CN115857480A - 高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，包括以下步骤：建立环境控制系统试验前的检测项目库；构建检测项目库中各检测项目的运行状态自动检测模块；基于试验工艺流程的约束边界，对检测项目库中检测项目的运行状态自动检测模块进行关联，构建运行状态全局检测模块；采用运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块，自动检测环境控制系统的运行状态并输出检测结果。本发明提供的方法能够解决通过人工方式逐一对环境模拟系统的参数进行查看和判断而造成的效率低、漏检或判断失误等问题。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机领域，涉及高空模拟试验技术，具体涉及一种高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法。
背景技术
我国新建的某大涵道比涡扇发动机高空模拟试验舱能够满足新型军用航空发动机、大涵道比涡扇发动机、中大型客机发动机的研制对高空模拟试验的紧迫需求，其高空模拟试验舱由复杂的空气管网系统、执行机构、动力源、PLC控制器系统等组成，具备大流量、宽范围、高精度的连续模拟调节能力。
高空模拟试验涉及各种复杂、庞大的设备运行，以及多系统、多专业、多岗位的各项作业流程，环境模拟系统作为其中一个重要系统，在正式进入试验状态前通常需要对其相关状态进行检查，例如：从启动系统到正式建立试验状态前，均需按流程对其系统状态和设备状态进行检查，还需要对其进行全程监视，以保证试验安全性，尤其是在供气/抽气系统运行情况下，其状态是保障现场安全最关键的一道屏障。
目前，环境模拟系统较为传统的检查方式是：通过人工方式逐个对参数值进行查看和判断，但是由于检查项多，且每个检查项涉及的参数也较多，使得检查过程效率低下，且容易发生漏检或判断失误的情况，进而对试验、试验件、试验设备以及试验人员的安全造成威胁。
鉴于此，开发自动检查功能是高空舱环境模拟系统的重要需求，也是加快实现高空模拟试验“智慧试车”目标的重要条件之一。
发明内容
为解决通过人工方式逐一对环境模拟系统的参数进行查看和判断而造成的效率低、漏检或判断失误等问题，本发明公开了一种简单、精准、快速的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法。
实现发明目的的技术方案如下：一种高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，包括以下步骤：
建立环境控制系统试验前的检测项目库；
构建检测项目库中各检测项目的运行状态自动检测模块；
基于试验工艺流程的约束边界，对检测项目库中检测项目的运行状态自动检测模块进行关联，构建运行状态全局检测模块；
采用运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块，自动检测环境控制系统的运行状态并输出检测结果。
在一个实施例中，所述环境控制系统试验前的检测项目库的建立方法，包括：
获取环境控制系统的关键要素；
依据关键要素，以及专家知识库、试验工艺流程和要求，对环境控制系统中设备的需求设定状态及约束条件进行分析，获取检测项目库。
在一个实施例中，环境控制系统的关键要素包括环境控制系统布局、操作工艺、子系统约束边界。
在一个实施例中，运行状态自动检测模块的构建方法，包括:
对环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试，获取检测项目的判断及显示方法；
基于检测项目的判断及显示方法，构建该检测项目的运行状态自动检测模块。
在一个实施例中，环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试的方法为：以专家经验和真实流程规定的设备设置状态为基础，对上位机功能进行摸索及调试。
在一个实施例中，所述运行状态自动检测模块和所述运行状态全局检测模块集成设计在上位机的同一显示界面内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，是依据专家知识库和严格的高空模拟试验预设流程，全面提取了运行状态的判断要素，对检测项目的运行状态构建自动检测模块，对构建了环境控制系统全局检测模块，将两者集成在同一个上位机界面内，进行简单、精准、快速自动检查，以替代人工手动检查，实现了大幅提升系统的可靠性和自动化程度，且极大的降低了由于人为因素发生低级质量事故的概率。
本发明设计的方法具有较高的推广价值，也可以在其他高空模拟试车台上进行推广应用，促进环境模拟系统朝着自动化、智能化、智慧化的方向发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为具体实施方式中高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
由于高空模拟试验通常涉及时间较长的试验前准备阶段，每次试验环境模拟岗位操作人员从启动控制人家到正式建立试验状态，其间隔时间一般有30~60分钟甚至3~5个小时不等。试验准备过程中试车台现场通常涉及舱内外的各项工作，涉及供抽气系统的启动等，在正式建立试验条件之前的时间里，环境模拟岗位操作人员需进行设备状态检查、设备动力源投用、执行机构试运行等作业，并全程对设备状态进行监控，环境模拟系统试验前设备状态检查是保障试验现场安全的重要前提之一。
为解决高空模拟试验前设备状态检查效率低、存在漏检、误判等问题，本具体实施方式公开了一种高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，参见图1所示，运行状态自动检测方法包括以下步骤：
S1、建立环境控制系统试验前的检测项目库；
S2、构建检测项目库中各检测项目的运行状态自动检测模块；
S3、基于试验工艺流程的约束边界，对检测项目库中检测项目的运行状态自动检测模块进行关联，构建运行状态全局检测模块；
S4、采用运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块，自动检测环境控制系统的运行状态并输出检测结果。
在一个实施例中，步骤S1中，所述环境控制系统试验前的检测项目库的建立方法，包括：
S11、获取环境控制系统的关键要素；
本步骤中，环境控制系统的关键要素包括但不限于环境控制系统布局、操作工艺、子系统约束边界等要素。
S12、依据关键要素，以及专家知识库、试验工艺流程和要求，对环境控制系统中设备的需求设定状态及约束条件进行分析，获取检测项目库。
在一个实施例中，步骤S2中，运行状态自动检测模块的构建方法，包括:
S21、对环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试，获取检测项目的判断及显示方法；
本步骤中，环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试的方法为：以专家经验和真实流程规定的设备设置状态为基础，对上位机功能进行摸索及调试。
S22、基于检测项目的判断及显示方法，构建该检测项目的运行状态自动检测模块；
本步骤中，在构建检测项目的运行状态自动检测模块时，采用“边开发、边调试”的方式，充分利用逻辑运算符号将同一个检查项目中不同的判断进行关联，以消除各判断之间的逻辑冲突，在准确快速判断的情况下，确保每个检查项目所对应的自动判断子功均能覆盖全部要求。
在一个实施例中，所述运行状态自动检测模块和所述运行状态全局检测模块集成设计在上位机的同一显示界面内，以实现“自动检查”和“快速定位”两个功能配套使用，通过在发动机真实试验中进行验证后，将自动化检查流程正式运用到高空模拟试验的环境模拟系统作业流程中。
以下通具体的实例，对上述高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法进行说明：
首先，建立检测项目库
根据高空舱进排气系统的工作原理、空气管网和阀门的布局情况，以及进排气控制系统的安全操作规程，对系统相关的安全隐患和风险做评估，包括对设备自身（阀门、液压站等）造成损害的隐患、对控制系统造成干扰或损害的隐患（如控制参数异常变化、控制逻辑异常等）、对现场人员人身安全的隐患（管网或试验舱内有人时）、对试验件安全的隐患，从规避风险的角度出发对试验前操作人员所需进行的各项检查做分析和整理，得出试验前通用检查项目（参见下表1所示），建立检测项目库；
表1：检测项目库中检查项目
其次，确认上位机功能测试，以及判断和显示方式
本具体实施方式中，选用GE公司开发的一款功能强大的上位机界面开发软件CIMPLICITY，由于CIMPLICITY软件支持多种组态功能对所需显示的对象进行编辑，可视化的编辑界面简单易懂，具备极强的交互性，因此在不增加设备成本、且提高已有界面的集成度为出发点，本具体实施方式以该软件为基础，在其上开发环境控制系统的运行状态进行自动检测模块，具体的，包括：
（1）条件判断功能逻辑运算符号选择：由于自动检查内容需使用部分判断语句和基本的运算符号，包括EQ（等于）、 NE（不大于）、GT（大于）、LT（小于）、GE（大于等于）、LE（小于等于）、+ （加）、-（减）、ABS（取绝对值）、MAX（取最大值）、MIN（取最小值）等，通过使用真实变量进行测试，显示上位机对变量值的各项判断功能，且响应的实时性满足要求。
（2）判断的选择：判断可通过纯判断语句形式和脚本形式两种方式编写。
采用纯判断语句形式进行判断时，由于系统设备和参数较多，一个检查项目需要对多个参数进行判断，因此需要在判断语句中通过“AND”或者“OR”将多个条件进行串联，当其中任意一个条件不满足时即不成立；
采用脚本形式进行判断时，CIMPLICITY软件可以支持VB语言脚本编程，可用VB语言的“IFTHEN”语句进行条件判断，并通过创建中间变量来表示判断结果。
通过对上述两种编写形式进行对比，由于使用脚本方式需要借用中间变量，使用纯判断语句方式不需要通过中间变量，且编写较简单，逻辑运算更简单，因此本具体实施方式中，择优选择使用上位机软件自带的纯判断语句形式作为条件判断方法。
（3）自动检查结果显示方式的选择：
由于运行状态检测的结果只有“通过”和“不通过”两种，因此可以选择以下三种较为简单显示方法：文字的隐藏/显示或变化，如“通过/不通过”“正常/异常”；符号形状的变化；符号颜色的形状。
通过上述三种显示方式进行对比，本具体实施方式中，为了提升上位机界面的简洁性和可视化效果，择优选择使用“符号颜色的形状”的显示方式，例如通过一个信号灯的颜色来直观、快速地显示各检查项的结果。
再次，开发检测项目的运行状态自动检测模块
由于环境控制系统中检查项目涉及的设备和参数较多，因此需要对判断语句和显示进行集成处理，例如参见下表2所示，同一个检查项目中有可能存在多个判断，因此需要用“AND”“OR”等逻辑运算符将多个判断进行组合，用一个判断结果表示一个检查项；
表2：各检测项目的判断
运行状态自动检测模块的开发包括模块功能说明（即检查项目）、检查项目结果指示灯、检查项目内容等内容。
再次，构建运行状态全局检测模块
由于环境控制系统涉及的设备数量较多、相关参数和变量较多，在对异常参数进行核查时，需要在主界面上寻找对应的参数，效率低下，在此基础上本具体实施方式中，根据高空舱环境模拟系统设备布局，开发全局监控模块实时显示系统全部阀门和液压站的状态，将负责的设备参数集成化，并提升可视化效果，用于帮助操作人员快速、精准、直接地找出所需做调整的设备和参数，提高自动检查后的处理效率。
例如，在环境控制系统中，根据设备类型，可以将全局监控界面分为液动阀监控界面、电动阀监控界面、液压站监控界面3个子模块，对系统的所有执行机构及其动力源的状态进行可视化监控。
最后，对运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块进行测试
通过在真实试验过程中，对运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块进行测试，经测试两个模块均能正常运行，检查结果准确，能在打开界面后可在快速通过自动检查模块确认相关检查项目是否通过，当不通过时，可通过全局监控模块迅速内找到异常点，操作人员根据提示可快速进行调整，调整完成后自动再次进行判断显示结果通过。
本具体实施方式提供高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，取代了传统的逐一检查方式，相比于传统检查方式中从显示数百个参数的主界面中对特定的数十个参数进行逐个查看，自动检查方式仅需通过查看状态检查指示就能完成，并且可通过扩展界面直观的得到未通过检查的流程细节以及快速问题定位，便于操作人员快速进行状态修正，其设备检查结果的稳定性强于人工检查，有效规避试验过程中由于人为因素导致的安全事故，试验前的环境模拟系统检查工作耗时可以由以往的2~3分钟缩短为3~10秒内，大幅提高试验效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立环境控制系统试验前的检测项目库；
构建检测项目库中各检测项目的运行状态自动检测模块；
基于试验工艺流程的约束边界，对检测项目库中检测项目的运行状态自动检测模块进行关联，构建运行状态全局检测模块；
采用运行状态自动检测模块和运行状态全局检测模块，自动检测环境控制系统的运行状态并输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，所述环境控制系统试验前的检测项目库的建立方法，包括：
获取环境控制系统的关键要素；
依据关键要素，以及专家知识库、试验工艺流程和要求，对环境控制系统中设备的需求设定状态及约束条件进行分析，获取检测项目库。
3.根据权利要求2所述的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，环境控制系统的关键要素包括环境控制系统布局、操作工艺、子系统约束边界。
4.根据权利要求2所述的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，运行状态自动检测模块的构建方法，包括:
对环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试，获取检测项目的判断及显示方法；
基于检测项目的判断及显示方法，构建该检测项目的运行状态自动检测模块。
5.根据权利要求4所述的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，环境控制系统中上位机功能进行摸索及调试的方法为：以专家经验和真实流程规定的设备设置状态为基础，对上位机功能进行摸索及调试。
6.根据权利要求1所述的高空模拟试验中环境控制系统的运行状态自动检测方法，其特征在于，所述运行状态自动检测模块和所述运行状态全局检测模块集成设计在上位机的同一显示界面内。
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