中海油NDB导航机信息化改造的研究

叶洋

摘 要：NDB导航设备是海上石油钻井平台的直升机起降和航路飞行的重要导航工具，目前国内老旧的海上石油平台装备大量的传统纯模拟技术的导航机。本文通过研制一款NDB远程监控单元对模拟导航机进行信息化改造，实现了导航机的远程监控和频率的分时复用。

关键词：NDB 信息化 改造

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0003-02

1 海上石油平台NDB使用现状

茫茫大海，海上石油钻井平台犹如沧海一粟，直升机须通过NDB导航信号寻找目标。目前国内大约有数百个海上石油钻井平台，几乎每个平台都装备着早期的NDB导航设备。传统的导航设备需实时人工值守、操作以及检查设备的工作状态。

2 系统原理概述

本方案结合自动化控制和物联网技术，对NDB设备进行信息化改造，通过研制一款NDB远程监控单元将NDB设备联网，通过网络管理平台对NDB导航设备進行实时的监测和控制，实现了NDB设备的远程管理，节省了人力资源成本。

3 远程监控单元硬件设计

NDB远程监控单元（下文简称监控单元）通过以太网对传统NDB导航机进行远程监控，一方面能够对NDB导航频率、射频输出功率等参数进行监测，另一方面，在远程端还能够对导航频率、识别码等参数进行远程设置和统一分配，避免了不同石油钻井平台间的NDB导航频率冲突，从而实现了频率分时复用，又保障了直升机的飞行安全。

3.1 基本功能

传统NDB远程监控单元主要由搭载了E210COREV3核心板的传统NDB远程监控板组成，其主要功能有：

（1）通过以太网口与局域网内的服务器相连，能够实时对传统NDB导航机进行监测和控制；

（2）具有良好的可操作性，对设备本身不进行改动，而仅通过简单的操作即可将监控单元与设备相连；

（3）具有良好的可移植性，可装配于大部分NDB设备，实现设备联网通信功能的扩展。

3.2 基本参数

（1）供电电源。

交流电源：单相AC220V±20%，频率45Hz～65Hz；

+24V电源：DC（+24V±1.0V），额定电流15.2A；

+12V电源：DC（+12V±0.5V），额定电流0.4A。

（2）功耗。

不大于5VA。

（3）连续工作能力。

在正常环境条件下，应能连续工作12h。

（4）安全性。

交流电源插头零线、火线与机壳地之间电阻值，正常大气条件下应分别不小于10MΩ，湿热时不小于0.2MΩ。

（5）对外接口。

以太网口：遵循（IEEE 802.3）标准中1Base-5标准；信息速率自适应。

3.3 基本构成

蓄电池给传统NDB远程监控单元提供+24V电源。+24V和AC220V都通过监控单元内的继电器转接到设备电源开关一侧，当继电器吸合时，可给设备提供AC220V和+24V电源。监控单元面板上可直接对设备进行开机操作和电源供给。设备开机后，可提供给监控单元+12V电源使用，此时在监控单元面板上可选使用蓄电池+24V或是设备+12V二者之一作为电源。另外，监控单元通过对设备与其天调箱之间的射频线进行取样的方式得到设备的输出射频功率值，监控单元与设备之间的连接都通过信号取样板进行转接，监控单元还可以通过以太网与远程PC进行通信。

3.4 工作原理

传统NDB远程监控单元原理框图如图1所示。系统以E210COREV3核心板为核心，工作电路主要由以太网通信电路、电源控制电路以及功率检测电路三部分组成，通过这三部分电路，能够达到远程控制设备电源开关、监测其射频功率的目的。

以太网通信电路由核心板内部以太网电路及外部网络接口构成，通过以太网通信电路，监控单元可以方便地接入网络。同时在传统NDB远程监控软件上可以对传统NDB远程监控板的地址以及端口直接进行设置，以太网通信电路是为了电源控制电路和功率检测电路能够通过以太网通信，在远程PC上完成电源控制和功率检测的功能。

电源控制电路主要由继电器控制电路和继电器组成。核心板收到远程PC发来的开机信号后，通过继电器控制电路使继电器常开触点吸合。继电器两路常开触点的一侧分别接到AC220V的火线和+24V上，另一侧通过信号取样板转接到设备总电源开关后面相对应的地方。如此，当继电器常开触点吸合时，AC220V和+24V电源将通过监控单元给设备提供电源。同时，在监控单元面板上还可以通过手动控制继电器吸合或断开，直接对设备的电源进行开关操作。

信号取样板上有一取样线圈，设备射频开启时，取样线圈对射频信号进行取样，取样信号经由功率检测电路进行AD采样处理后送入核心板，得到的数字信号通过以太网送到远程PC上，传统NDB远程监控软件对此信号进行补偿计算后，显示在软件界面上。用户通过设备功率监测能够清晰直观地了解设备是否在正常工作。

当设备由AC220V供电，不需要使用蓄电池时，监控单元可由导航机提供的+12V进行供电，免去对蓄电池的消耗。

4 结语

本次改造方案通过给老旧石油钻井平台增加一台NDB远程监控单元，将传统的NDB导航设备进行了组网，实现了NDB导航频率的分时复用和工作状态实时监控；用技术改造的方法替代了全新设备的重新投入建设，同时兼容现有的NDB网络管理平台，大大节约了客户的成本。改造成果解决了实际生产中导航频率资源不足的问题，提升了直升机NDB导航业务的稳定性。

参考文献

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