АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ПРОСТРАНСТВЕННО-РАСПРЕДЕЛЕННОГО УЗЛА СВЯЗИ
AUTOMATED SYSTEM FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF RADIO-ELECTRONIC EQUIPMENT OF SPATIALLY DISTRIBUTED COMMUNICATION CENTRAL

Изобретение относится к автоматизированным измерительным системам, предназначенным для контроля и диагностики сложной радиоэлектронной аппаратуры.
Автоматизированная система контроля и диагностики (АСКД) может использоваться как в составе действующих, так и в составе модернизируемых или вновь создаваемых пространственно-распределенных узлов связи (УС) различного назначения для проведения текущего контроля технического состояния, диагностических и ремонтно-восстановительных работ радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в местах ее эксплуатации.
Известен автоматизированный комплекс контроля и диагностики, предназначенный для создания компактных рабочих мест по контролю, диагностике неисправности и ремонту сменных функциональных узлов радиоэлектронной аппаратуры (патент RU 2257604). За счет применения управляющего компьютера и устанавливаемых на его системной магистрали, различных программируемых блоков (генераторы сигналов специальной формы, сигнатурный и логический анализаторы, осциллограф, источники электропитания, блок синхронизации, блок формирования и блок измерения параметров высокочастотных сигналов) и коммутатора обеспечивается формирование стимулирующих воздействий (тестовых сигналов) на объект контроля, измерение и анализ откликов на них. При этом обеспечивается контроль и диагностика цифровых, цифро-аналоговых, аналого-цифровых и высокочастотных схем РЭА. Недостатком данного автоматизированного комплекса контроля и диагностики является невозможность проведения контроля технического состояния и диагностики РЭА в процессе ее функционирования. Другим недостатком данного комплекса является необходимость доставки функциональных узлов РЭА для проведения их контроля, диагностики и ремонта к месту размещения автоматизированного комплекса, что в итоге приводит к увеличению общего времени диагностики и ремонта РЭА за счет времени доставки.
Известна автоматизированная система контроля (патент RU 2015622), основанная на передаче цифровых сигналов и преобразованных в цифровой код аналоговых сигналов с объекта контроля по ВОЛС для их обработки в ЭВМ. Недостатками этой системы являются:
ограниченность автоматизированного контроля только одного объекта;
невозможность проведения диагностики неисправных узлов в составе сложного радиоэлектронного оборудования.
Известна также автоматизированная система контроля параметров электронных схем (патент RU 2106677), которая позволяет задавать стимулирующие воздействия и контролировать параметры электронных схем цифро-аналоговых, аналого-цифровых, цифровых и аналоговых узлов РЭА на основе компьютерной обработки анализируемых сигналов. Недостатками данной системы является локальность ее применения и возможность единовременного контроля только одной электронной схемы.
Другими примерами автоматизированных систем контроля РЭА с подобным функциональным назначением и аналогичными недостатками могут служить по патентам RU 2150730, RU 2157559.
Близким к заявляемому изобретению является способ ремонта и технического обслуживания и применяемые в способе аппаратно-программный комплекс для диагностики и система для контроля качества ремонта и технического обслуживания (Заявка на изобретение RU 2007103326), хотя данный способ и система не относятся к области контроля и диагностики радиоэлектронных устройств. Недостатком этого способа и системы является невозможность контроля технического состояния объектов в процессе их функционирования, а также то, что в качестве объектов контроля выступают отдельные функциональные узлы сложного технического изделия.
Технический результат от использования изобретения заключается в:
реализации автоматизированного контроля электрических параметров, характеризующих техническое состояние РЭА, и обнаружении неисправностей РЭА в реальном масштабе времени;
реализации дистанционного автоматизированного контроля РЭА в удаленных, в том числе необслуживаемых, аппаратных пространственно-распределенного УС при проведении диагностических и ремонтно-восстановительных работ, а также в процессе эксплуатации РЭА;
обеспечении диагностики сменных неисправных блоков и узлов РЭА в глубину до отказавшего электрорадиоэлемента.
Указанный технический результат достигается тем, что АСКД РЭА, включающая автоматизированный измерительный комплекс (АИК) диспетчера УС, коммутатор (роутер), локальные АИК и адаптеры, размещенные в аппаратных УС, объединены в сеть Ethernet, отличающаяся тем, что АИК диспетчера выполняет функции сервера в сети Ethernet, каждый локальный АИК в сети является клиентом и имеет свой уникальный адрес, выходы/входы каждого образца РЭА, имеющего свой идентификационный признак и перечень контролируемых параметров, в аппаратной УС подключены в каналам ввода/вывода соответствующего локального АИК (при необходимости с помощью адаптеров), который производит сеансы измерений электрических параметров РЭА, контроль соответствия этих параметров нормируемым значениям, формирование и ведение базы данных (БД) результатов измерений, обмен данными измерений между локальным АИК и АИК диспетчера по сети Ethernet.
Под аппаратной УС понимается набор РЭА, размещенной в одном или нескольких совмещенных помещениях УС.
В качестве адаптеров в аппаратных УС выступают различные преобразователи сигналов, переходники и другие устройства, обеспечивающие согласование каналов ввода/вывода локальных АИК с технологическими, контрольными и информационными выходами/входами РЭА (объектов контроля) по типам интерфейсов и разъемов.
На фиг.1 показан вариант АСКД РЭА пространственно-распределенного УС.
Данный вариант АСКД РЭА содержит АИК диспетчера 2, размещенный в диспетчерской пространственно-распределенного УС 1, коммутатор (роутер) 3, кабельную или волоконно-оптическую сеть Ethernet 4, локальные АИК 5, размещенные в аппаратных УС, где n - количество аппаратных, i=1, 2, …, n - i-я аппаратная, адаптеры 6, с помощью которых подключены РЭА-объекты контроля и диагностики 7, устройство документирования (принтер) 8.
В АСКД РЭА организуется распределенная БД по технологии «клиент - сервер». В АИК диспетчера 2 организуется база данных (БД) по всей РЭА, структурированная по группам в соответствии с размещением РЭА в каждой из n аппаратной УС, идентификационным признакам, контролируемым электрическим параметрам, нормативным допускам электрических параметров и результатов измерений параметров для каждого образца РЭА и представляющая собой серверную часть распределенной БД. В локальном АИК 5 организуется БД по всей РЭА, размещенной в i-й аппаратной УС, структурированная по идентификационным признакам, контролируемым электрическим параметрам и нормативным допускам электрических параметров и результатов измерений параметров и представляющая собой клиентскую часть распределенной БД.
АСКД РЭА может работать в двух состояниях:
контроля технического состояния;
диагностики технического состояния.
Под сеансом измерений в состоянии контроля РЭА (блока, узла) понимается процедура измерений текущих электрических параметров на выходе РЭА (блока, узла) в процессе их работы.
Под сеансом измерений в состоянии диагностики технического состояния РЭА понимается процедура формирования одного или совокупности тестовых сигналов, подачи тестового сигнала на вход РЭА (блока или узла) и получение на него отклика с выхода РЭА (блока, узла).
АСКД РЭА может работать в трех режимах:
местного ручного контроля и диагностики;
местного автоматизированного контроля и диагностики;
дистанционного автоматизированного контроля и диагностики.
Режим местного ручного контроля и диагностики предусматривает проведение сеансов измерений с непосредственным участием оператора. В этом режиме АСКД РЭА работает следующим образом (на примере одной аппаратной УС).
Для проведения сеансов измерений в локальном АИК 5 устанавливается тип состояния РЭА - контроль или диагностика.
В состоянии контроля РЭА по идентификационным признакам из БД локального АИК 5 задается образец РЭА и выбираются электрические параметры, которые подлежат измерениям. В управляющей программе локального АИК 5 задаются виртуальные измерительные приборы, используемые для измерения выбранных электрических параметров.
По команде управляющей программы локального АИК 5 запускается сеанс измерений. С выходов контролируемого образца РЭА (блока, узла) 7 на соответствующие входы АИК 5 (при необходимости - через адаптеры 6) поступают электрические сигналы, текущие параметры которых измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами. Результаты сеанса измерений параметров записываются в БД локального АИК 5, в которой проведенному сеансу измерений присваивается значение системного времени. В БД локального АИК 5 измеренные значения параметров сигналов с выходов РЭА сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии образца РЭА (блока, узла) 7, в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
В состоянии диагностики РЭА по идентификационным признакам из БД локального АИК 5 задается образец РЭА и выбираются электрические параметры, которые подлежат измерениям. В управляющей программе локального АИК 5 задаются виртуальные измерительные приборы, используемые для измерения выбранных электрических параметров. В БД локального АИК 5 программно задаются тестовые сигналы.
По команде управляющей программы локального АИК 5 запускается сеанс измерений. Тестовые сигналы по командам контроллера АИК 5 подаются через его выходы на соответствующие входы (при необходимости - с помощью адаптеров 6) диагностируемого образца РЭА (блока, узла) 7. С выходов контролируемого образца РЭА (блока, узла) 7 на соответствующие входы АИК 5 (при необходимости - через адаптеры 6) поступают отклики тестовых сигналов, параметры которых измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами. Результаты сеанса измерений откликов тестовых сигналов записываются в БД локального АИК 5, в которой проведенному сеансу измерений присваивается значение системного времени. В БД локального АИК 5 измеренные значения параметров откликов тестовых сигналов с выходов РЭА сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии образца РЭА (блока, узла) 7, в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
В режиме местного автоматизированного контроля и диагностики АСКД РЭА работает следующим образом.
Для проведения сеансов измерений в локальном АИК 5 устанавливается тип состояния РЭА - контроль или диагностика.
В состоянии контроля РЭА в БД локального АИК 5 по идентификационным признакам задаются контролируемые образцы РЭА 7 и выбираются электрические параметры каждого из образцов РЭА, которые подлежат измерениям. Последовательность контроля заданных образцов РЭА, последовательность и периодичность сеансов измерений выбранных электрических параметров, а также используемые виртуальные измерительные приборы задаются в управляющей программе локального АИК 5. С выходов контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7 на соответствующие входы АИК 5 (при необходимости - через адаптеры 6) поступают электрические сигналы, текущие параметры которых автоматически измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами. Результаты каждого сеанса измерений параметров записываются в БД локального АИК 5, в которой каждому сеансу измерений присваивается значение системного времени. В БД локального АИК 5 значения измеренных параметров сигналов с выходов РЭА сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии РЭА (блока, узла) 7, в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
В состоянии диагностики в БД локального АИК 5 по идентификационным признакам задаются диагностируемые образцы РЭА 7, а из БД выбираются электрические параметры каждого из образцов РЭА, которые подлежат измерениям. В управляющей программе локального АИК 5 задаются виртуальные измерительные приборы, используемые для измерения выбранных электрических параметров. В локальном АИК 5 для выбранных контролируемых электрических параметров из БД программно задаются тестовые сигналы, последовательность и их периодичность, которые по командам контроллера АИК подаются через его выходы на соответствующие входы (при необходимости - с помощью адаптеров 6) контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7. С выходов контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7 на соответствующие входы АИК 5 поступают отклики на тестовые сигналы, параметры которых автоматически измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами. Результаты каждого сеанса измерения параметров записываются в БД локального АПК, в которой каждому сеансу измерений присваивается значение системного времени. В БД локального АИК 5 значения измеренных параметров откликов тестовых сигналов сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров откликов тестовых сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии РЭА (блока, узла), в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
Для наглядного представления текущие результаты измерений параметров РЭА 7 отображаются на мониторе локального АИК 5 в виде мнемосхемы каждого образца РЭА-объекта контроля и диагностики, цветовая гамма которой устанавливается в зависимости от принятого логического решения.
Для обоих состояний - контроля или диагностики РЭА - локальный АИК 5 по запросу управляющей программы АИК диспетчера 2 передает результаты каждого сеанса измерений по сети Ethernet 4 из клиентской (локальной) БД в серверную БД АИК диспетчера 2.
Режим дистанционного автоматизированного контроля и диагностики предусматривает контроль и диагностику РЭА, функционирующей в необслуживаемом режиме или в необслуживаемых аппаратных УС, а также при временном отсутствии обслуживающего персонала в аппаратных УС. В этом режиме АСКД РЭА работает следующим образом.
В БД АИК диспетчера 2 назначается локальный АИК 5, с помощью которого производится контроль и диагностика РЭА в 1-й аппаратной УС. По команде управляющей программы контроллера АИК диспетчера 2, которая в соответствии с уникальным адресом локального АИК 5 передается через коммутатор (роутер) 3 по сети Ethernet 4, назначенный локальный АИК 5 переводится в режим дистанционного контроля и диагностики.
В состоянии контроля в БД АИК диспетчера 2 для определенного локального АИК 5 по идентификационным признакам задаются контролируемые образцы РЭА 7 в i-й аппаратной УС и выбираются электрические параметры для каждого заданного образца РЭА 7, которые подлежат измерениям. По командам управляющей программы АИК диспетчера 2 для контролируемых электрических параметров в локальном АИК 5 выбираются виртуальные измерительные приборы и устанавливаются режимы их работы (измеряемый параметр, шкала измерений и др.). Последовательность контроля заданных образцов РЭА 7, последовательность и периодичность сеансов измерений электрических параметров с помощью локального АИК 5 задаются в управляющей программе АИК диспетчера 2.
С выходов контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7 на соответствующие входы АИК 5 (при необходимости - через адаптеры 6) поступают электрические сигналы, текущие параметры которых автоматически измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами. Результаты каждого сеанса измерений параметров записываются в БД локального АИК 5 и одновременно передаются по сети Ethernet 4 в серверную БД АИК диспетчера 2, в которых каждому сеансу измерений присваивается значение системного времени.
В БД АИК диспетчера 2 значения измеренных параметров сигналов с выходов РЭА (блока, узла) 7 в i-й аппаратной УС сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии РЭА (блока, узла) 7, в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
В состоянии диагностики в БД АИК диспетчера 2 для определенного локального АИК 5 по идентификационным признакам задаются диагностируемые образцы РЭА 7 в i-й аппаратной УС и выбираются электрические параметры каждого из образцов РЭА 7, которые подлежат измерениям. По командам управляющей программы АИК диспетчера 2 для контролируемых электрических параметров в локальном АИК 5 выбираются виртуальные измерительные приборы и устанавливаются режимы их работы, а из БД локального АИК 5 для заданных диагностируемых образцов РЭА 7 программно задаются тестовые сигналы, которые по командам контроллера локального АИК 5 подаются через его выходы на соответствующие входы (при необходимости - с помощью адаптеров 6) контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7. С выходов контролируемых образцов РЭА (блоков, узлов) 7 на соответствующие входы локального АИК 5 поступают отклики на тестовые сигналы, параметры которых автоматически измеряются соответствующими виртуальными измерительными приборами.
Результаты каждого сеанса измерений отклики на тестовые сигналы записываются в БД локального АИК 5 и одновременно передаются по сети Ethernet 4 в серверную БД АИК диспетчера 2, в которых каждому сеансу измерений присваивается значение системного времени.
В БД АИК диспетчера 2 значения измеренных параметров откликов тестовых сигналов с выходов РЭА (блока, узла) 7 в i-й аппаратной УС сравниваются с нормативными допусками электрических параметров. Если значения измеренных параметров сигналов не выходят за пределы нормативных допусков, то принимается логическое решение об исправном техническом состоянии РЭА (блока, узла) 7, в противном случае - о неисправном техническом состоянии.
Для наглядного представления текущие результаты сеанса измерений параметров РЭА 7 отображаются на мониторе АИК диспетчера 2 в виде мнемосхемы каждого образца РЭА-объекта контроля и диагностики, цветовая гамма которой устанавливается в зависимости от принятого логического решения.
Во всех режимах работы АСКД РЭА в БД АИК диспетчера 2 и в БД локального АИК 5 автоматически формируются протоколы измерений электрических параметров, которые отображают результаты контроля и диагностики любого образца РЭА. В протоколе измерений содержатся следующие данные:
идентификационные признаки РЭА (например, наименование РЭА, заводской номер, условный номер и др.);
системное время сеанса измерений (дата, время);
названия и значения измеренных электрических параметров;
пределы нормативных допусков измеренных электрических параметров;
принятое логическое решение (исправно/неисправно, норма/ненорма).
В режимах местного автоматизированного и местного ручного контроля и диагностики сформированные в БД протоколы измерений по запросу оператора могут быть распечатаны на устройстве документирования (принтере) 8, подключенного к локальному АИК 5, а в режиме дистанционного автоматизированного контроля и диагностики - на устройстве документирования (принтере) 8, подключенного к АИК диспетчера 2 (фиг.1).
На фиг.2 изображен вариант АИК, представляющий собой аппаратно-программную платформу, реализуемый на основе открытой модульной архитектуры и виртуальных измерительных приборов.
АИК включает подключенные к шине обмена данными 13 контроллер 1, к выходам/входам которого подключены монитор 15, клавиатура 16, манипулятор «мышь» 17, принтер 18 (опционально) и сеть Ethernet 14, генератор сигналов произвольной формы 2, выход которого подключен к входу модулятора/демодулятора сигналов 3, анализатор сигналов 4, первый вход которого подключен к выходу модулятора/демодулятора сигналов 3, а второй вход подключен к выходу усилителя/аттенюатора 5, первый вход/выход которого подключен ко входу/выходу модулятора/демодулятора сигналов 3, коммутатор высокочастотных (В Ч) сигналов 6, вход/выход которого подключен ко второму входу/выходу усилителя/аттенюатора 5, цифровой мультиметр 7, цифровой осциллограф 8, многоканальное устройство ввода/вывода цифровых сигналов 9, первый выход которого подключен ко второму входу цифрового мультиметра 7, а второй выход подключен к первому входу цифрового осциллографа 8, многоканальное устройство ввода/вывода аналоговых сигналов 10, содержащее аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, первый выход которого подключен ко второму входу цифрового осциллографа 8, а второй выход подключен к первому входу цифрового мультиметра 7, программируемый многоканальный источник питания 11 и устройство синхронизации 12.
Контроллер 1 представляет собой миниЭВМ, включающую процессор, оперативную память, дисковую подсистему на жестком магнитном диске или флэш-памяти, и устройства для подключения сети Ethernet, монитора, клавиатуры, манипулятора типа «мышь» и принтера. В дисковой подсистеме организуется база данных РЭА, контролируемых электрических параметров, нормативных допусков электрических параметров, тестовых сигналов и результатов контроля и диагностики, а также программное обеспечение, с помощью которого реализуются все режимы работы АИК и алгоритмы обмена данными между ними по сети Ethernet.
Каналы ввода/вывода коммутатора ВЧ сигналов 6 являются соответствующими группами входов и выходов для подключения ВЧ выходов и входов РЭА-объектов контроля и диагностики 19.
Группа входов и группа выходов многоканального устройства ввода/вывода цифровых сигналов 9 является соответствующей группой входов и группой выходов для подключения цифровых низкочастотных выходов и входов РЭА-объектов контроля и диагностики 19.
Группа входов и группа выходов многоканального устройства ввода/вывода аналоговых сигналов 10 является соответствующей группой входов и группой выходов для подключения аналоговых низкочастотных выходов и входов РЭА-объектов контроля и диагностики 19 и преобразования аналоговых сигналов в цифровые и обратно.
Необходимые для осуществления заявляемой АСКД РЭА пространственно-распределенного УС устройства и технологии известны из существующего уровня техники и используются в различных устройствах связи, телекоммуникаций и технического обслуживания. В частности, АИК и АСКД РЭА в целом могут быть построены на основе открытых стандартов PXI, VXI или LXI, а сеть Ethernet - на основе стандартов IEEE 802.3, IEEE 802.3u и IEEE 802.3z. Одним из вариантов реализации АИК диспетчера и локальных АИК может быть АИК-Б и АИК-НЧ, разработанные ОАО «ВНИИ «Эталон» на основе стандарта PXI.