专利名称：雷达运行状态远程监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达监测技术领域，特别是一种雷达运行状态远程监测系统。
背景技术：
目前，边海防雷达、海洋渔业雷达维修保障主要存在以下几个问题一是雷达站(值勤点)多地处沿海一线(或海上)，位置分散，交通不便，环境气候恶劣，雷达故障率高，维修保障困难；二是雷达站(值勤点)维修保障技术人员技术水平参差不齐，自身排除故障能力较弱；三是雷达站(值勤点)检测维修设备有限，备件筹措困难，送修程序繁琐，往返周期长。当雷达站(值勤点)无力排除故障时，只能依靠上级派人到场抢修，消耗了大量的人力、物力、财力，耽误了大量的时间，降低了保障效能，影响了值勤的顺利进行。因此，对雷达运行状况进行全方位地自动监测，建立基于网络的远程故障智能监测系统能有效解决上述问题，意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种雷达运行状态远程监测系统，能实现远程监测雷达的运行状态。本发明采用以下方案实现一种雷达运行状态远程监测系统，其特征在于由感知层、数据汇聚层和应用层经由网络层相互通信组成；所述感知层是运用传感器配合采集处理电路将各基站的雷达状态变量以及雷达周边环境变量转换成数字虚拟量；所述网络层主要实现系统的网络拓扑、数据传输的方式以及网络安全措施；所述数据汇聚层用于同步各基站分布存储的数据，并且将其汇聚到系统的中心的数据服务器中；所述应用层根据不同用户需求对中心和各雷达站提供数据访问、数据处理以及可视化功能。在本发明一实施例中，所述感知层包括设于各基站的感知采集处理终端；所述感知采集处理终端由信号集成器、检测工控机、网络交换机组成；所述的信号集成器通过传感器采集雷达状态变量以及雷达周边环境变量发送给检测工控机进行整合处理后，通过网络交换机发送给网络层。在本发明一实施例中，所述的信号集成器内设有环境监控信号采集模块，该环境监控信号采集模块采用的传感器包括一电压互感器，用于采集雷达供电电压信号；一电量隔离传感器，用于采集雷达供电电流信号；一电涡流位移传感器，用于采集雷达的位移信息；一温湿度变送器，用于采集雷达周边环境的温湿度；以及一风速传感器，用于采集该雷达周边环境的风速。在本发明一实施例中，所述的检测工控机由包括一双系统工控机以及与该双系统工控机连接的雷达关键点位信号采集模块、高清VGA信号采集模块和信号转换处理模块；所述雷达关键点位信号采集模块采集雷达关键点位信号；所述高清VGA信号采集模块将雷达输出的VGA信号进行处理，所述信号转换处理模块将雷达专用检测设备的检测信号转换成RS485信号发送给所述双系统工控机。
在本发明一实施例中，所述的高清VGA信号采集模块包括
一多路数据采集模块，用以接入多路雷达视频信号；
一 FPGA模块，该FPGA模块与所述多路数据采集模块的输出端连接；
一存储器，该存储器与所述FPGA模块连接，作为FPGA模块的数据处理缓存；以及一PCI总线接口电路，该PCI总线接口电路将FPGA模块输出的视频信号传送到所述双系统工控机。在本发明一实施例中，所述的双系统工控机包括一设有风扇的供电电源以及相互通信的第一处理器和第二处理器，所述的第二处理器连接有PCI总线电路、内存、存储硬盘、显示屏以及网络通讯电路。本发明一实施例中，该系统采用多线程和内存缓冲技术来协调信号采集与显示的步调设置两个线程--采集线程和显示线程，并在内存开辟多缓冲区，先将采集到的数据 存放到缓冲区里，然后负责信号采集的线程继续采集；负责显示的线程则从缓冲区取数据。在本发明一实施例中，该系统采用系统出现故障时才开始存储异常信号值，这样即能满足后面排除故障的需要，减少存储量，降低信号采集机的负载压力，并且给予用户停止在出现异常开始报警的之后停止把异常的数据插入数据库的按钮。本发明集成融合基于物联网的嵌入式传感、高速数据采集、远程工控等技术，研发雷达运行状态远程监测系统，对雷达屏显、信号通路、供电电压、环境等四类运行状态进行全系统、全方位监测，提供实时、稳定、全面、准确的数据，建立故障诊断专家数据库，实现雷达本地智能维修和远程异地专家网络会诊，达到预防性维修，实现雷达全寿命管理。
图1是本发明系统网络架构原理示意图。图2是本发明实施例感知处理终端硬件架构示意图。图3是本发明一实施例感知处理终端的具体硬件架构原理示意图。图4是本发明一实施例双系统工控机的硬件电路原理不意图。图5是本发明高清VGA信号采集处理模块原理示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。如图1所示，本实施例提供一种雷达运行状态远程监测系统，其特征在于由感知层、数据汇聚层和应用层经由网络层相互通信组成；所述感知层是运用传感器配合采集处理电路将各基站的雷达状态变量以及雷达周边环境变量转换成数字虚拟量；所述网络层主要实现系统的网络拓扑、数据传输的方式以及网络安全措施；所述数据汇聚层用于同步各基站分布存储的数据，并且将其汇聚到系统的中心的数据服务器中；所述应用层根据不同用户需求对中心和各雷达站提供数据访问、数据处理以及可视化功能。具体的，请参照图2，图中所述感知层包括设于各基站的感知采集处理终端；所述感知采集处理终端由信号集成器、检测工控机、网络交换机组成；所述的信号集成器通过传感器采集雷达状态变量以及雷达周边环境变量发送给检测工控机进行整合处理后，通过网络交换机发送给网络层。较佳的，请参见图3，图3是本发明一实施例感知处理终端的具体硬件架构原理示意图。图中，所述的信号集成器内设有环境监控信号采集模块，该环境监控信号采集模块采用的传感器包括一电压互感器，用于采集雷达供电电压信号I ;一电量隔离传感器，用于采集雷达供电电流信号2 ;—电涡流位移传感器，用于采集雷达的位移信息3 温湿度变送器，用于采集雷达周边环境的温湿度4 ;以及一风速传感器，用于采集该雷达周边环境的风速5。在本发明一实施例中，所述的检测工控机由包括一双系统工控机以及与该双系统工控机连接的雷达关键点位信号采集模块、高清VGA信号采集模块和信号转换处理模块；所述雷达关键点位信号采集模块采集雷达关键点位信号6 ;所述高清VGA信号采集模块将雷达输出的VGA信号7进行处理，所述信号转换处理模块将雷达专用检测设备的检测信号8转换成RS485信号发送给所述双系统工控机。此外，工作人员还可以将实体仪器检测值9直接送入所述的双系统工控机，以利工作人员测试数据的统一保存和处理。由于系统采集的数据量比较大，为了保证系统高效的稳定，上述的双系统工控机是采用双系统设计，不仅具有较强的扩充性，能多任务同时进行，而且能有效延长系统的使用寿命。请参见图4，该双系统工控机包括一设有风扇的供电电源以及相互通信的第一处理器和第二处理器，所述的第二处理器连接有PCI总线电路、内存、存储硬盘、显示屏以及网络通讯电路。要说明的是，对于采集VGA信号，传统的方式有两种一是将VGA转换为视频进行处理，但这样会大幅度降低画面质量；二是采取软件抓屏的方式对电脑画面进行采集，但这样必须安装特定软件才能实现，影响性能且只能安装于PC系统，对于雷达等专用设备无能为力。由于雷达站(值勤点)多地处沿海一线(或海上)，位置分散，交通不便，环境气候恶劣，雷达故障率高，维修保障困难。因此，对雷达视频信号的远端采集是非常重要的。为克服上述问题，本发明采用高清VGA信号采集模块采集雷达的视频信号，请参见图5该高清VGA信号采集模块包括一多路数据采集模块，用以接入多路雷达视频信号；一 FPGA模块，该FPGA模块与所述多路数据采集模块的输出端连接；一存储器，该存储器与所述FPGA模块连接，作为FPGA模块的数据处理缓存；以及一 PCI总线接口电路，该PCI总线接口电路将FPGA模块输出的视频信号传送到所述双系统工控机。本实施例可将多路视频数据通过多路采集模块进行模数转换后发送给后级的FPGA模块，通过FPGA写入SDRAM作为缓存，再经FPGA从SDRAM中将采集压缩的数据读出通过PCI总线传输到上位机。其不仅保证了视频数据的完整性，而且实现远程传输，通过FPGA模块对视频数据的压缩保证了信号传输的速度，且实现了上位机一台显示器上同时显示另外一台甚至多台雷达设备的VGA数据，不用增加额外的设备。值得一提的是，本发明的系统信号采集涉及到一边采集一边实时显示，如果采集的频率很高，并且采集和实时显示程序采用单线程实现，则显示就会有卡顿现象；同时，雷达远程维修系统需要实现B/S模式，这样大大增加了信号采集机器的负载，如果处理不当，卡顿现象会更明显。为克服该问题，本发明提出采用多线程和内存缓冲技术来协调信号采集与显示的步调设置两个线程一采集线程和显示线程，并在内存开辟多缓冲区，先将采集到的数据存放到缓冲区里，然后负责信号采集的线程继续采集；负责显示的线程则从缓冲区取数据。此外，信号存储空间需要量大。系统采集的信号为多路，很多的信号的频率也很高，若实时存储信号值，则一方面存储空间会膨胀的很快。针对该问题，本系统拟采用系统出现故障时才开始存储异常信号值，这样即能满足后面排除故障的需要，减少存储量，降低信号采集机的负载压力。并且给予用户停止在出现异常开始报警的之后可以停止把异常的数据停止插入数据库的按钮。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种雷达运行状态远程监测系统，其特征在于由感知层、数据汇聚层和应用层经由网络层相互通信组成； 所述感知层是运用传感器配合采集处理电路将各基站的雷达状态变量以及雷达周边环境变量转换成数字虚拟量； 所述网络层主要实现系统的网络拓扑、数据传输的方式以及网络安全措施； 所述数据汇聚层用于同步各基站分布存储的数据，并且将其汇聚到系统的中心的数据服务器中； 所述应用层根据不同用户需求对中心和各雷达站提供数据访问、数据处理以及可视化功能。
2.根据权利要求I所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于所述感知层包括设于各基站的感知采集处理终端；所述感知采集处理终端由信号集成器、检测工控机、网络交换机组成；所述的信号集成器通过传感器采集雷达状态变量以及雷达周边环境变量发送给检测工控机进行整合处理后，通过网络交换机发送给网络层。
3.根据权利要求2所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于所述的信号集成器内设有环境监控信号采集模块，该环境监控信号采集模块采用的传感器包括一电压互感器，用于采集雷达供电电压信号；一电量隔离传感器，用于采集雷达供电电流信号；一电涡流位移传感器，用于采集雷达的位移信息；一温湿度变送器，用于采集雷达周边环境的温湿度；以及一风速传感器，用于采集该雷达周边环境的风速。
4.根据权利要求3所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于所述的检测工控机由包括一双系统工控机以及与该双系统工控机连接的雷达关键点位信号采集模块、高清VGA信号采集模块和信号转换处理模块；所述雷达关键点位信号采集模块采集雷达关键点位信号；所述高清VGA信号采集模块将雷达输出的VGA信号进行处理，所述信号转换处理模块将雷达专用检测设备的检测信号转换成RS485信号发送给所述双系统工控机。
5.根据权利要求4所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于所述的高清VGA信号采集模块包括 一多路数据采集模块，用以接入多路雷达视频信号； 一 FPGA模块，该FPGA模块与所述多路数据采集模块的输出端连接； 一存储器，该存储器与所述FPGA模块连接，作为FPGA模块的数据处理缓存；以及一PCI总线接口电路，该PCI总线接口电路将FPGA模块输出的视频信号传送到所述双系统工控机。
6.根据权利要求4所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于所述的双系统工控机包括一设有风扇的供电电源以及相互通信的第一处理器和第二处理器，所述的第二处理器连接有PCI总线电路、内存、存储硬盘、显示屏以及网络通讯电路。
7.根据权利要求6所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于该系统采用多线程和内存缓冲技术来协调信号采集与显示的步调设置两个线程一采集线程和显示线程，并在内存开辟多缓冲区，先将采集到的数据存放到缓冲区里，然后负责信号采集的线程继续采集；负责显示的线程则从缓冲区取数据。
8.根据权利要求I所述的雷达运行状态远程监测系统，其特征在于该系统采用系统出现故障时才开始存储异常信号值，这样即能满足后面排除故障的需要，减少存储量，降低信号采集机的负载压力，并且给予用户停止在出现异常开始报警的之后停止把异常的数据 插入数据库的按钮。
全文摘要
本发明涉及雷达监测技术领域，特别是一种雷达运行状态远程监测系统，该系统由感知层、数据汇聚层和应用层经由网络层相互通信组成；所述感知层是运用传感器配合采集处理电路将各基站的雷达状态变量以及雷达周边环境变量转换成数字虚拟量；所述网络层主要实现系统的网络拓扑、数据传输的方式以及网络安全措施；所述数据汇聚层用于同步各基站分布存储的数据，并且将其汇聚到系统的中心的数据服务器中；所述应用层根据不同用户需求对中心和各雷达站提供数据访问、数据处理以及可视化功能。本发明能实现雷达本地智能维修和远程异地专家网络会诊，达到预防性维修，实现雷达全寿命管理、监测。
文档编号G05B19/418GK102981471SQ201210463249
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者李晓兵, 范飞跃, 汪璟玢, 姚仰光, 林为庆, 林敏 申请人:福建德生通讯设备有限公司