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舰船预测与健康管理系统研究10电子钟表

文章来源:木岩五金网  |  2022-08-13

舰船预测与健康管理系统研究(1)

舰船预测与健康管理系统研究(1) 武器装备智能化和集成度的不断提高,给装备维修保障提出了更高的要求。有资料证实,在现行定期计划维修的模式下,舰船装备的使用与维修保障费用占全寿命周期费用的比例,已达到70%以上。维修保障费用过高,已经成为制约装备迅速发展的关键所在。实现装备保障,由定期计划维修向“基于状态的维修(Condition—based Maintenance,CBM)”转变是必然趋势。 对装备状态具有感知、预测和决策能力的预测与健康管理技术(Prognostic s and Health Management,PHM),是实现CBM的保证。研究和应用PHM技术,加快装备维修改革的步伐,对于迅速发展的海军装备而言,无疑是十分必要的。1 P HM的内涵和作用 PHM包含2个方面的内容,即预测和健康管理。 预测,就是指结合传感器信息、先验信息等一切可用的资源,借助各种推理技术,对部件或系统做出状态预测,包括故障预测和剩余寿命预测等。 健康管理,就是指结合诊断/预测信息、可用资源和使用所需等,对维修活动做出决策的能力,最终实现部件或系统基于状态的维修。 PHM不仅是技术的进步,也是维修理念的变革。PH M利用了各种先进的设备,倡导的是一种具有预知性的主动维修思想。根据PHM的内涵,并结合舰船实际情况,舰船PHM系统将达到以下目的: (1)更准确地理解舰船各装备故障的物理本质、故障演变过程与故障影响程度,从而更好地进行状态评估,推动监测诊断技术向信息集成、融合、预测和决策等更深层次发展; (2)加快装备可靠性、状态监测与故障诊断技术应用,突出解决状态预测所涉及的技术问题,为改进装备乃至舰船设计提供科学依据; (3)在PHM技术支撑下实现装备CBM,避免“过剩维修”和“失修”,增加舰船出航率,延长舰船服役年限,降低维修费用,获得最大的经济效益、军事效益和社会效益; (4)实施自主式保障乙岫,有效减少或消除对测试设备、工具和其他设备的过度需求,减少备件数量,节省舰船空间利用,缩短维修时间,提高保障效率,提高装备综合保障水平。2 P HM的关键技术2.1数据采集、传输和存储技术 PHM系统原始数据的获取,包括采集、传输和存储等,需要先进的硬件设施做保障,才能达到理想的准确度。应用于PHM系统的传感器,具有精度高、适用范围广、智能化的特点,如光纤传感器、碳纳米管、干涉测量、超声波和微电子机械系统(MEMS)等。数据传输可以采用有线和无线相结合的方式进行,在空间狭小时,采用无线传输,解决了舰船中布线困难的难题。稳定可靠且大容量的存储设备,可以保证装备各个阶段信息的存储,包括传感器采集数据、历史数据、试车数据等。2.2推理模式 PHM系统采用分层推理的模式,在关键部件级、设备级和分系统级都应用3种独立的推理机[4],即:故障诊断推理机(D哟,故障预测推理机(PR)和异常检测推理机渔R),最终通过推理机综合管理器,得出推理结果。 这种方式可以最大程度减少对单个传感器和算法的依赖,减少虚警,提高故障隔离的准确性。各推理机的功能如下: (1)故障诊断推理机。故障诊断推理机基于一整套算法,将输入的检测结果与舰船各系统的FMEA等详细资料相结合,在故障发生时,确定故障的位置、原因等。 (2)故障预测推理机。故障预测推理机基于知识库中的各种推理模型,综合了舰船各系统的诊断信息和FMEA资料,预测故障发展的趋势,估计设备的残余寿命。 (3)异常检测推理机。异常推理机检测和识别异常情况,结合知识库信息,判断发现的异常是已知的故障状态,还是需要研究的新情况。实时更新诊断推理机和预测推理机,实现舰船PHM系统的自学习能力。 (4)推理机综合管理器。推理机综合管理器综合上述3种推理机的结果,得出最终结论。主要是确定故障发生的顺序,辨别主要故障和次要故障,作出维修决策,同时将诊断、预测信息报告给装备操作人员和维修保障人员等。

刘超英

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