專利名稱：一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及民用航空器的安全管理領(lǐng)域，具體來說是一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置。
背景技術(shù)：
民用飛機的安全性是飛機系統(tǒng)級和整機級的屬性。從20世紀70年代開始，為了減少故障診斷時間，提高系統(tǒng)的維修性和測試性，民用航空器普遍采用了機內(nèi)測試設(shè)備(BITE凍進行飛機部件級或外場可更換單元(LRU)級的狀態(tài)分析。但傳統(tǒng)的BIT技術(shù)存在虛警率高、只能進行部件級或LRU級故障診斷和檢測的問題，并且無法早期檢測出部件或子單元的故障癥候。
近年新興的預(yù)測與健康狀態(tài)管理技術(shù)(Prognostics and Health Management, PHM)，則通過利用先進傳感器和各類算法，實現(xiàn)對故障癥候的先導(dǎo)式智能監(jiān)測，推理得到系統(tǒng)級和整機級的健康狀態(tài)。
從民用航空器可靠性發(fā)展趨勢來看，基于BITE的部件級健康管理雖然相對成熟，伹已難以滿足飛機安全狀態(tài)的管理，而基于先進傳感器的PHM技術(shù)則在若干關(guān)鍵技術(shù)上需要突破，因而，有必要將兩類實現(xiàn)方式進行結(jié)合。發(fā)明 內(nèi) 容
本實用新型的目的是為了解決民用航空器安全管理中的報警和預(yù)警告問題，從系統(tǒng)安全性要求出發(fā)，綜合了 BITE技術(shù)和PHM技術(shù)在短期報警和長期預(yù)警方面的特點，提出一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置。
本實用新型一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置，具體包括分系統(tǒng)LRU、分系統(tǒng)BITE、數(shù)據(jù)存儲單元和分系統(tǒng)區(qū)域推理器、嵌入式傳感器、分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元；
分系統(tǒng)LRU用來檢測和管理最基本一級機載設(shè)備單元；
分系統(tǒng)BITE對分系統(tǒng)LRU進行故障檢測、隔離與診斷，產(chǎn)生初始的離散故障信息，通過航空數(shù)據(jù)總線發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲單元；
嵌入式傳感器作為安裝在分系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部的嵌入式傳感器，對設(shè)備的運行性能和狀態(tài)參數(shù)進行持續(xù)監(jiān)測，獲得性能和狀態(tài)的監(jiān)測信號,以便為設(shè)備工作狀態(tài)的健康趨勢進行預(yù)測； 分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元對嵌入式傳感器獲取的原始監(jiān)測信號進行降噪、濾波處理，產(chǎn)
生初始的分系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)，并通過航空數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)存儲單元；
數(shù)據(jù)存儲單元用來存儲覆蓋時間跨度的、來自分系統(tǒng)BITE的故障信息以及嵌入式傳感
器的健康狀態(tài)信息；
分系統(tǒng)區(qū)域推理器提取數(shù)據(jù)存儲單元的信息，通過分系統(tǒng)區(qū)域推理器的融合和推理規(guī)則， 對覆蓋一定的時間跨度范圍內(nèi)的健康狀態(tài)信息和故障信息進行綜合診斷，生成最終的分系統(tǒng) 告警、預(yù)警信息和健康狀態(tài)信息，并將上述信息發(fā)送到高一層次系統(tǒng)。
本實用新型的優(yōu)點在于
(1) 綜合了BITE技術(shù)和PHM技術(shù)在短期報警和長期預(yù)警方面的特點，作為告警系
統(tǒng)的信息來源；
(2) 發(fā)揮傳統(tǒng)BITE成熟、簡單、響應(yīng)速度快的特點，在已經(jīng)出現(xiàn)事故或故障時及時 報警，提高民用航空器的安全性；
(3) 發(fā)揮PHM推理機制的長期、趨勢分析特性，對尚未發(fā)展為事故的早期故障征候 進行預(yù)報和預(yù)警，為事故預(yù)防提供足夠的響應(yīng)時間；
(4) 利用PHM傳感器提供的長期運行狀態(tài)信息和趨勢，去除BITE產(chǎn)生的虛警和關(guān) 聯(lián)故障，降低虛警率，提高故障診斷能力；
(5) 充分利用民用航空器內(nèi)各部件或LRU的BITE故障信息和PHM傳感器狀態(tài)信息， 并通過分析系統(tǒng)內(nèi)各部件間的交互問題，融合推理得到飛機系統(tǒng)級的安全狀態(tài)；


圖1為本實用新型的數(shù)據(jù)接口裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
本實用新型是一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置，具體包括分系統(tǒng) LRU1、分系統(tǒng)BITE2、嵌入式傳感器3、分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元4、數(shù)據(jù)存儲單元5和 分系統(tǒng)區(qū)域推理器6六個單元，其結(jié)構(gòu)如圖l所示。
分系統(tǒng)BITE2和分系統(tǒng)LRU1是BIT技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)單元。
其中，分系統(tǒng)LRU1是用來檢測和管理的最基本一級機載設(shè)備單元；分系統(tǒng)BITE2對分系統(tǒng)LRU1進行故障檢測、隔離與診斷，產(chǎn)生初始的離散故障信息,通過航空數(shù)據(jù)總線發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲單元5。
嵌入式傳感器3、分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元4、數(shù)據(jù)存儲單元5和分系統(tǒng)區(qū)域推理器6是PHM技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)單元。
其中，嵌入式傳感器3作為安裝在分系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部的嵌入式傳感器3，對分系統(tǒng)的運行性能和狀態(tài)參數(shù)進行持續(xù)監(jiān)測，獲得性能和狀態(tài)的監(jiān)測信號,以便為分系統(tǒng)LRU1工作狀態(tài)的健康趨勢進行預(yù)測；
分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元4對嵌入式傳感器3獲取的原始監(jiān)測信號進行降噪、濾波、特
征提取等處理，以減少由于噪音信號的干擾帶來的計算困難，產(chǎn)生初始的分系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)等健康狀態(tài)信息，該健康狀態(tài)信息通過航空數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)存儲單元5，以便進一步的綜合和推理。所述的特征提取是用來提取出能夠表征分系統(tǒng)性能狀態(tài)的特征。
數(shù)據(jù)存儲單元5通過航空數(shù)據(jù)總線接收并存儲一段時間跨度內(nèi)的分系統(tǒng)BITE2的故障信息和分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元4的健康狀態(tài)信息。
分系統(tǒng)區(qū)域推理器6提取數(shù)據(jù)存儲單元5的信息，通過推理器的融合和推理規(guī)則，對覆蓋一定的時間跨度范圍內(nèi)的健康狀態(tài)信息和故障信息進行綜合診斷，實時評估分系統(tǒng)的安全狀態(tài)水平等級，去除關(guān)聯(lián)故障和虛假故障，生成最終的分系統(tǒng)告警、預(yù)警信息和健康狀態(tài)信息，并將上述信息發(fā)送到高一層次系統(tǒng)7。
上述推理還綜合了來自分系統(tǒng)BITE2的實時故障信息，分系統(tǒng)區(qū)域推理器6對事故和異常的反應(yīng)特性可以獲得很大的改善。分系統(tǒng)區(qū)域推理器6將分系統(tǒng)的健康狀態(tài)信息、報警信息和預(yù)警信息傳輸給高一層次的系統(tǒng)7，以便進行更高層次的安全告警和預(yù)警。
此外，本接口結(jié)構(gòu)中還利用航空數(shù)據(jù)總線來連接各個物理實體，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和控制信號傳輸功能。
權(quán)利要求1、一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置，具體包括分系統(tǒng)LRU、分系統(tǒng)BITE、數(shù)據(jù)存儲單元和分系統(tǒng)區(qū)域推理器；其特征在于還包括嵌入式傳感器、分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元；分系統(tǒng)LRU用來檢測和管理最基本一級機載設(shè)備單元；分系統(tǒng)BITE對分系統(tǒng)LRU進行故障檢測、隔離與診斷，產(chǎn)生初始的離散故障信息，通過航空數(shù)據(jù)總線發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲單元；嵌入式傳感器作為安裝在分系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部的嵌入式傳感器，對分系統(tǒng)的運行性能和狀態(tài)參數(shù)進行持續(xù)監(jiān)測，獲得性能和狀態(tài)的監(jiān)測信號，以便為分系統(tǒng)LRU工作狀態(tài)的健康趨勢進行預(yù)測；分系統(tǒng)傳感器預(yù)處理單元對嵌入式傳感器獲取的原始監(jiān)測信號進行降噪、濾波處理，產(chǎn)生初始的分系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)，并通過航空數(shù)據(jù)總線傳輸給數(shù)據(jù)存儲單元；數(shù)據(jù)存儲單元存儲覆蓋時間跨度的、來自分系統(tǒng)BITE的故障信息以及嵌入式傳感器的健康狀態(tài)信息；分系統(tǒng)區(qū)域推理器提取數(shù)據(jù)存儲單元的信息，通過分系統(tǒng)區(qū)域推理器的融合和推理規(guī)則，對覆蓋一定的時間跨度范圍內(nèi)的健康狀態(tài)信息和故障信息進行綜合診斷，生成最終的分系統(tǒng)告警、預(yù)警信息和健康狀態(tài)信息，并將上述信息發(fā)送到高一層次系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型一種用于安全預(yù)警和報警系統(tǒng)的健康管理數(shù)據(jù)接口裝置，將基于BITE的部件級健康管理與基于于先進傳感器的PHM技術(shù)進行結(jié)合；從系統(tǒng)安全性要求出發(fā)，綜合了BITE技術(shù)和PHM技術(shù)在短期報警和長期預(yù)警方面的特點，作為告警系統(tǒng)的信息來源；本發(fā)明的優(yōu)點在于在已經(jīng)出現(xiàn)事故或故障時及時報警，提高民用航空器的安全性；對尚未發(fā)展為事故的早期故障征候進行預(yù)報和預(yù)警，為事故預(yù)防提供足夠的響應(yīng)時間；去除BITE產(chǎn)生的虛警和關(guān)聯(lián)故障，降低虛警率，提高故障診斷能力；充分利用民用航空器內(nèi)各部件或LRU的BITE故障信息和嵌入式傳感器狀態(tài)信息，并通過分析系統(tǒng)內(nèi)各部件間的交互問題，融合推理得到飛機系統(tǒng)級的安全狀態(tài)。
文檔編號G01M99/00GK201362367SQ20092010629
公開日2009年12月16日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者尹樹悅, 王曉云, 趙廷弟 申請人:北京航空航天大學(xué)