CN106936639A - 一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台及其构建方法，平台包括存储单元、主控单元、基站射频信号采集处理单元、数据采集处理单元、通用信号采集处理单元、基本信号产生单元、人机交互输入单元和人机交互输出单元。平台构建方法包括建立故障诊断专家系统；设计综合智能信号检测虚拟仪器；构建故障诊断平台。本发明使用方便，提高了应急移动通信系统的维修保障能力。

Description

一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台及其构建方法

技术领域

本发明涉及应急移动通信技术保障领域，具体涉及一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台及其构建方法。

背景技术

应急移动通信系统是指采用一体化车载设备，可使用专用频段，既能单站独立工作，又能多站组网，也能利用微波、通信光缆或卫星链路作为中继，达成与相关体制移动通信公众网的连接，提供特殊条件、特殊地域的应急移动通信覆盖，进而为有关部门通信指挥的畅通提供保障。

应急移动通信系统具有设备集成度高、机动性能强、传输距离远、组网灵活、服务用户方便等特点，是在地震、突发泥石流、冰雪灾害、恐怖袭击、有组织骚乱等突发事件后，公众网瘫痪或无法提供信号覆盖时提供应急通信保障的主要手段，因此，保障应急移动通信系统在运用时安全、可靠、正常工作是操作维护人员的首要岗位职责。

然而，应急移动通信系统技术含量高、软硬件操作维护接口多、操作维护专业性强，而且平时使用率低，在应急通信保障时普通操作维护人员很难对系统故障进行快速准确判定，导致故障排除时间较长，从而降低了其使用效率，甚至会因系统故障无法满足应急通信保障的实时性要求，导致对事发现场的补救不及从而造成无法挽回的损失。

此外，现实检修设备工具种类多、体积大，不便于特殊恶劣环境下使用，难以满足设备快速维修的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台及其构建方法，以实现对应急移动通信系统故障的快速诊断和快速处理，缩短故障检测与维修周期，降低维护检修费用，提高训练使用效益，为用户提供良好的应急维修保障手段。

为了实现上述达到故障快速诊断的目的，本发明采用如下技术方案：一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法，包括以下步骤：

（1）建立故障诊断专家系统，根据故障分类库以及排障经验建立系统故障树。

具体的，所述系统故障树的构建过程为：

总结应急移动通信系统中的常见故障，并进行分类，建立故障分类库。

根据应急移动通信系统工作原理、运行机制和系统设备结构布局，结合排障经验确定与各种故障现象对应的产生原因的概率。

结合故障现象与产生原因，建立顶端事件、二级中间事件、三级中间事件、…、末端事件的系统故障树。

（2）建立综合智能信号检测虚拟仪器，根据待检信号的类型选择使用何种仪器仪表，利用虚拟仪器开发平台设计虚拟仪器。所述虚拟仪器包括万用表、示波器、幅值和电平测试仪、频谱分析仪和功率谱测量仪。

（3）构建故障诊断平台，建立平台中常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和常用工具模块的开放性接口，根据所述各功能模块，以及数据采集单元、主控单元和存储单元搭建故障诊断平台；根据各功能模块之间的调用关系，完成故障检测，并可视化呈现。

具体的，各模块之间的调用关系是：

以常见故障模块作为诊断入口，引导进入故障排查模块；

故障排查模块调用工作状态模块，给出故障初判，并提示采用何种工具进行检测；

根据上述提示，调用虚拟仪器模块或常用工具模块完成故障检测，并进行显示。

本发明还提供一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，包括存储单元、主控单元、基站射频信号采集处理单元、数据采集处理单元、通用信号采集处理单元、基本信号产生单元、人机交互输入单元和人机交互输出单元，所述基站射频信号采集处理单元采集射频信号并传送给主控单元，数据采集处理单元采集中频、基带和音频信号并传送给主控单元，通用信号采集处理单元采集电压、电流和电阻信号并传送给主控单元，基本信号产生单元与主控单元的方波信号输入端连接，存储单元与主控单元的数据接口连接，人机交互输入单元和人机交互输出单元分别与主控单元的输入和输出接口连接。

所述基本信号产生单元产生1kHZ方波信号。

所述储单元存储有以下功能模块：工作状态模块、故障排查模块、虚拟仪器模块、常用工具模块和常见故障模块。

基于上述平台，所述主控单元获得基站射频信号采集处理单元、数据采集处理单元和通用信号采集处理单元采集的信号后，调用储单元中的常见故障模块，以常见故障模块作为诊断入口，引导进入故障排查模块；故障排查模块调用工作状态模块，给出故障初判，并提示采用何种工具进行检测；根据提示，调用虚拟仪器模块或常用工具模块完成故障检测，由人机交互输出单元进行可视化呈现。

与现有故障诊断技术相比，本发明具有以下有益效果：通过采用虚拟仪器代替实体仪器仪表，以及基于故障诊断虚拟仪器和专家系统相结合，硬件检测与软件分析相结合，模块化结构与便携式设计相结合，引导式与流程图式相结合的方式，运用可视化软件设计直观显示，既实现了对应急移动通信系统故障信息的采集和快速诊断，又解决了在紧急事态场景下携带和使用实体仪器不方便的问题，提高了应急移动通信系统的维修保障能力。

附图说明

图1是现有应急移动通信系统结构示意图；

图2是本发明实施例故障诊断专家系统建立的流程图；

图3是本发明实施例综合智能信号检测虚拟仪器设计的流程图；

图4是本发明实施例故障诊断平台构建的流程图；

图5是本发明实施例用于应急移动通信系统的故障诊断平台图。

具体实施方式

为进一步说明本发明实施例和技术方案，下面给出具体实施例并结合附图详细说明。

应急移动通信系统结构如图1所示，主要包括移动交换控制器、基站控制器、基站系统、天馈系统、系统后台管理终端、电源系统以及中继接口等。应急移动通信系统可根据不同任务进行单系统工作，多系统组网，或采用中继远传达成与相关体制移动通信公众网通信。

本发明的一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法由三个主要步骤构建而成，即故障诊断专家系统的建立过程，综合智能信号检测虚拟仪器设计过程和故障诊断平台的构建过程。

如图2所示，本实施例建立了本发明中故障诊断专家系统，包括：

步骤201：分类常见故障，总结排障方法；

上述实施方式中，应梳理总结应急移动通信系统常见故障，然后统一分类建库，构建故障分类库；对于系统内部及外部的接口、跳线连接对象和中继接口类型等，具体设备型号区别分析整理；

步骤202：依托专家经验，优化排障流程；

根据应急移动通信系统工作原理、运行机制和系统设备结构布局，结合某种故障现象对应原因出在何处的概率，对故障检测、诊断、排查的流程进行优化，例如先排除设备间物理连接故障，再排除设备内部板卡故障，最后排除软件故障。

步骤203：基于故障现象构建问题引导式专家系统。

根据上述故障分类库，排障优化流程，针对不同故障现象与对应原因的概率，建立顶端事件、二级中间事件、三级中间事件、…、末端事件构成系统故障树，构建问题引导式专家系统。

如图3所示，本实施例是本发明中综合智能信号检测虚拟仪器的设计，包括：

步骤301：分类待检信号和数据；

按照信号收/发，调制/解调处理流程，明确信号和数据在基站系统的各模块之间（如：基带处理模块、收发信机模块、功放模块、射频前端模块等）的功能关系，以及信号在基站系统与基站控制器，基站控制器与交换控制器之间的正确传输链路。基站系统是一个整体，检测中要保证基站系统中各信号模块间跳线连接的良好牢固，避免断线测量。

步骤302：确定使用仪器仪表。

上述实施方式中，应根据待检信号的分类（如：直流电压、交流电平、控制逻辑、波形、频率等），确定选择使用万用表、示波器、幅值和电平测试仪、频谱分析仪、功率谱测量仪等工具。

步骤303：建立综合智能信号检测虚拟模型。

针对上述常用仪器仪表，依托虚拟仪器开发平台，分别设计虚拟仪器，并通过实测对虚拟仪器进行修正，实现虚拟仪器与信号类型的智能匹配。

如图4所示，本实施例是故障诊断平台的构建过程，包括：

步骤401：分类功能模块，设计模块间接口；

根据应急移动通信系统实际情况，所述功能模块可分为常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和常用工具模块等；进一步的，各模块应提供可供第三方模块调用的开放性接口。

具体的，常见故障模块完成故障分类，进行条目化处理；故障排查模块以图形化界面方式，引导排查流程；工作状态模块通过人工输入和自动获取的方式，获取应急移动通信系统工作状态，如：工作指示灯、软件工作提示等；虚拟仪器模块利用相关信号采集板卡二次开发完成；常用工具模块用于系统软件运行状态及工作参数的自动获取，结合系统工作原理和相关协议定制完成。

步骤402：建立统一控制协调机制；

梳理各模块间调用关系，结合专家系统中系统故障树的功能逻辑，通过上述开放性接口，统一协调相关功能模块，完成故障快速诊断；

具体的，所述常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和常用工具模块之间的调用关系是：

以常见故障模块作为诊断入口，引导进入故障排查模块；

故障排查模块调用工作状态模块，给出故障初判，并提示采用何种工具进行检测；

根据上述提示，调用虚拟仪器模块或常用工具模块完成故障检测，并进行显示。

步骤403：设计人机交互接口；

依据上述统一控制协调机制、用户操作习惯及功能模块自身特性，设计操作方便、界面友好的人机交互接口；

步骤404：规划布局结构，搭建软硬件平台。

根据应急移动通信系统的户外特殊环境应用需求，以携带方便、操作便捷为目的，合理规划布局，搭建平台，所搭建平台的结构示意图，如图5。

在进行诊断时，设备上面板指示作为故障诊断的第一依据，有准确显示的部分和判定内容不再进行测量；设备的状态检测仅基于基站外部接口，不拆卸基站设备，必要的内部信号用替代的方法进行测量；优选的，基站故障诊断时，先排除公共通道故障，再检测专用通道问题，提高判定的准确性和高效性。

如图5所示，本发明还提供了一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，包括：

存储单元501，主要完成信息的存储与读取，存储单元存有负责故障分析处理的常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和通用工具模块等，以及对应的专家经验故障树数据库。

进一步地，常见故障模块完成故障分类，进行条目化处理，并可提供原理学习和故障索引等；故障排查模块采用分类分级操作界面，以及引导式与流程图式相结合的方式，完成故障初判；工作状态模块提供系统工作状态、用户工作状态、基站工作状态和网关工作状态等软件；虚拟仪器模块主要用于检测系统射频、中频、基带和音频等信号，为硬件类故障的排查提供依据；通用工具模块提供一键同步、快速恢复、网络测试、本机地址、数据库修复和参数配置网站重启等常用工具软件。

进一步地，专家经验故障树数据库主要存储依托专家经验，优化后的故障树，为故障排查提供支撑。

主控单元502，是整个系统的核心部分，主要完成综合智能信号采集单元整机承载，存储单元中各软件的运行支撑，完成各功能单元的控制管理；

进一步地，主控单元可以运行存储单元501中的故障排查模块进行故障的预先排查，排查的结果可在人机交互输出单元509上显示。

基站射频信号采集处理单元503，主要完成射频信号的采集和处理，优选的，基站射频信号采集处理单元可采用无线信号接收的方式，并将处理后的参数传送给主控单元502，主控单元通过控制软件调用存储单元501中的虚拟仪器模块，即可将参数值在人机交互输出单元509上显示，为故障分析提供参考。

数据采集处理单元504，主要用于实现中频、基带、音频等信号的采集和处理，并将采集到的信号传递给主控单元上控制软件，并通过人机交互单元予以呈现。

通用信号采集处理单元505，主要指用于实现电压、电流、电阻等通用信号的采集和处理，并将采集到的信号传递给主控单元控制软件，并通过人机交互单元予以呈现。

基本信号产生单元506，主要用于产生1kHZ方波信号，为测试提供基准信号。

以上装置主要完成对应急移动通信系统的综合智能信号采集和处理，进一步地，还包括：

人机交互输入单元508：完成指令的输入。

人机交互输出单元509：完成诊断结果的呈现。

本领域技术人员可以选用坤驰科技公司、NI公司等公司的相关芯片构建上述装置。

以上所述为本发明的优选实施例，可帮助技术人员理解本发明的思路和方法，并不用于限制本发明。在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变形，但这些相应的改变和变形均属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立故障诊断专家系统，根据故障分类库以及排障经验建立系统故障树；

（2）建立综合智能信号检测虚拟仪器，根据待检信号的类型选择使用何种仪器仪表，利用虚拟仪器开发平台设计虚拟仪器；

（3）构建故障诊断平台，建立平台中常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和常用工具模块的开放性接口，根据所述各功能模块，以及数据采集单元、主控单元和存储单元搭建故障诊断平台；根据各功能模块之间的调用关系，完成故障检测，并可视化呈现。

2.根据权利要求1所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法，其特征在于，步骤（1）所述系统故障树的构建过程为：

总结应急移动通信系统中的常见故障，并进行分类，建立故障分类库；

根据应急移动通信系统工作原理、运行机制和系统设备结构布局，结合排障经验确定与各种故障现象对应的产生原因的概率；

结合故障现象与产生原因，建立顶端事件、二级中间事件、三级中间事件、…、末端事件的系统故障树。

3.根据权利要求1所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法，其特征在于：所述综合智能信号检测虚拟仪器包括万用表、示波器、幅值和电平测试仪、频谱分析仪和功率谱测量仪。

4.根据权利要求1所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台构建方法，其特征在于，所述各模块之间的调用关系是：

（1）以常见故障模块作为诊断入口，引导进入故障排查模块；

（2）故障排查模块调用工作状态模块，给出故障初判，并提示采用何种工具进行检测；

（3）根据上述提示，调用虚拟仪器模块或常用工具模块完成故障检测，并进行可视化呈现。

5.一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，其特征在于：包括存储单元（501）、主控单元（502）、基站射频信号采集处理单元（503）、数据采集处理单元（504）、通用信号采集处理单元（505）、基本信号产生单元（506）、人机交互输入单元（507）和人机交互输出单元（508），所述基站射频信号采集处理单元（503）采集射频信号并传送给主控单元（502），数据采集处理单元（504）采集中频、基带和音频信号并传送给主控单元（502），通用信号采集处理单元（505）采集电压、电流和电阻信号并传送给主控单元（502），基本信号产生单元（506）与主控单元（502）的方波信号输入端连接，存储单元（501）与主控单元（502）的数据接口连接，人机交互输入单元（507）和人机交互输出单元（508）分别与主控单元（502）的输入和输出接口连接。

6.根据权利要求5所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，其特征在于：所述基本信号产生单元（506）产生1kHZ方波信号。

7.根据权利要求5所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，其特征在于，所述储单元（501）存储有以下功能模块：常见故障模块、故障排查模块、工作状态模块、虚拟仪器模块和常用工具模块。

8.根据权利要求5到7任一项所述一种用于应急移动通信系统的故障诊断平台，其特征在于：所述主控单元（502）获得基站射频信号采集处理单元（503）、数据采集处理单元（504）和通用信号采集处理单元（505）采集的信号后，调用储单元（501）中的常见故障模块，以常见故障模块作为诊断入口，引导进入故障排查模块；故障排查模块调用工作状态模块，给出故障初判，并提示采用何种工具进行检测；根据提示，调用虚拟仪器模块或常用工具模块完成故障检测，由人机交互输出单元（508）进行可视化呈现。