一种船舶气象仪的故障诊断系统

张 宁， 王东明

（1.海军驻上海地区舰艇设计研究军代表室， 上海 200011； 2.山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东 青岛 266061）

引言

船舶气象仪（以下简称气象仪）为船舶提供气象信息，是船舶上的重要设备[1]。当气象仪出现故障时需要能够快速恢复正常工作，以保证船舶的航行安全和武器精准打击。进行维修时需要首先判断故障类别及位置，对难以排除的故障则需要维修专家上船或随船维修，这在航行或执行任务时难以实现。本文介绍了一种船舶气象仪故障诊断系统（以下简称故障诊断系统），希望以此能够提高测试维修的工作效率，缩短维修时间，增强设备使用效率，提高装备保障水平。

1 系统功能原理及组成

故障诊断系统采用模块化设计，由信息处理终端、检测模块等组成，整体示意图如图1所示。信息处理终端与检测模块之间通过CAN总线连接，方便组态。主仪器检测模块可仿真气象仪各类传感器输出相应的标准信号给气象仪主仪器，实现对气象仪主仪器的综合检测和故障诊断，并将检测结果返回给信息处理终端完成显示；传感器检测模块仿真气象仪主仪器，通过采集气象仪各类传感器信号，实现对传感器、传输线及接插件的综合检查和故障诊断，并将检查结果返回给气象仪主仪器完成显示；信息处理终端与检测模块均具有独立的嵌入式微处理器，信息处理终端设计丰富的人机界面，操作、使用方便。

图1 气象仪故障诊断系统示意图（虚线框内为检测对象）

气象仪故障诊断系统可以检测Q和E系列主仪器及相关传感器，如测风传感器、气压传感器、温湿度传感器等。由信息处理终端和4个检测模块组成。检测模块分别是Q系列传感器检测模块、Q主仪器检测模块、E系列传感器检测模块、E主仪器检测模块。

信息处理终端是气象仪故障诊断系统信息处理和控制的核心，用以提供人机交互界面和操作按键，响应用户的操作命令，向检测模块发送检测命令，显示检测信息，信息处理终端示意图如图2所示[2]。

图2 信息处理终端示意图

信息处理终端组件说明：

1）内部接口A0：用于连接维修检测设备检测模块，为其提供电源和通信接口。

2）内部接口A1：作用与A0完全相同。

3）电源：充电器连接线的插入孔。

4）开关：上电和断电用的开关。

5）显示屏：液晶显示屏，显示控制菜单和检测信息。

6）金属键盘：维修检测设备人机界面的控制键。

Q系列传感器检测模块和E系列传感器检测模块能够按照信息处理终端的指令采集风、温湿度、气压、降水量、能见度等传感器的信号，并把计算处理后的结果回传给信息处理终端。

Q主仪器检测模块和E主仪器检测模块能够按照信息处理终端的指令仿真输出低、中、高三档传感器信号，代替Q/E系列传感器与主仪器外部插座连接，对主仪器内部线路进行检测；能够仿真外部通信接口收发信息，对主仪器外部通信接口进行检测；能够直接连接到主仪器内部的电路板或功能模块，对电路板或功能模块进行检测。

2 系统的适用范围

故障诊断系统是由山东省科学院海洋仪器仪表研究所针对其研制的气象仪开发的一种故障检测设备。它可以通过仿真模拟手段，确定设备是否故障和故障位置，解决了气象仪主仪器、传感器、连接线及连接件的检测和故障诊断等问题，为气象仪保障提供了快速故障诊断的工具，提高了气象仪的维修性、保障性及战斗力，对保障航海装备的正常工作和舰艇的航行安全起到了十分重要的作用[3]。

同时故障诊断系统可以搭载接口转换模块，通过各种接口或信号转换，对其他厂家生产的气象仪进行故障诊断，从而实现了气象仪智能化故障诊断的全覆盖。

3 结语

故障诊断系统不仅可以对气象仪进行综合测试及仿真、快速准确地识别其故障类别、状态、位置，而且可用于气象仪的使用培训教学，可极大提高气象仪的维修保障能力。故障诊断系统的研制成功对提升海军保障能力进而提高海军战斗力具有深远的军事意义和社会效益。同时这也是装备保障领域的有益探索，希望更多装备承制单位能开发出适合自己装备的故障诊断设备，从而提升海军装备整体的保障能力和战斗力。