XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение. Телекоммуникационные системы (ТКС), несомненно, являются важной частью функционирования современного общества. Поэтому для ТКС выдвигают высокие требования к их надежности и качественной работоспособности, в связи с чем, для достижения эффективности функционирования ТКС, необходимы средства контроля.

Для эффективного использования ТКС в процессе эксплуатации необходимо предусматривать контрольно-диагностическое обеспечение (КДО) на самых ранних этапах их жизненного цикла [1]. Недостаточное внимание к вопросам КДО, в большинстве случаев, является причиной нежелательных эксплуатационных расходов, которые могут превышать стоимость ТКС.

Для предотвращения подобных неприятностей и необходимы средства контроля и диагностики ТКС, которые возможно реализовать на основе аппаратных, программных или аппаратно-программных средств. Стоит отметить, что качественная реализация средств контроля невозможна без грамотно проработанной математической модели объекта диагностики. Кроме того, эффективность функционирования систем диагностики зависит от выбранного алгоритма поиска повреждений (последовательный функциональный анализ; половинное разбиение; поиск неисправностей с использованием информационного критерия, метода ветвей и границ и т.д.), качество работы которых определяется выбранными диагностическими признаками объектов контроля и диагностирования [1].

Цель работы заключается в описании моделей и методов диагностики состояния оборудования телекоммуникационных объектов.

Материалы и методы исследования. Процесс определения технического состояния объекта с заданной точностью на основе технического контроля называется техническим диагностированием, схему которого можно интерпретировать (рис.1), как процесс управления, определяющий техническое состояние объекта [2,3].

Рис. 1. Обобщенная модель управления: ЛПР - лицо, принимающее решение; Д_x, Д_у - датчики, измеряющие состояние среды и объекта управления (ОУ); X_d, Y_d- результаты измерений; X_d= D_X(X), Y_d = D_Y (Y) (исходная информация для управляющего устройства (УУ)); D_X, D_Y - операторы датчиков; U - управляющее воздействие; ИМ - исполнительный механизм; Е - ненаблюдаемое воздействие на ОУ (все ненаблюдаемые внешние и внутренние факторы, влияющие на его состояние)

Также одним из факторов эффективной работы систем контроля и диагностики, без сомнения, является проработка алгоритмов функционирования, зависящая от поставленных целей и начальной информации.

С точки зрения теории надежности, техническую диагностику следует рассматривать как раздел этой теории [2, 4], имеющий следующую структуру (рис.2).

Рисунок 2. Структура технической диагностики

Техническое диагностирование решает три основные задачи [1]:

первая - проверка работоспособности объекта диагностики (ОД), в результате чего происходит переход либо к применению устройства по прямому назначению, либо к анализу его состояния;

вторая - поиск неисправных (дефектных) элементов в ОД, в результате которого должна быть выяснена первичная причина отказа или найдены дефектные или поврежденные элементы;

третья - прогнозирование состояния ОД на некоторое время в будущее, если заранее известно, что характеристики объекта постоянно изменяются.

Системы технической диагностики (СТД) классифицируют на тестовые (рис.3) и функциональные [1].

а) б)

Рисунок 3. Структуры СТД: тестовая (а); функциональная (б)

Условная классификация систем диагностирования (рис.4) включает в себя три варианта реализации системы: аппаратный, программный и программно-аппаратный [1].

Рисунок 4. Классификация систем диагностики по видам реализации

Методы технической диагностики определяются типом объектов контроля и диагностирования (ОКД) по общепринятой классификации (рис.5) методов [2,5].

Рисунок 5. Классификация методов диагностики в зависимости от параметров и объектов

СТД цифровых ОКД зависят от методов [2, 6] и являются многовариантными (рис.6).

Рисунок 6. Методы тестирования

Исчерпывающее тестирование – это подход, при котором для тестирования используются все возможные комбинации данных, т.е. проверяется практически каждая строчка кода. Это самый надежный метод проверки работоспособности программного обеспечения в экстремальных условиях [6].

При вероятностном и вероятностно-компактном [6] тестировании на испытуемую схему подаются случайные или псевдослучайные входные последовательности (рис.7), что позволяет исключить необходимость предварительного вычисления детерминированного теста. Подобные ситуации, как показывает практика, возникают при больших размерах испытуемых схем или при отсутствии достаточных сведений о ее внутренней структуре [1].

Рисунок 7. Схема вероятностного тестирования

Генератор случайных наборов подает на входы испытуемой и эталонной схемы наборы случайных тестов, затем устройство сравнения сравнивает полученные реакции. Если они расходятся, то делается вывод о неисправности испытуемой схемы.

Метод вероятностного компактного тестирования отличается методом сравнения выходных реакций (рис. 8). Данный способ подразумевает использование схемы сжатия, приводящей реакцию испытуемой схемы к компактному виду, а результат сравнивается со сжатым эталоном.

Рисунок 8. Схема вероятностного компактного тестирования

В отличие от детерминированного тестирования, когда обнаружение данной неисправности гарантировано, при случайном тестировании это происходит с некоторой вероятностью [1].

Вывод. Срок эксплуатации телекоммуникационных объектов зависит не только от качества используемых материалов и оборудования, но также и от диагностики состояния оборудования, эффективность которой зависит от выбранного алгоритма поиска повреждений. Серьезный подход к проработке математической модели объекта диагностики позволит качественно реализовать средства контроля, что в свою очередь позволит предотвратить появление серьезных неисправностей и излишних расходов. Также стоит проявить достаточное внимание к алгоритмам функционирования и системам технической диагностики.

Список литературы

1. Бычков, Е. Д. Основы технической диагностики телекоммуникационных систем: учебное пособие / Е. Д. Бычков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2020. 190 с.

2. Бычков Е.Д. Автоматизированные системы контроля и диагностики РЭС / Е. Д. Бычков, Ю. М. Вешкурцев / Омский гос. техн. ун-т. Омск, 2001. 100 с.

3. Растригин Л. А. Современные принципы управления сложными объектами / Л.А. Растригин. М.: Советское радио, 1980. 232 с.

4. Биргер И.А. Техническая диагностика /И.А. Биргер -М.:Машиностроение,1978.240 с.

5. Автоматизация проектирования и производства микросборок и электронных модулей / Под ред. Н.П. Меткина. М.: Радио и связь, 1986. 280 с.

6. Каган Б.М. Основы эксплуатации ЭВМ: Учебное пособие / Б.М. Каган, И.Б. Мкртумян. М.: Энергоатомиздат, 1988. 432 с.

Код для цитирования: Скопировать