陳瑩+江燕+晏傳銀

摘 ?要：近年來，隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的航空技術(shù)也取得了快速的發(fā)展。將光纖以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于航空航天設(shè)計過程中的數(shù)據(jù)采集中，不僅能夠改變傳統(tǒng)航空設(shè)計中的數(shù)據(jù)采集模式，而且能夠通過對智能數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行優(yōu)化配置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集裝置與系統(tǒng)監(jiān)控裝置之間的通信，有利于縮短通信時間，提升航空航天日常工作過程中的數(shù)據(jù)通信質(zhì)量和效率。文章通過對航空設(shè)計過程中涉及到的基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行分析，提出意見和建議。

關(guān)鍵詞：航空;設(shè)計光纖;以太網(wǎng);智能數(shù)據(jù);采集裝置

中圖分類號：TP212;TP274 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）03-0070-02

1 ?背景概述

近年來，我國航空航天技術(shù)取得了快速的發(fā)展，智能數(shù)據(jù)采集裝置也越來越多被應(yīng)用于航空設(shè)計中，滿足了我國航空航天發(fā)展的需要。智能數(shù)據(jù)采集裝置是整個航空航天系統(tǒng)中的重要裝置，它直接影響了我國航空航天設(shè)計的整體性能。將基于光纖以太網(wǎng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)用于我國航空航天設(shè)計中，有利于我國航天設(shè)計整體性能的優(yōu)化。

?智能數(shù)據(jù)采集裝置在航空航天設(shè)計中一般被應(yīng)用于對相關(guān)直流電壓及各種開關(guān)量進(jìn)行采集，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)及告警節(jié)點的通信功能。監(jiān)控系統(tǒng)對它們進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控和控制。但是，由于相關(guān)因素的制約，通信效率相對比較低，帶寬也比較小，無論是監(jiān)控策略還是相關(guān)裝置的數(shù)字化都不夠靈活。光纖的通信性能體積比較小，相對比較優(yōu)越，帶寬容量大，抗干擾能力很強。同時其改造成本相對比較低，有利于社會效益和經(jīng)濟效益的同步實現(xiàn)，能夠從根本上提升通信質(zhì)量。

2 ?智能數(shù)據(jù)采集裝置的硬件設(shè)計

2.1 ?直流電壓采集電路

?直流電壓采集電路需要直流電壓采樣通道對相關(guān)電路進(jìn)行選擇，然后對直流控制母線和合閘母線進(jìn)行相應(yīng)的電壓采集。蓄電池組電壓和霍爾線圈剩余電流所轉(zhuǎn)換的電壓采集電路都可以用這種方式進(jìn)行電壓采集。將其應(yīng)用于航空航天設(shè)計過程中，能夠保證其整體采集裝置性能的優(yōu)化，從根本上提高我國航空航天設(shè)計水平，實現(xiàn)航空設(shè)計過程中各項基礎(chǔ)設(shè)備的優(yōu)化[1]。

2.2 ?交流量采集電路

?交流量采集電路由交流電壓和電流的采集電路組成，能夠?qū)M(jìn)線電源的電壓、電流、有功和無功信息進(jìn)行監(jiān)控。交流采集電路的原理是在主備二路進(jìn)線三相交流電壓采集通過互感器降壓和隔離之后，用AC/DC的有效值將芯片轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后將相關(guān)結(jié)果輸入芯片中來采集電壓值[2]。

?光耦繼電器選擇電路通過相關(guān)的芯片來實現(xiàn)，通過對輸出管腳進(jìn)行配置來選擇合適的采樣通道。降壓與隔離電路對采集電流或電壓通道的選擇是通過電壓互感器將輸入端和采集端進(jìn)行隔離，然后通過多路通道復(fù)用芯片CD4051實現(xiàn)的。有效值芯片AD736將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，然后經(jīng)過電阻進(jìn)行分壓和電容濾波，進(jìn)行相關(guān)采樣。依據(jù)相關(guān)的采樣數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息處理和有功無功的相關(guān)計算[3]。

2.3 ?開關(guān)量采集電路

?開關(guān)量采集電路主要對各種開關(guān)的狀態(tài)量、控制母線出線開關(guān)量、合閘母線出線開關(guān)量等狀態(tài)量進(jìn)行采集。在航空設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員要認(rèn)識到開關(guān)量采集電路系統(tǒng)的重要作用，結(jié)合開關(guān)量采集電路的實際發(fā)展情況和性能，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。技術(shù)人員可以對開關(guān)量采集電路進(jìn)行設(shè)計，依據(jù)不同的需求對路數(shù)進(jìn)行不同的設(shè)置。

線路數(shù)量隨著性能的需求變化而變化。設(shè)計人員在開關(guān)量采集電路的設(shè)計過程中要針對實際的航空需求來開展，避免線路設(shè)置的盲目性和不合理等。開關(guān)量輸入的公共端都是相同的，其開入電源都是由內(nèi)部電路依據(jù)相關(guān)情況提供的。

2.4 ?開出量控制電路

?開出量控制電路是航空設(shè)計過程中的重要組成部分。它直接影響了設(shè)備的總體性能。開出量控制電路是結(jié)合相應(yīng)的控制策略，對繼電器的動作進(jìn)行自動控制，以滿足其告警、控制和狀態(tài)等相關(guān)需求?？梢詫LP521芯片的輸入端引腳的高低電平進(jìn)行控制，來實現(xiàn)繼電器的相關(guān)動作，低電平控制繼電器開出。設(shè)計人員在對開出量控制電路進(jìn)行設(shè)計的過程中要結(jié)合設(shè)備的具體運行情況進(jìn)行合理的規(guī)劃和安排。

2.5 ?光纖以太網(wǎng)線路

本文通過對傳統(tǒng)的串口通信模式進(jìn)行改變，并將光纖通信應(yīng)用于以太網(wǎng)線路中，提高整體通信質(zhì)量。這些通信過程中，采用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)報送文件對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，以提高數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量和效率，并結(jié)合直流電源系統(tǒng)對數(shù)據(jù)吞吐量進(jìn)行相應(yīng)的要求。

?光纖以太網(wǎng)線路主要由網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器、光纖收發(fā)器、光電轉(zhuǎn)換和收發(fā)一體化模塊組成。通過相關(guān)的硬件電路實現(xiàn)以太網(wǎng)和光纖的橋接。網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器采用的是TS6121C芯片，光纖收發(fā)器則是采用傳輸容量為的IP113A芯片[4]。

3 ?智能數(shù)據(jù)采集裝置的軟件設(shè)計

3.1 ?改進(jìn)的控制策略

由于發(fā)展水平的制約，傳統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)采集裝置不能滿足相關(guān)的軟件設(shè)計要求，通過監(jiān)控裝置實現(xiàn)的，智能數(shù)據(jù)采集裝置對數(shù)據(jù)的反饋和相關(guān)控制命令的執(zhí)行過程都相對比較復(fù)雜。不僅需要對下位裝置進(jìn)行逐個輪詢，而且需要在下位裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)交換完成之后，才能進(jìn)行下一個數(shù)據(jù)的交換，不僅浪費時間，而且不利于及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過程中的異常。

?將光纖以太網(wǎng)應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集裝置中，能夠?qū)刂撇呗赃M(jìn)行相應(yīng)的提升和優(yōu)化。當(dāng)智能數(shù)據(jù)采集裝置在數(shù)據(jù)和信息的采集過程中發(fā)生問題，可以實現(xiàn)實時主動上傳，并且對其他數(shù)據(jù)沒有影響。

如果出現(xiàn)故障，能夠及時將故障信息反饋給相關(guān)的監(jiān)控裝置。然后監(jiān)控裝置結(jié)合數(shù)據(jù)采集的具體情況對實時控制處理信息進(jìn)行下放。

3.2 ?流程設(shè)計

軟件流程設(shè)計由數(shù)據(jù)處理、采樣和監(jiān)控裝置通信交互三部分組成。技術(shù)人員可以通過定時中斷對開關(guān)狀態(tài)量進(jìn)行采集。并根據(jù)相關(guān)的采集數(shù)據(jù)和通信信息對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，嚴(yán)格按照相關(guān)要求和流程進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃，從根本上提升整體設(shè)計質(zhì)量[5]。

4 ?結(jié) ?語

?以光纖以太網(wǎng)為前提的智能數(shù)據(jù)采集裝置不僅能夠避免復(fù)雜電磁環(huán)境中受到干擾，而且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示以及故障處理的實效性，有利于監(jiān)控裝置和采集裝置進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)交流，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換方式的多樣化。

技術(shù)人員要充分認(rèn)識到以光纖以太網(wǎng)為前提的智能數(shù)據(jù)采集裝置在航空航天設(shè)計過程中的重要作用，從根本上對智能數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行優(yōu)化，以提高我國航空航天設(shè)計水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁彩云，謝業(yè)平，李泳凡，等.飛/發(fā)性能一體化技術(shù)在航空發(fā)動機設(shè)計 ? 中的應(yīng)用[J].航空發(fā)動機，2015，（3）.

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[5] 李玨，馬曉東，張果謀，等.大數(shù)據(jù)分析在用電采集數(shù)據(jù)分析與智能監(jiān)測 ? 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電氣應(yīng)用，2015，（1）.