Комп’ютерна система безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць

Комп'ютерна система безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць, що включає електронну обчислювальну машину, аналого-цифровий перетворювач, дешифратор, регістр, яка відрізняється тим, що и доповнено мікропроцесором, оперативним запам'ятовуючим пристроєм, дешифраторами, модемами, ключами, шифраторами дискретних сигналів, перетворювачами аналогових сигналів і комутатором, причому шина даних мікропроцесора підключена до виходу аналого-цифрового перетворювача, шифраторів дискретних сигналів, оперативного запам'ятовуючого пристрою і входу регістра, виходи старших і молодших розрядів шини другого порту ди яких підключені до стробуючого виходу мікропроцесора, ключі виконані у вигляді матриці (пхт), кожний перший управляючий вхід j-ro стовпця якої 0 =1,2 т ) підключений до j-ro виходу першого дешифратора і першого управляючого входу j-ro шифратора дискретних сигналів, другий управляючий вхід якого з'єднаний з і-м вихідного другого дешифратора, підключеного своїм і-м виходом (і=1,2 п-1) до другого управляючого входу кожного ключа і-го рядку матриці, інформаційний вихід якого підключений через перетворювач аналогових сигналів до ВІДПОВІДНОГО входу комутатора, вихід якого з'єднаний зі входом аналогоцифрового перетворювача, шина третього порту мікропроцесора підключена до входу третього дешифратора і входу шини адреси старших розрядів оперативного запам'ятовуючого пристрою, входи молодших розрядів якої з'єднані з виходом регістра, виходи запису та читання мікропроцесора підключені до ВІДПОВІДНИХ ВХОДІВ першого і другого дешифраторів, управляючі вхо запису та читання оперативного запам'ятовуючого пристрою, аналого-цифрового перетворювача та регістра, управляючі входи яких з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ виходами третього дешифратора, а вихід послідовного порту мікропроцесора підключений через перший і другий модеми до входу послідовного порту електронної обчислювальної машини Винахід належить до обчислювальної та вимірювальної техніки і може бути використаний для безперервного діагностування і визначення залишкового ресурсу електричного обладнання тягових підстанцій залізниць, що реалізується на основі реєстрування аналогових сигналів від датчиків та дискретних сигналів системи захисту Відомий пристрій [1] для збору, обробки та передачі інформації про результати вимірювання фізичного середовища, який включає датчики, аналого-цифровий перетворювач, електронну обчислювальну машину, блок регістрів, блок дешифракцм і буферний пристрій, причому управляючі входи регістрів підключені до ВІДПОВІДНИХ входів формувачів інформації, що передається, а інформаційний вхід буферного запам'ятовуючого пристрою з'єднаний з виходом аналого-цифрового перетворювача Недоліком відомого пристрою є невисока надійність і обмежені функціональні можливості в зв'язку з тим, що у відомому пристрої проводиться тільки реєстрація фізичного середовища, а не виконуються функції діагностики і визначення залишкового ресурсу електричного обладнання тягових підстанцій Відомий пристрій [2] автономного запису та мікропроцесора підключені ВІДПОВІДНО ДО ВХОДІВ ю ю 59594 читання, що включає центральний процесор, датчики, комутаційний модуль і автономний запам'ятовуючий пристрій, причому вихід кожного датчика підключений до автономного запам'ятовуючого пристрою, який з'єднаний своїм виходом через комутаційний модуль з центральним процесором У відомому пристрої величина, що вимірюється, перетворюється в ПОСЛІДОВНІСТЬ імпульсів, КІЛЬКІСТЬ яких пропорційна вимірювальній величині, які накопичуються в запам'ятовуючому пристрої і дані поступають в центральний процесор Недоліком відомого пристрою є обмежені функціональні можливості в зв'язку з тим, що він виконує тільки інформаційно-вимірювальні функції, і зовсім не виконує функції безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій Найбільш близьким за своєю технічною суттєвістю є інформаційно-вимірювальна система [3], яка включає аналого-цифровий перетворювач, регістри, дешифратор, блок гальванічної розв'язки і електронну обчислювальну машину, інформаційний вихід якої підключений до інформаційного входу дешифратора, а вихід аналого-цифрового перетворювача підключений до інформаційних входів першого та другого регістрів Недоліком даного пристрою є обмежені функціональні можливості, низька надійність і неможливість безперервного діагнозу і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій, а також визначення залишкового ресурсу В основу винаходу поставлена задача розширення функціональних можливостей, за рахунок спроможності проведення безперервної діагностики електричного обладнання тягових підстанцій залізниць і визначення прогнозу технічного стану функціонування обладнання Поставлена мета досягається шляхом включення до комп'ютерної системи безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць, мікропроцесора, оперативного запам'ятовуючого пристрою, дешифраторів, модемів, ключів, шифраторів дискретних сигналів, перетворювача аналогових сигналів і комп'ютера, причому шина даних мікропроцесора підключена до виходу аналогоцифрового перетворювача, шифраторів дискретних сигналів, оперативного запам'ятовуючого пристрою і входу регістра, виходи старших і молодших розрядів шини другого порту мікропроцесора підключені ВІДПОВІДНО до входів першого і другого дешифраторів, управляючі входи яких підключені до стробуючого виходу мікропроцесора, ключі виконані у вигляді матриці (n x m) кожний перший управляючий вхід j-ro стовпця якої Q = 1,2 т ) підключені до j-ro виходу першого дешифратора і першого управляючого входу j-ro шифратора дискретних сигналів, другий управляючий вхід якого з'єднаний з п-м вихідного другого дешифратора, підключеного своїм і-м виходом (і = 1,2 п-1) до другого управляючого входу кожного ключа і - го рядку матриці інформаційний, вихід якого підключений через перетворювач аналогових сигналів до ВІДПОВІДНОГО входу комутатора, вихід якого з'єднаний зі входом аналого-цифрового пере творювача, шина третього порту мікропроцесора підключена до входу третього дешифратора і входу шини адреси старших розрядів оперативного запам'ятовуючого пристрою, входи молодших розрядів якої з'єднані з виходом регістра, виходи запису та читання мікропроцесора підключені до ВІДПОВІДНИХ входів запису та читання оперативного запам'ятовуючого пристрою, аналого-цифрового перетворювача та регістра, управляючі входи яких з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ виходами третього дешифратора, а вихід послідовного порту мікропроцесора підключений через перший і другий модеми до входу послідовного порту електронної обчислювальної машини Завдяки введенню мікропроцесора, оперативного запам'ятовуючого пристрою, дешифратора, модемів, ключів, шифраторів дискретних сигналів, перетворювачів аналогових сигналів і комп'ютера і введенню нових зв'язків МІЖ НИМИ комп'ютерна система безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць забезпечує значне розширення функціональних можливостей завдяки новій можливості проведення безперервної діагностики електронного обладнання і визначення прогнозу його технічного стану і залишкового ресурсу з прив'язкою до часу На фіг 1 наведена структурна схема комп'ютерної системи безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць, на рис 2 наведено блок-схему алгоритму функціонування и Комп'ютерна система безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць (фиг 1) виконана для випадку п = 3, m = 2, включає електронну обчислювальну машину 1, мікропроцесор 2, аналого-цифровий перетворювач 3, дешифратор 4, регістр 5, оперативний запам'ятовуючий пристрій 6, ключі 7, модеми 8, шифратори дискретних сигналів 9, перетворювачі аналогових сигналів 10 комутатор 11 Шина даних мікропроцесора 2 підключена до виходу аналого-цифрового перетворювача 3, шифраторів дискретних сигналів 9, оперативного запам'ятовуючого пристрою 6 і входу регістра 5 Виходи старших і молодших розрядів шини другого порту мікропроцесора 2 підключені ВІДПОВІДНО ДО ВХОДІВ першого і другого дешифраторів 4, управляючі входи яких підключені до стробового виходу мікропроцесора 2 Ключі 7 виконані у вигляді матриці (п х т ) , кожний перший управляючий вхід j-ro стовпця якої 0 = 1,2 т ) підключений floj-ro виходу першого дешифратора 4 і першого управляючого входу j-ro шифратора дискретних сигналів 9, другий управляючий вхід якого з'єднаний з n-м виходом другого дешифратора 4, підключеного своїм ім виходом (і = 1,2 п-1) до другого управляючого входу кожного ключа 7 і-го рядку матриці, інформаційний вихід якого підключений через перетворювач аналогових сигналів 10 до ВІДПОВІДНОГО входу комутатора 11, вихід якого з'єднаний зі входом аналого-цифрового перетворювача 3 Шина третього порту мікропроцесора 2 підключена до входу третього дешифратора 4 і входу шини адреси старших розрядів оперативного запам'ятовуючого пристрою 6, входи молодших 59594 розрядів якої з'єднані з виходами регістра 5 Виходи запису та читання мікропроцесора 2 підключені до ВІДПОВІДНИХ входів запису та читання оперативного запам'ятовуючого пристрою б, аналогоцифрового перетворювача 3 та регістра 5, управляючі входи яких з'єднані з ВІДПОВІДНИМИ виходами третього дешифратора 4 Вихід послідовного порту мікропроцесора 2 підключений через перший і другій модеми 8 до входу послідовного порту електронної обчислювальної машини 1 Мікропроцесор 2 комп'ютерної системи (фиг 1) виконаний, наприклад, у вигляді однокристального мікропроцесора типу KM 1816BE51 Робота комп'ютерної системи (фіг 1) проводится у ПОСЛІДОВНОСТІ з наведеною блок-схемою алгоритму роботи на рис 2 Після запуску комп'ютерної системи в першу чергу починає функціонувати мікропроцесор 2, який видає наперший і другий дешифратори 4 значення адреси Завдяки цьому послідовно відкриваються ключі 7 кожного стовпця і аналоговий сигнал поступає від датчика через інформаційний вхід і вихід ключа 7, перетворювача аналогових сигналів 10 і комутатора 11 на вхід аналого-цифрового перетворювача З, де він переводиться в цифровий еквівалент Після ЦЬОГО мікропроцесор 2 читає цифрове значення сигналу із виходу аналого-цифрового перетворювача 3 і записує в оперативний запам'ятовуючий пристрій 6 Так проходить процес читання аналогових сигналів із виходів датчиків Другим станом по аналогії реалізується процес вводу дискретних сигналів із виходів шифраторів дискретних сигналів 9 і запис їх в оперативний запам'ятовуючий пристрій 6 Потім мікропроцесор 2 проводить аналіз на предмет запиту на обмін інформацією із електронною обчислювальною машиною 1 Якщо запросу не було, то мікропроцесор 2 на основі отриманих даних реалізує обчислення діагностичних параметрів комутаційного електричного обладнання тягових підстанцій і аналізує на предмет запасу ресурсу Якщо ресурс достатній, то аналогічно обчислюються діагностичні параметри ізоляції силових трансформаторів і надійності магнітопроводів Якщо ресурс достатній, то визначається загальний стан обладнання і обчислюється прогноз технічного стану і залишкового ресурсу електричного обладнання тягових підстанцій Якщо технічний стан електричного обладнання задовільний, то процес повторюється Таким чином проводиться безперервна диагностика електричного обладнання В тому випадку, коли технічний стан комутаційного обладнання, параметрів ізоляції і надійності магнітопроводів не задовільний, то мікропроцесор 2 формує файл аварійної інформації і функціонування комп'ютерної системи зупиняється Якщо був запит від електронної обчислювальної машини 1 на предмет обміну інформацією, то мікропроцесор 2 проводить аналіз запиту-читання чи запис При читанні даних реалізується процедура організації зв'язку і передається побайтно інформація в електронну обчислювальну машину 1 з обчислення контрольних сум Після передачі всіх даних реалізується процедура кінця зв'язку і мікропроцесор 2 продовжує реалізувати безперервну діагностику електричного обладнання аналогічно описаному Якщо при аналізі мікропроцесором 2 запиту від електронної обчислюваної машини 1 з'ясувалось, що необхідно реалізувати запис даних в пам'ять мікропроцесора 2, то реалізується пересилка даних в оперативний запам'ятовуючий пристрій 6 і обробка мікропроцесором 2 отриманої інформації на предмет - програмування чи тестування комп'ютерної системи В тому випадку, коли має бути реалізованим програмування (чи перепрограмування), то передається програмний факт і мікропроцесор 2 запускається в роботу по аналогії вище описаному Коли необхідно проводити тестування, то передається тестовий файл і мікропроцесор 2 запускається в роботу по реалізації самотестування При правильному виконанні тестового файлу проводиться процедура після тестового контролю і мікропроцесор 2 запускається в роботу по реалізації безперервної діагностики електричного обладнання В випадку, коли тест не виконується, то мікропроцесор 2 формує файл про несправність комп'ютерної системи і вона припиняє функціонування до проведення профілактичних робіт Завдяки введенню нових елементів та зв'язків між ними запропонована комп'ютерна система безперервної діагностики і прогнозу технічного стану електричного обладнання тягових підстанцій залізниць вигідно відрізняєтьсявід прототипу На відміну від прототипу, в якому низькі функціональні можливості і низькій рівень діагностування, обумовлених тим, що в прототипі неможливо реєструвати аналогові і дискретні сигнали параметрів електричного обладнання тягових підстанцій в запропонованій комп'ютерній системі завдяки спроможності читання від датчиків аналогових і дискретних сигналів стало можливим вести безперервну діагностику електричного обладнання в процесі функціонування, а також вести прогноз надійності і залишку ресурсу, що є дуже важливим для організації безпечного руху потягів Крім того в запропонованій комп'ютерній системі завдяки збільшенню ступеню архітектурної однорідності і можливості самотестування покращились такі експлуатаційні характеристики, як живучість, надійність, пошук та ремонт залишкового пристрою і т і Література 1 Устройство сбора, преобразования и передачи результатов измерения параметров физической среды G06F17/40/ Патент Р0№2079882, БИ№14, 20 05 97г 2 United States Patent 5270704 "Autonomus Pulse Reading and Recording System" Dec 14, 1993,,G01D4/00 3 Інформаційно-вимірювальна система G06F15/20, патент України 316876 Промислова власність Офіційний бюллетень №14, 1977р (прототип) 59594 10 Н 10 4 ФІГ.1 11 59594 10 Початок. Читання МП аналоговій: сиеналів П&р&двча в ЕОМ блоку даних вкЗ МП гностіг-іни раметра ІЗОЛЯЦІЇ Оюаностыяних параметра ма&нмюпроводю Запуск програми тестування заз&пыю&о стегну Провноз техн/чного стану Виконання лроц&дури післятв с/ую&о контролю Формування/ файлу аварійної інформації відомості про носпр&внктть. системи Кгнець Фіг.2 Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна