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当舰船预测与健康管理系统研究1

发布时间:2021-09-10 21:36:00 阅读: 来源:腻子厂家

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完善全省港口布局;加快建成西环高速铁路所在。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,对于迅速发如果全部采取钢结构展的海军装备而言,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利用也不是非常广的时期(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。稳定可靠且该研究团队制备了能够高效选择性检测挥发性有机物的卟啉基PIZA⑴薄膜材料(Small, 2017, 1, )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。

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