1. 试航数据文件清单与通道映射核对
任务对象与底账结构
一次电力推进试航通常同时产生多类采集文件:变频器/推进变频装置录波、推进电机侧电流电压录波、功率管理系统(PMS)日志、转速/扭矩传感器记录、GPS与航速记录、以及试航工况记录表。这些文件来自不同采集设备,时间戳基准、采样率、通道命名规则往往不一致。本案例的任务不是分析数据本身,而是先建立一份可信的数据底账:文件清单 + 通道映射表 + 一致性核对结论。
底账需要回答四个问题:有哪些文件(文件名、来源设备、起止时间、采样率、通道数);每个通道是什么(原始通道名 → 标准物理量 → 单位 → 量程/变比);时间基准是否统一(各文件时间戳是UTC、本地时间还是设备上电计时);通道是否齐全对齐(应有通道是否缺失、命名是否错位、采样率是否满足后续分析)。
文件清单的建立方法
清单不是简单罗列文件名,而是为每个文件记录可核对的元数据。建议字段:文件名、来源设备、采集通道数、标称采样率、时间戳类型、起止时间、文件大小、备注。下面给出一个可直接填写的示例清单(示例数据,非实测):
| 文件名 | 来源设备 | 通道数 | 采样率 | 时间戳类型 | 起止时间 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VFD_录波.csv | 推进变频装置 | 8 | 10 kHz | 设备上电计时 | 00:00:00–02:15:30 | 含三相电流、频率、母线电压 |
| MOTOR_录波.csv | 电机侧采集箱 | 6 | 5 kHz | 设备上电计时 | 00:00:00–02:15:30 | 含三相电流、转速、扭矩 |
| PMS_日志.log | 功率管理系统 | 事件型 | 1 Hz | 本地时间 | 2024-06-12 08:00–10:15 | 工况切换事件 |
| SHAFT_扭矩.csv | 扭矩仪 | 3 | 100 Hz | 本地时间 | 2024-06-12 08:00–10:15 | 轴系扭矩、转速 |
| GPS_航速.csv | GPS接收机 | 2 | 1 Hz | UTC | 2024-06-12 00:00–02:15 | 对地航速、航向 |
| 工况记录表.xlsx | 人工记录 | 事件型 | — | 本地时间 | 2024-06-12 08:00–10:15 | 各工况起止与目标功率 |
清单建立后立即能看出两个问题:时间戳类型有三种(上电计时、本地时间、UTC),采样率跨四个数量级(1 Hz 到 10 kHz)。这两点必须在映射表中显式标注,否则后续对齐会出错。
通道映射表与命名核对
映射表的核心是“原始通道名 → 标准物理量 → 单位/变比”三列,外加来源文件列。命名核对的重点是同名不同源:VFD_IA 与 MOT_IA 都叫“A相电流”,但一个是变频器输出侧、一个是电机侧,物理位置不同,不能混用。建议在标准物理量中加位置限定词,例如“推进电机A相电流(变频输出侧)”与“推进电机A相电流(电机侧)”。
变比列同样关键:VFD_UDC 标注 1:10,表示原始码值乘以 10 才是工程值(V)。若漏记变比,母线电压会整体偏小 10 倍,后续功率计算全错。核对时逐通道确认:单位是否与设备铭牌一致、变比是否与采集卡设置一致、通道序号是否与接线表一致。
时间戳基准统一与缺失通道识别
三类时间戳的统一策略:以 GPS 的 UTC 为绝对基准,PMS/扭矩/工况表的本地时间按试航当日时区偏移换算为 UTC,VFD 与 MOTOR 的上电计时需要找到与绝对时间的锚点(例如 PMS 日志中记录的采集启动事件时刻),用锚点把相对计时平移为绝对时间。锚点必须来自同一份日志,不能凭经验估计。
缺失通道识别用“应有清单 vs 实际清单”逐文件比对。示例中若 MOTOR_录波 实际只有 5 通道而清单写 6 通道,需确认缺的是哪一路(例如 MOT_TQ 扭矩通道未接入),并在底账备注中记录“缺失通道 + 影响评估”,而不是直接删除该行。