CN104535901B - 一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，根据飞机线路图手册和波形对比算法结合的飞机线缆故障诊断定位方法，包括：基于飞机线路图手册中的飞机线缆数据生成不同类型线缆的反射系数；基于WDM和手动输入的测试端，生成包含线缆组成结构及分支情况的线缆网络子数据库；根据线缆网络子数据库生成该线缆网络完好状态时的反射波形；利用波形发生器和数据采集卡采集被测线缆网络反射波形；使用波形对比算法将被测线缆网络与线缆网络完好状态时的反射波形进行对比，实现线缆网络故障诊断与定位，实现两分支四接头线缆网络结构内任意位置的故障类型和故障位置判断，其故障诊断误差小于0.02米，最大测量长度200米。

Description

一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法

技术领域

本发明属于故障诊断领域，特别是涉及一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法。

背景技术

飞机线缆是指在飞机上为电气***提供动力能源和传输控制信号的硬件装置，由连接导线、连接器等众多器件组成，是飞机上连接供电电源、机电设备、电子设备和控制***的重要能源和信息通道，对飞行控制和飞行安全等起到了至关重要的作用。

飞机线缆故障在飞机制造装配过程中就有可能出现，使飞机线缆完整性测试成为飞机总装过程中的一项重要工作。在飞机制造过程中,飞机线缆敷设安装以后，在机载设备安装前，需要利用测试***对飞机的所有线缆进行测试，验证所有飞机线缆是否正确连接，确定飞机线缆中是否有连接故障和线路故障，对飞机线缆进行完整性检查,以避免由于线缆原因而增加机载设备调试难度。同时还可以保证不会因为线缆的故障差错而损坏昂贵的机载设备，确保飞机的各个***功能正常，更重要的是可以消除隐患，确保飞行安全。

如果飞机线缆中存在故障，就需要在不拆除大量飞机线缆固定装置和飞机夹层的前提下，利用先进的飞机线缆故障定位技术在繁杂的飞机线缆网络内快速寻找故障位置，并可以发现飞机线缆中的一些间歇性故障，以便于维修与更换。在现有的飞机线缆故障检测方法中，反射检测方法是一种常用的测试技术。反射方法的原理是向线缆的一端发射一个低压高频脉冲参考信号，由于线缆故障会导致其阻抗发生变化，参考信号则会在故障处发生反射。在信号入射端检测到反射信号，利用入射信号与反射信号的延迟时间可以计算线缆故障位置，反射信号的幅值和方向可以判断故障的类型。

现代飞机正在向多电飞机方向发展，采用的电子、电气设备越来越多，使用的线缆也随之增多。在飞机总装线缆装配过程中，一旦出现线缆故障所面对的就是一个具有多分支和多转接头的线缆网络。如果只能对单根线缆进行故障定位，那么就需要根据测试规程拆开多个连接接头才能进行故障定位，需要花费时间较多，严重影响工作效率。

为此，针对多分支和多转接头飞机线缆网络故障定位问题，设计能够克服转接头信号衰减的参考信号，降低噪声信号对故障定位***影响，研究线缆网络信号多反射现象，开发能够在多分支和多转接头飞机线缆网络内实现故障快速定位的设备就成为一个必然的发展趋势。

发明内容

针对上述技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，通过对反射信号的故障检测分析，并配合预先建立起来的飞机线缆分布信息与线缆网络数据库，能够对飞机线缆故障进行准确的定位和故障结果显示，对于提高飞机制造装配工作效率，消除飞机电气线路故障隐患，提高飞机制造装配和使用维修效率，保证飞机安全均具有重要意义。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是提出一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，该方法是利用飞机线路图手册构建飞机线缆网络数据库，并基于该数据库完成飞机线缆网络故障定位，利用WDM手册中的线缆类型及长度作为已知条件，利用波形发生器产生高频脉冲信号，利用某一类型线缆中的一根获取该类线缆反射系数，获取其他类型线缆的反射系数，结合飞机线路图手册构建故障诊断定位所需的飞机线缆网络数据库；利用飞机线缆网络数据库实现对路径查询，结合搜索路径得出正常情况下线缆网络的反射波形；同时利用时域反射法获取被测线缆网络的反射波形；通过波形比较算法比较正常情况下线缆网络的反射波形和实际反射波形的波峰和波谷的所对应采样点的差值，若差值大于设定阈值则判定为故障位置；利用采样点、反射系数及线缆网络结构计算故障点在被测线缆中的位置；这种方法的实现是建立在工控机的基础上，利用Labview虚拟仪器软件对信号发射卡进行设置实现指定波形输出，同时对数据采集卡所采集到的数据进行处理，并通过Labview虚拟仪器软件实现采集数据的结果分析与显示；该方法具体包括以下步骤：

1)对飞机线缆网络数据库中的线缆类型进行归类，并对每个类型选取一个样本线缆，确定输入线缆的类型及长度，通过Labview虚拟仪器软件设置信号发射卡与信号采集卡，发射宽度为1/200M的窄脉冲作为参考信号，并利用数据采集卡采集反射信号并计算发射信号与发射信号之间的采样点数，计算反射采样点与线缆长度的比值，作为出各类线缆的反射系数；

2)查找波音777相关机型的WDM手册中的wire list，选取wire list线束号BundleNo、线号Wire No、组号Farm、长度FT-IN、从设备端From Equip，包括从设备端的针号或是对应类型、到设备端To Equip，包括到设备端的针号或是对应类型，结合波音777飞机机型中邦迪块或是飞机组件内部互连设备组成的多分支结构，同时包括之前各类线缆的反射系数与wire list中的线缆类型(TY)，在Labview虚拟仪器软件中，利用基于ADO技术编写的LabVIEW数据库访问包LabSQL对上述信息进行归类，最终构成飞机线缆网络整体分布信息数据库；

3)在测量开始时，输入被测线缆的线号及该线缆被测端航空接头中针或孔对应的编号(PIN)作为选定起点并且包括向选定起点的某一方向延伸的有向起点，通过对线缆网络分布信息数据库的查询生成由此有向起点对应的飞机线缆网络子数据库；

4)在所述工控机上利用Labview虚拟仪器软件中ADO技术实现线缆网络子数据库的调用，利用数据库中线缆长度、反射系数以及对应线缆网络连接关系，计算被测线缆完好状态下的反射波形，从而为线缆网络故障诊断提供标准参考波形；

5)利用任意波形发生器发送频率100M、幅值1V方波信号，并获取被测线缆网络实际反射波形，用此波形判断被测飞机线缆子网络是否发生故障，并判断是短路或是断路故障；

6)利用波形发生器发送脉宽1/200M脉冲信号，并获取被测线缆网络实际反射波形，并利用工控机的Labview虚拟仪器软件平台中信号处理模块进行降噪处理及波形标准化处理；

7)将经过标准化处理后的实际反射波形与完好状态下的反射波形进行波形对比，若经波形对比发现存在差值较大的点，即可确定是对应采样点的波峰或波谷存在变化，即与正常状态下的线缆网络结构不符，并说明该被测线缆网络存在故障，那么定义故障发生所在采样点为故障点，并由此判断出故障发生所在的分支；

8)利用故障点以及故障发生采样点所在的分支，通过调用故障所在分支所有线缆的线缆反射系数及线缆长度，确定线缆故障在该故障分支中的位置；

9)通过接口协议将数据库与工控机的Labview虚拟仪器测试平台***连接；

10)虚拟仪器测试平台对数据库内反射波形数据进行查询、添加、删除、修改的操作。

所述从一设备端From Equip，包括从设备端的针号或是对应类型，到另一设备端To Equip，包括到设备端的针号或是对应类型，从一设备端和到另一设备端指飞机上利用航空接头连接的飞机上各部位的端口，其中航空接头每个接头中包含很多针，每个针都对应的飞机线缆中的一根，需要指明对应的针或孔对应编号及对应类型是指所述设备端所连接的设备类型。

所述中邦迪块是指所述波音777飞机机型内部互联的接头上的每一针或孔均与该块上的其它针或孔进行连接的结构。

本发明的效果是：利用飞机线缆相关手册及不同类型飞机线缆的反射系数建立飞机线缆整体分布信息数据库，通过反射检测方法对飞机线缆进行故障检测，将检测故障结果与相应的飞机线缆理想分布信息比较，准确定位故障及相关的飞机线缆信息。利用本发明可实现两分支四接头线缆网络结构内任意位置的故障类型和故障位置判断，其故障诊断误差小于0.02米，最大测量长度200米。

附图说明

图1为飞机线缆网络故障定位方法流程图；

图2为飞机线缆分布信息数据库与飞机线缆反射检测故障定位测试***连接关系；

图3为示例飞机线缆网络结构。

具体实施方式

结合附图对本发明的一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法加以详细描述。

图1为本发明基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法的整体流程，包括：对飞机线缆网络数据库中的线缆类型进行归类，并对每个类型选取一个样本线缆，确定输入线缆的类型及长度，通过计算反射采样点与线缆长度的比值，计算出各类线缆的反射系数。查找波音777相关机型的WDM手册中的wire list，选取wire list中的线束号Bundle No.、线号Wire No.、组号Farm、长度FT-IN、From Equip即从一设备端，其中包括从设备端的哪个针或是对应类型、To Equip即到另一设备端，其中包括到设备端的哪个针或是对应类型，其中从一设备端From Equip和另一To Equip设备端是指飞机上利用航空接头连接的飞机上各部位的端口，其中航空接头每个接头中包含很多针，每个针都对应的飞机线缆中的一根，需要指明对应的针或孔对应编号，其中对应类型是指该设备端所连接的设备类型。结合飞机中邦迪块，即一种内部互联的接头，其上的每一针或孔均与该块上的其它针或孔进行连接或是飞机组件内部互连设备组成的多分枝结构，同时将之前各类线缆的反射系数与wire list中的线缆类型TY进行归类，最终构成飞机线缆网络整体分布信息数据库，此数据库内参数和属性是预先一次生成，仅与飞机维修手册保持一致。在测量开始时，输入被测线缆的设备号及航空接头中针或孔对应的编号PIN做为有向起点，选定起点并且包括是向该点的哪个方向延伸，通过对线缆网络分布信息数据库的查询生成由此有向起点对应的飞机线缆网络子数据库，飞机线缆网络子数据库是飞机线缆网络整体分布信息数据库的一部分；每次线路故障诊断开始前都需要先执行这一步骤，有向起始点的不同，生成的飞机线缆网络子数据库也会不同。利用有向起点对应的飞机线缆网络子数据库中线缆的长度、对应线缆的反射系数和数据线缆网络连接关系，推算出被测线缆完好状态下的的反射波形，从而为线缆网络故障诊断提供标准参考波形。

先利用波形发生器发送频率100M、幅值1V方波信号，并获取被测线缆网络实际反射波形；用此波形判断被测飞机线缆子网络是否发生故障，并判断是短路或是断路故障。后利用波形发生器发送脉宽1/200M脉冲信号，并获取被测线缆网络实际反射波形，并进行降噪处理及波形标准化处理；将经过标准化处理后的实际反射波形与完好状态下的反射波形进行波形对比，若经波形对比发现存在差值较大的点，即可确定是对应采样点的波峰或波谷存在变化，即与正常状态下的线缆网络结构不符，并说明该被测线缆网络存在故障，那么定义故障发生所在采样点为故障点，并由此判断出故障发生所在的分支。利用故障点以及故障发生采样点所在的分支，通过调用故障所在分支所有线缆的线缆反射系数及线缆长度，确定线缆故障在该故障分支中的位置。通过接口协议将数据库与虚拟仪器测试平台***连接。

如图2所示，在线缆网络故障检测与定位的过程中使用到了数据库。LabVIEW本身并不能直接访问数据库，需要借助外部程序接口与数据库软件进行连接，其中ADO是使用最为广泛的技术。利用基于ADO技术编写的LabVIEW数据库访问包LabSQL。通过LabSQL，用户可以直接再LabVIEW中以调用子VI的方式实现对数据库的访问和操作。在虚拟仪器测试平台中，通过LabView可以对飞机线缆网络整体分布数据库进行操作，查询、添加、删除、修改。

下面结合实例来进行数据说明分析：

现有线缆网络数据库中所有线缆网络如图3所示：

如图3所示：通过输入有向起点W10、C10，选择以下分支：

若无故障时，即整个网络中无短路和断路故障，显示线路一包括W10，W11，W12，W13正常，线路二包括W10，W14，W15，W16正常。

现设置如下故障进行验证：

1)当在C16处设置断路故障时，显示线路一包括W10，W11，W12，W13正常，线路二包括W10，W14，W15，W16异常，线路发生断路故障，故障发生位置W16，距C16端0m处，与所设置的故障一致。

2)当在W15中间附近设置断路故障时，显示线路一包括W10，W11，W12，W13正常，线路二包括W10，W14，W15，W16异常，线路发生断路故障，故障发生位置W15，距C15端10.18m处，与所设置的故障一致。

3)当在C16处设置短路故障，显示线路一包括W10，W11，W12，W13正常，线路二包括W10，W14，W15，W16异常，线路发生短路故障，故障发生位置W16，距C16端0.20m处，与所设置的故障一致。

4)当在W15中间附近设置短路故障时，显示线路一包括W10，W11，W12，W13正常，线路二包括W10，W14，W15，W16异常，线路发生短路故障，故障发生位置W15，距C15端10.19m处，与所设置的故障一致。

Claims (3)

1.一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，该方法是利用飞机线路图手册(WDM)构建飞机线缆网络数据库，并基于该数据库完成飞机线缆网络故障定位，利用WDM手册中的线缆类型及长度作为已知条件，利用波形发生器产生高频脉冲信号，利用某一类型线缆中的一根获取该类线缆反射系数，获取其他类型线缆的反射系数，结合WDM手册构建故障诊断定位所需的飞机线缆网络数据库；利用飞机线缆网络数据库实现对路径查询，结合搜索路径得出正常情况下线缆网络的反射波形；同时利用时域反射法获取被测线缆网络的反射波形；通过波形比较算法比较正常情况下线缆网络的反射波形和实际反射波形的波峰和波谷的所对应采样点的差值，若差值大于设定阈值则判定为故障位置；利用采样点、反射系数及线缆网络结构计算故障点在被测线缆中的位置；这种方法的实现是建立在工控机的基础上，利用Labview虚拟仪器软件对信号发射卡进行设置实现指定波形输出，同时对数据采集卡所采集到的数据进行处理，并通过Labview虚拟仪器软件实现采集数据的结果分析与显示；该方法具体包括以下步骤：

1)对飞机线缆网络数据库中的线缆类型进行归类，并对每个类型选取一个样本线缆，确定输入线缆的类型及长度，通过Labview虚拟仪器软件设置信号发射卡与信号采集卡，发射宽度为1/200M的窄脉冲作为参考信号，并利用数据采集卡采集反射信号并计算发射信号与发射信号之间的采样点数，计算反射采样点与线缆长度的比值，作出各类线缆的反射系数；

2)查找波音777相关机型的WDM手册中的(wire list)，选取线缆列表(wire list)中的线束号(Bundle No)、线号(Wire No)、组号(Farm)、长度FT-IN、从一设备端(From Equip)，包括从设备端的针号或是对应类型、到另一设备端(To Equip)，包括到设备端的针号或是对应类型，结合波音777飞机机型中邦迪块或是飞机组件内部互连设备组成的多分支结构，同时包括之前各类线缆的反射系数与(wire list)中的线缆类型(TY)，在Labview虚拟仪器软件中，利用基于ADO技术编写的LabVIEW数据库访问包LabSQL对上述信息进行归类，最终构成飞机线缆网络整体分布信息数据库；

3)在测量开始时，输入被测线缆的线号及该线缆被测端航空接头中针或孔对应的编号(PIN)作为选定起点并且包括向选定起点的某一方向延伸的有向起点，通过对线缆网络分布信息数据库的查询生成由此有向起点对应的飞机线缆网络子数据库；

4)在所述工控机上利用Labview虚拟仪器软件中ADO技术实现线缆网络子数据库的调用，利用数据库中线缆长度、反射系数以及对应线缆网络连接关系，计算被测线缆完好状态下的反射波形，从而为线缆网络故障诊断提供标准参考波形；

5)利用任意波形发生器发送频率100M、幅值1V方波信号，并获取被测线缆网络实际反射波形，用此波形判断被测飞机线缆子网络是否发生故障，并判断是短路或是断路故障；

6)利用波形发生器发送脉宽1/200M脉冲信号，并获取被测线缆网络实际反射波形，并利用工控机的Labview虚拟仪器软件平台中信号处理模块进行降噪处理及波形标准化处理；

7)将经过标准化处理后的实际反射波形与完好状态下的反射波形进行波形对比，若经波形对比发现存在差值较大的点，即可确定是对应采样点的波峰或波谷存在变化，即与正常状态下的线缆网络结构不符，并说明该被测线缆网络存在故障，那么定义故障发生所在采样点为故障点，并由此判断出故障发生所在的分支；

8)利用故障点以及故障发生采样点所在的分支，通过调用故障所在分支所有线缆的线缆反射系数及线缆长度，确定线缆故障在该故障分支中的位置；

9)通过接口协议将数据库与工控机的Labview虚拟仪器测试平台***连接；

10)在虚拟仪器测试平台对数据库内反射波形数据进行查询、添加、删除、修改的操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，其特征是：所述从一设备端(From Equip)，包括从设备端的针号或是对应类型，到另一设备端(To Equip)，包括到设备端的针号或是对应类型，从设备端和到设备端指飞机上利用航空接头连接的飞机上各部位的端口，其中航空接头每个接头中包含多针，每个针都对应的飞机线缆中的一根，需要指明对应的针或孔对应编号及对应类型是指所述设备端所连接的设备类型。

3.根据权利要求1所述的一种基于飞机线缆分布信息数据库的飞机线缆故障定位方法，其特征是：所述中邦迪块是指所述波音777飞机机型内部互联的接头上的每一针或孔均与该块上的其它针或孔进行连接的结构。