一种监测空管雷达天线运转平稳度的装置的制作方法

本实用新型涉及雷达技术领域，更具体地说，涉及一种监测空管雷达天线运转平稳度的装置。

背景技术：

雷达是民航空管行业重要的监视设备之一，常见的空管雷达有一次雷达、二次雷达、场面监视雷达、气象雷达等。这些雷达都需要提供全方位监视信号，因此天线需要获取多个方位的信号，由于成本和性能的原因，目前该类型的雷达都不是相控阵天线，采用的是传统的机械旋转带动天线进行扫描。这些雷达的威力范围一般都比较远，一次雷达、二次雷达有几百千米，气象雷达有数百千米，场面监视雷达也有好几千米，为了获得较好的信号，雷达的天线尺寸都做得比较大，重量也比较重，从而需要大电机进行驱动旋转天线。由于有机械旋转部分，所以不可避免会有磨损和松动。当磨损或松动达到一定程度，或者电机、轴承、减速器等出现故障都可能会导致天线不能正常运行，从而导致设备故障，降低设备的正常率和完好率，影响飞行安全。

根据《民用航空通信导航监视设备运行保障与维护维修规程》（ap-115-tm-2016-01），a级设备正常率不低于99.97%，b级设备正常率不低于99.5%，c级设备正常率不低于99%，所有设备的完好率应不低于90%。空管大部分雷达都是a级或b级设备，可以看出行业对雷达设备的安全稳定运行要求严格。天线是雷达设备的关键组件，而天线的运转平稳度又是影响该组件正常运行的一个重要因素，因此，有必要对雷达天线的运转平稳度进行有效的监测。

目前对空管雷达天线运转平稳度的监测主要依靠人工检查。即雷达维护人员通过目测和听觉，然后结合经验来判断天线运转平稳度的情况。人工检查的方法存在以下问题：

(1)人的目测和听觉只能感知大的变化，而且感知手段有限，对于一些细微的变化感知不出来；

(2)过度依赖雷达维护人员的技术经验，不是所有维护人员都有很丰富的经验，而且还需要较强的工作责任心；

(3)雷达天线一般安装在较高的天线塔上，而且有电磁波辐射，对人身安全有影响，所以一般采用无人值守，雷达维护人员只能采取定期检查，做不到实时监测；

(4)雷达维护人员对天线的平稳度的检查一般只能得出结果正常或不正常，对潜在的故障很难进行预测和判断，预警能力差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有空管雷达天线运转平稳度检测的技术缺点，提供一种新型的监测空管雷达天线运转平稳度的装置，其结构合理，通过多种传感器来感知天线运转所产生的振动变化、方位变化、倾斜度变化、加速度变化、温湿度等变化，然后经过处理单元对数据进行处理，最终实现雷达天线运转平稳度进行的智能监测。本实用新型装置还支持无线远程监控，可以在机房内对天线塔的天线运转平稳度进行监测。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种监测空管雷达天线运转平稳度的装置，包括传感器装置和控制器以及远程监控三部分；所述传感器装置用于信号采集，包括a电机温度传感器、b电机温度传感器、a减速器温度传感器、b减速器温度传感器、天线基座温度传感器、环境温湿度传感器、音频传感器；所述控制器为嵌入式处理机，用于接收以及处理传感器装置数据；所述远程监控为远程机房的监控主机，通过lora无线的方式连接控制器以实现远程控制。音频传感器通过模拟信号线与控制器相连；姿态感器通过uart与主机连接；a电机温度传感器、b电机温度传感器、a减速器温度传感器、b减速器温度传感器、天线基座温度传感器、环境温湿度传感器均通过1-wire总线与控制器相连。

音频传感器获取天线和天线基座运转时发出的音频信号值。当电机驱动天线旋转时会产生声音，且声音会在天线旋转过程中产生变化，包括频率和振幅的变化。当声音的变化使音频信号达到告警值时，触发天线运转平稳度异常告警；当声音变化形成一定的趋势，并且音频信号超过预警值时，触发天线运转平稳度异常预警。

姿态传感器是用于感知天线和天线基座的姿态信息。姿态信息包括三轴加速度、三轴陀螺仪、三轴角度等，当天线在静止或运行过程中发生姿态变化就会被该传感器检测出来。当姿态信息的任一值达到告警值时，触发天线运转平稳度异常告警；当姿态信息的任一值超过设定的预警值时，触发天线运转平稳度异常预警。

所述a电机温度传感器和b电机温度传感器获取天线驱动电机温度值，a电机和b电机均为天线旋转驱动电机，两个电机互为备份，提高设备稳定性。所述a减速器温度传感器和b减速器温度传感器获取减速器温度值，a减速器安装在a电机上，b减速器安装在b电机上，两个减速器互为备份，提高设备稳定性。所述天线基座温度传感器获取大盘基座的温度值。通过在天线大盘基座、驱动电机、减速器等多各位置部署温度传感器来获取详细温度信息。当任一所述温度值超过设定的温度值预警值时，触发天线运转平稳度异常预警，当任一所述温度值达到告警值时，就会触发天线运转平稳度异常告警。

环境温湿度传感器是获取天线塔温度和湿度的环境信息，起到辅助告警的作用，当湿度达到告警值时，就会触发环境异常告警。

控制器负责各传感器的控制、信号采集以及信号处理和告警预警以及远程无线通信功能。上述的各传感器在控制器的控制下有序的进行信号采集，其中音频信息在主机中先进行傅里叶变换完成时域到频域的转换以便更好的对频率和幅度进行分析。控制器会对每个传感器的数据进行单独处理，建立单个传感器的态势感知曲线；最终会把各单独传感器的态势进行融合，形成综合态势曲线。当综合态势曲线达到预警值时会触发天线运行平稳度预警，预警的作用是在雷达天线运转发生故障之前产生提示，让设备运维人员提前做好准备，安排处理事件，减少故障带来的影响。当综合态势曲线达到告警值时会触发天线运行平稳度告警，告警说明雷达天线运转发生故障了，提示设备运维人员尽快处理故障。控制器采用lora无线的方式与机房计算机进行远程通信，该通信方式传输距离远、功耗低，可以有效的实现天线塔与设备机房之间的无线通信。

与现有的民航雷达天线运转平稳度检测技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型的监测民航雷达天线运转平稳度装置，通过多种传感器来感知天线运转平稳度的信息，监测准确、可靠性高。

2、本实用新型的监测民航雷达天线运转平稳度装置，可以24小时全天候工作，实时监测。

3、本实用新型的监测民航雷达天线运转平稳度装置，具备态势感知功能，不但能实时检测告警，而且还有预警功能。

本实用新型的监测民航雷达天线运转平稳度装置，具备远程无线监控功能，采用无线的方式可以有效的减少雷击的影响，远程监控可以让雷达技术人员不用上天线塔就能了解天线运转的平稳度情况。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型。

图1是本实用新型所述的一种监控空管雷达天线运转平稳度装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体设施例和附图，对本实用新型进行详细说明。所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本实用新型所述的一种监测空管雷达天线运转平稳度装置的结构示意图如图1所示，其包括a电机温度传感器、b电机温度传感器、a减速器温度传感器、b减速器温度传感器、天线基座温度传感器、姿态传感器、环境温湿度传感器、音频传感器、控制器、远程监控。

a电机温度传感器型号为ds18b20，置于a电机散热外壳并与其紧密接触，负责检测a电机的温度，通过1-wire总线与控制器相连。

b电机温度传感器型号为ds18b20，置于b电机散热外壳并与其紧密接触，负责检测b电机的温度，与a电机温度传感器共用1-wire总线，通过总线控制器相连。

a减速器温度传感器型号为ds18b20，置于a电机减速器散热外壳并与其紧密接触，负责检测a电机减速器的温度，与a电机温度传感器共用1-wire总线，通过总线控制器相连。

b减速器温度传感器型号为ds18b20，置于b电机减速器散热外壳并与其紧密接触，负责检测b电机减速器的温度，与a电机温度传感器共用1-wire总线，通过总线控制器相连。

天线基座温度传感器型号为ds18b20，置于天线大盘底壳并与其紧密接触，负责检测电机基座的温度，与a电机温度传感器共用1-wire总线，通过总线控制器相连。

姿态传感器型号为mpu6050，置于天线大盘底壳并与其紧密接触，姿态传感器是个综合传感器，能感知三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴角度等信息，负责检测天线的振动、角度变化等姿态信号，姿态传感器通过uart接口与控制器相连。

环境温湿度温度传感器型号为dht22，置于天线塔机房，负责检测天线塔机房的温度和湿度环境，通过单独的1-wire总线控制器相连。

音频感器型号为海康威视ds-2fp3021，置于天线塔内，负责检测天线运转过程中产生的音频信号，通过600欧平衡线与控制器相连。

控制器为一嵌入式主机，置于天线塔内，负责连接和控制所有传感器、数据处理、告警预警、lora远程通信。控制器负责各传感器的控制、信号采集以及信号处理和告警预警以及远程无线通信功能。上述的各传感器在控制器的控制下有序的进行信号采集，其中音频信息在主机中先进行傅里叶变换完成时域到频域的转换以便更好的对频率和幅度进行分析。控制器会对每个传感器的数据进行单独处理，建立单个传感器的态势感知曲线；最终会把各单独传感器的态势进行融合，形成综合态势曲线。当综合态势曲线达到预警值时会触发天线运行平稳度预警，预警的作用是在雷达天线运转发生故障之前产生提示，让设备运维人员提前做好准备，安排处理事件，减少故障带来的影响。当综合态势曲线达到告警值时会触发天线运行平稳度告警，告警说明雷达天线运转发生故障了，提示设备运维人员尽快处理故障。控制器采用lora无线的方式与机房计算机进行远程通信，该通信方式传输距离远、功耗低，可以有效的实现天线塔与设备机房之间的无线通信。

远程监控通过lora无线方式与控制器进行通信，可以通过远程的方式对天线运转平稳度进行监测，同时也实现通过远程对控制器和传感器的工作状态进行监控。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。