CN109878745B - 一种用于飞机结构健康监测的预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于飞机结构健康监测的预警系统，包括超声波传感监测模块、激光测震模块、光纤传感模块、监测信息接收模块、监测信息分析模块、飞机结构数据导入模块、信息转存模块、信息储存云端与检索模块；其中，所述超声波传感监测模块与监测信息接收模块通信连接，所述激光测震模块与监测信息接收模块通信连接，所述光纤传感模块与监测信息接收模块通信连接，所述监测信息接收模块与监测信息分析模块通信连接，所述信息分析模块与预警分级模块通信连接，所述信息储存云端与信息转存模块通信连接；本发明能够通过采集的更多的数据来更好保证飞机结构监测预警的准确性，同时方便了维护人员检索飞机检修的信息。
Description
技术领域
本发明属于飞机结构监测领域，涉及监测预警利用技术，具体是一种用于飞机结构健康监测的预警系统。
背景技术
机安全性，是指飞机不发生灾难性事故的程度。可用最大容许的故障概率来表示，故障概率越小，飞机安全性越好，它与飞机及其设备的可靠性有密切关系。设计时，要考虑系统或部件可能产生的故障，飞行员可能的操纵误差和外因事故的影响，飞机结构健康监测是为了让人能直观的了解到飞机是否处于安全状态，飞机结构健康监测的预警系统就是用于对飞机状态进行安全预警的一种系统。
现有的飞机结构健康监测的预警系统，采集的数据不够完整，使得分析出的安全信息存在着一定的偏差，同时在发现飞机结构存在问题时警报信息不够明确，容易导致维护飞机的人力资源浪费，并且让维护人员需要了解到飞机之前受损状况时，调阅之前的检修数据非常麻烦，为了解决这些缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于飞机结构健康监测的预警系统。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何通过更好的数据分析来保证分析出更加准确的预警信息；
(2)如何更好的根据预警信息来分配维护人员；
(3)如何更好的方便维护人员了解实时检修前飞机结构的故障情况；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于飞机结构健康监测的预警系统，包括超声波传感监测模块、激光测震模块、光纤传感模块、监测信息接收模块、监测信息分析模块、飞机结构数据导入模块、信息转存模块、信息储存云端与检索模块；
其中，所述超声波传感监测模块与监测信息接收模块通信连接，所述激光测震模块与监测信息接收模块通信连接，所述光纤传感模块与监测信息接收模块通信连接，所述监测信息接收模块与监测信息分析模块通信连接，所述信息分析模块与预警分级模块通信连接，所述信息储存云端与信息转存模块通信连接，总控模块与预警分级模块通信连接，所述预警消息发送模块与总控模块通信连接，所述检索模块与信息储存云端通信连接；
所述超声波传感监测模块用于对飞机结构进行无损探伤作业，其监测结果会被发送到监测信息接收模块中，所述激光测震模块用于采集监测时飞机结构内的结构信息，并将采集到的结构信息传递到监测信接收模块中，所述光纤传感模块用于采集应变信息、温度信息和腐蚀度信息，其采集到的信息也会被发送到监测信息接收模块中，所述飞机结构数据导入模块用于导入飞机结构健康时数据信息，其导入的信息会被发送到监测信息分析模块中，所述监测信息接收模块接收到的数据信息会被复制成两分，其中一份会被发送到信息转存模块中，另一份会被发送到监测信息分析模块中，所述信息转存模块会将接收到的数据信息发送到信息储存云端中储存起来，所述检索模块让维护人员可以随时调取相应时段的飞机结构维护数据，所述监测信息分析模块在接收到监测信息接收模块和飞机结构数据导入模块导入的数据后会对所有数据进行分析，分析好的数据会被发送到预警分级模块中进行预警分析，分析好的数据会被发送到总控模块中，所述总控模块会将接收到的信息转化为控制指令并将控制指令发送到预警消息发送模块中，所述预警消息发送模块在接收到控制指令后会将预警消息发送出去；
所述监测信息分析模块光纤传感模块采集的数据的具体分析过程如下：
步骤一：光纤传感模块采集会将采集的信息计算为布拉格波长，将布拉格波长标记为L，将采集到的应变量标记为ε，温度信标记为T；
步骤二：通过公式能计算出变量ΔλB；
步骤三：公式中的Kεε表示应变量ε对波长的影响值；
所述监测信息分析模块对所有接收到的数据具体分析过程如下：
S1：将超声波传感模块采集到的探伤信息标记为T1，将激光测震模块采集到的结构损伤数据标记为C1，再将光纤传感模块计算出的布拉格波长标记为L1；
S2：将飞机结构数据导入模块导入的探伤信息标记为T2，将飞机结构数据导入模块导入的结构损伤数据C2，将飞机结构数据导入模块导入的布拉格波长数据标记为L2；
S3：通过公式T2－T1＝t可以得到探伤信息数据差值t；
S4：通过公式C2－C1＝c可以得到结构损伤数据差值c；
S5：通过公式L2－L1＝l可以得到布拉格波长数据的差值l；
S6：当t大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，当t在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S7：当c大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，c在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S8：当l大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，l在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S9：所有的损伤信息在显示屏上显示出来；
所述监测信息分析模块将数据分析出后会将数据传递到预警模块中进行预警分析，其预警分析的具体过程如下：
SS1：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值均大于预设值时，发布三级警报；
SS2：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意两项大于预设值时，发布二级警报；
SS3：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意一项大于预设值时，发布一级警报；
所述三级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构进行整体维修”，所述二级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构故障位置进行维修，并对飞机结构进行全体检修”，所述一级警报的警报内容为“请XXX部门的维修人员对飞机结构故障位置进行维修，其他部门人员对飞机结构进行全体检修”。
进一步地，所述信息转存模块在将信息转存到信息储存云端前会对数据进行分类并添加时间标签，其具体分类过程如下：
(1)：对于数据来源来自超声波传感模块的，在其文件名称前添加前缀CH；
(2)：对于数据来源来自激光测震模块的，在其文件名称前添加前缀CZ；
(3)：对于数据来源来自光纤传感模块的，在其文件名称前添加前缀GX；
添加时间标签的具体过程如下：
1)：获取数据采集时的网络时间；
2)：当网络时间处于0时到6时之间时，其标记为A1i，0＜i＜6；
3)：当网络时间处于6时到12时之间时，其标记为A2k，6＜k＜12；
4)：当网络时间处于12时到18时之间时，其标记为A3f，12＜f＜18；
5)：当网络时间处于18时到24时之间时，其标记为A4x，18＜x＜24；
6)：信息转存模块会根据采集数据的将A1i、A2k、A3f与A4x采集数据中对应时间时的名称加入到文件名的后缀上。
进一步地，所述检索模块在使用时只需要输入文件前缀加后缀即可进行检索，其检索内容均会在显示屏上显示出来。
进一步地，所述预警消息发送模块由播报喇叭、蜂鸣器和警示灯组成，当预警消息发出时播报喇叭会播报警报级别消息，同时蜂鸣器响起，警示灯会根据警报级别闪烁不同颜色的光，所述一级警报时闪烁黄色灯光，所述二级警报时闪烁红色灯光，所述三级警报时红黄光交替闪烁。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过设置的监测信息分析模块，能够同时接收实时采集的数据和飞机结构数据模块导入模块导入的数据，并将接收实时采集的数据与飞机结构数据模块导入模块导入的数据进行比对，通过比对可以直观的了解到飞机结构处安全状态还是危险状态，同时通过超声波传感监测模块、激光测震模块与光纤传感模块同时采集多种不同类型的数据，通过多种数据的对比比较，能更加合理的分析出分级结构的安全状况；
(2)本发明通过设置的预警分级模块，能够对接收的数据进行分析处理并进行分级，预警分级模块会按照探伤信息数据差值t、结构损伤数据差值c和布拉格波长数据的差值l的大小来进行预警分级，并且不同分级的会发不同不同级别的预警信息，对于不同级别的预警信息会分派相应的维护人员进对分级结构进行维修和维护，在更加合理的利用；
(3)本发明通过设置的转存模块与信息储存云端，能够将每次检修时采集到的数据储存起来，同时将数标记上时间标签和类别标签，飞机结构的维护人员在日常检修飞机机构时可以方便的调取数据来进行信息比对，从而让维护人员能够更好的对飞机结构进行检修维护。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
如图1所示，一种用于飞机结构健康监测的预警系统，包括超声波传感监测模块、激光测震模块、光纤传感模块、监测信息接收模块、监测信息分析模块、飞机结构数据导入模块、信息转存模块、信息储存云端与检索模块；
其中，所述超声波传感监测模块与监测信息接收模块通信连接，所述激光测震模块与监测信息接收模块通信连接，所述光纤传感模块与监测信息接收模块通信连接，所述监测信息接收模块与监测信息分析模块通信连接，所述信息分析模块与预警分级模块通信连接，所述信息储存云端与信息转存模块通信连接，总控模块与预警分级模块通信连接，所述预警消息发送模块与总控模块通信连接，所述检索模块与信息储存云端通信连接；
所述超声波传感监测模块用于对飞机结构进行无损探伤作业，其监测结果会被发送到监测信息接收模块中，所述激光测震模块用于采集监测时飞机结构内的结构信息，并将采集到的结构信息传递到监测信接收模块中，所述光纤传感模块用于采集应变信息、温度信息和腐蚀度信息，其采集到的信息也会被发送到监测信息接收模块中，所述飞机结构数据导入模块用于导入飞机结构健康时数据信息，其导入的信息会被发送到监测信息分析模块中，所述监测信息接收模块接收到的数据信息会被复制成两分，其中一份会被发送到信息转存模块中，另一份会被发送到监测信息分析模块中，所述信息转存模块会将接收到的数据信息发送到信息储存云端中储存起来，所述检索模块让维护人员可以随时调取相应时段的飞机结构维护数据，所述监测信息分析模块在接收到监测信息接收模块和飞机结构数据导入模块导入的数据后会对所有数据进行分析，分析好的数据会被发送到预警分级模块中进行预警分析，分析好的数据会被发送到总控模块中，所述总控模块会将接收到的信息转化为控制指令并将控制指令发送到预警消息发送模块中，所述预警消息发送模块在接收到控制指令后会将预警消息发送出去；
所述监测信息分析模块光纤传感模块采集的数据的具体分析过程如下：
步骤一：光纤传感模块采集会将采集的信息计算为布拉格波长，将布拉格波长标记为L，将采集到的应变量标记为ε，温度信标记为T；
步骤二：通过公式能计算出变量ΔλB；
步骤三：公式中的Kεε表示应变量ε对波长的影响值；
所述监测信息分析模块对所有接收到的数据具体分析过程如下：
S1：将超声波传感模块采集到的探伤信息标记为T1，将激光测震模块采集到的结构损伤数据标记为C1，再将光纤传感模块计算出的布拉格波长标记为L1；
S2：将飞机结构数据导入模块导入的探伤信息标记为T2，将飞机结构数据导入模块导入的结构损伤数据C2，将飞机结构数据导入模块导入的布拉格波长数据标记为L2；
S3：通过公式T2－T1＝t可以得到探伤信息数据差值t；
S4：通过公式C2－C1＝c可以得到结构损伤数据差值c；
S5：通过公式L2－L1＝l可以得到布拉格波长数据的差值l；
S6：当t大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，当t在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S7：当c大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，c在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S8：当l大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，l在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S9：所有的损伤信息在显示屏上显示出来；
所述监测信息分析模块将数据分析出后会将数据传递到预警模块中进行预警分析，其预警分析的具体过程如下：
SS1：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值均大于预设值时，发布三级警报；
SS2：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意两项大于预设值时，发布二级警报；
SS3：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意一项大于预设值时，发布一级警报；
所述三级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构进行整体维修”，所述二级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构故障位置进行维修，并对飞机结构进行全体检修”，所述一级警报的警报内容为“请XXX部门的维修人员对飞机结构故障位置进行维修，其他部门人员对飞机结构进行全体检修”。
所述信息转存模块在将信息转存到信息储存云端前会对数据进行分类并添加时间标签，其具体分类过程如下：
(1)：对于数据来源来自超声波传感模块的，在其文件名称前添加前缀CH；
(2)：对于数据来源来自激光测震模块的，在其文件名称前添加前缀CZ；
(3)：对于数据来源来自光纤传感模块的，在其文件名称前添加前缀GX；
添加时间标签的具体过程如下：
1)：获取数据采集时的网络时间；
2)：当网络时间处于0时到6时之间时，0时即为24时，其标记为A1i，0＜i＜6；
3)：当网络时间处于6时到12时之间时，其标记为A2k，6＜k＜12；
4)：当网络时间处于12时到18时之间时，其标记为A3f，12＜f＜18；
5)：当网络时间处于18时到24时之间时，24时即为0时，其标记为A4x，18＜x＜24；
6)：信息转存模块会根据采集数据的将A1i、A2k、A3f与A4x采集数据中对应时间时的名称加入到文件名的后缀上。
所述检索模块在使用时只需要输入文件前缀加后缀即可进行检索，其检索内容均会在显示屏上显示出来。
所述预警消息发送模块由播报喇叭、蜂鸣器和警示灯组成，当预警消息发出时播报喇叭会播报警报级别消息，同时蜂鸣器响起，警示灯会根据警报级别闪烁不同颜色的光，所述一级警报时闪烁黄色灯光，所述二级警报时闪烁红色灯光，所述三级警报时红黄光交替闪烁
一种用于飞机结构健康监测的预警系统，在工作时，首先所述超声波传感监测模块用于对飞机结构进行无损探伤作业，其监测结果会被发送到监测信息接收模块中，所述激光测震模块用于采集监测时飞机结构内的结构信息，并将采集到的结构信息传递到监测信接收模块中，所述光纤传感模块用于采集应变信息、温度信息和腐蚀度信息，其采集到的信息也会被发送到监测信息接收模块中，所述飞机结构数据导入模块用于导入飞机结构健康时数据信息，其导入的信息会被发送到监测信息分析模块中，所述监测信息接收模块接收到的数据信息会被复制成两分，其中一份会被发送到信息转存模块中，另一份会被发送到监测信息分析模块中，所述信息转存模块会将接收到的数据信息发送到信息储存云端中储存起来，所述检索模块让维护人员可以随时调取相应时段的飞机结构维护数据，所述监测信息分析模块在接收到监测信息接收模块和飞机结构数据导入模块导入的数据后会对所有数据进行分析，分析好的数据会被发送到预警分级模块中进行预警分析，预警分级模块，能够对接收的数据进行分析处理并进行分级，预警分级模块会按照探伤信息数据差值t、结构损伤数据差值c和布拉格波长数据的差值l的大小来进行预警分级，并且不同分级的会发不同不同级别的预警信息，对于不同级别的预警信息会分派相应的维护人员进对分级结构进行维修和维护，在更加合理的利用，分析好的数据会被发送到总控模块中，所述总控模块会将接收到的信息转化为控制指令并将控制指令发送到预警消息发送模块中，所述预警消息发送模块在接收到控制指令后会将预警消息发送出去。
首先本发明通过设置的监测信息分析模块，能够同时接收实时采集的数据和飞机结构数据模块导入模块导入的数据，并将接收实时采集的数据与飞机结构数据模块导入模块导入的数据进行比对，通过比对可以直观的了解到飞机结构处安全状态还是危险状态，同时通过超声波传感监测模块、激光测震模块与光纤传感模块同时采集多种不同类型的数据，通过多种数据的对比比较，能更加合理的分析出分级结构的安全状况；
其次本发明通过设置的预警分级模块，能够对接收的数据进行分析处理并进行分级，预警分级模块会按照探伤信息数据差值t、结构损伤数据差值c和布拉格波长数据的差值l的大小来进行预警分级，并且不同分级的会发不同不同级别的预警信息，对于不同级别的预警信息会分派相应的维护人员进对分级结构进行维修和维护，在更加合理的利用；
最后本发明通过设置的转存模块与信息储存云端，能够将每次检修时采集到的数据储存起来，同时将数标记上时间标签和类别标签，飞机结构的维护人员在日常检修飞机机构时可以方便的调取数据来进行信息比对，从而让维护人员能够更好的对飞机结构进行检修维护。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于飞机结构健康监测的预警系统，其特征在于，包括超声波传感监测模块、激光测震模块、光纤传感模块、监测信息接收模块、监测信息分析模块、飞机结构数据导入模块、信息转存模块、信息储存云端与检索模块；
其中，所述超声波传感监测模块与监测信息接收模块通信连接，所述激光测震模块与监测信息接收模块通信连接，所述光纤传感模块与监测信息接收模块通信连接，所述监测信息接收模块与监测信息分析模块通信连接，所述信息分析模块与预警分级模块通信连接，所述信息储存云端与信息转存模块通信连接，总控模块与预警分级模块通信连接，所述预警消息发送模块与总控模块通信连接，所述检索模块与信息储存云端通信连接；
所述超声波传感监测模块用于对飞机结构进行无损探伤作业，其监测结果会被发送到监测信息接收模块中，所述激光测震模块用于采集监测时飞机结构内的结构信息，并将采集到的结构信息传递到监测信接收模块中，所述光纤传感模块用于采集应变信息、温度信息和腐蚀度信息，其采集到的信息也会被发送到监测信息接收模块中，所述飞机结构数据导入模块用于导入飞机结构健康时数据信息，其导入的信息会被发送到监测信息分析模块中，所述监测信息接收模块接收到的数据信息会被复制成两分，其中一份会被发送到信息转存模块中，另一份会被发送到监测信息分析模块中，所述信息转存模块会将接收到的数据信息发送到信息储存云端中储存起来，所述检索模块让维护人员可以随时调取相应时段的飞机结构维护数据，所述监测信息分析模块在接收到监测信息接收模块和飞机结构数据导入模块导入的数据后会对所有数据进行分析，分析好的数据会被发送到预警分级模块中进行预警分析，分析好的数据会被发送到总控模块中，所述总控模块会将接收到的信息转化为控制指令并将控制指令发送到预警消息发送模块中，所述预警消息发送模块在接收到控制指令后会将预警消息发送出去；
所述监测信息分析模块光纤传感模块采集的数据的具体分析过程如下：
步骤一：光纤传感模块采集会将采集的信息计算为布拉格波长，将布拉格波长标记为L，将采集到的应变量标记为ε，温度信标记为T；
步骤二：通过公式能计算出变量ΔλB；
步骤三：公式中的Kεε表示应变量ε对波长的影响值；
所述监测信息分析模块对所有接收到的数据具体分析过程如下：
S1：将超声波传感模块采集到的探伤信息标记为T1，将激光测震模块采集到的结构损伤数据标记为C1，再将光纤传感模块计算出的布拉格波长标记为L1；
S2：将飞机结构数据导入模块导入的探伤信息标记为T2，将飞机结构数据导入模块导入的结构损伤数据C2，将飞机结构数据导入模块导入的布拉格波长数据标记为L2；
S3：通过公式T2－T1＝t可以得到探伤信息数据差值t；
S4：通过公式C2－C1＝c可以得到结构损伤数据差值c；
S5：通过公式L2－L1＝l可以得到布拉格波长数据的差值l；
S6：当t大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，当t在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S7：当c大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，c在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S8：当l大于预设值时，即表示飞机结构损伤较为严重，l在预设范围值之内时，即说明飞机结构损伤轻微；
S9：所有的损伤信息在显示屏上显示出来；
所述监测信息分析模块将数据分析出后会将数据传递到预警模块中进行预警分析，其预警分析的具体过程如下：
SS1：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值均大于预设值时，发布三级警报；
SS2：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意两项大于预设值时，发布二级警报；
SS3：当探伤信息数据差值t大于预设值、结构损伤数据差值c大于预设值和布拉格波长数据的差值中任意一项大于预设值时，发布一级警报；
所述三级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构进行整体维修”，所述二级警报的具体警报内容为“请全体维修人员对飞机结构故障位置进行维修，并对飞机结构进行全体检修”，所述一级警报的警报内容为“请XXX部门的维修人员对飞机结构故障位置进行维修，其他部门人员对飞机结构进行全体检修”。
2.根据权利要求1所述的一种用于飞机结构健康监测的预警系统，其特征在于，所述信息转存模块在将信息转存到信息储存云端前会对数据进行分类并添加时间标签，其具体分类过程如下：
(1)：对于数据来源来自超声波传感模块的，在其文件名称前添加前缀CH；
(2)：对于数据来源来自激光测震模块的，在其文件名称前添加前缀CZ；
(3)：对于数据来源来自光纤传感模块的，在其文件名称前添加前缀GX；
添加时间标签的具体过程如下：
1)：获取数据采集时的网络时间；
2)：当网络时间处于0时到6时之间时，其标记为A1i，0＜i＜6；
3)：当网络时间处于6时到12时之间时，其标记为A2k，6＜k＜12；
4)：当网络时间处于12时到18时之间时，其标记为A3f，12＜f＜18；
5)：当网络时间处于18时到24时之间时，其标记为A4x，18＜x＜24；
6)：信息转存模块会根据采集数据的将A1i、A2k、A3f与A4x采集数据中对应时间时的名称加入到文件名的后缀上。
3.根据权利要求1所述的一种用于飞机结构健康监测的预警系统，其特征在于，所述检索模块在使用时只需要输入文件前缀加后缀即可进行检索，其检索内容均会在显示屏上显示出来。
4.根据权利要求1所述的一种用于飞机结构健康监测的预警系统，其特征在于，所述预警消息发送模块由播报喇叭、蜂鸣器和警示灯组成，当预警消息发出时播报喇叭会播报警报级别消息，同时蜂鸣器响起，警示灯会根据警报级别闪烁不同颜色的光，所述一级警报时闪烁黄色灯光，所述二级警报时闪烁红色灯光，所述三级警报时红黄光交替闪烁。
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