孔庆宇，侯杰，王勇，王云升，蒋静
（中国人民解放军66139部队，北京100144）
摘要：故障树分析法是基于知识的故障诊断技术，是以倒树状模型确立问题根源的方法论。以串联模式为主要结构的显控系统，工作逻辑清晰，因果关系明显，与故障树分析法逻辑耦合度高，较适用于故障树分析法排除系统故障。
关键词：故障树分析法；显控系统
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1673-1131（2019）01-0036-02
Abstract:Fault tree analysis(FTA)is a knowledge-based fault diagnosis technology and a methodology to establish the root cause of the problem by inverted tree model.The display and control system with series mode as its main structure has clear working logic,obvious causality and high logical coupling with fault tree analysis,which is more suitable for fault tree analysis to troubleshoot system faults.
KeyWords:Fault tree analysis;The Display and Control System
0引言
显控系统是对视音频信号进行分析、处理、显示和记录的中央控制系统，大型显控系统常用于会议厅、演播大厅等场合，小型显控系统可集成安装在电视转播车、封闭式个人影院内，是办公、生活息息相关的工具系统。显控系统的连接方式以串联为主，工作时逻辑关系清晰，发生故障时常根据其连接关系及工作原理，用排除法寻问题根源，而故障树分析法正是一种依靠逻辑关系进行故障诊断的方法论，将故障树分析法应用于显控系统的排障处理，就显得事半功倍。 1故障树分析法
故障树分析法，即FTA（Fault Tree Analysis），是由美国贝尔实验室为提升火箭发射系统可靠性、安全性，在1961年由其研究员华特先生首先提出，之后大量应用于航天航空设计、原子反应堆、大型电子计算机等重要系统，如今已是可靠性分析和风险评估领域最重要的方法之一。
故障树分析法顾名思义，是以故障树为逻辑原型的分析法则，故障树由分级事件与逻辑门构成，其中分级事件包括顶事件、中间事件、底事件、未知事件和小概率事件，逻辑门包括与门、或门，其含义如表1所示。在进行故障分析时，首先根据目标系统的逻辑关系建立故障树，所建立的故障树至少包含顶事件、中间事件、底事件及逻辑门，对于中间事件层级过多的复杂故障树模型，可根据不交化原则对其进行逻辑化简，故障树建立成功后，依据现有诊断案例的知识经验对其中间事件及底事件进行 赋值，赋值既可是具体数据，也可由表示程度的文字副词代替，如在某些扩展故障树研究中，经常把节点（关键中间事件）的出现概率，划分为“经常发生”“较少发生”“极少发生”等，赋值完成后，就可用故障树分析法针对具体事件展开故障分析。
表1
故障树元素含义表
2显控系统的典型故障分析
显控系统通常由控制终端、信号源、视频矩阵、拼图处理器和显示单元组成，属于典型的串联连接方式，如图1所示，具备较强的逻辑性。
A-star算法，根据管道长度、管孔利用率、管道级别、曼哈顿距离四个因素综合评价光缆敷设代价，并对不同层级的光缆及管道进行匹配，可以较为准确的计算两局站/机房间的最优路由方案。
5结语
通过曼哈顿距离和A*算法得到的最优光缆路由是相对最优的光缆路径，在实际的工程设计中，可以指导光缆工程建设。但在建模的工程中涉及大量的基础资源数据，需提前准备；而寻址算法需要借助程序实现。目前已开发完成基于VB的计算工具，实际应用中仅需输入建模中需要的基础数据，点击计算即可给出结果。此次论文中讨论关于结合曼哈顿距离和A*算法的光缆路由寻址的理论基础，并已完成根据理论的初步建模实践，如需大规模应用，还需二次开发。
参考文献：
andida
[1]别丽华，蒋天发，李倩，等.基于Hashtable的启发式A-star
及其改进算法在最短路径问题中的高效实现[J].武汉：武汉大学学报(工学版),2016，49(6):944-948.
[2]Nannicini,G.,Delling,D.,Liberti,L.,Schultes,D．Bidirec-
tional A*Search for Time-Dependent Fast Paths．In:McGeoch,m176
苏格兰金链树C.C.(ed.)WEA2008.LNCS,vol.5038,pp.334-346.
[3]李彬.基于相对曼哈顿距离的Web聚类算法研究[J].
TECHNICAL APPLICATION,2015.
基金项目：江苏省高等学校自然科学研究（18KJD510009）
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图1显控系统构成图
显控系统的常见故障分为显示故障、传输故障、控制故障和网络故障四大类，以其中较为复杂的显示故障为例。
显示故障通常可分为显示单元无显示和图像失真两种情况。当显示单元无显示时，经常出现“黑屏”“、蓝屏”两种情况，而显示器一般都具备自检功能，纯粹黑屏的出现意味着显示单元参数异常与信号通道断路同时发生，其中通道的断路又分为前端断路和末端断路两种情况，前端断路意味着显示单元前的信号输出设备出现断路，如矩阵、拼图处理器等，末端断路则可能由显示单元本身的通道选择错误造成。显示单元蓝屏，意味着在信号通道建立的情况下无信号输入。
图像失真由图像本身显示差和行场异常共同造成，缺一般由线缆损耗引起。图像抖动是由显示单元与信号源信号格式不匹配造成，若信号源输出的视频信号刷新率较低，而拼图处理器窗口的刷新率又过高，则可能出现黑屏闪烁的情况，若信号源分辨率与拼图处理器窗口分辨率不匹配，还会造成图像不满屏或显示溢出等情况。
3故障树分析法在显控系统中的应用
根据上文中显示系统的故障分析，对该故障建立故障树，如图2
所示。
图2显示单元异常的故障树模型图
观察该故障树，发现中间事件过多，逻辑运算复杂，根据早期不交化原则对其进行逻辑简化。
T=E1+E2+U =E3+E4+X7·E5+U
=E6·X3+E7·X6+E5·X7+U
=(X1+X2)·X3+(X4+X5)·X6+(X8+X9)·X7+U =X1·X3+X2·X3+X4·X6+X5·X6+X7·X8+X7·
X9+U
X1·X3、X2·X3表示通路状态下矩阵无输出与信号源无输出，即矩阵故障、信号源故障；X4·X6、X5·X6表示显示单元参数异常情况下通道选择错误、前端断路，即拼图主机窗口参数故障和拼图处理器故障，均为拼图主机故障；X7·X8、X7·X9表示差存在情况下刷新率不匹配与分辨率不匹配均属信号源输出故障；U 表示知识库外的未探明事件，需要人工重新整理分析，在诊断系统应对范畴之外，暂不考虑，则有化简后的故障树如图3
所示。
图3逻辑简化后的故障树
根据知识经验对，对底事件进行赋值，设矩阵故障率为R 1、信号源故障率为R 2、拼图处理器故障率为R 3，则有：R 2>R 1>R 3
根据上述案例分析可得，在显示单元出现图像显示异常时，首先着手排查信号源故障，在信号源确认无障的情况下，按序排查矩阵和拼图处理器。对于故障树而言，化简前的故障树结构清晰，逻辑明确，问题根源直达末端，适合于地毯式的故障排查，如日常设备检测维护等；化简后的故障树排除了干扰项，根据赋值情况又明确了排障的先后关系，对于紧急时刻的“抢代通”行动有着重要意义，因此，故障树化简与否要根据使用情况的需求制定。
4结语
为了给显控系统排障从业者提供一种新的工作思路，本
文利用故障树分析法对显控系统的某种典型故障进行建模，并结合逻辑化简与赋值等手段使故障树表达的内容直白明了。但故障树分析法也存在一定局限性，系统越复杂，故障树就越复杂，运算也就越复杂，因此，对于显控系统的排障而言，没有绝对的手段与方法，只有结合实际，具体问题具体分析，才能构建出最适合显控系统的故障诊断方案。参考文献：[1]
孔庆宇，霍景河，王渊.基于知识的主流故障诊断技术研究
欲望号列车[J ].四川兵工学报,2015.9(36)：60-64.
[2]姜维.故障树分析技术在某型发射装置弹射机构中的应用[J ].兵工自动化,2016.35(1)：28-29.
[3]任立平.基于扩展故障树的飞机排故系统[J ].测控技术,
杂货店里的老师2016.35(3):107-109.
作者简介：孔庆宇（1987-），男，硕士研究生学历，助理工程师，
宵禁令
主要研究方向为显控系统的建设与使用；侯杰（1973-），男，硕士研究生学历，高级工程师，主要研究方向为显控系统的建设与使用。
信息通信孔庆宇：基于故障树分析法的显控系统排障研究
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