信息化装备运行数据的采集和使用探讨

王 凯 杜 丹 吴迪新

(1.中国人民解放军32382部队 北京 100000；2.陆军装备部驻北京地区军事代表局驻石家庄地区第一军事代表室 河北石家庄 050000；3.西安电子工程研究所 西安 710100)

0 引言

随着我军装备不断地转型升级，信息化建设不断取得新突破，武器系统在精细指挥、精确打击方面进步显著。但在精准保障方面，未能充分发挥信息化手段的巨大优势，在装备管理、状态评估、备件消耗预测上存在一定差距。现代科学技术的发展，信息化装备特别是雷达装备功能越来越强，集成度越来越高，系统越来越庞大，故障模式越来越复杂，给装备的管理和保障提出了新的挑战。但计算机技术在装备中的大量应用以及现代化检测设备的不断进步给装备的运行和状态数据的提取提供了途径，通过对装备运行数据的采集及分析，给装备的管理和保障提供了新的思路和手段[1-2]。

本文讨论了信息化装备运行和状态数据提取的可行性，给出了装备运行和状态数据在装备管理、器材供应、故障预测与维修方面的应用方法，甚至对于产品的开发和生产都有一定的借鉴意义。

1 装备运行与状态数据的采集

信息技术的发展与应用，给装备的运行与状态数据的提取提供了比较丰富的方法，通过将信息化装备(典型的如雷达)机械、电气、光学以及周边环境等各部位的参数通过传感器转换为电信号，经过信号调理后转换为模拟量、数字量或者计算机标准接口数据，进行计算机采样分析[3]。

现代计算机的发展，为装备状态检测及数据采集提供了廉价、高效、可靠的手段。一种通用型装备状态监测硬件结构以计算机电路为核心，外围设计有弱电信号采集电路、强电信号采集电路、数字信号采集电路以及多种计算机标准接口电路等[8]，如图1所示。

图1 装备状态监测通用电路框图

能够采集记录的数据有如下五种：

1)借助装备中的计算机系统记录开关机、发射机的开关机等运行动作时间节点。

合理的备件库存储备，不但可以有效地保证设备维修的需要，不断提高设备的可靠性、减少因故障停机的时间，而且还可以将用于备件储备的资金占用降低到一个较低的合理的水平上。

上杭锥种子采自上杭县步云乡，采集时间为2016年10月，选取结实盛期，树干通直，无病虫害的林分作为采种林分。收集地面掉落的新果，脱粒后去除杂质，筛选洁净种子，按种粒大小对种子进行分级，备用。

4)装备运行与状态数据库的人工维护。判断剔除装备的计算机记录的虚假错误动作或故障状态；记录认为必要的计算机无法自动记录的动作或状态。

5)借助计算机系统提供的数据接口进行数据拷贝或通过通信网络进行远程数据获取。

装备运行与状态数据示例(线段长度不反应时间)如图2所示。

图2 装备状态采集示例

2 装备运行与状态数据的分类及应用

运行于状态数据采集之后，可以综合应用基于规则、实例、模糊理论、人工神经网络以及贝叶斯网络故障诊断模型对数据进行分类分析，以获取装备状态的有效结论。特别是近年来武器系统愈加复杂，系统内部各构成部件之间相关联耦合等原因，故障点位与装备状态数据间难以一一对应，对于装备数据的分析应用提出了挑战。贝叶斯网络理论因其具备坚实的理论基础、很强的学习能力、善于表达复杂系统因果关系等原因，在装备保障领域愈来愈显现出其相较于其他分析分类方法的有效性。

2.1 装备维修决策应用

根据假说1a，在因变量IE表示投资过度时，预期总体样本、国有企业和非国有企业样本的回归系数α1显著为正值；根据假说1b，在因变量IE表示投资不足时，预期总体样本、国有企业和非国有企业样本的回归系数α1显著为负值；基于假说1c，无论是投资过度还是投资不足的分组中，预期国有企业样本的回归系数α1的绝对值大于非国有企业样本的回归系数α1的绝对值。

海德格尔表示“技术的白昼，是世界的黑暗”。数字技术的发展降低电影门槛，也给电影产业带来不利影响，娱乐至死现象严重。为迎合大众趣味，网络电影呈现烂俗化与泛娱乐化并行局面。

1) 通过技术状态数据直接识别早期故障；例如发射机不能开关机，通过装备技术规则模型结合马尔科夫链、贝叶斯网络方法分析出显式或隐式故障点[4]。

2)通过监测某些装备参数，预测退化或老化直至失效的部位；例如针对发射机功率、接收机电平的监测，可对其进行预防性维修，恢复装备性能。

4)对于采集的包括温湿度等环境数据在内的所有技术状态数据综合进行相关性分析并降维剔除多余物理量，然后按照贝叶斯网络理论方法构建故障推理机，寻找故障间依赖关系，探查装备可靠性薄弱环节，并综合利用维护保养、预测维修以及设计改进等多种手段延长装备故障发生间隔周期，降低故障率。

3)可针对某些物理量设定失效门槛；例如可针对随动系统的转动启动电流设定启动门槛，电流过大时可启动保护并报错，以提示进行装备故障维修。

2.2 技术服务备件的筹措应用

2)借助装备中的自动故障诊断系统，记录装备中可检测到的所有故障发生的时间节点以及节点上的温度、湿度、气压、盐雾等环境信息。

例如备件资产投入总量控制下，备件投入计划按照如下步骤提出：

依据计算机自动记录的装备故障状态信息数据更加完备充分，避免了人工记录的遗漏、错误等情况，并且可以借助计算机程序对同种装备的所有历史故障数据进行自动统计分析，依据不同政策给出备件储备建议，保证了结果的可信度与合理性[5-7]。

利用轴向振动信号监测诊断透平压缩机组，对于推力瓦组件损坏、断轴等故障，可以在利用径向振动信号监测诊断透平压缩机组故障的同时，充分发挥轴向振动信号的作用，利用轴向电涡流位移传感器采集的轴位移信号中的交流动态振动信号，对于监测、诊断、预报透平压缩机轴瓦部件损坏、转子主轴断裂非常有效，有时可以起到径向振动信号达不到的效果。

目前装备备件储备计划的提出，依据了技术服务过程维修报告中体现的备件损耗，比较合理。但仍存在一个较大的备件筹措合理性的提升空间。

1)按照故障发生的概率P(j)，对发生过故障的系统进行排序，排序“1”为概率最大，排序“2”次之，以此类推，直至N。

通过分析分类采集的装备运行状态数据，可以作为为装备的维修及维护保养计划制定的依据。

珲春市在高铁开通后吉林省内游客明显增加，客源地主要是长春市、吉林市，表现出明显的马太效应。吉林省外游客数量同样增长了10%,表明出游者的旅游半径明显扩大，珲春市开始具有吸引中远程游客的能力。

死体可燃物含水率(Y)与气温(X2)、相对湿度(X3)、连旱天数(X4)、风速(X5)、蒸发量(X6)之间的数学模型为：

2)计算故障发生的概率分布

(1)

3)确定备件对故障的命中率P(K≤m)及投入的费用总额Q。

其中qk=wεk、qj=wεj/wj分别表示本国与进口中间品目的地、出口目的地的实际汇率。由式(6)可知，企业加成率markup与边际成本mc分别为：

3)使用必要的信号调理及采集技术获取装备的技术指标数据，记录到统一的数据库中。

4)根据各分系统价格q(j)，根据公式(2)-公式(4)确定备件总量W及各系统备件量w(j)

(2)

(3)

确定实际投入资金总额

（3）CO2检测 CO2浓度过高会引发温室效应、冰川融化等灾害，所以需对CO2进行实时监测。本设计为电化学CO2传感器，适用于CO2的定性测量。模块自带信号放大电路，进一步提高了检测的灵敏度。

(4)

备件确定过程仿真计算如图3所示。

图3 备件筹措方法在excel表中的仿真计算示例

2.3 装备(系统)失效形式的确定与运用

将同一种不同批次不同编号的装备运行状态数据在时间上对齐，按照运行时间段统计装备(系统)中不同模块的失效率f(t)的情况

(5)

根据各部分浴盆曲线形态反馈至生产单位进行生产工艺等改进，反馈至科研单位进行技术改进，技术服务部门根据失效情况制定合理的保障策略，以提高产品的可靠性和装备的完好率，延长装备寿命。下图给出了装备运行过程中技术改进的方向，通过各阶段的不断努力，浴盆曲线将接近曲棍曲线。

失效模型曲线及改进方向如图4所示。

图4 装备故障浴盆曲线模型及改进方向

3 结束语

本文从现代信息化装备特别是雷达装备技术特点入手，分析了装备运行相关数据的存储方法，探讨了数据在装备保障等领域的应用，为雷达等信息化装备在保障性及可维修性等方面进行针对性设计提供了借鉴。