УСТРОЙСТВО УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА

Техническое решение относится к техническим средствам диагностирования радиотехнических средств и может быть использовано для мониторинга их технического состояния в процессе эксплуатации.
Известно техническое решение устройство диагностики асинхронных электрических двигателей (патент РФ №2484490, МПК G01R 31/34, опубл. 10.06.2013 г.) содержащее источник питания, измерительное устройство, блок памяти номинальных величин двигателя, бортовой накопитель, дисплей, микропроцессор для определения реальной длительности пуска, микропроцессор для оценки перегрева и состояния изоляции, а измерительные устройства содержат датчик тока, связанный с обоими микропроцессорами, датчик температуры изоляции и датчик температуры окружающей среды, которые связанны с микропроцессором, предназначенным для определения перегрева и состояния изоляции, микропроцессоры установлены относительно
Недостатком известного технического решения является недостаточная точность результатов диагностирования и привязанность к электрооборудованию.
Наиболее близким техническим решением является устройство диагностики работоспособности электромеханической системы (патент RU 146950U1, опубл. 20.10.2014 г.), содержащее объект диагностики, измерительный блок, аналого-цифровой преобразователь, приемное устройство, отличающееся тем, что дополнительно введены коммутатор измерительных каналов, блок аппаратуры синхронизации, устройство первичной обработки сигналов, включающее блок нейросетевой селекции измерительных сигналов, блок формирователя временных сигналов, блок нейросетевой адаптации частоты опроса селектированных параметров, блок буферного запоминающего устройства, блок формирователя группового диагностического сигнала, устройство нейросетевого анализа, включающее блок селекции и декодирования группового сигнала, блок синхронизации, блок обработки и формирования абсолютных значений, блок формирования обучающей выборки нейронной сети, блок базы данных, блок нейросетевой диагностики, пульт оператора, измерительный блок выполнен из N количества датчиков, установленных в различных точках объекта диагностики, коммутатор измерительных каналов выполнен из распределителя импульсов, связанных с каждым канальным элементом, причем в качестве объекта диагностики взята электромеханическая система, выходы которой связаны с входами всех датчиков, выходы каждого датчика связаны с канальным элементом, выходы которых соединены с аналого-цифровым преобразователем, первый выход блока аппаратуры синхронизации связан с блоком распределителя импульсов, а второй выход связан с входом блока формирователя временных сигналов, первый выход которого связан со вторым входом блока нейросетевой селекции измерительных сигналов, а второй с первым входом блока буферного запоминающего устройства, второй вход буферного запоминающего устройства связан с выходом блока нейросетевой адаптации частоты опроса селектированных параметров, вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход буферного запоминающего устройства связан с входом блока формирователя группового диагностического сигнала, выход которого связан с устройством нейросетевого анализа посредством приемного устройства, выход которого связан с первым входом блока нейросетевой диагностики посредством последовательно соединенных блока селекции и декодирования группового сигнала, блока обработки и формирования абсолютных значений, блока формирования обучающей выборки нейронной сети, второй вход блока селекции и декодирования группового сигнала связан с выходом блока синхронизации, второй вход блока нейросетевой диагностики связан с выходом блока базы данных, а выход его связан с входом пульта оператора.
Недостатком наиболее близкого технического решения является недостаточная достоверность и точность результатов диагностирования технического состояния электромеханической системы.
Задачей предложенного технического решения является повышение достоверности и точности результатов диагностирования радиотехнического средства (РТС) при удаленном мониторинге его технического состояния.
Поставленная задача достигается за счет того, что устройство удаленного мониторинга технического состояния радиотехнического средства (РТС) содержит коммутатор, состоящий из N - количества канальных элементов и блока распределителя импульсов, блок синхронизации, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок предварительной обработки контролируемых параметров РТС, содержащий блок формирования временных сигналов, блок нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС, блок нейросетевой адаптации частоты опроса контролируемых параметров РТС, дополнительно введенный блок нормировки контролируемых параметров РТС, блок нейросетевого анализа технического состояния РТС, состоящий из блока нейросетевой диагностики РТС, блока базы данных, блока формирования обучающей выборки, блок визуализации, причем вышеперечисленные блоки смонтированы в единый корпус, при этом выходы каждого из N - количества датчиков, входящих в состав объекта контроля - РТС, связаны с первыми входами каждого канального элемента, первый выход блока синхронизации связан с входом блока распределителя импульсов, выходы которого связаны со вторыми входами каждого канального элемента, выходы которых связаны с входами АЦП, выход которого связан с первым входом блока нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС, второй выход блока синхронизации связан с входом блока формирования временных сигналов, выход которого связан с вторым входом блока нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС, выход которого связан с входом блока нейросетевой адаптации частоты опроса контролируемых параметров РТС, выход которого связан с входом блока нормировки контролируемых параметров РТС, выход которого связан с первым входом блока нейросетевой диагностики РТС, второй вход которого связан с выходом блока базы данных, третий вход которого связан с выходом блока формирования обучающей выборки, выход блока нейросетевой диагностики РТС связан с входом блока визуализации.
На Фиг. 1 представлена функциональная схема, поясняющая принцип работы устройства удаленного мониторинга технического состояния РТС.
В качестве объекта контроля 1 рассматривается РТС, с входящим в его состав N - количеством датчиков, выходы каждого датчика РТС связаны с устройством удаленного мониторинга технического состояния РТС посредством канальных элементов коммутатора 2. Первый выход блока синхронизации 4 связан с входом блока распределителя импульсов 3, выходы которого связаны со вторыми входами каждого канального элемента коммутатора 2, выходы которых связаны с входами АЦП 5, выход которого связан с первым входом блока нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС 8 блока предварительной обработки контролируемых параметров РТС 6. Второй выход блока синхронизации 4 связан с входом блока формирования временных сигналов 7, выход которого связан с вторым входом блока нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС 8, выход которого связан с входом блока нейросетевой адаптации частоты опроса контролируемых параметров РТС 9, выход которого связан с входом блока нормировки контролируемых параметров РТС 10, выход которого связан с первым входом блока нейросетевой диагностики РТС 12 блока нейросетевого анализа технического состояния РТС 11. Второй вход блока нейросетевой диагностики РТС 12 связан с выходом блока базы данных 14, третий вход которого связан с выходом блока формирования обучающей выборки 13. Выход блока нейросетевой диагностики РТС 12 блока нейросетевого анализа технического состояния РТС 11 связан с входом блока визуализации 16. При этом вышеперечисленные блоки смонтированы в единый корпус 16 устройства удаленного мониторинга технического состояния РТС.
i
Работает устройство удаленного мониторинга технического состояния РТС следующим образом. В состав объекта контроля 1, который может располагаться на некотором территориальном удалении от предлагаемого устройства, входит N - количество датчиков D, i=1, …, N. С каждого из них результаты измерений контролируемых параметров РТС в виде электрических сигналов подают на канальные элементы коммутатора 2, при этом число контролируемых параметров не ограничено. Коммутатором 2 производится циклический опрос всей совокупности контролируемых параметров РТС с максимальной частотой опроса. Для этого в соответствии с программой блока синхронизации 4, формируемой распределителем импульсов 3, каждый канальный элемент осуществляет выдачу через АЦП 5 цифрового отсчета каждого сигнала на блок нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС 8 блока предварительной обработки контролируемых параметров РТС 6. Для разделения каналов при предварительной обработке информации блок синхронизации 4 добавляет в цифровые отсчеты синхронизирующие сигналы. Для временного разделения каналов осуществляют привязку ко времени каждого отсчета по каждому контролируемому параметру РТС блоком формирования временных сигналов 7. Блок нейросетевой селекции контролируемых параметров РТС 8 в реальном масштабе времени осуществляет выбор из перечня контролируемых параметров наиболее информативных, т.е. селекцию параметров. Далее, отсчеты из наиболее информативных параметров подвергают прореживанию в блоке нейросетевой адаптации частоты опроса контролируемых параметров РТС 9.
Так как контролируемые параметры технического состояния РТС могут иметь различные единицы измерения, соответственно, для того чтобы блок нейросетевой диагностики РТС 12, представляющий собой искусственную нейронную сеть (ИНС), мог производить над ними арифметические и логические действия, результаты измерений контролируемых параметров РТС необходимо нормировать, переходя к безразмерным величинам. В связи с этим в состав блока предварительной обработки контролируемых параметров РТС 6 дополнительно введен блок нормировки контролируемых параметров РТС 10, наличие которого положительно влияет на достоверность и точность результатов диагностирования РТС при мониторинге его технического состояния.
В связи с тем, что в качестве функций активации нейронов сети блока нейросетевой диагностики РТС 12 используется сигмоидальная функция, результаты измерений контролируемых параметров РТС необходимо привести к единичному масштабу [0,1], что обеспечивается нормировкой каждого значения контролируемых параметров РТС. Преобразование  в диапазон [0,1] осуществляется в соответствии с выражениями, содержащими функцию нелинейного преобразования:
1
где  - среднее значение i-го параметра за N отсчетов;
i
1
σ - среднеквадратическое отклонение значения i-го параметра за N отсчетов;
1
N - число прецедентов выборки.
Нормированные значения каждого контролируемого параметра РТС  являются входными данными для блока нейросетевой диагностики РТС 12, который представляет собой ИНС на базе многослойного персептрона с сигмоидальными функциями активации для всех нейронов скрытого и выходного слоев. Количество нейронов входного слоя сети равно количеству контролируемых параметров РТС (числу датчиков), выходного слоя - количеству диагностируемых технических состояний РТС.
В блоке формирования обучающей выборки ИНС 13 находятся статистические данные, которые формируют обучающую выборку, которую разбивают на два множества обучающее и тестовое. Обучающее множество включает примеры, набранные по параметрам однотипных РТС. Тестовое множество также включает записи (примеры), содержащие входные и желаемые выходные целевые значения, но используемые не для обучения ИНС, а для проверки результатов обучения. При этом ИНС обучают методом обратного распространения ошибки.
В блоке базы данных 14 хранят априорную информацию о классах технических состояний РТС, диагностических признаках и возможных неисправностях РТС.
На выходе блока нейросетевой диагностики РТС 12 получаем информацию о техническом состояния РТС (исправно или имеется определенная неисправность), которая поступает на блок визуализации 15 для осуществления удаленного мониторинга технического состояния РТС.
Блоки, входящие в состав предложенного устройства смонтированы в единый корпус 16, который крепится к рабочему месту лица принимающего решение (оператора), ответственного за контроль технического состояния объекта контроля (РТС) 1.
Предложенное техническое решение позволило повысить достоверность и точность результатов диагностирования РТС при удаленном мониторинге его технического состояния, за счет предварительной нормировки результатов измерений контролируемых параметров РТС, которая обеспечивает корректную работу ИНС с входными данными.