數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在大功率短波發(fā)射機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

+ 王波 國家新聞出版廣電總局四九一臺

數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在大功率短波發(fā)射機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

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隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的成熟，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的機(jī)器學(xué)習(xí)算法廣泛運(yùn)用于各類重點(diǎn)設(shè)備的維護(hù)工作，本文針對大功率短波發(fā)射機(jī)的故障診斷流程，運(yùn)用了數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法中的因果分析法和排列圖法對該流程進(jìn)行優(yōu)化，提高了故障診斷的命中率，為實(shí)現(xiàn)智能化故障診斷提供了一定的參考價值。

因果分析；排列圖；故障診斷；大數(shù)據(jù)

1 引言

近年來，基于云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益成熟，同時大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)孕育而生，目前各類大數(shù)據(jù)應(yīng)用廣泛用于各類貴重復(fù)雜設(shè)備的維護(hù)工作中。而大功率（發(fā)射功率50kW以上）短波廣播發(fā)射機(jī)作為傳統(tǒng)的廣播覆蓋設(shè)備，在公共服務(wù)體系中仍有著不可替代的作用。

在大功率短波發(fā)射機(jī)維護(hù)工作中故障診斷是其中的難點(diǎn)之一，尤其是新入職的人員或新?lián)?dāng)機(jī)房的負(fù)責(zé)人，由于經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)備了解不夠深入，面對故障往往無所適從，為此，各廣播發(fā)射臺根據(jù)以往發(fā)射機(jī)出現(xiàn)的故障編制了各種類型的故障匯編和維護(hù)規(guī)程等等，以指導(dǎo)技術(shù)人員處理故障，縮短處理時間。

然而，在傳統(tǒng)的故障匯編和維護(hù)規(guī)程故障診斷流程編制中，主要將所有的可能性因素逐一排列，因此，為提高故障診斷的速度，技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)成為關(guān)鍵因素。所以，要提高技術(shù)維護(hù)人員的故障診斷能力，就是將大量隨機(jī)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、歸納，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法將其轉(zhuǎn)換成有規(guī)律的法則，從而達(dá)到優(yōu)化故障流程的目的。

2 數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法概述

數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法就是運(yùn)用概率論原理研究樣本特征同總體特征之間關(guān)系的一種科學(xué)方法。數(shù)理統(tǒng)計(jì)研究的對象主要是帶有隨機(jī)性質(zhì)的自然及社會現(xiàn)象。它通過隨機(jī)現(xiàn)象的觀察收集一定量的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行整理、分析，并應(yīng)用概率論的知識作出合理的估計(jì)、推斷、預(yù)測。其目的，是希望認(rèn)識研究對象的概率特征，比如它是否服從某種分布，各數(shù)字特征是多少等等，從而為正確決策提供科學(xué)依據(jù)。

該方法應(yīng)用范圍很廣，常常應(yīng)用于社會生產(chǎn)活動中，適用于工程質(zhì)量控制、市場營銷等領(lǐng)域中。若把發(fā)射機(jī)故障診斷作為一個生產(chǎn)活動，處理流程當(dāng)做一個質(zhì)量控制手段，那么我們就能將一些數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法應(yīng)用在這個故障診斷中。

常用的分析方法有調(diào)查分析法、分層法、排列圖法、因果分析法、直方圖法等等。根據(jù)發(fā)射機(jī)故障診斷的特點(diǎn)，筆者推薦使用排列圖法和因果分析法，下面簡單介紹一下這兩種方法。

排列圖法是按引起故障可能的原因從多到少的順序進(jìn)行排列而采用的一種簡單的圖示技術(shù)。排列圖由一個橫坐標(biāo)、兩個縱坐標(biāo)、幾個按高低順序排列的矩形和一條累積百分比折線組成。通常累計(jì)百分比將影響因素分為三類：占0%-80%的為A類因素，即主要因素；80%-90%的為B類因素，是次要因素；90%-100%的為C類因素，即一般因素。在使用排列圖法分析時，往往認(rèn)為處理了A類因素，就解決了大部分的問題。

因果分析法是一種逐步深入研究和討論問題的圖示方法。運(yùn)用因果分析法可以將問題類型進(jìn)行分類，有利于全面查找問題，在故障診斷中不致于漏檢。其制作的方法為：

1決定特性，就是要解決的問題，放在主干箭頭的前面。2確定引起問題特性的大枝，即影響正常工作的因素。3進(jìn)一步劃出中、小細(xì)枝，即找出中、小原因。4反復(fù)討論，補(bǔ)充遺漏的因素。

3 優(yōu)化方案

根據(jù)上述的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法，在編制各類故障匯編或維護(hù)規(guī)程時，首先使用因果分析法將對可能的因素進(jìn)行分類，然后將每種可能性進(jìn)行歸類，同時發(fā)動同類型發(fā)射機(jī)維護(hù)人員利用頭腦風(fēng)暴法盡可能窮盡每種可能性因素。其次通過統(tǒng)計(jì)近一段時期（可以是1年或半年）各種可能性因素發(fā)生的頻次，利用排列圖法繪制出引起該故障的帕累托曲線。第三在實(shí)際故障診斷中優(yōu)先考慮檢查A類故障點(diǎn)，然后是B類故障點(diǎn)，最后是C類故障點(diǎn)，這也就是成為我們優(yōu)化故障診斷流程的理論基礎(chǔ)。下面我們以國內(nèi)某型大功率短波發(fā)射機(jī)的一個典型故障診斷流程為例。

典型故障：末前級無陰流或過小

1故障現(xiàn)象

末前陰流小（或無），無過荷指示，高末無柵流，控制4（聯(lián)鎖5）燈滅。

2故障診斷處理流程圖

故障診斷處理流程如圖1所示。

注：寬放：寬頻帶射頻放大器 1A9：射頻自動增益控制器

通過以上的流程可以看出，為保證所有的狀況下該故障診斷的通用性，在編制流程時未針對發(fā)射機(jī)具體運(yùn)行和維護(hù)情況，來優(yōu)化整個故障診斷的流程。下面我們將運(yùn)用上述的因果分析法和排列圖法對此流程進(jìn)行優(yōu)化，以提高處理該故障的效率。

4 改進(jìn)后的流程

通過上面故障診斷流程描述以及筆者長年發(fā)射機(jī)維護(hù)工作經(jīng)歷，大功率短波發(fā)射機(jī)故障點(diǎn)或原因分為以下幾類：

第一類：人的因素；第二類：電源故障；第三類：子設(shè)備故障；第四類：材料工藝；第五類：環(huán)境。

根據(jù)上述的故障描述就可

第一類：人的因素

1電源空氣開關(guān)未合；2射頻衰減器未置于指定位置；

圖一　末前級陰流過小或無故障診斷流程

圖2　末前級陰流過小或無故障因果分析圖

3調(diào)諧方法不夠熟練。

第二類：電源故障

1頻率合成器電源；2寬放電源；3末前級電源。

第三類：設(shè)備自身故障

1頻率合成器；2寬放；31A9（射頻自動增益控制器）；4末前級電子管。

第四類：材料工藝

1連接線纜質(zhì)量；2線纜接頭焊接工藝。

第五類：環(huán)境

1環(huán)境溫度過高，元器件參數(shù)變化。

制作成因果分析圖，如圖2所示：

前面我們分析過，通過繪制因果分析圖，可有層次分析引起故障的原因，集中所有有關(guān)人員的智慧和經(jīng)驗(yàn)，做到所有故障點(diǎn)無一遺漏。為下面使用排列圖法優(yōu)化故障診斷流程打好基礎(chǔ)，也可以說因果分析法是優(yōu)化故障診斷流程的基礎(chǔ)工作。

通過上述的故障點(diǎn)歸類，我們可以針對這部或多部同類型的發(fā)射機(jī)一段時期上述故障點(diǎn)發(fā)生的頻次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如得出以下表1：

通過上述的表格我們可以計(jì)算出各故障點(diǎn)的累計(jì)頻次百分比，從而繪制出排列圖，如圖3所示：

根據(jù)繪制的帕累托曲線，累計(jì)百分比占0%-80%的為A類因素，即主要因素；80%-90%的為B類因素，是次要因素；90%-100%的為C類因素，即一般因素。從上表可以得出：A類因素是：寬放故障、寬放電源、1A9故障、末前級電源、合成器故障等；B類因素是合成器電源、末前級電子管故障、調(diào)諧方法等；C類因素是：射頻衰減器過小、空氣開關(guān)未合、連接線纜質(zhì)量、線纜接頭焊接工藝、環(huán)境溫度過高等。

因此，我們在此故障診斷時，應(yīng)優(yōu)化檢查A類因素，其次是B類因素，同時根據(jù)難易程度，優(yōu)先檢查容易檢查的A類因素。經(jīng)過優(yōu)化的故障診斷流程為如圖4所示：從優(yōu)化后的故障診斷流程可以看出，對于發(fā)射機(jī)末前級陰流小或無的故障，尤其在發(fā)射機(jī)播出過程中，C類因素的人為因素，如空氣開關(guān)和激勵衰減器不在位置等不作考慮，優(yōu)先檢查A類因素的寬放電源、寬放設(shè)備、末前級電源、頻率合成器等，而后是B類因素，從而有效地提高了故障診斷的效率。

5 結(jié)語

以上分析可以得出，使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)化故障流程的前提，首先要保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的隨機(jī)性，抽樣發(fā)射機(jī)范圍盡可能大，這樣才具有普遍性，這些工作在傳統(tǒng)的維護(hù)模式是難以做到的。

如今，基于云計(jì)算的運(yùn)維管理體系已在廣播發(fā)射臺得到了應(yīng)用，目前，機(jī)器學(xué)習(xí)的故障診斷算法不久將來逐漸應(yīng)用到發(fā)射臺信息化平臺中，以上提出的基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)優(yōu)化故障診斷流程的方法，希望能起到拋磚引玉的作用，為將來基于云計(jì)算的智能化故障診斷機(jī)器學(xué)習(xí)算法提供了一定的參考價值。

表1　故障因素累計(jì)百分比

圖3　末前級陰流過小或無故障排列圖

圖4　優(yōu)化后故障診斷流程圖