显示屏将信息显示出来，相关人员可以通过操作控制平台查看各项数据，了解设备实际运行状态，实现对煤矿电气设备的网络监控及故障诊断。当无法有效解决设备故障问题时，可以利用网络向专家求助，实现远程专家诊断，解决设备故障，有效减少因故障所造成的损失。
（3）系统硬件组成
该系统中所用硬件设备主要由YHZ20振动检测装置、KGS20振动加速度传感器、GWP160B温度传感器、GDW85温度变送器、KJJ65A本安交换机、KJ763—F数据采集分站、KDW19A矿用隔爆兼本安型不间断电源箱、KDW70隔爆兼本安不间断多路电源，以及电源电缆、信号线缆、接线盒等。其中振动检测装置、振动加速度传感器和数据采集分站是主要硬件设备，振动检测装置，将采集的振动最大值、振动频率等信息分析，对设备故障进行准确诊断。同时，根据ISO2372国家振动标准，在振动检测装置中融合了振动烈度信息，可以根据设备振动加速度做出故障报警。利用数据采集分站完成对设备振动、温度、电压等各项信息的采集、监测、传输及显示等，实现对设备运行状态的监测及故障诊断。
（4）系统软件设计
在对KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统软件进行开发设计时，是以OPC技术为基础构建系统控制平台，包括服务器、组、项3部分，将各个子系统接入到IFIX集控中心平台。利用组态王形成操作界面的，将采集到设备运行信息转化成HTML文件，并根据设备状态监控网络及故障诊断功能，进行Web应用设置，通过网络获取设备运行实时信息。以设备正常工作时各项运行参数，设置运行参数警报值，当设备实际运行参数超过设定值时，及时发出故障预警。根据信号特征值，综合故障专家知识库对故障类型、位置、程度进行判断，生成设备运行监测及故障诊断日志。在对设备运行数据进行存储、查询、分析及处理时，所用数据库为SQL数据库，并使用软件对数据库进行管理。通过系统软件，可以实现实时图示、实时显示、报表查询、报警查询、趋势分析、诊断分析等功能。采用图表等形式将使设备运行信息更加直观，为故障诊断提供可靠依据。
（5）设备安装及系统测试
在完成KJ707煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统设计后，根据设备运行监控及故障诊断需求，选择合适的监控位置设置监控装置，保证采集信号的精准性和全面性，并对监控装置进行安全防护处理。然后对系统进行测试，得到煤矿电气设备的振动、温度、电压等各参数。
5结语
结合计算机技术、传感器技术、信号处理技术等技术，利用网络平台构建煤矿电气设备状态监控网络及故障诊断系统，实现对设备运行状态的实时监控，发现设备故障隐患采取有效处理措施及预防措施，对保证煤矿电气设备的正常、稳定运行具有重要意义，为煤炭开采作业的顺利、高效进行提供了基础保障。
参考文献：
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1 故障诊断技术的发展[1]
故障诊断(FD)始于(机械)设备故障诊断,其全名是状态监测与故障诊断(CMFD)。它包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。故障诊断技术是一门交叉学科,融合了现代控制理论、信号处理、模式识别、最优化方法、决策论、人工智能等,为解决复杂系统的故障诊断问题提供了强有力的理论基础,同时实现了故障诊断技术的实用化;近二十年来,由于技术进步与市场需求的双重驱动,故障诊断技术得到了快速发展,已在航空航天、核反应堆、电厂、钢铁、化工等行业得到了成功应用,取得了显着的经济效益;从故障诊断技术诞生起,国际自动控制界就给予了高度重视。
以运动机械的振动检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对钢铁冶炼中的各种大型传动设备的状态进行分析和判断,从而达到故障诊断的目的。
2 故障诊断的主要理论和方法[2-3]
1971年Beard 发表的博士论文以及Mehra和Peschon发表的论文标志着故障诊断这门交叉学科的诞生。发展至今已有30多年的发展历史,但作为一门综合性新学科——故障诊断学——还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法,这些方法各有特点,但从学科整体可归纳以下几类方法。
1) 基于系统数学模型的诊断方法:该方法以系统的数学模型为基础,以现代控制理论和现代优化方法为指导,利用Luenberger观测器 、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计与辨识等方法产生残差,然后基于某种准则或阀值对残差进行分析与评价,实现故障诊断。该方法要求与控制系统紧急结合,是实现监控、容错控制、系统修复与重构等的前提、得到了高度重视,但是这种方法过于依赖系统数学模型的精确性,对于非线性高耦合等难以建立数学模型的系统,实现起来较困难。如状态估计诊断法、参数估计诊断法、一致性检查诊断法等。
2) 基于系统输入输出信号处理的诊断方法:通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断,应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这种方法不需要对象的准备模型,因此适应性强。这类诊断方法有基于小波变换的诊断方法、基于输出信号处理的诊断方法、基于时间序列特征提取的诊断方法。基于信息融合的诊断方法等。
3) 基于人工智能的诊断方法:基于建模处理和信号处理的诊断技术正发展为基于知识处理的智能诊断技术。人工智能最为控制领域最前沿的学科,在故障诊断中已得到成功的应用。对于那些没有精确数学模型或者很难建立数学模型的复杂大系统,人工智能的方法有其与生俱来的优势。基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术与基于模糊逻辑的诊断方法已成为解决复杂大系统故障诊断的首选方法,有很高的研究价值和应用前景。这类智能诊断方法有基于专家系统的智能诊断技术、基于神经网络的智能诊断技术、基于模糊逻辑的诊断方法、基于故障树分析的诊断方法等。
4) 其它诊断方法:其它诊断方法有模式识别诊断方法、定性模型诊断方法以及基于灰色系统理论的诊断方法等。另外还包括前述方法之间互相耦合、互补不足而形成的一些混合诊断方法。
3 钢铁行业中故障诊断技术的应用[4-6]
钢铁行业中的主要机械设备是各种传动设备和液压设备,如轧机、传送带、各种风机等。它们的工作状况决定了生产效率和钢铁冶炼的质量,对这些设备状态的在线检测,能够及时、准确的检测出生产设备的运行状况,并给出相应的操作和建议。因此建立相应的故障诊断系统对整个系统的正常运行特别重要。于是针对钢铁行业特殊的机械环境(多传动设备和液压设备),相应的故障诊断系统也必须以这些设备的特点而建立。主要原理是以运动机械的振动参量检测为中心,辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集,从而对这些大型传动设备的状态进行分析和判断,再进行相应的处理。整套故障诊断系统由计算机系统、数据采集单元、检测元件、数据通讯单元以及专业开发软件组成。此系统既可单独工作,又可和DCS或PLC组成分散式故障诊断系统对所遇生产设备进行监控和故障诊断。整个系统的工作流程图如图1所示。
机械振动是普遍存在工程实际中,这种振动往往会影响其工作精度,加剧及其的磨损,加速疲劳损坏;同时由于磨损的增加和疲劳损坏的产生又会加剧机械设备的振动,形成一个恶性循环,直至设备发生故障,导致系统瘫痪、损坏。同时机械设备的工作环境也是造成机械设备发生故障主要原因之一,因此,根据对机械振动信号和工作环境温度、湿度的测量和分析,不用停机和解体方式,就可以对机械的恶劣程度和故障性质有所了解。同时根据以往经验建立相应的处理机制库,从而针对不同的故障做出相应的诊断和处理。整个处理过程如下:
1)传感器采集设备工作状态信号。如各种传动装置的振动信号、温度信号、液压装置的压力、流量和功率信号等。
2)特征信号提取。将各种传感器采集信号进行信号分类,刷选出相应的传感器信号,如振动传感器采集的文振动强度信号、压力传感器采集的压力信号等。
3)对特征信号处理。对传感器采集的特征信号进行滤波、放大等处理,提取出相应的特征信号。
4)对采集信号进行故障诊断。将提取的特征信号进行判断处理,选择相应的故障方法(如小波变换法),分析故障类型和设备状态,然后查询故障类型库,做出相应的决策。
4 结束语
建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统,可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析,可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势,为预防事故、科学合理安排检修提供依据,可以提高设备的利用效率,产生了很大的经济价值,对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。
参考文献:
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关键词：故障诊断；监测；诊断；船舶设备维修
1前言
故障诊断技术是由医学应用而发展起来的一项工程应用技术，它包括状态监测（又称故障监测或状态诊断）、故障分析和故障处理三个方面。这一建立在电子、测试、传感器、计算机、模式识别、人工智能技术等现代科学成就基础上的应用研究最早始于国防和航空、航天等尖端领域。近三十年来故障诊断技术发展迅速，已在设备的合理使用、安全运行、事故分析、性能评价、特别是在船舶设备针对性维护中得到了广泛的应用，获得了比较大的成功。
2故障诊断技术
2.1故障诊断技术的发展
机械设备的故障诊断技术是与设备运行、维护相关的一项新技术，它的发展是同工业生产和科学技术的发展紧密相联的。早期，由于工业生产水平、机械设备本身的技术水平及复杂程度都比较低，设备的经济性、可维修性等问题尚未引起人们的相当重视，设备管理一般采取事后维修（即坏了才修）或定期预防维修的方法，因此，故障诊断技术很粗糙，而科学技术水平也限制了诊断技术的发展。随着工业生产现代化程度的提高，人们开始认识到发展故障诊断技术的重要性和紧迫性。
2.2设备故障诊断的方法
设备故障诊断的内容主要是研究如何在有限信息条件下判断设备的技术状态。设备的预测包括三方面的任务：状态、时间和后果预测，主要预测故障最终将会造成的直接经济和其它损失；设备的故障诊断在故障发生后进行，主要包括故障识别―设备出现了哪些故障，由故障现象找出故障原因，分析和定位故障。目前流行的故障诊断方法有五种：
1）数学模型法；
2）系统输入输出信号处理法；
3）人工智能法；
4）逻辑诊断法；
5）模糊诊断法。
2.2.1数学模型法
数学模型法可分为参数诊断法和状态估计诊断法。
1）参数诊断法参数诊断法包括标准参数法和统计参数法两种。统计参数法是通过对机械设备运行的持续检测，根据获得的设备诊断参数数据，分析设备的状态，判断故障的发生。当故障可由参数的显著变化来描述时，可利用已有的参数估计法来检测故障信息，根据参数的估计值与正常值之间的偏差情况断定系统的故障情况。
2）状态估计诊断法
当被控过程的状态可直接反映系统的运行状态时，通过估计系统状态，并结合适当的模型即可进行故障诊断。
2.2.2系统输入输出信号处理法
系统输入输出信号处理法可分为直接测量系统的输入输出、小波分析、输出信号处理、信息匹配诊断等方法。
1）直接测量系统的输入输出在正常情况下，被控过程的输入输出在正常范围内变动
2）小波分析小波分析的基本方法是：首先对系统的输入输出信号进行小波变换，利用该变换求出输入输出信号的奇异值；然后除去由于输入突变引起的极值点，则剩余的极值点即对应于系统的故障。
3）输出信号处理系统的输出信号在幅值、相位、频率及相关性上与故障源之间存在着一定的联系，这些联系可用一定的数学形式（如输出量的频谱等）表示。
4）信息匹配诊断
此方法引入了类似矢量、类似矢量空间、一致性等概念，将系统的输出序列在类似空间中划分成一系列子集，分析各子集的一致性，并按一致性的强弱进行排列，一致性最强的一组子集的鲁棒性也最强，而一致性最差的子集则可能已发生故障。
2.2.3人工智能法
人工智能法是将人工智能的理论和方法应用于故障诊断开发的智能化故障诊断技术，这是故障诊断的一条新途径。它又可分为基于专家系统、基于故障树和基于神经元网络等故障诊断法。当系统出现故障时，把故障信息或现象输入神经元网络，神经元网络经过自组织、自学习，输出合理的解决方法。
2.2.4逻辑诊断法
在传统的形式逻辑推理基础上，发展了符号逻辑及以下几种逻辑诊断：
1）布尔逻辑诊断（二值逻辑诊断）：故障诸起因与症状间的因果关系存在与否用逻辑“真”或“假”（“1”或“0”）来表示，构成逻辑表达或逻辑树以供诊断、定性分析和定量运算之用。
2）多值逻辑诊断：在上述取1和0之间插入若干中间值，以便描述客观世界复杂的因果关系。
3）模糊逻辑诊断：在逻辑值1和0之间插入连续（如0.1,0.2,0.3…）或离散的取值，借以反映自然语言中的量词，能够较好地表达人们的逻辑思维，用于诊断。
2.2.5模糊诊断法
模糊诊断就是把模糊数学引入诊断领域，以解决复杂设备监测诊断信息的模糊不确定性问题。这种方法更接近于人类描述语言，对解决复杂的模糊不确定性问题较有效。
3船舶设备的监测诊断
由于不同种类船舶设备的功能不同，结构的繁简程度也有差别，因此监测诊断系统对它们的监测与诊断的重视程度不应该一样。由于主机是船舶的“心脏”，以及它的结构复杂、工况多变、易发生故障，因此，把对主机的监测诊断作为系统的重点。而结构简单的设备，如泵类的诊断可以放在系统中较次要的位置。单项设备的监测与诊断基本上依赖于各单项设备的监测手段，即监测仪器，通过对单项设备现有诊断参数的优化选取诊断参数。单项设备诊断参数的采样时间间隔没有严格的限制和要求，不要求严格的等时性，同时设备的不同诊断参数采样间隔也不一样，不同设备的相同诊断参数其采样时间间隔也可以不一样，这主要根据设备的具体情况而定，体现设备实际监测的特点，使设计的软件系统具有实用性，如各类输送装置的联锁保护、实时监测系统。
关键词：液压系统；故障诊断；虚拟化
中图分类号：U262 文献标识码： A
引言
液压系统一旦发生故障， 不仅导致设备受损， 产品质量下降， 生产线停工， 而且可能危及人身安全、造成环境污染， 带来巨大的经济损失。因此如何保证液压系统的正常运行， 怎样及时发现故障， 甚至提前发现故障的征兆， 都是亟待解决的问题。
2 液压系统故障诊断技术的现状
故障诊断是对液压元件与系统产生故障的原因做出分析与判断， 以便找出解决问题的方法。从诊断方式上看， 目前液压系统的故障诊断主要是工程技术人员通过视、听、触、嗅、问等方式并辅以简单的会诊仪器凭自己的实践经验进行简易诊断的， 或在简易诊断的基础上对有疑问的异常现象， 使用某种精密检测仪器（如铁谱分析仪、油质检测仪等）对其进行精密诊断分析， 从而找出液压系统发生故障的原因与部位。在诊断过程中， 有的虽然已经装备了比较先进的诊断系统， 但当前这只是起帮助工程技术人员快速做出诊断决策的辅助作用， 诊断结果还具有很大的人为主观因素， 其精确程度远远不能满足呈大型化、复杂化的现代液压工业发展的要求。从维修方式上看，目前液压系统的维修方式基本上是定期维修， 即按照预定的时间间隔或检修周期来进行计划修理， 例如我们通常实行的年度大修。随着对设备故障机理的研究和设备管理水平的提高， 人们又逐步认识到， 这种管理模式实际上既不经济又不合理， 最大的问题是无法解决“维修不足”和“维修过剩”二者之间的矛盾。
3 液压系统故障诊断技术的发展趋势
随着数据处理技术、计算机技术、网络技术和通信技术飞速发展及不同学科之间的融合， 液压系统故障诊断技术已逐渐从传统主观分析方法， 向着虚拟化、高精度化、智能化、状态化、网络化、交叉化的方向发展。
3 .1 虚拟化
虚拟化则是指监测与诊断仪器的虚拟化。传统仪器是由工厂制造的， 其功能和技术指标都是由厂家定义好的， 用户只能操作使用， 仪器的功能和技术指标一般是不可更改的。随着计算机技术、微电子技术和软件技术的迅速发展和不断更新， 在国际上出现了在测
试领域挑战整个传统测试测量仪器的新技术， 这就是虚拟仪器技术。“软件就是仪器” ， 反映了虚拟仪器技术的本质特征。一般来说， 基于计算机的虚拟仪器系统主要是由
计算机、软面板及插在计算机内外扩槽中的板卡或标准机箱中的模块等硬件组成， 有些虚拟仪器还包括有传统的仪器。由于其具有开发环境友善， 具有开放性和柔性， 若增加新的功能可方便地由用户根据自己的需要对软件作适当的改变即可实现， 用户可以不必懂
得总线技术和掌握面向对象的语言等特点， 使得将其应用于液压系统乃至整个机械设备监测与诊断仪器及系统是一个新的发展方向。
3 .2 高精度化
对于高精度化， 是指在信号处理技术方面提高信号分析的信噪比。不同类型信号具有不同特点， 即使是同一类型信号也可以从不同角度进行描述和分析，以揭示事物不同侧面之间内在规律和固有特性。对于液压系统而言， 其信号、系数通常是瞬态的、非线性的、突变的， 而传统的时域和频域分析只适用于稳态信号的分析， 因此往往不能揭示其中隐含的故障信息， 这就需要寻找一种能够同时表现信号时域和频域信息的方法， 时频分析就应运而生。小波分析就是这种分析的一种典型应用， 将小波理论应用于这些信号的处理上，可大大提高其分辨率。可以预见， 信号分析处理技术的发展必将带动故障诊断技术的高精度化。
3 .3 状态化
状态化是对监测与诊断而言。据美国设备维修专家分析， 有将近1/3 的维修费用属于“维修过剩”造成的， 原因在于：目前普遍采用的预防性定期检修间隔周期是根据统计结果确定， 在这个周期内仅有2 %的设备可能出现故障， 而98 %的设备还有剩余运行寿命，这种谨慎的定期大修反而增加了停机率。美国航空公司对235 套设备普查结果表明， 66 %的设备由于人的干预破坏了原来的良好配合， 降低了可靠性， 造成故障率上升。因此， 将预防性定期维修逐步过渡到“状态维修”已成为提高生产率的一条重要途径， 也是现代设备管理的需要。随着科技的发展， 可以利用传感技术、电子技术、计算机技术、红外测温技术和超声波技术， 跟踪液体流经管路时的流速、压力、噪声的综合载体信号产生的时差流量信号和压力信号， 并结合现场的各种传感器， 对液压系统动态参数（压力、流量、温度、转速、
密封性能）进行“在线”实时检测。这就能从根本上克服目前对液压系统“解体体检”的弊端， 并能实现监测与诊断状态化， 解决“维修不足”与“维修过剩”的矛盾。
3 .4 智能化
随着人工智能技术的迅速发展， 特别是知识工程、专家系统和人工神经网络在诊断领域中的进一步应用， 人们已经意识到其所能产生的巨大的经济和社会效益。同时由于液压系统故障所呈现的隐蔽性、多样性、成因的复杂性和进行故障诊断所需要的知识对领域专家实践经验和诊断策略的严重依赖， 使得研制智能化的液压故障诊断系统成为当前的趋势。
3 .5 网络化
随着社会的进步，现代大型液压系统非常复杂、十分专业， 需要设备供应商的参与才能对它的故障进行快速有效的诊断， 而设备供应商和其他专家往往身处异地， 这就使建立基于Internet 的远程在线监测与故障诊断成为开发液压系统故障诊断的必然趋势。远程分布式设备状态监测和故障诊断系统的典型结构如图1所示。
图1 远程分布式设备状态监测和故障诊断系统的典型结构
首先在企业的各个分厂的重要关键液压设备上建立实时监测点， 实时监测系统进行在线监测并采集故障诊断所需的设备状态数据， 并上传到厂级诊断中心；同时在企业内部建立企业级诊断中心， 在技术力量较强的科研单位和设备生产厂家建立远程诊断中心。当然， 并
不是所有的诊断系统都需要建立企业级诊断中心。一般来说， 对于生产规模比较大和分散的企业（如跨国企业等）可以构建企业级诊断中心， 而对于小型的企业通常不需要。此外， 对于数据传输时是采用专用网线、电话线， 还是无线传输， 这要根据企业的实际情况而定。
当液压设备出现异常时， 实时监测系统首先作出反应， 实行报警并采取一些应急措施， 并在厂级诊断中心进行备案和初步的诊断；厂级诊断中心不能自行处理的， 则开始进入企业级诊断（没有企业级诊断中心的， 则直接进入远程诊断中心）；而对于企业级诊断中心也不能解决的故障， 则由企业级诊断中心通过计算机网络或卫星将获得的故障信息送到远程诊断中心，远程诊断中心的领域专家或专家系统软件通过对传来的数据进行分析， 得出故障诊断结论和解决方案， 并通过网络反馈给用户。当前， 在构建远程故障诊断系统时， 很少把设备制造厂家列为主要角色之一。这就意味着在进行设备故障诊断时， 不能充分利用到设备设计制造的有关数据资料。无论从设备使用方， 还是从设备生产方来说， 都会造成一种无形的损失。对设备使用方来说， 他们无法充分享受设备的售后服务；而对设备生产方， 则难以
从大量的设备运行历史记录中发现有价值的知识用于设备优化设计和制造， 同时丧失树立企业良好形象的机会。因此， 在构建远程故障诊断系统时， 为充分发挥设备生产厂家在远程诊断中的作用， 需要各分布式的设备生产厂家的积极参与， 实现更大范围的资源共享。
3 .6 交叉化
交叉化是指设备的故障诊断技术与人体医学诊断技术的发展交叉化， 从广义上看， 机械设备的故障诊断与人体的医学诊断一样， 他们之间应该具有相通之处。特别是液压系统， 更是如此。因为液压系统的组成与人体的构成具有许多可比性；液压油如同人的血液， 液压
泵如同人的心脏， 压力表如同人的眼睛， 执行元件如同人的四肢， 而控制系统和传感器就如同人的大脑和神经， 不断根据执行元件的反馈信息发出各种控制指令。同整个机构设备的故障诊断技术相比， 人体医学诊断发展至今已经发展得相当完美。机械设备故障诊断技术自20 世纪60 年代开始至今， 其发展史只是人体医学发展历史长河中的一滴， 借鉴人体医学诊断技术， 可使我们在设备诊断技术上取得突破， 少走许多弯路。远程故障诊断从医学领域成功向机械设备领域的扩展就是一个很好的例子。此外， 油液分析就可以说是液压系统的抽血化验， 所以我们为引起使用者对液压油清洁度的重视， 在给学生授课以及给相关液压控
制系统的用户进行培训和解决现场系统故障时， 常做出这样的比喻；“油液被污染的液压系统就相当于人患了白血病” 。目前虽说油液分析已应用得较广泛， 但从人体血检所获得的信息来看， 油液中所能获取的设备故障信息远远不止目前这些， 应该进行深入的研究。随着科学技术的进一步发展， 这必然为人们所认识。
4 结束语
液压设备往往是结构复杂而且是高精度的机、电、液一体化的综合系统， 系统具有机液耦合、非线性、时变性等特点。引起液压故障的原因较多， 加大了故障诊断的难度。但是液压系统故障有着自身的特点与规律， 正确把握液压系统故障诊断技术的发展方向， 深入研究液压系统的故障诊断技术不仅具有很强的实用性， 而且具有很重要的理论意义。
参考文献：
[ 1] 史纪定.液压系统故障诊断与维修技术[ M] .北京：机械工业出版社， 1990 .
[ 2] 刘永健， 胡培金.液压故障诊断分析[ M] .北京：人民交通出版社， 1998.
[关键词]民用飞机 机载电子设备 应用 故障诊断
中图分类号：TD62 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0033-01
1.前言
机载电子设备是飞机上各类电子设备的总称，是目前民航采用的一种包括通信、导航、仪表及自动控制系统的设备。其中主要有四个系统，一是飞机通讯系统，包括高频通信、甚高通信等常见记载通信设备；二是导航系统，包括四大导航设备（VOR、DML、ILS和ADF）、雷达系统及机载监视设备和风切变探测系统；三是仪表系统；四是自动飞行控制系统。机载电子设备的功能和质量的完善，是保障航空飞行的重要条件，而机载电子设备具有多层次性和复杂性，其各个系统和内部单元存在着各种各样的复杂联系，这也导致了机载电子设备再出现故障时的严峻性。因此，在机载电子设备的故障诊断时，我们要全方位的考虑其发生故障的各种因素，制定科学维修策略，才能保障飞机飞行的可靠性。
2.航空机载电子设备的发展现状
2.1 航空机载行业的发展
机载电子设备是航空飞机的重要组成部分，而随着技术的发展，机载系统占航空器的比重也越来也高。航空机载行业作为我国航空产业的重要组成部分，其技术学平的高低很大程度上决定着我国航空产业的发展水平。机载设备的研究行业包括机械、电子器件、光学仪器等多个方面，在设备研制上也有良好的发展。目前，我国已建成较完整的机载设备行业的研发体系，在民用航空领域，我国也进行了较为全面的设计和发展，在民用飞机制造产业及机载设备研制产业上，我国也加强了研发和制造，使我国的机载设备行业能够取得长足的进步和长远的发展，为我国的民航事业添砖加瓦。
2.2 设备维修行业的发展
随着航空事业的不断发展，民用飞机的机队规模也不断的加大，因此，机载设备维修行业也得到了空前的发展，使得C载设备的维修市场容量不断增大。目前我国的机载电子设备维修费用是一笔巨大的开支，而随着民用飞机的规模不断增大，其维修费用所占的比重也越来越高。从2015年全球的民用飞机市场总额看，其中机载设备维修的市场规模占18.5%，而维修行业也面临着技术革新和高技能维修人员的需求。
2.3 机载电子设备在民用飞机上的应用现状
机载电子设备在我国民用飞机上得到了广泛的运用，而我国在机载电子设备的发展动态、新产品的研制方案、制定标准等方面都投入了较多的精力，使其能够更加长远的发展。我国在民用飞机电子设备的发展上，有三个方面的发展趋势，一是CNS/ATM的功能要求；二是向综合模块结构的发展；三是向机上信息的扩充和综合利用。在民用飞机的电子设备的发展方向上进行全方面的信息查询与利用，使得机载电子设备能够在民用飞机上的到普遍全方位的应用，为我国民航企业的发展和人民的生活带来便利。
3.机载电子设备的故障诊断
3.1 电子电路故障诊断
电子电路故障诊断技术就是根据电子电路的端口和部分点进行测试，从而判断出设备所处的状态，由此来确定故障元件所在的部位，进一步预测故障的发生，从而制定出科学的维修方案。在电子电路的故障诊断中，最常见的是模拟电路的故障诊断方法和数字电路的诊断分析。模拟电路是涉及连续函数形式的模拟信号电子电路，可分为标准模拟电路和专用模拟电路两大类。由于模拟电路的非线性特性、连续性和元器件的容差等因素，使得模拟电路的故障分析上出现障碍，其分析难度也较大。在模拟电路故障分析的研究上，包括用分段线性法进行非线性模拟电路的故障分析、基于谐波平衡法的非线性模拟电路分析、基于Volterra级数非线性电路故障分析、基于Lyapunov指数非线性模拟电路分析。而数字电路是由许多逻辑门组成的复杂电路，与模拟电路相比，它主要进行数字信号的处理，一般分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。数字电路的诊断分析较模拟电路的故障分析容易，其常见的模型化故障有固定性故障、桥接故障和暂态故障，在进行故障的定位与检测时，常用的方法有穷举测试法、伪穷举测试法和测试码生成法。
3.2 电子设备故障诊断技术
为了适应现代信息条件下的民用飞机需求，为确保其航空飞行的安全性和可靠性，民用飞机的电子设备故障诊断技术显得尤为重要。在电子设备的故障诊断中，要进行故障检测、故障隔离和故障辨识。在电子设备的故障诊断上，一是可以从信号处理方面，对电子设备的接受、分析、检测方式和功能进行研究，找到合适合理的方法，让信号能够更好的接收和处理，从而探索出其系统的变化，能够对电子设备的故障进行良好的检测；二是基于解析建模的方法，对线路的状态和系统检测出的初级故障进行解析，从而用函数的形式可以更直观的了解到其发展的状态，进一步所得出诊断信息，但由于此方法需要严谨的模型构造，其应用范围较小；三是从知识方面的电子设备技术诊断，此方法不需要建立严密的数字模型，包括专家系统诊断法、模糊故障诊断法、信息融合诊断法等一系列的方法，进一步的加强诊断的严密、严谨性。
3.3 故障诊断的研究发展
对复杂的航空电子设备进行良好的维护和保养是民用飞机能够良好飞行的前提，而对电子设备的进行先进的技术诊断是保障其功能运行的重要条件。故障诊断是近些年发展起来的一门新的技术学科，是利用各种检测和测试方法，发现系统和设备是否存在故障的一门应用技术，故障诊断就是故障检测和故障隔离的过程。对于民用飞机的机载电子设备诊断的应用，总体来说主要体现在自动测试系统的检测，对测试系统的软、硬件系统进行检测。我国在于电子设备的诊断技术上已经有了不少的进展，有了许多成熟的理论和方法，在机载电子设备上也得到了良好的运用，促进了故障诊断技术的良好发展。
4.总结
随着各种新型机载电子设备诊断技术的应用，使得民用飞机在电子设备的诊断上更加的方便和便捷，而新时代信息技术的发展，也使得故障的检测与修复更加的有效和严谨。经过对机载电子设备各类故障的研究与探索，更加深入的了解到各类故障的解决方法，从而使得机载电子设备的故障和预测得到长远发展。
参考文献
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[3] 周德新，崔海青，谢晓敏.机载电子设备故障诊断专家系统设计与实现[J].现代电子技术，2010，（24）：80-82+86.
关键词：数控机床 故障树分析
一、数控机床故障的诊断研究意义所在
故障诊断始于机械设备故障诊断,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下,主要以英国倡导的设备综合工程学为指导;美国以后勤学为指导;日本吸收二者特点,提出了全员生产维修(TPM)的观点。
美国自1961年开始执行阿波罗计划后,出现一系列因设备故障造成的事故,导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下,由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG),并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。
英国在上世纪60-70年代,以机器保健和状态监测协会(MHMG&CMA)为最先开始研究故障诊断技术,在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。
日本的新日铁自1971年开发诊断技术,1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。
我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
二、现代故障诊断技术概述
1.故障诊断主要内容
故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下,通过来自外界或系统本身的信息输入,经过处理,判断出故障种类,定为故障部位(元部件),进而估计出故障可能时间、严重程度、故障原因等,甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。
现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术,故障分析(诊断)技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位,再到故障的排除,作为单独的技术领域发展的同时,又作为故障诊断的技术共同协调发展。
2.数控机床故障诊断常用的方法
(1)直观法。由维修人员利用感觉器官,观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象,查看CNC机床系统的各个模块和线路,有无烧毁和损伤痕迹,迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。
(2)CNC系统自诊断法。数控系统的自诊断功能,已经成为衡量数控系统性能的重要指标,数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况,立即在CRT上显示报警信息,或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块,这是CNC机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。
(3)功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法,编制成一个功能测试程序,送入数控系统,然后让数控系统运行这个测试程序,借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性,进而判断出故障发生可能的部位和故障原因。
(4)模块交换法。所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下,利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分,将功能相同的模板或单元相互交换,观察故障的转移情况,从而快速判断故障部位的方法。
(5)原理分析法。根据CNC组成原理,从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断,从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数,从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高,必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理,才能对故障部位进行定位。
(6)PLC程序法。根据PLC报警信息,查阅有关PLC程序,对照报警点相应的模块程序,比较相关I/O元件的逻辑状态,判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等,这些方法各有特点,维修时常同时采用几种方法综合运用,分析并逐步缩小故障范围,以达到排除故障的目的。
3.数控机床故障诊断技术发展趋势
(1)针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用,更强调信息融合策略和处理技术,知识的表示方法;(2)针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高,更强调多智能技术的融合,系统级诊断技术,混合智能诊断技术的研究;(3)针对专家系统知识获取的瓶颈问题,更强调自适应能力和自学习能力的研究,在线诊断技术、多传感器技术的研究。
三、数控机床故障的诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响,专家系统在故障诊断领域中的应用,实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
