CN106597938A - 基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统及方法，包括机载单元和地面单元，机载单元包括数据采集系统和机载管理单元，地面单元包括地面健康管理系统；数据采集系统包括数据处理模块和传感器节点，通过机载单元和地面单元实现对飞机发动机健康状态的故障在线诊断和潜在故障的预测，机载单元实时监测发动机使用状态参数，对使用状态参数进行及时在线诊断，确定故障等级并生成生成维修建议报告；利用web技术构建地面健康管理系统服务器，采用提前预判机制结合飞机发动机状态参数信息，对飞机发动机潜在故障信息进行预测。本发明在提供完善的健康管理服务、保障飞机飞行安全性、提高发动机可靠性、降低了发动机维护成本等方面具有重要作用，同时，实现视情维修的维修保障方式。

Description

基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统及方法
技术领域
本发明涉及发动机状态监测技术领域，具体地说，是一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统及方法。
背景技术
飞机发动机由于其复杂的结构及高温高速的恶劣工作环境,时刻都可能发生故障。作为飞机的心脏，飞机发动机属于飞机上最关键的部件，也是最复杂的部件，发动机的健康状况将直接影响飞机的安全飞行和按时出勤，其安全性的好坏和性能的优劣，将直接影响到整架飞机的安全和性能。
对飞机发动机进行故障诊断是保证飞行安全的根本途径。现如今,飞机发动机的维护与保养仍采取预防为主的维修思想，其主要维修策略是定时维修，但是随着人们对故障规律认识的不断深入以及可靠性理论在维修领域中的广泛应用，对于航空装备的维修逐渐形成以可靠性为中心的维修思想，即视情维修。但是视情维修需要维修人员相当高的技术水平，同时还需要高智能化的技术保障装备，成本较高。
为此，亟待提出一种智能化、同时实现对发动机的完好性和使用状态进行实时检测的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统及方法，该系统基于计算机网络技术的飞速发展，依托web技术，构建了一套飞机发动机完好性和使用状态监测系统，以视情维护为主的维修方式，对飞机发动机飞行状态进行实时监测，提高对发动机故障诊断、健康管理的监测准确性等能力及降低虚警率，实现视情维修的维修保障方式替代原有定期维护方式。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，包括机载单元和地面单元，机载单元包括数据采集系统和机载管理单元，地面单元包括地面健康管理系统；数据采集系统包括数据处理模块和传感器节点，其中：
传感器节点，采集飞机发动机的实时状态参数信息并发送给数据处理模块；
数据处理模块，对传感器节点采集的实时状态参数信息进行处理并转换成数字信号传递给机载管理单元；
机载管理单元，对从数据采集系统传递来的实时状态参数信息进行实时分析和处理，判断当前飞机发动机的健康状态，
当飞机发动机为异常状态时，确定故障等级级别、生成维修建议报告并传递给地面健康管理系统；
当飞机发动机为正常状态时，将飞机发动机状态参数信息和正常状态信息传递给地面健康管理系统；
地面健康管理系统，接收机载管理单元发送的故障等级级别、维修建议报告、飞机发动机状态参数信息和正常状态信息；结合飞机发动机为正常状态时发送来的状态参数信息，采用潜在故障预判机制，预测飞机发动机潜在故障信息，如果飞机发动机存在潜在故障信息，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，包括以下步骤：
S1：数据采集系统与机载管理单元通过信息交互方式，传递传感器节点采集的飞机发动机的实时状态参数信息；
S2：机载管理单元对从数据采集系统传递来的状态参数信息进行实时分析和处理，判断当前飞机发动机的健康状态；
当飞机发动机状态参数信息为异常状态时，机载管理单元根据异常状态信息确定故障等级级别和生成维修建议报告，然后，将故障等级级别和维修建议报告传递到地面健康管理系统；
当飞机发动机状态参数信息为正常状态时，机载单元将飞机发动机状态参数信息和正常状态信息传递到地面健康管理系统；然后，地面健康管理系统结合飞机发动机状态参数信息，采用潜在故障预判机制预测飞机发动机潜在故障信息；如果飞机发动机存在潜在故障信息，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
进一步地，所述数据处理模块是由微型最小单片机系统组成，主要实现对传感器节点采集的数据进行处理并转换成数字信号发送给机载管理单元。
进一步地，所述步骤S1中传感器节点采集的状态参数信息包括飞机发动机的气路系统参数、燃油压力参数、燃气温度参数、滑油温度参数、滑油压力参数和振动速度参数。
进一步地，所述步骤S2中机载管理单元与地面健康管理系统之间信息交互方式采用无线电通信方式实现数据传输，在数据传输过程中采用SSID方式进行数据加密。
进一步地，所述步骤S2中故障分为三级，一级故障为小型故障，发动机部件性能降低25％之内，二级故障为中型故障，发动机部件性能降低为25%-50%，三级故障为重大故障，发动机部件性能降低50%以上。
进一步地，所述步骤S2中潜在故障预判机制具体内容是：
将传递过来的状态参数信息输入到飞机发动机健康预测模型，结合该发动机的历史检测维修数据、历史状态参数信息来评估飞机发动机的健康状态和发动机部件的剩余寿命情况，对潜在故障信息进行预测和诊断。当飞机发动机存在潜在故障信息时，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
进一步地，所述步骤S2中地面健康管理系统的服务器包括web浏览器、web应用服务器、数据库服务器。系统服务器之间采用HTTP协议实现数据交互。利用SSH三大框架方式搭建web应用服务器。利用MySQL方式构建数据库服务器，该服务器存放的是飞机发动机的历史检测维修数据信息和飞机发动机历史状态参数信息。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明的系统与方法，通过机载单元和地面单元实现对飞机发动机健康状态的故障在线诊断和潜在故障的预测，机载单元实时监测发动机使用状态参数，对使用状态参数进行及时在线诊断，确定故障等级并生成生成维修建议报告；利用web技术构建地面健康管理系统服务器，采用提前预判机制结合飞机发动机状态参数信息，对飞机发动机潜在故障信息进行预测。本发明在提供完善的健康管理服务、保障飞机飞行安全性、提高发动机可靠性、降低了发动机维护成本等方面具有重要作用，同时，实现视情维修的维修保障方式。
附图说明
图1为本发明基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统的示意图。
图2为本发明基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1-2所示，本发明中基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统由机载单元（数据采集系统、机载管理单元）和地面单元（地面健康管理系统）组成，其中，数据采集系统是由数据处理模块和传感器节点组成。
基于该系统结构本发明方法的具体实施方式包括如下步骤 ：
S1：数据采集系统与机载管理单元通过信息交互方式，传递从传感器节点采集飞机发动机的实时状态参数信息。
S2：机载管理单元对从数据采集系统传递来的状态参数信息进行实时分析和处理，判断当前飞机发动机的健康状态。
当飞机发动机状态参数信息为异常状态时，机载管理单元根据异常状态信息确定故障等级级别和生成维修建议报告，然后，将故障等级级别和维修建议报告传递到地面健康管理系统。
当飞机发动机状态参数信息为正常状态时，机载单元将飞机发动机状态参数信息和正常状态信息传递到地面健康管理系统。然后，地面健康管理系统对采用提前预判机制结合飞机发动机状态参数信息，预测飞机发动机潜在故障信息。
在具体实施过程中，所述数据处理模块是由微型最小单片机系统组成，主要实现对传感器节点采集的数据进行处理并转换成数字信号发送给机载管理单元。
在具体实施过程中，步骤S1中，所述传感器节点采集的状态参数信息包括航空发动机的气路系统参数、燃油压力参数、燃气温度参数、滑油温度参数、滑油压力参数和振动速度参数。
在具体实施过程中，步骤S2中，所述机载管理单元与地面健康管理系统之间信息交互方式采用无线电通信方式实现数据传输，在数据传输过程中采用SSID方式进行数据加密。
在具体实施过程中，步骤S2中，所述故障分为三级，一级故障为小型故障，发动机部件性能降低25％之内，二级故障为中型故障，发动机部件性能降低为25%-50%，三级故障为重大故障，发动机部件性能降低50%以上。
在具体实施过程中，步骤S2中，所述潜在故障预判机制具体过程是：将传递过来的状态参数信息输入到飞机发动机健康预测模型，结合该发动机的历史检测维修数据、历史状态参数信息来评估飞机发动机的健康状态和发动机部件的剩余寿命情况，对潜在故障信息进行预测和诊断。当飞机发动机存在潜在故障信息时，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
在具体实施过程中，步骤S2中，所述地面健康管理系统服务器之间采用HTTP协议实现数据交互。利用SSH（Struts+Spring+Hibernate）三大框架方式搭建web应用服务器。利用MySQL方式构建数据库服务器，该服务器存放的是飞机发动机的历史检测维修数据信息和飞机发动机历史状态参数信息。

Claims (13)

1.一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：包括机载单元和地面单元，机载单元包括数据采集系统和机载管理单元，地面单元包括地面健康管理系统；数据采集系统包括数据处理模块和传感器节点，其中：
传感器节点，采集飞机发动机的实时状态参数信息并发送给数据处理模块；
数据处理模块，对传感器节点采集的实时状态参数信息进行处理并转换成数字信号传递给机载管理单元；
机载管理单元，对从数据采集系统传递来的实时状态参数信息进行实时分析和处理，判断当前飞机发动机的健康状态；
当飞机发动机为异常状态时，确定故障等级级别、生成维修建议报告并传递给地面健康管理系统；
当飞机发动机为正常状态时，将飞机发动机状态参数信息和正常状态信息传递给地面健康管理系统；
地面健康管理系统，接收机载管理单元发送的故障等级级别、维修建议报告、飞机发动机状态参数信息和正常状态信息；结合飞机发动机为正常状态时发送来的状态参数信息，采用潜在故障预判机制，预测飞机发动机潜在故障信息，如果飞机发动机存在潜在故障信息，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
2.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述数据处理模块由微型最小单片机系统组成。
3.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述传感器节点采集的状态参数信息包括航空发动机的气路系统参数、燃油压力参数、燃气温度参数、滑油温度参数、滑油压力参数和振动速度参数。
4.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述机载管理单元与地面健康管理系统之间采用无线电通信方式实现数据传输，在数据传输过程中采用SSID方式进行数据加密。
5.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述机载管理单元确定故障等级级别，故障分为三级，一级故障为小型故障，发动机部件性能降低25％之内，二级故障为中型故障，发动机部件性能降低为25%-50%，三级故障为重大故障，发动机部件性能降低50%以上。
6.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述潜在故障预判机制具体内容是：
将接收的状态参数信息输入到飞机发动机健康预测模型，结合该发动机的历史检测维修数据、历史状态参数信息来评估飞机发动机的健康状态和发动机部件的剩余寿命情况，对潜在故障信息进行预测和诊断。
7.根据权利要求1所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测系统，其特征在于：所述地面健康管理系统的服务器包括web浏览器、web应用服务器和数据库服务器；系统服务器之间采用HTTP协议实现数据交互；利用SSH三大框架方式搭建web应用服务器；利用MySQL方式构建数据库服务器，该服务器存放飞机发动机的历史检测维修数据信息和飞机发动机历史状态参数信息。
8.一种基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：数据采集系统与机载管理单元通过信息交互方式，传递传感器节点采集的飞机发动机的实时状态参数信息；
S2：机载管理单元对从数据采集系统传递来的状态参数信息进行实时分析和处理，判断当前飞机发动机的健康状态；
当飞机发动机状态参数信息为异常状态时，机载管理单元根据异常状态信息确定故障等级级别和生成维修建议报告，然后，将故障等级级别和维修建议报告传递到地面健康管理系统；
当飞机发动机状态参数信息为正常状态时，机载单元将飞机发动机状态参数信息和正常状态信息传递到地面健康管理系统；然后，地面健康管理系统结合飞机发动机状态参数信息，采用潜在故障预判机制预测飞机发动机潜在故障信息；如果飞机发动机存在潜在故障信息，地面健康管理系统确定该潜在故障的故障等级级别，同时生成对应维修建议报告。
9.根据权利要求8所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于：所述步骤S1中传感器节点采集的状态参数信息包括航空发动机的气路系统参数、燃油压力参数、燃气温度参数、滑油温度参数、滑油压力参数和振动速度参数。
10.根据权利要求8所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于：所述步骤S2中机载管理单元与地面健康管理系统之间采用无线电通信方式实现数据传输，在数据传输过程中采用SSID方式进行数据加密。
11.根据权利要求8所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于：所述步骤S2中故障分为三级，一级故障为小型故障，发动机部件性能降低25％之内，二级故障为中型故障，发动机部件性能降低为25%-50%，三级故障为重大故障，发动机部件性能降低50%以上。
12.根据权利要求8所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于：所述步骤S2中潜在故障预判机制具体内容是：
将传递过来的状态参数信息输入到飞机发动机健康预测模型，结合该发动机的历史检测维修数据、历史状态参数信息来评估飞机发动机的健康状态和发动机部件的剩余寿命情况，对潜在故障信息进行预测和诊断。
13.根据权利要求8所述的基于web的飞机发动机完好性与使用状态监测方法，其特征在于：所述地面健康管理系统的服务器包括web浏览器、web应用服务器和数据库服务器；系统服务器之间采用HTTP协议实现数据交互；利用SSH三大框架方式搭建web应用服务器；利用MySQL方式构建数据库服务器，该服务器存放飞机发动机的历史检测维修数据信息和飞机发动机历史状态参数信息。
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