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PHM系统在空管电子设备中的应用
前言：空中交通管理,顾名思义,即是空域中的交通管理,是民用航空飞机的指挥官,及时有效的空中交通管理是民用航空机场高效有序运行的重要保障,而及时有效的空中交通管理是基于各种各样复杂的电子系统完成的,电子设备一旦出现问题,轻则通信失灵,重则机毁人亡.如今民用航空旅客人数逐年递增,因此空管电子设备可靠而又稳定运行的重要性日益凸显.PHM 系统是一种保障设备稳定可靠运行的有效手段.
一、PHM 系统概述
PHM 系统最早是由美国提出的一种用于复杂电子系统或设备的故障诊断和预测及健康评估的解决方案,其基于系统的历史运行数据,实时监测系统的运行状况,从而在其发生故障时做出反应,能够协助维护人员定位故障点,同时根据设定的健康阈值,判断出系统的使用寿命.PHM 系统的组成和功能主要有状态监测和功能性测试、故障诊断和定位、故障预测及健康管理.
1、状态监测.电子设备的状态监测和功能性测试是PHM 系统的基础.实际上,需要监测的参数和测试的功能性数目是很庞大的,且这些参数在性能上存在一定的重叠,这就需要对其进行特征提取,经过数据和特征量的融合,用少于原始参数数目的特征量来完整、准确地描述电子设备运行的状态,这样可大大降低故障诊断的复杂程度和计算量.2、故障诊断和定位.当电子设备出现故障时,能迅速、准确地定位故障,提供排故方法并将相关信息保存,为电子设备的故障预测,健康状态管理提供信息.3、故障预测.根据对电子设备当前状态的监测,功能性测试信息,故障诊断定位信息和预测模型,得出今后一段时间内可能出现的故障及相关保障信息.4、健康管理.在预测出将来一段时间内可能出现的故障后,可以提出预先维修、保养的方法,以便在电子设备真正发生故障前采取措施,将传统的时候维修转变为视情维修,从对故障的被动反应到主动防御,实现自主式保障,对电子设备的组成零部件的剩余使用寿命进行预测,最终对电子设备未来的总体技术状态进行评估.
二、PHM 系统在空管电子设备维护中的应用
空管电子系统庞大而复杂,主要分为导航系统、通信系统、监视系统和数据系统四大系统,每种系统由不同的设备构成,相互独立而又紧密联系,并且由不同的技术人员来进行日常维护和保养,存在着明显的技术壁垒,空管系统的设备维护发展趋势为“大系统”,将所有独立的系统视为一个具有内在联系的完整的大系统,并进行统一维护,即所有系统的组成设备均由同一部门的工作人员来维护,而目前的维护方法显然不能达到这一要求,因此,结合空管行业的发展趋势,本文提出一种融合PHM 系统,系统结构如图1 所示.
1、子PHM 系统.子PHM 系统嵌入在不同的设备中,收集传感器采集的设备原始运行数据,并对这些数据进行特征提取,提取出能表征故障的特征信息,并利用这些信息训练模型,训练完成后将特征数据和模型数据一并上传至主PHM 系统. 2、主PHM 系统.主PHM 系统接收到子PHM系统发送的特征数据和训练好的模型后,利用这些数据即可进行故障诊断和定位,当故障的特征超过某一预设的阈值后,则可认定该设备已处于失效状态,也就是使用寿命为0,设备为不可用,并将数据上传至人机交互系统.3、人机交互系统.人机交互系统接收主PHM 系统发送的诊断信息,并提出相应的维修和保养建议,辅助工作人员进行维护工作.人机交互系统可与空管行业现有的配件管理系统、派工单系统和人员调度系统深度结合,综合性地指导维护人员进行相关作业.
三、总结与展望
PHM 系统的应用,将传统的“事后维修”升级为“视情维修”.空管行业有着极高的安全要求,“视情维修”不仅可以节约人工成本,提高效率,更重要的是能够最大程度的保障安全生产.基于空管行业的发展现状和趋势,本文提出了一种融合PHM 系统,相比独立的PHM 系统能够更加高效的完成各种设备的日常维护工作.目前PHM 系统本身还存在着各种各样的缺点,在电子系统的应用也不够广泛和深入,本文可为日后PHM 系统咋空管行业中的应用研究提供一种思路和参考.
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