CN110879150B - 用于智能和连续发动机运行监测的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于监测发动机的系统。该系统包括处理器。存储器，该存储器包括指令，当指令由处理器执行时，该指令使处理器执行某些操作。这些操作可以包括接收第一数据集和第二数据集。第一数据集以第一速率采样，并且第二数据以第二速率采样，其中第一速率与第二速率不同。这些操作进一步包括基于第一数据集或第二数据集的出现次数，确定已经在发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数。这些操作进一步包括了响应于出现次数超过预定次数，将第一数据集记录为输出，反之将第二数据集记录为输出。这些操作可以包括计算快速记录处理和慢速记录处理的比率以及根据比率调整输出文件的大小。另一个特征可以是回顾子系统，其在检测到事件时回填事件前快速记录的间隔。系统可以自调整阈值，以在异常活动或多事的飞行期间维持文件大小限制。

Description

用于智能和连续发动机运行监测的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于智能和连续发动机运行监测的方法和系统。
背景技术
发动机控制单元(ECU)和相关的发动机监测功能，或者发动机监测单元(EMU)，通常收集数据并将数据发送到飞行器的主控制系统，以允许维护人员做出决策，或允许通信耦接到发动机的其他系统做出决策。EMU还可以指ECU内的实际单元或发动机监测功能。
无论是ECU还是EMU，发动机内部都有大量数据；这些数据不会传输到其他系统。这些数据由发动机的运行而生成，并且它们可以包含可以深入了解引擎的状态和使用情况的重要信息。因此，这些数据可以提供有用的寿命周期管理意见，有助于防止失效并延长在翼时间。
作为非限制性示例，这些数据可以包括内部发动机传感器测量值或子系统计算状态，例如燃烧室的内部温度。此外，这些数据的值可以是参数化的，例如它们可以取决于一个或多个发动机子系统的特定状态。目前，典型的EMU未配置用于智能和连续的发动机检测。虽然它们可以记录发动机内部数据，但它们并没有以维护人员可以很容易地获得发动机过去操作和健康状况的正确见解的方式这样做。因此，对于典型的EMU，工程师必须决定在给定尺寸和通信限制的情况下存储什么和不存储什么。
发明内容
鉴于上述问题，需要智能和连续的发动机监测，其允许EMU测量关键的内部发动机参数并以这样的方式记录测量数据以便容易地为维护人员提供见解。此外，考虑到内部发动机数据本质上可能非常庞大，因此需要能够适当地减轻数据大小与数据相关性权衡的EMU。这里描述的实施例有助于解决或减轻前述问题和其他发动机监测特有的问题。
例如，一个实施例提供了一种用于监测发动机的系统。该系统包括处理器。该系统还包括存储器，该存储器包括指令，当由处理器执行时，该指令使处理器执行某些操作。这些操作可以包括接收第一数据集和第二数据集。第一数据集以第一速率进行采样，并且第二数据以第二速率进行采样，其中第一速率与第二速率不同。
这些操作进一步包括基于第一数据集或第二数据集的出现次数，确定已经在发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数。这些操作进一步包括了响应于出现次数超过预定次数而将第一数据集记录为输出，反之，将第二数据集记录为输出。
另一个实施例提供了用于监测发动机的系统。该系统包括处理器和存储器，存储器包括当由处理器执行使使处理器执行某些操作的指令。这些操作可以包括计算快速记录过程和慢速记录过程的比率以及根据比率调整输出文件的大小。
另一个实施例提供了用于监测发动机的方法。该方法包括由通信地耦接到发动机的系统接收第一数据集和第二数据集。第一数据集以第一速率进行采样，并且第二数据以第二速率进行采样，其中第一速率与第二速率不同。该方法进一步包括由系统基于第一数据集或第二数据集的出现次数，确定已经在发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数。此外，该方法包括响应于出现次数超过预定次数，由系统记录第一数据集作为输出。此外，该方法包括响应于出现次数不超过预定次数，由系统记录第二数据集作为输出。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的系统。
图2示出了根据一个实施例的方法。
图3示出了根据一个实施例的系统。
附图是出于说明优选实施例的目的，而不应被解释为限制本公开。考虑到以下对附图的可能描述，本公开的新颖方面对于本领域普通技术人员而言应该是显而易见的。本详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相同或相似的标记已用于指代实施例的相同或相似的部分。
具体实施方式
说明性实施例可以采用各种部件和部件布置的形式。在附图中示出了说明性实施例，在所有附图中，相同的附图标记可以指示各个附图中的对应或类似的部分。附图仅用于说明实施例的目的，而不应被解释为限制本公开。考虑到以下对附图的可能描述，本公开的新颖方面对于相关领域普通技术人员而言应该是显而易见的。
通常，本公开中特征的教导的一个非限制性实施例可以是可变速率监测系统。该示例性系统在稳定状态和发动机操作的低兴趣间隔(low-interest intervals)期间降低记录速度，并且其通过以更快的速率记录来响应操作中的事件和瞬变。实现该速率切换的触发和阈值可以是可调节的(静态地或动态地)，以适应对输出文件大小的不同约束，即，由EMU输出的数据量。此外，另一个特征可以是回顾子系统，其在检测到事件时回填事件前的快速记录的间隔。在一个示例中，示例性系统可以自调整阈值，以在异常活动或多事的飞行期间维持文件大小约束。
该示例性实施例可以包括允许智能及连续的发动机监测的各种特征或特征的子集。例如但不限于，该实施例包括配置成将随时间变化的参数记录为时间序列数据的硬件。该硬件的另一个特征可以是改变记录参数的频率的能力，并且频率可以取决于基础数据中的变化(例如，变化率的大小)。另一种能力可以是通过静态或动态地调整阈值来使灵敏度适应变化的能力。
此外，硬件的另一个特征可以是在瞬态和事件期间的高频捕获的能力。该硬件可以为事件分配层次结构，对给定层的事件数量和事件总数进行限制。每层的事件数量限制可以调整。此外，记录的参数列表可以在各种组下分类，每个组可以具有其自己的一组触发，触发事件或灵敏度阈值。
该硬件可以被配置为提供回顾特征，使得当条件触发快速记录选项时，在触发之前的预定时间间隔被追溯地放置在文件中，给出一定量的预触发高速数据。例如，在慢速记录期间可以保持30秒的高速数据的缓冲然后，当事件发生时，最近30秒的慢速数据可以被快速缓冲器重写，并且从该点开始的记录以更快的速率进行与该事件相关的预定时间量。
阈值(用于事件和瞬态灵敏度)可以被自动调整，以使得到的文件大小(以MB/小时为单位)趋于预定值。这可以根据快速与慢速的记录比来测量。例如，如果以高速率记录大量瞬态行为或许多事件，使得文件大小超过某个期望的MB/小时，则可以自调整阈值以触发较少的快速记录，直到文件大小恢复正常。
在不失一般性的情况下，除了标准浮点，固定点和比特打包格式之外，实施例可以使用各种数字表示，包括类似于(但不限于)717/767格式记录的参数特定的n位固定点，或其他节省空间的格式。
图1示出了根据实施例的智能监测系统100。系统100包括智能监测模块138，其被配置为执行与发动机的监测相关联的一个或多个任务。例如，在从飞行器和/或发动机控制模块102接收到输入数据时，智能监测模块138可以执行一个或多个任务，包括但不限于：可变速率数据记录，事件检测和分类，阈值处理，动态阈值调整，文件大小监测和输出格式化。
输入数据可以是，例如但不限于，从与发动机或与其他飞行器子系统相关联的模拟传感器获得的模拟数据。输入数据可以包括来自与发动机或与其他飞行器子系统相关联的一个或多个传感器的离散数据。此外，输入数据可以包括来自发动机的EMU的数字总线的数字数据。
智能监测模块138可以将一个或多个任务的结果输出到发动机外部的输出模块104。输出模块104可以包括外部存储器120，在飞行期间或完成飞行时，可以通过一个或多个手段从该外部存储器120提取数据。例如，可以使用无线传输模块106，有线传输模块108或通过从外部存储器120移除可移除数据存储介质110来实现从外部存储器120的提取。
类似地，智能监测模块138可以将一个或多个任务的结果输出到内部存储器118，内部存储器118位于发动机的内部或其相关的子系统之一的内部，例如EMU。在飞行期间或完成飞行时，可以使用一种或多种手段从内部存储器118提取数据。例如，可以使用无线传输模块116，有线传输模块114或通过从内部存储器118移除可移除数据存储介质112来实现从内部存储器118的提取。
已经描述了智能监测模块138的输入和输出硬件和功能，现在描述智能监测模块138内部的硬件和功能。在从模块102接收到输入数据时，智能监测模块138可以在位于其中的输入处理模块126处理输入数据。该阶段的处理可以包括根据适合于智能监测模块138的后续模块的预定格式来格式化数据。
此外，输入处理模块126可以从输入数据中提取输入工程值。输入数据然后被路由到操作和监测模块128，操作和监测模块128可以根据与发动机的监测相关联的一个或多个功能来编程。这些功能，例如但不限于此，可以包括查看由特定发动机传感器提供的数据的变化率。另一个非限制性功能可以包括将输入数据与预定阈值进行比较，以查看输入数据是低于还是高于预定阈值。此外，操作和监测模块128可以基于输入数据输出计算的工程值，作为其预编程功能的结果。
来自输入处理模块126的输入工程值和来自操作和监视模块128的计算的工程值在聚合模块130处被打包在一起，聚合模块130的输出之后被馈送到快速数据缓冲器134和慢速数据缓冲器132。可以预先确定这些缓冲器中的每一个的相应速率，或者可以基于在操作和监测模块128中设置的阈值来动态地设置或调整它们。每个数据缓冲器将流输出到智能监测处理器124，智能监测处理器124执行一个或多个任务，一个或多个任务智能地确定被路由到外部存储器120和/或内部存储器118的智能数据流136的内容。
图2示出了根据一个可能的实施例的图1中提到的智能监测处理器124。智能监测处理器124是特定应用的处理器，其被配置为执行本文描述的智能监测功能。在一个可能的实施例中，智能监测处理器124被配置为执行与图2中所示的方法200一致的一组指令。
方法200在开始框202处开始，首先检查是否检测到事件(例如测量数据中的异常读数)。当检测到事件时(判定框204处的是)，判定框210检查来自慢速数据缓冲器132的数据是否包括超过预定最大值的事件的发生次数。在来自慢速数据缓冲器132的数据不包括期望的出现次数的情况下，方法200继续到判定框212，其中对来自快速数据缓冲器134的数据执行相同的事件数量检查。
当来自快速数据缓冲器134的数据不包括期望的出现次数时(判定框212处为否)，除了回顾特征(框214)之外方法200还包括执行快速记录操作，该回顾特征包括将数据缓冲器解析预定长度来记录在检测到的事件发生之前的数据。然后，方法200移动到计算框(框218)，其中计算快速到慢速记录比的移动平均值的比率，慢速记录数据来自方法200的慢速记录功能(框208)。然后使用该比率的移动平均值来调整不同的触发阈值(框216)。
当判定框204处的操作为否时，方法200移动到判定框206，在判定框206中判定是触发快速还是慢速记录(分别在判定框206处为是或否)。此外，当出现次数超过最大出现次数时，方法200从判定块210移动(是)并在块208执行慢速记录。类似地，当出现次数超过最大出现次数时，方法200从判定块212移动(是)并在块208执行慢速记录。方法200在框216处动态且连续地输出智能数据流。
图3描绘了系统300，其包括应用专用处理器314，其被配置为执行特定于从飞行器发动机进行智能和连续数据记录的任务。处理器314具有由存储在存储器302中的指令和/或可由处理器314从存储器320获取的指令318赋予的特定结构8。存储器320可以与处理器314共同定位，或者它可以位于其他地方并且例如经由通信接口316通信地耦接到处理器314。
系统300可以是独立的可编程系统，或者它可以是位于更大系统中的可编程模块。例如，系统300可以是EMU的一部分。处理器314可以包括一个或多个硬件和/或软件部件，其被配置为获取，解码，执行，存储，分析，分发，评估和/或分类信息。
此外，处理器314可以包括输入/输出模块(I/O模块312)，其可以被配置为摄取与单个资产或资产组有关的数据。处理器314可以包括一个或多个处理设备或核(未示出)。在一些实施例中，处理器314可以是多个处理器，每个处理器具有一个或多个核。处理器314可以被配置为执行从存储器302取出(即从存储器块304、存储器块306、存储器块308和存储器块310中的一个取出)的指令。
此外，在不失一般性的情况下，存储器320和/或存储器302可以包括易失性或非易失性，磁性，半导体，磁带，光学，可移动，不可移动，只读，随机访问或任何类型的非暂时性计算机可读计算机介质。存储器320可以被配置为记录在处理器314的操作期间所处理、记录或收集的数据。可以以与数据存储实践一致的各种方式对数据进行时间标记，位置标记，登记，索引或组织。存储器320和/或存储器302可以包括程序和/或其他信息，处理器314可以使用这些程序和/或其他信息来执行与这里描述的任务一致的任务。
例如，处理器314可以由来自存储器块306、存储器块308和存储器块310的指令配置，以分别执行操作阈值调整、快速记录和慢速记录。在从慢速数据缓冲器132和快速数据缓冲器134接收到输入时，处理器314可以从存储器块306，308和310执行上述指令，并且经由输出322输出包含智能数据流136的文件。
通常，这里描述的实施例允许在EMU中智能且连续地记录发动机操作数据。在这样的应用中，对文件大小的内容进行权衡；即，更多参数、以更高速度记录、导致更大的数据文件。相反，运营商希望最小化维护负担(用于手动数据检索)或在舱门或飞行中进行无线传输的最小时间/成本。这里的实施例有助于解决或减轻这些问题。
相关领域的技术人员将理解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以配置上述实施例的各种改造和修改。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本文所述的示范特征可以不同于本文具体描述的方式实施。
本发明的进一步方面通过以下条项的主题提供：
1.一种用于监测发动机的系统，所述系统包括：处理器；存储器，所述存储器包括指令，当所述指令由所述处理器执行时，使得所述处理器执行操作，所述操作包括：接收第一数据集和第二数据集，所述第一数据集已经以第一速率采样，所述第二数据集已经以第二速率采样，所述第一速率和所述第二速率不同；基于所述第一数据集或所述第二数据集中出现的次数，确定已经在所述发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数；响应于所述出现的次数超过所述预定的次数，将所述第一数据集记录为输出；响应于所述出现的次数不超过所述预定的次数，将所述第二数据集记录为所述输出。
2.根据任何在前条项的系统，其中所述第一速率低于所述第二速率。
3.根据任何在前条项的系统，其中所述第一数据集和所述第二数据集分别从慢速数据缓冲器和快速数据缓冲器中取出。
4.根据任何在前条项的系统，其中所述输出是智能数据流，所述智能数据流包括具有数据的部分，所述数据具有多于一个的采样率。
5.根据任何在前条项的系统，其中所述输出是文件。
6.根据任何在前条项的系统，其中所述操作进一步包括计算快速到慢速记录的比率。
7.根据任何在前条项的系统，其中所述操作进一步包括计算所述比率的移动平均值。
8.根据任何在前条项的系统，其中，所述操作进一步包括根据所述比率的所述移动平均值来调整输出文件大小。
9.根据任何在前条项的系统，其中所述操作进一步包括更新阈值。
10.一种用于监测发动机的系统，所述系统包括：处理器；存储器，所述存储器包括指令，当所述指令由所述处理器执行时，使得所述处理器执行操作，所述操作包括：计算快速记录处理时间与慢速记录处理时间的比率；和根据所述比率，调整输出文件大小增长率。
11.根据任何在前条项的系统，其中，当所述比率大于阈值时，减小所述输出文件大小增长率。
12.根据任何在前条项的系统，其中，当所述比率小于阈值时，增大所述输出文件大小增长率。
13.根据任何在前条项的系统，其中，所述操作进一步包括确定来自输入数据流的参数是否已超过阈值。
14.根据任何在前条项的系统，其中，所述操作进一步包括基于所述参数超过所述阈值，执行所述快速记录处理和所述慢速记录处理之一。
15.根据任何在前条项的系统，进一步包括基于所述比率，调整参数阈值。
16.一种用于监测发动机的方法，所述方法包括：由通信地耦接到所述发动机的系统接收第一数据集和第二数据集，所述第一数据集已经以第一速率采样，所述第二数据集已经以第二速率采样，所述第一速率和所述第二速率不同；由所述系统基于所述第一数据集或所述第二数据集中的出现的次数，确定已经在所述发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数；响应于所述出现的次数超过所述预定的次数，由所述系统将所述第一数据集记录为输出；响应于所述出现的次数不超过所述预定的次数，由所述系统将所述第二数据集记录为所述输出。
17.根据任何在前条项的系统，其中所述第一速率低于所述第二速率。
18.根据任何在前条项的系统，其中所述输出是智能数据流，所述智能数据流包括具有数据的部分，所述数据具有多于一个的采样率。
19.根据任何在前条项的系统，其中所述输出是文件。
20.根据任何在前条项的系统，其中所述操作进一步包括计算快速到慢速记录的比率。

Claims (14)

1.一种用于监测发动机的系统，其特征在于，所述系统包括：
处理器；
存储器，所述存储器包括指令，当所述指令由所述处理器执行时，使得所述处理器执行操作，所述操作包括：
接收第一数据集和第二数据集，所述第一数据集已经以第一速率采样，所述第二数据集已经以第二速率采样，所述第一速率和所述第二速率不同；
基于所述第一数据集或所述第二数据集中出现的次数，确定已经在所述发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数；
响应于所述出现的次数超过所述预定的次数，将所述第一数据集记录为输出；
响应于所述出现的次数不超过所述预定的次数，将所述第二数据集记录为所述输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述第一速率低于所述第二速率。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述第一数据集和所述第二数据集分别从慢速数据缓冲器和快速数据缓冲器中取出。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述输出是智能数据流，所述智能数据流包括具有数据的部分，所述数据具有多于一个的采样率。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述输出是文件。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，其中所述操作进一步包括计算快速到慢速记录的比率。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述操作进一步包括计算所述比率的移动平均值。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，其中，所述操作进一步包括根据所述比率的所述移动平均值来调整输出文件大小。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述操作进一步包括更新阈值。
10.一种用于监测发动机的方法，其特征在于，所述方法包括：
由通信地耦接到所述发动机的系统接收第一数据集和第二数据集，所述第一数据集已经以第一速率采样，所述第二数据集已经以第二速率采样，所述第一速率和所述第二速率不同；
由所述系统基于所述第一数据集或所述第二数据集中的出现的次数，确定已经在所述发动机中发生的事件是否已经发生了预定的次数；
响应于所述出现的次数超过所述预定的次数，由所述系统将所述第一数据集记录为输出；
响应于所述出现的次数不超过所述预定的次数，由所述系统将所述第二数据集记录为所述输出。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述第一速率低于所述第二速率。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述输出是智能数据流，所述智能数据流包括具有数据的部分，所述数据具有多于一个的采样率。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述输出是文件。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述方法进一步包括计算快速到慢速记录的比率。
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