机载PHM系统软件设计与验证

针对现有PHM系统软件开发中存在的软件模块规范性差、复用率低和鲁棒性弱等问题,提出了一种基于OSA-CBM标准的构件化机载PHM系统软件设计方法,描述了机载PHM系统软件的构件化模型定义、功能框架、分层体系结构和软件控制流程;设计了机载PHM系统的构件接口和核心功能构件;实现了符合OSA-CBM规范接口的构件化软件。通过原型系统软件验证了构件化机载PHM系统软件设计和开发方法的正确性,表明了该方法能够提升软件的规范性、复用率、鲁棒性和可扩展性。     

基于PHM的数字化生产线健康管理体系结构研究

针对数字化生产线的自动化控制与诊断要求,结合当前的智能制造背景,以数字化生产线设备群为研究对象,对设备群健康管理体系结构做出分析,并设计开发了基于PHM的数字化生产线健康管理系统。首先借鉴了OSA-CBM的PHM技术体系结构,提出数字化生产线设备群PHM体系结构,然后应用组态技术在结构上对设备群监测系统进行设计研究,实现对异步、异构数据的集成应用,最后重点分析了对故障进行诊断的综合诊断平台和健康管理平台     

油库多源设备数据采集和处理系统设计研究

为解决大规模成品油库异构设备的数据采集和实时处理问题,创新性地设计了一种针对成品油库的通用化、高可用性的工业实时数据采集和处理系统,以定义异构数据采集的四层架构,并规范油库设备设计的四层级编码和数据格式化处理规则。按照开放平台通信统一架构(OPC UA)标准协议,对油库多源异构设备进行数据采集和协议转换。利用消息队列遥测传输(MQTT)协议与云平台进行数据转发和传输,同步提出采集的高可用性策略,实现多源异构设备设施与平台端大规模数据的实时采集和交互。云平台端利用Kafka、Storm、MySQL和Redis实现大规模实时数据的高速处理。该系统在多座大型成品油库试点应用,实现对油库安全生产的实时数据采集、处理和预警推送,采集监控点超过5 000个,测试数据采集和处理最大时延低于1.5 s。应用结果证实了该系统的有效性。     

基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台设计

针对航空发动机PHM系统功能、性能验证要求高、验证内容多、验证业务复杂等实际问题,分析了国外先进航空发动机PHM系统开发验证情况及经验,提出了一种基于知识图谱技术的PHM仿真验证平台设计方法。该方法利用了知识图谱在具有的半结构化、高效性、直观等特点,实现了发动机PHM验证涉及到的故障模式、故障特征、算法模型及专家知识等大量信息知识的有效组织与管理。在此基础上,进一步面向发动机PHM验证数据量大、计算需求高等需求,采用大数据、数据挖掘、机器学习、云服务等技术,搭建了基于知识图谱的航空发动机PHM仿真验证平台,实现了数据挖掘与信息提取、专家知识获取、多层级融合诊断智能导向型推理等应用。最后,以某型发动机为对象,介绍了发动机PHM仿真验证情况。经实际验证结果分析,该文提出的PHM仿真验证平台能够有效解决航空发动机PHM系统可验证的历史故障样本少、验证功能单一等问题。     

基于MBSE技术的航天器电气系统设计技术

针对MBSE技术应用于航天器电气系统设计开展研究,建立从需求分析、功能定义、逻辑设计、逻辑实现及物理实现的完整的电气系统实现方案,分析了各个层级之间的映射及关联方法。针对航天器电气系统特点,提出了新的、系统的工程解决方案。以SystemWeaver为开发平台,以典型的飞行器管理平台为研究对象,至顶向下开展正向设计,根据顶层输入开展需求分析,面向功能需求进行功能定义,在符合相关技术标准、经验基础上利用逻辑设计及逻辑实现满足各项功能定义,最后通过物理层进行系统实现。构成基于MBSE航天器电气系统正向设计的完整流程。     

基于场景图的实时交互视景系统平台设计

三维场景组织管理中经常采用的空间数据结构--场景图的具体实现,包括场景数据的组织管理,可见性剔除、节点遍历、优化处理、碰撞检测等.在基于场景图的基础上设计并实现了一个实时交互式视景系统开发平台,给出了系统的结构框图、工作流程与信息交互关系,并对视景系统平台的视点控制、场景参数的应用定义文件输出以及场景图像捕捉和视频输出功能进行了详细介绍.平台同时提供了一套基于场景图的可供二次开发的三维图形应用程序接口.     

典型系统基于架构的层级化建模技术研究

随着工业化与信息化的深度融合,计算机建模与仿真技术已广泛应用于系统或产品的研发过程中,但其存在模型混乱、碎片化、层次不清晰、复用性差的问题。基于对系统架构的理解,提出了一种基于系统架构开展系统层级化建模的方法。在建立模型时将整个系统分解为系统层、子系统层和部件层的多层次模型;各层级模型的接口均与系统架构定义的接口关系保持一致,实现设计的连续性,为基于模型的设计提供有效的支撑。该方法能清晰表述模型的目的、层级和颗粒度。文中以典型伺服作动系统为例进行了验证,结果证明了方法的有效性。     

数据驱动视角下飞机故障预测与健康管理系统设计及验证

由于故障预测与健康管理系统(PHM)是涉及多层次、多领域、耦合度高的复杂系统,很难从整体对PHM系统进行设计和验证,所以始终没有成熟的工具和方法;从数据驱动的视角,研究了飞机PHM系统设计及验证;以数据为主线,采用了4种方法实现PHM系统设计及验证:1)采用系统建模语言(SysML)进行PHM系统的架构设计;2)采用基于事件的方法将被观测系统的行为状态化,实现PHM系统中资源的充分利用,降低局部的资源压力;3)采用基于模型的推理方法,实现了系统状态模型的应用;4)采用多线程、异构能量耦合等方法定义了一个PHM仿真框架,并在该框架指导下开发了一个仿真环境,并针对机载配电系统设置了几种测试用例进行诊断推理,对提到的各种方法进行了验证;研究结果表明,上述方法是合理有效的,可以构建描述完整、资源均衡的PHM系统架构。     

智能化矿山通信接口与协议技术规范研究

目前矿山智能化建设存在接口协议不统一、易形成新的“信息孤岛”等问题,导致矿山数据融合共享难度大,难以实现智能化矿山高质量发展。分析指出矿山智能化建设的关键问题在于缺乏规范统一的数据采集、传输与共享标准;按照核心规范、应用规范、运维规范,设计了智能化矿山通信接口与协议技术体系;提出了智能化矿山通信接口与协议模型,定义了该模型的感知层、传输层、应用层;构建了智能化矿山设备模型,对通信接口进行形式化描述;将智能化矿山数据分为感知数据、文本数据和音视频数据,定义了3种数据的报文结构;根据目前矿山设备、技术应用情况和发展方向,将智能矿山数据采集方式分为设备直接采集、协议转换采集、系统中转采集,给出了3种数据采集方式的适用场景,并描述了感知数据、文本数据、音视频数据的采集和传输过程。智能化矿山通信接口与协议技术规范全域覆盖矿山数据融合通信的整个过程,旨在为智能化矿山数据采集、传输、融合、共享提供统一的接口方式和通信协议规范,实现矿山各系统之间的互联互通。     

综合应力下综合控制器PHM试验平台设计

为了模拟综合控制器真实的工作环境,解决综合控制器故障样本与故障验证环境不足的问题,以便对综合控制器进行健康状态评估,进行了综合控制器PHM试验平台的设计.首先进行了PHM试验平台总体框架分析,确定了设计内容,然后针对综合控制器环境考核需求,明确了各单项应力的参数,制定了综合控制器综合环境应力试验方案,接着基于PCI-9114数据采集卡以及LabVIEW设计综合控制器数据采集系统,实现对综合控制器各个模块的多个状态参数进行实时监测.试验结果表明:该系统稳定可靠,操作简单,实用性强,并能够实现对综合控制器状态参数的实时采集、自动存储,以及事后查阅,从而为综合控制器健康状态评估提供数据支撑.     

基于MBSE的PHM开发平台设计

故障预测与健康管理(PHM)开发平台具有结构功能复杂的特点,传统的设计方法难以保证其结构合理性与功能可靠性.针对传统的基于文本的系统设计中存在的需求追溯性弱、问题描述模糊的问题,提出了应用基广模型的系统工程(MBSE)方法论指导平台设计过程,使用模型驱动的OOSEM建模方法对PHM开发平台进行模型搭建.通过利益相关者需...     

PHM仿真试验系统设计与应用

PHM系统是保障机载设备稳定安全运行的重要工具。通过构建PHM仿真试验系统,可以对系统架构、总线接口、数据处理、分区存储等系统功能进行仿真验证,以便尽早发现PHM系统设计初期存在的各种问题,及时对方案进行改进和优化,降低系统研制的风险。对PHM仿真试验系统的设计进行了研究,提出了一种PHM仿真试验系统设计与应用方法,从总体层次、软硬件设计等方面介绍仿真试验系统的组成和功能设计。搭建飞机级及各区域级的仿真设备,构建基于总线通讯的交联仿真网,支持数据、模型、流程等功能的仿真,并在最后给出了仿真试验的主要流程。实际应用表明,本方法能够较好地支撑仿真验证试验,从而缩短试验周期,提高研制效率,为系统设计工作提供支撑从PHM系统功能验证的角度为PHM系统研制提供支撑。     

飞机电源多Agent 预测与健康管理系统研究

针对复杂多任务的飞机电源预测与健康管理的需求,以状态维护开放系统体系结构OSA-CBM模型为标准架构,提出一种基于多Agent 的飞机电源故障预测与健康管理系统体系结构模型。结合原型系统开发实例,详细阐述了各Agent 的功能及相互关系。采用AUML 技术构建基于多Agent 的AEPHM系统模型,通过AUML 协议图描述了Agent 之间的主要交互活动。实践表明,该体系结构为航空机载设备预测与健康管理系统建设提供了一种新的设计开发模式。     

国外故障预测与健康管理系统开发平台综述

在故障预测与健康管理(PHM)技术研究及应用中,PHM软件开发平台的研制尤为重要。简要介绍了PHM的概念和内涵,分析了国外几种PHM软件平台的发展状况,结合国内PHM软件平台设计和开发现状,提出几点建议,以期对我国PHM技术的发展和提高发挥一定的作用。     

某型火炮预测与健康管理技术(PHM)体系结构设计与应用

故障预测与健康管理(PHM)技术已在航空航天领域取得较为广泛的应用,而在地面装备领域鲜有应用,为将故障预测与健康管理(PHM)技术从航空航天领域推广到地面装备领域,设计和构建了某型火炮的PHM体系结构;首先,通过对比和借鉴航空航天领域典型的4种PHM体系结构OSA-CBM开放式体系结构、集中式体系结构、分布式体系结构、分层融合式体系结构的特点,结合地面装备作战特点和实际工作环境,设计并构建了适于地面装备的PHM体系结构;然后,以地面装备的PHM构建思路为依托,将PHM体系应用到具体的某型火炮中,设计出了基于某型火炮的PHM体系结构,根据所构建PHM体系结构,详细描述了在火炮上的应用情况;最后展望了PHM技术在地面装备领域的发展趋势和对国防工业发展的借鉴意义。     

基于3D GIS无人直升机地面站系统软件设计与实现

为了实现无人直升机地面站系统的空间数据处理、三维可视化和导航的功能,提出了基于3D GIS无人直升机地面站系统软件设计及其实现的方法.首先对无人直升机的整体系统框架进行说明,然后对地面站系统的软件框架设计和各个功能模块做了详细的分析,在此基础上重点分析了利用World Wind Java软件开发包来实现3D GIS导航的过程.整个地面站软件系统使用Java语言编写,嵌入3DGIS.最后以实例证明了该地面站系统软件的可行性,并且具有良好的可移植性和可扩充性.