空管设备故障协同诊断体系初论

赵丹妮

（西北空管局，西安 710000）

1 问题的提出

空管设备为空管业务提供了技术保障，由很多不同时期建立的子系统组成，这些子系统作用各异，且由不同部门分别维护。尤其传输线路由专门的部门维护，一条链路上设备众多。当不正常事件发生后，各部门分头排查自己的设备，缺乏配合，效率低，易留下安全隐患。为了尽快排除故障，各部门对故障必须协同诊断。本文初步探讨了诊断体系的基本框架。

2 故障协同诊断体系的基本架构

协同诊断体系分为两个层次，第一层是总体拓扑图，回答了作为一个整体的空管设备由哪些子系统组成，以及各子系统之间的关系；第二层描述了各子系统故障间的因果关系。下面叙述这两层的构建。

2.1 总体拓扑图

图1的节点是各个子系统。鉴于协同诊断的目标是建立各维护部门在面对设备故障时的协作关系，所以节点按系统组成和维护部门划分，一个节点有惟一确定的一个维护部门，节点之间有简单清晰的关系，至于节点本身的简单或复杂则无关紧要。

一个设备，即便非常复杂，但如果由一个部门维护，应作为一个节点。如果一个部门维护的设备中夹杂了其他部门维护的设备，则应划分成多个节点。为了突出连接关系，两个维护单位在某个设备上的接口在需要时可以分别设计为两个节点。总之，节点划分基于子系统的划分，但与子系统的划分又有很大不同，其目的是便于故障协同诊断。

2.2 总体拓扑图表达了各个节点的连接关系

表达各个节点的连接关系。连接线路类型、速率、名称等参数在节点中表达，不在连接关系中表达。

总体拓扑图表达了空管设备的全貌和各维护单位之间的接口，是故障协同诊断的基础。

故障关系图：

空管设备整体用拓扑图表示，即表示为节点及节点间的连接关系，其中连接关系是固定的，要么有，要么没有，与设备的正常与否无关。连接线路的实际运行状况则在节点中表示。这样，设备（包括连接线路）的某个故障一定可以归结为节点的故障。

节点的故障分为两种情况，一种是节点自身故障，另一种则由其他节点的故障引起。这样，一个节点的某个故障可以成为其他节点故障的原因，称为原因故障。

我们根据设备情况和维护经验找出各个节点的所有故障，其中节点内部的故障简单列举即可，重点考虑有因果关系的各个故障，将这些因果关系画成图，就是故障关系图，其中原因故障按出现可能性从大到小的顺序排列。

2.3 故障关系图的使用

故障关系图用于快速诊断故障。发现故障时，从故障关系图迅速找到引起这个故障的所有原因并逐一排查，可以根据情况同时排查，也可以按顺序排查，也可以优先排查本维护单位负责的故障，为此需要制定故障排查预案。

3 验证实例

现在我们以一个实例说明并验证上述的基本架构。该实例假定有这样一个系统，该系统用采集子系统采集数据，通过传输线路发送给处理子系统处理，处理所得的数据在显示器上显示，显示器通过KVM 与处理系统连接。采集子系统由采集子系统维护部门维护，处理子系统由处理子系统维护部门维护，KVM、传输线路由传输维护部门维护。总体拓扑图和故障关系图如下，图1、图2。

图1 总体拓扑图

图2 故障关系图

4 建立故障协同诊断体系的关键问题

4.1 节点的划分

节点基本上对应子系统，但非一一对应，将子系统转换为节点是该框架的难点。要解决好这个问题，须紧紧把握节点的本质，在遇到问题时，用下面几个标准反复衡量。

（1）节点的基本作用是承载故障，实际出现的故障要归结到节点。

（2）节点表示了维护部门的分工。

（3）总体拓扑图表示了空管设备的总体结构。

（4）节点划分表示了对系统现状的认识。现状改变、认识深化后是可以修改的，不是一成不变的。

（5）重视节点的命名，命名不要重复，而且要和实际功能一致。

4.2 故障列举

对熟悉系统的专业人员来说，列举出大部分故障并非难事。但列举出所有故障，找出因果关系，并指引故障排查则很困难。需要反复思考，集思广益，并经历多轮修改。把握如下原则有助于故障的列举。

（1）征求尽量多的实际维护人员的意见。在征求意见时，不用着急整理和归纳，应着重于收集所有可能的线索。

（2）将所有故障归类，归类的层次尽量多一点，每类包含的故障不要多，最好是三四个。提取每类共同的特征，从共同的特征找出未发现的故障。等这项工作做完后，再减少归类的层次，使表述更简洁、更实用。

（3）列举故障的目的是找出故障间的因果关系，对于和其他故障没有因果关系的故障，可以不细分。

（4）故障列举务求涵盖所有故障。如无把握全部列举，可归为“其他故障”，以便出现未想到的故障时，也有基本的应对措施。

（5）重视故障命名。

（6）为随时扩展创造条件。

5 结束语

故障协同诊断是加快设备应急、故障排查的有效方法。本文作者参与了西北空管局协同诊断手册的编写工作，本文提出的方法用于设备和故障梳理，取得了较好的效果。后续可在此基础上可以设计一个协同诊断软件系统。另外，该方法亦可用于子系统内部的结构分析和故障梳理。