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)。

多源试航文件 → 通道映射底账 → 一致性核对 ① 源文件清单 VFD_录波.csv 变频装置 · 10 kHz · 8通道 时间戳:设备上电计时 MOTOR_录波.csv 电机侧 · 5 kHz · 6通道 时间戳:设备上电计时 PMS_日志.log PMS · 1 Hz · 事件型 时间戳:本地时间 SHAFT_扭矩.csv 扭矩仪 · 100 Hz · 3通道 时间戳:本地时间 GPS_航速.csv GPS · 1 Hz · 2通道 时间戳:UTC 工况记录表.xlsx 人工记录 · 事件型 时间戳:本地时间 ② 通道映射表(核心字段) 原始通道名 标准物理量 单位/变比 VFD_IA推进电机A相电流A / 1:1 VFD_IB推进电机B相电流A / 1:1 VFD_IC推进电机C相电流A / 1:1 VFD_FOUT变频器输出频率Hz / 1:1 VFD_UDC直流母线电压V / 1:10 MOT_IA电机侧A相电流A / 1:1 MOT_SPD电机转速rpm / 1:1 MOT_TQ电机输出扭矩kN·m / 1:1 PMS_MODE推进工况模式枚举 / — PMS_PWR推进功率kW / 1:1 SH_TQ轴系扭矩kN·m / 1:1 SH_RPM轴系转速rpm / 1:1 GPS_SOG对地航速kn / 1:1 GPS_HDG航向° / 1:1 注:变比表示原始码值→工程值的换算系数 ③ 一致性核对项 时间戳基准 上电计时 / 本地 / UTC 三类 需统一到同一时间轴 ⚠ 未统一则无法对齐工况 采样率一致性 10k / 5k / 100 / 1 Hz 混合 后续分析需重采样或分频 ⚠ 采样率不足则谐波失真 通道命名一致性 VFD_IA 与 MOT_IA 同名不同源 需按来源前缀区分 ⚠ 错位将导致电流对比错误 缺失通道识别 应有通道 vs 实际通道 逐文件比对通道数 ⚠ 缺失需记录并评估影响 底账输出 文件清单 + 映射表 + 核对结论 作为后续分析的可信输入

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810 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65 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3100 Hz本地时间2024-06-12 08:00–10:15轴系扭矩、转速
GPS_航速.csvGPS接收机21 HzUTC2024-06-12 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。

底账完成后做一次“反向抽查”:随机取一个工况时刻,从映射表反查各文件对应通道,确认时间对齐后数值量级合理(例如电流在数百安、转速在数十至百余转每分、扭矩在数百千牛米量级)。量级明显异常通常意味着变比或通道错位。
不要用文件名推断通道含义。同一试航中不同设备可能复用相同通道名,必须以采集配置或接线表为准;无法确认的通道在底账中标记“待确认”,不得默认为已知物理量进入后续计算。