通信装备视情维修与状态监测研究

摘 要： 随着新型信息化装备的广泛应用，与之配套的维修保障体系、方法和手段的研究也被提到重要的议事日程。装甲车载通信设备作为信息化装备不可或缺的重要组成部分，其维修保障水平已成为影响部队战斗力发挥的重要因素。以某型超短波通信设备为例，论述了视情维修的基本思路和流程，明确了各个阶段的工作任务，以技术指标体系为基本依据，分析了通信设备状态监测的基本方法，探讨了智能在线监测的基本思路，为满足装备保障视情维修和精细化管理提供了必要的技术准备。

关键词： 通信装备； 超短波； 状态监测； 装备保障

中图分类号： TN925⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）13⁃0087⁃04

Study on on⁃condition maintenance and condition monitoring of

communication equipments

DONG Bao⁃liang， ZHOU Xing⁃qian

（Department of Information Engineering， Academy of Armored Forces Engineering， Beijing 100072， China）

Abstract： With the wide application of new information equipments， the research of ancillary maintenance support systems， methods and means have also been mentioned in the schedule. The armored vehicle communication equipment is an important part of indispensable information equipment. Its maintenance support level of protection has become an important factor to influence the battle effectiveness of the army. A certain type of VHF communication equipment is taken in this paper as an example. The basic idea and process of on⁃condition maintenance are discussed. The various stages of the task are determined. Taking the technology index system as a fundamental base， the basic method of communication equipment condition monitoring is analyzed， and the basic idea of intelligent online monitoring is discussed. The necessary technical preparation is provided for meeting the logistical support requirements of the on⁃condition maintenance and refinement management.

Keywords： communication equipment； ultrashort wave； condition monitoring； equipment support

0 引 言

装备维修的基本前提，是实时准确地掌握装备系统各部件技术状况的基本状态与变化情况，实现对其健康状态变化进行评估，对故障的传播和发展趋势做出早期预测，从而制定有针对性的维修保障计划，指导实施维修保障活动。本文以某型超短波通信装备为例，探讨分析了状态监测的基本方法。状态监测是指了解和掌握设备的运行状态，包括采用各种检测、测量、监视、分析和判别方法，结合系统的历史和现状，考虑环境因素，对设备运行状态进行评估，判断其处于正常或非正常状态，并对状态进行显示和记录，对异常情况做出报警，以便使用与维修人员及时加以处理，并对设备的故障分析、性能评估、合理使用和安全工作提供信息和准备基础数据。

1 状态监测

状态监测的具体过程分为状态监测、分析诊断、结果上报三个基本环节。其结构如图1所示。

状态监测：在装备的运行过程中，对能反映装备技术状况的特征信号进行检测、变换、记录、分析处理。根据需求对所检测的各种信号进行相应的模式变换和数据采集。

分析诊断：对采集到的装备状态数据进行综合分析，对特征信息进行提炼辨识，并结合动态数据存储模块中的专家知识和系统数据库以及各类诊断、预测模型，对当前设备的健康状况进行评估，对故障进行识别、推理，判断其故障模式、原因和位置，并对设备的未来健康状况进行趋势分析，计算故障征兆的发展趋势、影响和估计剩余寿命等。

结果上报：在分析诊断出设备状态的异常或者故障的信息后，将其上报到维修决策部门。

图1 状态监测流程图

2 通信装备技术状态监测的重要性

视情维修的核心思想是基于对装备技术状态的监控来进行可靠性预测从而为维修保障活动的计划安排提供详实依据。因此实现通信装备视情维修的首要前提，就是对电台当前技术状况的准确把握。所以对技术状况的监测是视情维修中至关重要的一环。

视情维修的整个流程如图2所示。主要包括状态监测阶段、故障诊断预测阶段、维修保障决策三个阶段。从图2中可以看出，对电台原始状态监测、获取电台的工作状态信息，处于整个维修活动的最起始阶段，是后续其他维修活动开展的重要依据。

从视情维修的整个流程来看，对装备施行状态监测的主要作用体现在如下两个方面：当前待监测设备处于其健康退化过程中的哪一种健康状况，是正常态、性能下降态或某一功能失效态，并估计当前的状态偏离正常态的程度大小，属于状态监测与健康管理，解决“是否需要维修”的问题；依据当前待监测设备的健康状况决定是否维修：若维修，需判断系统是由于何种故障模式引起其健康水平的下降，并能对故障模块或元件尽早检测与识别，以免系统完全故障，属于早期故障模块或元件的诊断与识别，解决“故障是什么”的问题。

状态监测对于视情维修的指导意义，在电台的维修中，也已得到了证实并受到了重视。因此加强电台监测技术的研究，使维修机构能够直接或者间接地实时精确掌握设备当前的状态并运用相关技术手段进行故障诊断和预测，对视情维修来说至关重要。

图2 视情维修流程图

3 某型装甲车载通信设备监测系统设计思路

3.1 对监测设备的基本要求

装甲车载电台监测系统应能集中监测电台的运行状态参量，对各种异常状态做出诊断，对电台工作寿命中的各关键参数进行记录，对电台维修检测进行必要的指导。电台状态监测系统无论采用何种模式，一般均应满足下列基本要求：

（1）响应速度快。监测系统是一个高速的实时在线监测系统，运行人员通过各种人机交互设备，实时监测电台的运行状态，当电台状态发生变化时，要求监测系统能以最快的速度捕捉和记录状态变化，需要实时处理大量数据。为此需要该系统具有足够快的响应速度。

（2）操作简单实用。电台监测系统的用户大多是基层官兵，考虑到基层官兵的文化水平、理解掌握能力的参差不齐，结合该系统平时工作的野战恶劣环境，要求对其进行操作的人机交互界面简洁易用，便于各层次的官兵学习掌握。

（3）扩展性好，兼容性强。任何一个系统的设计都不能一开始就考虑得十分完善，系统的规模、功能的配置等因素不可避免地会发生变化，起初要实现的功能比较局限，以后随着系统的扩大而逐渐增加。要适应这种不断增加的扩展要求，软硬件均应采用模块化设计，不同模块的组合可以实现复杂的多种功能组合。此外，电台监测系统应具备开放式结构，兼容性好。

（4）可靠性高。由于部队工作环境的特殊性，系统的可靠性是衡量该设备的重要指标，为此，在系统配置上，必须采取各种加强可靠性的措施，以保证系统各部分均能分别进行检查、维护和更换。

3.2 电台监测的基本内容

电台内的基本参数有电压、电流、阻抗、功率、频率、相位等，可直接测量或通过各种传感器、电路等转换为与被测量相关的参数。车载无线电台的运行状态就是表征电台运行状况的设计参数在电台运行和使用过程中的反应状况，而电台状态监测便是对该设计参数的状态监测。

根据装甲车载电台的维修检测标准，在此确定该系统进行检测的主要技术指标有：

（1）电台发信机的射频输出功率：指的是在电台设备不加调制的情况下，发射机在一个射频周期内加给标准测量负载的平均功率。

（2）电台发信时天馈系统的驻波比：全称为电压驻波比，在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会产生反射折回，并与前进的部分干扰回合发生驻波。为了表征和测量天线系统中的驻波特性，也就是天线中入射波与反射波的情况，人们建立了“驻波比”这一概念。

（3）电台发信机的频率误差：是指未调制载波频率与指配载波频率（指配载波频率是标称载波频率中的任何一个）之差，以Hz为单位来表示。

（4）电台发信机的音频调制度和导频调制度：在FM电台中也称为音频频偏和导频频偏，它是指音频调制信号和（或）导频调制信号（通常为150 Hz）控制载波频率变化的范围。

（5）电台额定接收灵敏度及静噪接收灵敏度：是指电台在静噪或不静噪方式下，天线输入口注入规定的载波频率、载波幅度和规定的调制频偏下，接收机音频输出端获得的标准信纳比。

（6）电台收信时的最大音频输出电压：音频的最大不失真的动态范围对应的输出电压。

（7）电台收信时额定音频输出时的失真度：其全称是音频谐波失真系数，是指当给通信设备天线接收端送入额定的射频输入信号而使接收机获得标准音频输出功率时，输出信号中的二次和高次谐波分量的均方根和音频全信号的均方根值之比。在通信电路中，非线性失真一般定义为：

[K=U22+U32+…+Un2U1×100%]

式中：[U1]为基波信号电压有效值分量；[U2，][U3，]…，[Un，]分别为二次、三次到[N]次谐波信号的电压有效值分量。

（8）频率转换时间：频率合成器从接收指令开始建立振荡到维持在稳定状态的时间叫做建立时间；稳定状态持续的时间叫驻留时间；从稳定状态到振荡消失的时间叫消退时间。从建立到消退的整个时间叫做一个跳周期。建立时间加上消退时间叫做换频时间或者信道切换时间。是反映电台跳频性能的重要指标之一。

（9）频率驻留时间：是指频率合成器接受指令并建立振荡的稳定状态，稳定状态的持续时间成为驻留时间。只有在驻留时间内才能有效地传送信息。是反映电台跳频性能的重要指标之一。

（10）电台在跳频工作方式时的同步能力。即电台在使用跳频方式通信时的同步建立能力。

由于该型电台部分功能维修权限的限制，后3个指标（跳频状态）的监测方法另文讨论分析。

3.3 监测功能的实现

监测功能是该系统的核心任务之一，它完成电台具体参数指标的测量。传统的测量仪器种类名目繁多，测试连接较为复杂，不利于信息化条件下的保障需求；该监测系统应能够将众多测量仪器的功能综合集成后，提供的基本测试功能可以分为发射机测试和接收机测试两个大部分，具体涵盖了监测内容中的主要项目。具备频率计、功率计、信纳比计、调制度仪、驻波比测量仪、音频电压表、失真度仪、音频信号发生器、射频信号发生器九个功能测量模块。

各测量模块与被测电台的连接关系如图3所示。

图3 电台监测系统与被测电台的关系

监测系统对装甲车载电台在离线状态下进行测试的原理图如图4所示。

3.4 在线监测功能

同样实时在线监测功能也是该监测系统的核心任务，当电台处于在线工作状态时，在不影响电台正常工作的前提下对电台的各种工作参数进行实时采集，对能反映当前电台健康状况的相关参数进行分析计算，提取有用的参数信息。上报至后方的远程维修机构，便于后方的远程维修机构能够及时调整部署维修活动，最大限度地提高维修效能。

图4 电台原位检测原理框图

4 结 语

在装备保障信息化发展的大趋势下，不仅是通信装备，其他所有装甲车载装备的维修保障也要向着视情维修、实时监测的方向发展。因此，该系统在完成对通信装备检测任务的基础之上，拓展其功能，使其能够作为一个车内汇聚枢纽节点，收集车内其他设备的健康状况信息，将整车设备的状态信息上传至车长终端乃至后方的远程维修机构，共享资源，实现信息化维修保障任务。

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