艦船裝備多源監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)

張 衍，姚智剛

(海軍裝備技術(shù)研究所，北京 102442)

裝備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測與分析是保證裝備良好狀態(tài)的重要手段，監(jiān)測手段分為振動(dòng)監(jiān)測、油液分析、無損監(jiān)測等，每種方法都有不同的檢測儀器，如無損監(jiān)測有便攜式超聲波探傷儀、便攜式渦流探傷儀等，這些設(shè)備雖然都針對(duì)無損監(jiān)測使用，但由于技術(shù)原因，各公司所監(jiān)測的數(shù)據(jù)只能應(yīng)用本公司的軟件進(jìn)行讀取和分析，各儀器監(jiān)測的數(shù)據(jù)不能互為利用。本系統(tǒng)研制目的是開發(fā)專用平臺(tái)，將不同監(jiān)測儀器所采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為通用的格式，實(shí)現(xiàn)多源監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合管理與分析。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

艦船裝備多源監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)由綜合信息管理模塊、監(jiān)測信息處理模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊、系統(tǒng)功能模塊4部分組成，見圖1。

1.2 系統(tǒng)詳細(xì)說明

1)綜合信息管理模塊。包括監(jiān)測信息管理和技術(shù)信息管理2個(gè)子模塊。

(1)監(jiān)測信息管理模塊。監(jiān)測數(shù)據(jù)的定位以監(jiān)測對(duì)象為索引，即從設(shè)備到測點(diǎn)，然后選擇監(jiān)測時(shí)間、測點(diǎn)類型、測點(diǎn)位置、監(jiān)測項(xiàng)目或工作時(shí)數(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)定位，完成對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、處理。該模塊可對(duì)同一種監(jiān)測手段的不同監(jiān)測儀器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并統(tǒng)一管理。

(2)技術(shù)信息管理模塊。該模塊完成對(duì)艦船基本信息和艦船設(shè)備基本信息等技術(shù)信息的維護(hù)、查詢和輸出EXCEL報(bào)表功能。

2)監(jiān)測信息處理模塊。包括故障診斷與趨勢預(yù)測模塊。

該模塊依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的積累，運(yùn)用灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)設(shè)備開展故障診斷和未來運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果以圖形和文字形式反映出來，用于評(píng)判設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)劣，也可用于各類故障的早期預(yù)報(bào)。概括的說，趨勢預(yù)測就是根據(jù)設(shè)備征兆信息“識(shí)別狀態(tài)和預(yù)測未來”。

3)系統(tǒng)維護(hù)模塊。包括系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)備份。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

(1)系統(tǒng)維護(hù)。此模塊是為用戶管理艦艇型號(hào)、設(shè)備、監(jiān)測參數(shù)等設(shè)置的。用戶通過ADO訪問ACCESS數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)表來實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理。包含以下5個(gè)方面:①分級(jí)管理。主要記錄的是艦艇信息和艦艇設(shè)備的信息。②設(shè)備分類。對(duì)艦艇，子系統(tǒng)，設(shè)備類進(jìn)行劃分。③基本設(shè)備。記錄設(shè)備的基本信息，如型號(hào)、性能、生產(chǎn)廠家等信息。④監(jiān)測項(xiàng)目。記錄監(jiān)測項(xiàng)目以及該項(xiàng)目中的測點(diǎn)信息。⑤設(shè)備/監(jiān)測項(xiàng)目。將設(shè)備和監(jiān)測項(xiàng)目關(guān)聯(lián)起來。

(2)數(shù)據(jù)備份。此模塊是可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和還原。

4)系統(tǒng)功能模塊。包括用戶管理子模塊。

用戶管理包括角色、用戶和系統(tǒng)日志管理。角色是系統(tǒng)權(quán)限分配的基本單位，用戶通過分配給不同的角色而獲得不同的角色權(quán)限。

2 主要技術(shù)特點(diǎn)

艦船裝備多源監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面。

1)系統(tǒng)以不同監(jiān)測儀器采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)識(shí)別、虛擬儀器、基于串聯(lián)的灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，研制開發(fā)了艦船裝備多源監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)、油液、紅外、電特性和無損等監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合集成，實(shí)現(xiàn)了多源監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理和分析，為全面、準(zhǔn)確地掌握艦船裝備技術(shù)狀態(tài)提供了科學(xué)的判斷依據(jù)，為艦船裝備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測診斷工作提供了有力的支持。

2)系統(tǒng)對(duì)所涉及的預(yù)測和診斷理論對(duì)灰色理論、灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的算法及建模過程進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上，提出了基于串聯(lián)灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型及其建模步驟和算法，應(yīng)用該算法對(duì)振動(dòng)、紅外、油液、電特性數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷及趨勢預(yù)測。

3)該系統(tǒng)的建立為多種監(jiān)測技術(shù)的互補(bǔ)、實(shí)現(xiàn)信息融合、智能診斷提供了有力的條件。系統(tǒng)對(duì)確保艦船裝備的科學(xué)使用、管理和維修，保持和充分發(fā)揮艦船裝備的效能提供強(qiáng)有力的技術(shù)保證。

3 結(jié)論

艦船裝備多源監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合管理與分析系統(tǒng)針對(duì)艦船裝備眾多，科技含量高、電子化、自動(dòng)化、機(jī)電一體化程度高，在其使用管理時(shí)需要有先進(jìn)的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)做為支持等問題，結(jié)合艦船裝備監(jiān)測的實(shí)際情況，綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別、信號(hào)處理與預(yù)測、信息融合、智能診斷、虛擬儀器、灰色理論及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷等技術(shù)，研制了該系統(tǒng)，系統(tǒng)具備裝備技術(shù)、使用、維修信息管理，多源監(jiān)測數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別，集成管理與綜合分析，設(shè)備故障診斷與狀態(tài)預(yù)測等功能。該系統(tǒng)為艦船裝備技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷提供了一種先進(jìn)、綜合、實(shí)用的技術(shù)手段，對(duì)提高艦船裝備監(jiān)測診斷技術(shù)水平有著重要的意義。