面向風(fēng)洞群的裝備自主式維修保障系統(tǒng)框架設(shè)計與實現(xiàn)

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(1.中國空氣動力研究與發(fā)展中心低速所，四川綿陽 622762；2.北京航天測控技術(shù)有限公司，北京 100041)

0 引言

基于CBM(Condition Based Maintenance，狀態(tài)維修)的裝備維修保障模式(或稱健康管理模式)，其主旨在于實現(xiàn)裝備維修由傳統(tǒng)的基于故障的事后維修或基于時間周期的計劃維修，向基于狀態(tài)的預(yù)測性維修的轉(zhuǎn)變[1]。此概念一經(jīng)提出，迅速引起各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谒鶎俅笮脱b備維修保障模式的革新?；贑BM的風(fēng)洞自主式維修保障系統(tǒng)在我國多座風(fēng)洞中已經(jīng)得到成功應(yīng)用，如4米×3米風(fēng)洞、2.4米跨聲速風(fēng)洞、Φ1米高超聲速風(fēng)洞等[2-4]。通過整體設(shè)計，以基于計算機技術(shù)的在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)為關(guān)鍵途徑，建立了“狀態(tài)監(jiān)測—故障診斷—性能評估—動態(tài)管理”的裝備運行管理新模式，切實提高了裝備管理保障的信息化、實時化、智能化、規(guī)范化程度，增強了裝備維修的預(yù)見性，提高了裝備保障效率。

由于越來越多的風(fēng)洞裝備加入自主式維修保障系統(tǒng)建設(shè)行列，針對每一座風(fēng)洞，從零開始建設(shè)一套獨立運行的自主保障軟、硬件系統(tǒng)，顯然存在項目重復(fù)建設(shè)、資源冗余浪費的問題；同時，由于不同風(fēng)洞的性能、功用不同，所關(guān)注的監(jiān)測參量及故障預(yù)測診斷的手段方法有很大不同，因此，不同風(fēng)洞的自主保障系統(tǒng)也無法復(fù)制照搬。在Φ3.2米風(fēng)洞自主式維修保障系統(tǒng)建設(shè)中，著眼于實現(xiàn)適應(yīng)多座風(fēng)洞聯(lián)合保障的架構(gòu)，從手段提升、能力提升、范圍擴大的角度，對自主式維修保障系統(tǒng)的軟硬件組成、功能性能及技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計并研制了一套面向風(fēng)洞群的開放式裝備自主式維修保障系統(tǒng)。

1 總體設(shè)計

面向風(fēng)洞群的裝備自主式維修保障系統(tǒng)，針對系統(tǒng)內(nèi)每一座風(fēng)洞的動力控制系統(tǒng)、模型支撐系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)等關(guān)鍵子系統(tǒng)，承擔(dān)著狀態(tài)監(jiān)測、技術(shù)性能評估、故障診斷與預(yù)測、智慧維修決策、裝備管理等綜合保障任務(wù)。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計思想

1)沿襲基于CBM的裝備維修保障模式，以設(shè)備的狀態(tài)信息驅(qū)動業(yè)務(wù)管理進(jìn)程，提高維修保障過程的信息化、智能化水平；

2)按照OSA-CBM+體系結(jié)構(gòu)七個功能層次分布[5]，根據(jù)風(fēng)洞應(yīng)用實際需求，抽取其中的數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層、管理層等4個層次進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)，定義不同層次間的數(shù)據(jù)接口和通訊協(xié)議；

3)采用高性能物理服務(wù)器和虛擬化軟件平臺，在共享物理資源的基礎(chǔ)上，應(yīng)用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)裝備物聯(lián)網(wǎng)與云計算系統(tǒng)的建設(shè)及風(fēng)洞群的綜合管理；

4)在深入研究各類設(shè)備故障機理的基礎(chǔ)上，豐富故障診斷預(yù)測的方法手段，開放診斷預(yù)測規(guī)則算法的接口，提高故障診斷智慧化、自動化能力，減少虛警發(fā)生，提高故障預(yù)測與診斷的精準(zhǔn)度；

5)應(yīng)用IETM(交互式電子技術(shù)手冊)技術(shù)，提高裝備技術(shù)資料在維修保障中的貢獻(xiàn)度，增加裝備現(xiàn)場管理功能，構(gòu)建包含裝備管理業(yè)務(wù)的增強型交互式電子技術(shù)手冊；

6)面向風(fēng)洞群，構(gòu)建頂層統(tǒng)一的裝備管理業(yè)務(wù)平臺，實現(xiàn)對裝備基本信息、技術(shù)狀態(tài)、維護(hù)保養(yǎng)、實力庫存等日常統(tǒng)一管理，采用信息化手段實現(xiàn)裝備的三化管理；

7)大力推行軟件國產(chǎn)化設(shè)計，增強自有知識產(chǎn)權(quán)比重，響應(yīng)國家關(guān)于自主可控的能力要求。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

風(fēng)洞自主式維修保障系統(tǒng)的保障對象主要是動力控制系統(tǒng)、模型支撐系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)監(jiān)控關(guān)鍵重點部位所涉及到的溫度、濕度、振動、轉(zhuǎn)速、電壓、電流等物理量，由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和管理層組成的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集層通過部署針對性的傳感器及對應(yīng)的采集設(shè)備完成風(fēng)洞現(xiàn)場各類狀態(tài)參量的信息采集；同時，IETM終端能夠通過拍照、錄入等手段收集必要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，作為對在線數(shù)據(jù)采集的有效補充。通過現(xiàn)場光纖網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)洞測控局域網(wǎng)傳輸，實現(xiàn)所有采集數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

數(shù)據(jù)層通過虛擬化服務(wù)平臺構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲機制，即應(yīng)用虛擬化技術(shù)將物理服務(wù)器虛擬為多臺相對獨立的虛擬化服務(wù)器，在各風(fēng)洞對應(yīng)的虛擬化服務(wù)器上存儲各自的實時和歷史數(shù)據(jù)庫，裝備管理數(shù)據(jù)庫存儲在獨立的專用物理服務(wù)器上，共同為業(yè)務(wù)層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

業(yè)務(wù)層對經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)開展分析、計算和判斷，具有實時監(jiān)測和顯示報警的功能，根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)及故障的建模、推理、定位、預(yù)測，并智能化地提供維修決策。

管理層直接體現(xiàn)用戶應(yīng)用，實現(xiàn)對裝備的基本信息、技術(shù)狀態(tài)、維護(hù)保養(yǎng)、實力、庫存等裝備日常管理等業(yè)務(wù)工作。

1.3 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)從功能上劃分為4個部分：一是面向各風(fēng)洞的狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括布置于各風(fēng)洞各裝備底層各監(jiān)測部位的傳感器和數(shù)采系統(tǒng)，以及布置于各風(fēng)洞現(xiàn)場的狀態(tài)監(jiān)控管理平臺；二是增強型IETM，包括管理、創(chuàng)編、運行3個平臺；三是與裝管業(yè)務(wù)配套的所有風(fēng)洞統(tǒng)一使用的裝備管理信息系統(tǒng)；四是面向風(fēng)洞群共用的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)資源平臺。系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成

2 硬件實現(xiàn)

2.1 硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)是建立在多座風(fēng)洞之上，具備標(biāo)準(zhǔn)化、開放式、信息化和智能化能力的獨立系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)組成和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 前端傳感器和數(shù)采系統(tǒng)

傳感器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)監(jiān)測的最前端，負(fù)責(zé)裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)的感知。傳感器分布在風(fēng)洞各子系統(tǒng)、各部段、各設(shè)備中，實時監(jiān)測自主保障系統(tǒng)所關(guān)注的重要參量。針對風(fēng)洞的動力系統(tǒng)，其主要故障現(xiàn)象是軸承摩擦、不對中、不平衡、結(jié)構(gòu)松動等。為監(jiān)測動力系統(tǒng)的早期故障，在風(fēng)洞電機及軸承上部署了多個振動、溫度、轉(zhuǎn)速傳感器；針對模型支撐機構(gòu)，主要故障現(xiàn)象是結(jié)構(gòu)松動、齒輪損傷、軸承對中不良等，為監(jiān)測支撐機構(gòu)的早期故障，在驅(qū)動電機、減速箱、齒輪副等處部署了振動、溫度、轉(zhuǎn)速傳感器；針對模型姿態(tài)控制系統(tǒng)，除通過OPC方式共享控制軟件已有監(jiān)測參量，還對伺服系統(tǒng)部署了電壓、電流傳感器，以對姿態(tài)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)測。

圖3 系統(tǒng)硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

數(shù)采系統(tǒng)由多個數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成，包括振動信號采集設(shè)備和面向緩變量的嵌入式采集設(shè)備。通過配置處理器和采集板卡，完成振動、轉(zhuǎn)速、溫度、電流、電壓等信號的采集和信號特征值的初步提取，以O(shè)PC、Modbus、TCP/IP等協(xié)議方式傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫中。

2.3 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

為構(gòu)建面向多風(fēng)洞的自主保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，在每個風(fēng)洞部署了三類交換機。第一類是風(fēng)洞交換機，進(jìn)行風(fēng)洞與辦公科研網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸；第二類是自主保障系統(tǒng)交換機，進(jìn)行自主保障系統(tǒng)內(nèi)各類數(shù)據(jù)傳輸，與現(xiàn)有的風(fēng)洞測控網(wǎng)交換機平行；第三類是針對前端數(shù)采設(shè)備搭建的光纖環(huán)網(wǎng)交換機，因傳感器分布零散，在相對集中的片區(qū)布置環(huán)網(wǎng)交換機接入光纖環(huán)網(wǎng)，通過設(shè)定主節(jié)點和子節(jié)點并在節(jié)點之間運行環(huán)網(wǎng)協(xié)議，可大幅提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

風(fēng)洞現(xiàn)場自主保障網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有測控網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)計，統(tǒng)一分配地址，實現(xiàn)有機融合，以提高系統(tǒng)的易用性和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

2.4 虛擬計算資源平臺

IaaS(Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))是通過服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)及其它硬件資源的配合使用，利用虛擬化技術(shù)進(jìn)行整合，提供數(shù)據(jù)存儲、容災(zāi)備份及運行環(huán)境等基礎(chǔ)服務(wù)，實現(xiàn)計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源的共享、高效利用和動態(tài)分配，并支持業(yè)務(wù)應(yīng)用在資源之間的快速遷移的架構(gòu)[6]。在本系統(tǒng)中，應(yīng)用了這一架構(gòu)，采用兩臺高性能浪潮服務(wù)器作為中心物理服務(wù)器，采用磁盤陣列對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲?；谔摂M化平臺軟件浪潮云海OS 3.0，將兩臺物理服務(wù)器虛擬為多臺相對獨立的虛擬服務(wù)器，應(yīng)用虛擬網(wǎng)卡技術(shù)，為每一臺虛擬服務(wù)器分配網(wǎng)絡(luò)地址，從而構(gòu)建了一個虛擬化的服務(wù)器集群，并可隨時根據(jù)需要進(jìn)行虛擬集群的擴充構(gòu)建。

2.5 顯示控制終端

采用大屏幕觸控一體機作為系統(tǒng)的顯示控制終端，部署在各風(fēng)洞試驗現(xiàn)場，接入自主保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實時接收顯示該風(fēng)洞各類數(shù)據(jù)信息、故障診斷預(yù)測信息、狀態(tài)報警信息等，并可進(jìn)行故障報警的信息處理操作：對虛警信息選擇忽略操作；對疑似的故障信息可根據(jù)其相關(guān)機理選擇適用的故障分析方法，進(jìn)行實時或離線的分析診斷處理；對確認(rèn)的故障信息，觸發(fā)維修輔助決策，形成維修意見并上報。觸控一體機自身運行操作系統(tǒng)和組態(tài)軟件，支持觸摸控制，人機交互性好，用戶操作簡潔明了。

2.6 IETM工作站及移動運行終端

IETM系統(tǒng)的管理和創(chuàng)編平臺，運行在一臺獨立的IETM創(chuàng)編工作站上，IETM手冊在工作站上經(jīng)創(chuàng)編完成后，發(fā)布成為一個數(shù)據(jù)包，運行平臺對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓加載即可實現(xiàn)手冊的瀏覽顯示。應(yīng)用便攜式平板電腦作為IETM運行平臺的載體，在風(fēng)洞現(xiàn)場游走移動時隨身攜帶，一方面為設(shè)備的維護(hù)維修、故障排查處理等提供相關(guān)的技術(shù)資料圖紙，另一方面為裝備的日常檢查維護(hù)、故障狀況上報等提供現(xiàn)場記錄功能，在接入自主保障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時進(jìn)行裝管文檔的同步上傳或下載。

3 軟件組成與部署

3.1 軟件組成

根據(jù)系統(tǒng)的架構(gòu)和組成，配套軟件主要是3個大部分：裝備的技術(shù)狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)、裝備管理信息系統(tǒng)和IETM制作運行系統(tǒng)。軟件的運行模式和相互之間的關(guān)聯(lián)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件組成與結(jié)構(gòu)關(guān)系

3.2 狀態(tài)監(jiān)控管理系統(tǒng)

分布在風(fēng)洞現(xiàn)場的各個數(shù)據(jù)采集設(shè)備，由前端數(shù)采傳輸軟件完成數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫的操作，同時由數(shù)據(jù)分析與處理軟件提取更為豐富的有價值信息發(fā)送到歷史數(shù)據(jù)庫，基于歷史數(shù)據(jù)庫的全部信息和相應(yīng)知識，由故障診斷軟件和故障預(yù)測軟件對設(shè)備性能進(jìn)行評定，發(fā)現(xiàn)故障問題及時報警，發(fā)現(xiàn)潛隱性問題及時預(yù)警，同時觸發(fā)維修輔助決策軟件，調(diào)用裝備信息和維修知識，形成維修意見。

實時狀態(tài)監(jiān)測軟件部署在顯示控制終端，以InTouch組態(tài)軟件[7]為基礎(chǔ)，以Wonderware平臺高可靠性的DAServer實時采集軟件構(gòu)建數(shù)據(jù)采集和傳輸信道，支持海量數(shù)據(jù)實時顯示和高頻刷新，支持快速回應(yīng)與安全控制，可編寫自定義算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋，接口組件豐富，顯示效果直觀。實時狀態(tài)監(jiān)測軟件同時還將數(shù)據(jù)分發(fā)給故障診斷和預(yù)測模塊，并將故障診斷、預(yù)測結(jié)果及維修決策軟件推送的維修意見等結(jié)論信息予以顯示。

3.3 裝備管理信息系統(tǒng)

裝備信息數(shù)據(jù)庫部署在一臺獨立的物理服務(wù)器上，采用雙網(wǎng)卡的方式實現(xiàn)裝備管理信息系統(tǒng)在自主保障系統(tǒng)和科研辦公系統(tǒng)的同時運行。基于B/S模式構(gòu)建了能夠管理所有風(fēng)洞所屬裝備的全壽命周期的信息化平臺，以裝備的采購、入庫、使用、維護(hù)、維修、計量、日常檢查、綜合統(tǒng)計等業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)，牽引形成由事件驅(qū)動的動態(tài)可控的信息系統(tǒng)。

3.4 IETM制作運行平臺

將GJB6600作為IETM系統(tǒng)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)體系，采用B/S、C/S結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，由管理平臺(C/S)、創(chuàng)編平臺(C/S)和運行平臺(B/S)組成風(fēng)洞IETM軟件系統(tǒng)[8]，3個軟件既互相獨立，又互相聯(lián)系。管理平臺主要負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)和IETM制作流程的管理，包括IETM手冊項目的管理、數(shù)據(jù)模塊的管理、編碼管理以及手冊的發(fā)布出版等；創(chuàng)編平臺完成GJB6600中定義的八類數(shù)據(jù)模塊[9]的編輯制作，存儲于IETM公共源數(shù)據(jù)庫中供調(diào)用；運行平臺對管理平臺發(fā)布出版的手冊數(shù)據(jù)包進(jìn)行解壓及載入，利用通用瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的訪問，包含的定制化裝備管理功能可進(jìn)行現(xiàn)場裝備技術(shù)狀態(tài)(數(shù)據(jù)或照片)的記錄和相關(guān)的備品備件查詢，并與裝備管理數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)交互。

由于風(fēng)洞系統(tǒng)所屬裝備繁多，為了提高現(xiàn)場裝管工作效率，引入了二維碼技術(shù)。將設(shè)備在IETM系統(tǒng)中的編碼，以二維碼的形式在設(shè)備所在現(xiàn)場展現(xiàn)。通過運行平臺掃描二維碼，實現(xiàn)設(shè)備在運行平臺中的快速準(zhǔn)確定位，并進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)用。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

本系統(tǒng)的核心在于面向集群型裝備構(gòu)建開放式的自主維修綜合保障的架構(gòu)，重點要解決資源共享及優(yōu)化分配、故障診斷預(yù)測算法的多適用性和多裝備管理現(xiàn)場與辦公平臺的信息實時同步等問題。

4.1 資源一體化管理

基于虛擬化技術(shù)構(gòu)建了面向風(fēng)洞群的集中式服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了中心服務(wù)系統(tǒng)的異構(gòu)資源一體化管理，支持按需進(jìn)行動態(tài)配置，大大提升了系統(tǒng)平臺的靈活性、擴展性、可靠性。

虛擬資源平臺的架構(gòu)如圖5所示，分為4個層次：虛擬層、應(yīng)用層、表示層、運維層。虛擬層構(gòu)建在物理硬件之上，在功能上主要是完成物理資源的池化與重新組合?；贖ypervisor實現(xiàn)計算資源的池化，基于分布式存儲/集中式存儲實現(xiàn)存儲資源的池化，基于虛擬交換機和虛擬路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的池化，從而形成了統(tǒng)一的計算池、存儲池和網(wǎng)絡(luò)池，再通過按需組合構(gòu)建虛擬主機和虛擬機群對外提供服務(wù)。在虛擬層之上構(gòu)建應(yīng)用層，實現(xiàn)高級的業(yè)務(wù)邏輯，表示層用于對外交互，運維層進(jìn)行系統(tǒng)的安裝、部署和安全管理等。

圖5 虛擬資源平臺層次架構(gòu)

由于各個風(fēng)洞的數(shù)據(jù)源和保障對象不同，數(shù)據(jù)分析、故障診斷和預(yù)測軟件很難進(jìn)行歸一化處理，因此，在實際應(yīng)用中，按照風(fēng)洞來劃分虛擬服務(wù)器的功能和軟件應(yīng)用，使得各風(fēng)洞的自主保障系統(tǒng)在功能上各自獨立，在存儲計算資源上共享，并可隨時進(jìn)行風(fēng)洞集群的擴充或資源之間的遷移，構(gòu)建了一個開放式的自主保障系統(tǒng)框架。

4.2 復(fù)雜故障診斷方法

結(jié)合風(fēng)洞試驗與裝備特性，采用專家系統(tǒng)診斷、案例診斷和定制算法診斷相結(jié)合的方法，并以標(biāo)準(zhǔn)化的訪問接口支持增加新的診斷模式，實現(xiàn)對試驗裝備復(fù)雜故障的診斷定位能力。

將技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗知識表示為IF<條件>THEN<結(jié)論>的規(guī)則形式，按照規(guī)則對實時接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，是目前最成熟穩(wěn)定、應(yīng)用最廣的專家系統(tǒng)診斷方法，優(yōu)點是易于設(shè)計集成，執(zhí)行效率高，適應(yīng)性廣，缺點是靈活性差，如果專家知識發(fā)生偏頗，將導(dǎo)致錯誤的診斷結(jié)論[10]。在工程實踐中，設(shè)備的歷史故障記錄對當(dāng)前發(fā)生的故障的診斷有著較高的貢獻(xiàn)價值，在發(fā)生相似故障現(xiàn)象的情況下，采用解決過去問題的方案來解決現(xiàn)有問題，往往一擊而中。案例診斷方法提供規(guī)范的案例描述框架，包括基本信息、故障現(xiàn)象、原因分析、解決對策、效果評價等，將歷史故障及解決方法完整地描述出來，同時提供高效多元的檢索技術(shù)，包括獨立搜索引擎、元搜索引擎、聯(lián)想功能等，實現(xiàn)當(dāng)前故障相關(guān)案例的快速準(zhǔn)確查找?；诙ㄖ扑惴ǖ墓收显\斷重點應(yīng)用了內(nèi)存的動態(tài)申請管理和多種算法的兼容性并行調(diào)用等技術(shù)，使之滿足不同類型算法提出的不同需求。風(fēng)洞故障主要發(fā)生在軸承類部件和齒輪類部件。為此，設(shè)計了基于頻率識別及階比分析的軸類部件故障診斷、基于軸心軌跡分析的軸類部件不對中診斷、基于HHT的軸承損傷診斷、基于共振解調(diào)算法的齒輪類部件故障診斷等多種算法，作為對專家診斷和案例診斷的有效補充，三管齊下，共同保障復(fù)雜故障的診斷。

4.3 增強型IETM

本系統(tǒng)所研制的IETM系統(tǒng)，除了嚴(yán)格按照GJB6600標(biāo)準(zhǔn)體系創(chuàng)作IETM手冊，實現(xiàn)風(fēng)洞裝備技術(shù)資料的電子化、規(guī)范化、集中化，還專門增加了裝備現(xiàn)場管理的業(yè)務(wù)功能，主要體現(xiàn)在日常班組檢查、維護(hù)保養(yǎng)、故障及維修情況的現(xiàn)場記錄和備品備件信息的現(xiàn)場查詢等方面，在現(xiàn)場即可實現(xiàn)與服務(wù)于所有裝備的管理辦公平臺的信息同步。與典型IETM系統(tǒng)的純技術(shù)支持相比，增加提供了業(yè)務(wù)支持，提升了裝備現(xiàn)場管理的措施手段，提高了裝管工作效率和信息化、智能化程度，實現(xiàn)了多裝備現(xiàn)場工作和統(tǒng)一辦公平臺的信息實時同步。

5 實驗結(jié)果與分析

5.1 實驗內(nèi)容與結(jié)果

由于產(chǎn)生實際故障對風(fēng)洞系統(tǒng)造成的損傷修復(fù)代價較高，因此，在實驗中通過故障注入的方式引發(fā)典型應(yīng)用案例，來驗證系統(tǒng)的功能性和業(yè)務(wù)流程的正確性。具體過程如下：將自主保障系統(tǒng)所監(jiān)測的某風(fēng)洞某運動機構(gòu)的電機轉(zhuǎn)速設(shè)定為8rpm，同時將該電機的溫度設(shè)定為50℃，根據(jù)該運動機構(gòu)的專家系統(tǒng)診斷規(guī)則之一：電機轉(zhuǎn)速<10rpm &電機溫度>40℃，狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)判斷該電機可能發(fā)生堵轉(zhuǎn)，在顯示控制終端的主界面發(fā)出報警信號。現(xiàn)場工作人員點開報警信號后，可選擇“忽略/確認(rèn)/修改”的操作，“忽略”用于認(rèn)定為虛假警報的情況，“修改”用于故障診斷規(guī)則不合適的情況，可立即對這一規(guī)則進(jìn)行修改，“確認(rèn)”為真實故障。自主保障系統(tǒng)按照專家系統(tǒng)診斷結(jié)論，自動生成“維修意見單”，在選擇機關(guān)業(yè)務(wù)科相關(guān)人員后，推送至裝備管理信息系統(tǒng)，同時在辦公系統(tǒng)發(fā)起維修業(yè)務(wù)審批流程。審批結(jié)束后，維修人員在風(fēng)洞現(xiàn)場通過IETM終端下載維修任務(wù)單領(lǐng)受維修任務(wù)，同時利用IETM所帶資料輔助維修及查找備品備件信息。維修結(jié)束后，在IETM終端填寫維修記錄，確認(rèn)現(xiàn)場維修完成，并上傳到裝備管理信息系統(tǒng)，進(jìn)入維修驗收流程。設(shè)備負(fù)責(zé)人在裝備管理信息系統(tǒng)的辦公平臺端補充維修總結(jié)報告、實際產(chǎn)生費用等信息后，提交機關(guān)業(yè)務(wù)科，經(jīng)同意驗收后，結(jié)束維修流程。此后，在裝備管理信息系統(tǒng)中點擊“維修記錄”可查看到這一維修項目。

在上述實驗中，系統(tǒng)主要功能均正常實現(xiàn)，業(yè)務(wù)流程正確完整，基本達(dá)到了系統(tǒng)研制目標(biāo)。

5.2 系統(tǒng)效能分析

從定性角度來說，基于CBM的自主式維修保障系統(tǒng)，在裝備使用過程中的狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷、故障預(yù)測、維修管理、運行安全性、維修效率、維修經(jīng)濟性和及時性等方面，較傳統(tǒng)的維修方式，均有階躍性的效能提升，如：可全面、實時、連續(xù)地進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)的記錄，實現(xiàn)了快捷查詢和隨時回放；可進(jìn)行在線故障診斷、預(yù)測和報警，裝備運行安全性得到提升；維修管理智能化程度和技術(shù)資料對維修的貢獻(xiàn)程度顯著提高，維修主動及時，裝備保障能力強、效率高。

從應(yīng)用效果來說，面向風(fēng)洞群的自主式維修保障系統(tǒng)的成效具體體現(xiàn)在以下3個方面：一是解決了基礎(chǔ)硬件平臺資源管理統(tǒng)一的問題，平臺靈活性大大增強，同時也避免了重復(fù)建設(shè)和資源過度冗余浪費的問題；二是解決了維修資源管理統(tǒng)一的問題，利用IETM終端將裝備管理信息系統(tǒng)的辦公平臺端和多個風(fēng)洞現(xiàn)場端聯(lián)系起來，確保裝備信息的實時一致性，維修業(yè)務(wù)實現(xiàn)了閉環(huán)管理；三是解決了故障診斷定制算法開放化管理的問題，在用戶層面允許以標(biāo)準(zhǔn)接口增加或修改算法，提高了定制算法在多風(fēng)洞不同裝備的故障診斷上的適應(yīng)性。

6 總結(jié)

風(fēng)洞自主式維修保障系統(tǒng)自建設(shè)以來，通過經(jīng)驗技術(shù)的積累，不斷創(chuàng)新思路，優(yōu)化體系架構(gòu)，引入機器智慧先進(jìn)技術(shù)，從針對單座風(fēng)洞的較為單純的信息化系統(tǒng)，發(fā)展為面向風(fēng)洞集群的獨立自治與高度集成有機結(jié)合的綜合智能系統(tǒng)。開放化設(shè)計使得系統(tǒng)能力可以得到不斷地擴充和增長，通過積累風(fēng)洞運行過程中的大量數(shù)據(jù)和知識，不斷更新優(yōu)化已有的規(guī)則結(jié)構(gòu)，為維修保障提供更為準(zhǔn)確的技術(shù)支持。大力推行軟件國產(chǎn)化自主化，采用面向使用者而不是面向開發(fā)者的應(yīng)用模式，降低使用難度，提升使用體驗好感度。面向風(fēng)洞群的自主式維修保障系統(tǒng)設(shè)計，為集群型裝備的自主維修保障系統(tǒng)建設(shè)提供了先進(jìn)的技術(shù)參考方案。