[发明专利]一种基于路径优化的装甲车电缆故障检测系统

摘要

一种基于路径优化的电缆故障检测系统，由主机、公用接口、被测电缆、连接电缆、副机五部分组成，该系统具备初步的故障诊断能力，进一步的控制相关硬件设备，实现对主副继电器阵列的控制，使与其触点相连的电缆芯和电压源及采样电路按规律的接入和切换，采集信号并进行调理和显示，同时不断优化下一次的测试路径，达到快速判断和定位所有故障。该系统在检测过程中能动态的优化测试路径，稳定可靠的工作，提高电缆故障检测效率。

主权项

一种基于路径优化的装甲车电缆故障检测系统，其特征在于，包括触摸屏工控机(1)、主继电器阵列(2)、副继电器阵列(3)、可充电电源(4)、MSP430单片机(5)、高压模块(6)、电量检测模块(7)、过流/过载保护模块(8)、电平转换及稳压电路(9)、采样电路(10)、主继电器阵列驱动电路(11)、副继电器阵列驱动电路(12)；MSP430单片机(5)与主继电器阵列驱动电路(11)和副继电器阵列驱动电路(12)分别相连，主继电器阵列驱动电路(11)和主继电器阵列(2)相连，副继电器阵列驱动电路(12)和副继电器阵列(3)相连，工控机(1)和MSP430单片机(5)通过RS232接口相连进行通讯，电量检测模块(7)、过流/过载保护模块(8)、电平转换及稳压电路(9)均与可充电电源(4)的输出端相连，对电源进行管理，高压模块(6)和采样电路(10)分别通过继电器常开触点与从机和主机的61芯航空插头公共端相连；所述的继电器阵列及驱动电路中采用稳定性高的固态继电器，继电器阵列采用两级芯片进行驱动；第一级驱动芯片采用四个74HC138D 3至8线译码器，再驱动第二级芯片八个8输出的译码器74HC4051，主机和副机中的驱动电路共同驱动继电器阵列，控制航空插座61芯的接入和断开；所述的电源管理系统包括电平转换及稳压滤波电路和供电控制电路，电平转换及稳压滤波电路由12V可充电的直流电源、过流/过载保护模块、电量检测模块、芯片7805‑SOT223、LM1117组成，供电控制电路由HVWG24X直流升压的高压源和副机供电控制电路组成；上述的装甲车电缆故障检测系统的控制部分是基于组态王和IAR平台开发，实现对继电器阵列的协同控制；包括下述功能模块：常用功能模块(Ⅰ)、电缆类别和编号选择模块(Ⅱ)、数据管理和查询模块(Ⅲ)、故障库和优化路径显示模块(Ⅳ)、初始化及电量检测模块(Ⅴ)、信号采集和调理模块(Ⅵ)、路径优化算法模块(Ⅶ)、通讯协议模块(Ⅷ)；常用功能模块(Ⅰ)包括登陆管理、帮助菜单、供电及电量显示、状态指示、结果保存，帮助菜单包括实车电缆分布模型和使用连接及操作说明，不同的状态指示下限定相关的操作；该模块主要行使对主机的管理功能；电缆类别和编号选择模块(Ⅱ)是对火控、炮控、自动装弹机、接地电缆进行类别和编号的选择，以及选择相应编号电缆后显示该电缆在测试状态下的连接方式和其拓扑结构图，便于测试人员对于电缆结构的了解及电缆故障的定位和查找；数据管理和查询模块(Ⅲ)对每次测试电缆的数据进行报表的显示和存储，可以查询电缆的故障情况，统计历史数据得出故障类型和位置多发的电缆，提高维护保养的效率和针对性，对数据进行删除、修改、插入等操作，提高系统的可扩展能力；故障库和优化路径显示模块(Ⅳ)包含所有可能电缆故障现象以及故障现象与故障原因之间的对应关系，这些故障规则由经验丰富的维修人员编写以及不断提炼检测系统历史数据得来，帮助初步确定故障范围，优化路径显示检测过程中寻找电缆故障的最优路径；初始化及电量检测模块(Ⅴ)对下位机的I/O口，USART通讯串口,A/D转换及定时器等进行初始化；电量检测程序通过下位机实时采集电源电量变化，P5.0～P5.4五个单片机I/O口电平变化代表电量剩余不同的百分数，此模块为五级电量显示；信号采集和调理模块(Ⅵ)当上位机发送检测某一根电缆的命令后，信号采集与调理模块跳转到执行相应的语句，使对应的继电器按制定的次序闭合，将被测芯线接入恒压源、高压源与信号采集电路之间，构成回路，然后多次采集相应的数据并进行信号调理、取平均值；路径优化算法模块(Ⅶ)是根据所有已经完成的检测结果以电缆故障部位的发生率为权值得出下一次的最优检测路径电缆，依此对故障发生区域的电缆网络进行加权遍历，电缆故障部位及其发生率从历史数据中提炼，并且每一次检测出故障后更新故障发生率；通信协议模块(Ⅷ)本发明中单片机与组态王采用RS‑232的通讯方式，通讯参数和字节数据格式由单片机编程决定，组态王中设置的通讯参数与此一致，组态王中定义的寄存器数据地址与单片机的数据地址相对应；通讯的读写命令基本格式为：字头+设备地址+标志+数据地址+数据字节数+数据+异或+CR；通讯正常与不正常时，下位机的应答格式稍有变化；组态王从单片机读取数据过程为：组态王发送读命令数据流，单片机验证设备地址，若符合自己设备地址则继续验证数据地址，否则发送通讯异常至组态王，若单片机RAM中有此地址，则单片机接收完命令并进行CRC校验，否则发送通讯异常至组态王，若校验成功单片机发送此地址中的数据给组态王；组态王向单片机写数据流程为：组态王发送写命令数据流，单片机验证设备地址，若符合自己设备地址则继续验证数据地址，否则发送通讯异常至组态王，若单片机RAM中有此地址，则单片机接受完数据并进行CRC校验，否则发送通讯异常至组态王，若校验成功单片机将接收到的数据存储在此地址中。