Лекция 20. Системы сбора и обработки информации

Вопрос 1. Задачи и структура систем сбора и обработки информации

Информационное обеспечение в рамках ТО и Р является важнейшим этапом формирования и выработки управляющих воздействий по назначению и выполнению работ для поддержания исправности и летной годности самолетов и двигателей, обеспечения эффективности управления их техническим состоянием в условиях принятой стратегии технической эксплуатации.

Диагностирование авиационных конструкций входит составной частью в систему управления техническим состоянием, поэтому эффективность диагностирования также зависит от объема и качества информационных потоков. Можно выделить задачи, где нужна информация. Это обширная группа классификационных задач, прогнозирование состояний авиаконструкций, поиск отказавших элементов. Для классификационных задач высшего порядка важное значение имеет априорная информация. Сбор ее – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Достигнутые успехи по оснащению лабораторий диагностики крупных ATБ вычислительными комплексами создали предпосылки для пересмотра принципов информационного обеспечения оценки технического состояния авиационной техники. Качественно новой ступенью информационного обеспечения является создание информационно-управляющих систем, куда наряду с блоками накопления информации введены блоки алгоритмов принятия решения.

Базовым звеном такого рода систем являются информационно-управляющие ветви по типам эксплуатируемой техники, объединяющие на информационном уровне все необходимые данные, подступающие с предприятий, эксплуатирующих определенный тип ВС. В состав информационно-управляющей системы входят основные и вспомогательные подсистемы (рис. 68). Основные подсистемы воспринимают информа­цию, характеризующую условия эксплуатации ВС. В состав основной подсистемы входят бортовые регистраторы режимов работы и условий полета, а также документация по результатам наземных проверок авиатехники.

Поставщиками информации в эти подсистемы являются отраслевые НИИ, осуществляющие научно-техническое сопровождение авиатехники, а также промышленность.

В процессе сбора информации (априорной и апостериорной) для расчетов информационно-диагностических критериев должны решаться следующие задачи: накопление информации об измеренных значениях диагностических параметров с учетом наработки; формирование диагностических признаков и их правильный выбор; накопление информации о временных характеристиках процесса диагностирования; накопление информации об отказах средств диагностики, их поверки и др.

В процессе обработки информации необходимо решить такие задачи, как установление законов распределения значений диагностических параметров; оценка средней продолжительности операций диагностирования; оценка средней стоимости диагностических процедур.

Качественному сбору, полноте и обработке статистических данных должно уделяться особое внимание группой параметров и группой анализа при непосредственном взаимодействии с системой информационной диагностики эксплуатационного предприятия или Диагностического Центра.

Следующим шагом является обработка статистической информации и представление ее в виде таблицы, разбитой на системы или подсистемы в зависимости от глубины исследования. В результате эксплуатант имеет таблицы отказов и неисправностей по каждой конкретной функциональной системе ЛА и АД.

Выбор классов состояний в многомерном пространстве признаков ФС должен осуществляться с учетом реального назначения системы информационной диагностики и располагаемых технических возможностей эксплуатанта по устранению последствий отказов. Как правило, количество диагностируемых классов принимается равным числу управляющих воздействий, подаваемых на объект контроля с целью расшифровки состояния отказа. Так, если при отказах каких-либо блоков ФС предусматривается переключение на дублирующую систему, то нет необходимости различать эти классы между собой. Вполне естественно, что процедура принятия решений реализуется наиболее просто и наглядно при наличии лишь двух классов (состояний) – работоспособности и отказа (исправности, неисправности). При этом имеется в виду, что с помощью последовательного попарного разбиения (принцип дихотомии) указанный подход может быть использован для диагностирования произвольного количества классов.

Следующим этапом предлагается провести работы по анализу и расчету информационных критериев. После автоматизированного подсчета информационной энтропии производится анализ, и выбираются системы с максимальной энтропией, как наиболее изменчивые и значимые. По результатам расчета количества информации строятся кривые изменения энтропии по конкретным диагностическим признакам или параметрам, выявляется их информативность.

На заключительном этапе, на основании полученных графиков, выбираются наиболее значимые признаки, что, в свою очередь, дает возможность более качественного отслеживания изменения диагностических параметров по комплексу проявляемых признаков различных ФС ЛА и АД. Это дает возможность персоналу Диагностического Центра тщательным образом сконцентрировать внимание на тех диагностических параметрах, проверки по которым выполняются в первую очередь, позволяет выбрать наиболее информативный метод диагностики, что, несомненно, приближает эксплуатанта к «адресу» дефекта и выявляет его на ранней стадии развития.

Рис. 68. Схема информационно-управляющей системы

Вспомогательные подсистемы решают частные технологически однородные задачи:

предупреждение, выявление и устранение отказов (повреждений) в полете;

назначение и выполнение процессов контроля бортовыми и наземными средствами оценки технического состояния;

регламентное и технологическое обеспечение процессов контроля.

Организация информационного обеспечения включает задачи сбора, переработки, хранения и передачи априорной и апостериорной информации о состоянии авиатехники. Решение этих задач связано с разработкой информационно-справочной системы, реализуемой на земле с помощью ЭВМ, а также методов регистрации и документирования результатов измерения параметров функционирования планера, двигателя, функциональных систем.

Информационное обеспечение формируется на базе целевой функ­ции «классы – модели - принятие решения». Информационной основой для формирования классов возможных состояний являются карточки по учету неисправностей (КУН) или сводные материалы по надежности планера, двигателей, функциональных систем.

Построение моделей старения объектов в эксплуатации связано с информационными потоками, отображающими динамику переходов из класса в класс.

Существуют два подхода к формированию таких моделей: один связан с детальным изучением физики процессов старения объектов при работе, другой – с использованием феноменологического описания объекта диагностирования на базе статистического материала, собираемого в реальных условиях его применения. Этот подход не требует обязательного знания внутренних физических процессов, протекающих в объекте. Для того чтобы оценить и сравнить различные подходы, выбрать наилучшую систему диагностирования, также необходима информация. В процессе сбора информации для расчетов–показателей диагностирования должны решаться следующие задачи: накопление информации об измеренных значениях диагностических параметров К с учетом наработки; накопление информации о временных характеристиках процесса диагно­стирования; накопление информации об отказах средств диагностирования.

В процессе обработки информации необходимо установить виды, законы распределения значений К и оценить математические ожидания и средние квадратические отклонения значений К; средние значения продолжительности собственно диагностирования и продолжительности вспомогательных операций; среднюю стоимость диагностирования по данным отраслевой нормативно-технической документации.

Вопрос 2. Автоматизированные информационно-диагностические

Системы

Автоматизированные информационно-диагностические системы (АИДС) последовательно решают задачи сбора, обработки, анализа и передачи информации об объекте контроля для определения его технического состояния. АИДС по месту расположения подразделяют на бортовые, наземно-бортовые и наземные. Бортовые АИДС в свою очередь делятся на встроенные и внешние. Основные задачи бортовых АИДС – осуществление оперативного контроля за состоянием авиационных конструкций в полете, выдача информации об их состоянии, а в некоторых случаях локализация и ликвидация отказа.

В качестве примера рассмотрим систему бортового контроля двигателя ПС-90А (самолеты Ил-96-300, Ту-204). Она предназначена для контроля состояния двигателя, преобразования информации о его работе, а также поиска неисправностей (рис. 69). Основным элементом системы (в технической документации ее название БСКД-90) является блок преобразования параметров двигателя (БППД2-1). Он смонтирован непосредственно на двигателе и снабжен принудительным охлаждением. В БППД2-1 обрабатывается информация, поступающая с датчиков, расположенных на двигателе.

Кроме того, в систему БСКД-90 входят:

цифровая вычислительная машина ЦВМ 80-401, которая производит расчет функционально-параметрических уравнений, сравнивает значения отклонений параметров с эталонными, оценивает тренды изменения параметров;

блок БППДЗ-1, который регистрирует и преобразует значения параметров , , , и вибрации;

блок ДКТ-1, который регистрирует сигналы от термопар с учетом поправки на окружающую температуру;

блок БЭ-45, который выдает информацию о вибрации в блок БППДЗ-1;

блок УПС-4, который обеспечивает надежность работы слаботочных сигнализаторов и компенсирует возможные перегревы в основных системах.

Один из основных элементов БСКД-90 – многоканальная система регистрация параметров типа МСРПА-0,2. Поступающая в МСРПА-0,2 информация регистрируется в двух накопителях: кассетном бортовом накопителе (КБН) и защищенном бортовом накопителе (ЗБН). Вся информация от двигателя вводится в КБН, а все другие параметры режимов полета и работы самолетных систем накапливаются в ЗБН.

В БОД (блок оперативного документирования) фиксируются не значения параметров, а лишь сигналы, свидетельствующие о каких-либо отклонениях в их значениях. Эти сигналы фиксируются на ленте АЦПУ. После каждого полета проверяют показания БОД: если лента чистая, то двигатель работал без отклонений, если есть сигналы, то нужно принимать соответствующие меры.

Наземно-бортовые АИДС состоят из двух конструктивных частей. Одна из них, включающая бортовое устройство регистрации, устанавливается на борту ВС. Другая часть, состоящая из аппаратуры обработки, отображения и документирования регистрируемой в полете информа­ции, входит в состав средств наземного технического обслуживания авиатехники.

Наземные АИДС представляют собой компьютерные комплексы, способные решать задачи диагностирования на базе априорной информации. Наибольшее распространение получили наземно-бортовые АИДС. К ним относятся многоканальные самолетные регистраторы параметров (МСРП-12-96, МСРП-64-1, МСРП-256) в совокупности с наземными устройствами дешифровки информации ("Луч-74", "Луч-84").

В последнее время разработаны специализированные автоматизированные информационно-диагностические системы. Одна из них – "Поиск" – предназначена для оперативного формирования рекомендаций по поиску и устранению отказов и неисправностей планера и функциональных систем самолета.

Наземно-бортовая АИДС "Анализ-86" предназначена для непрерыв­ного контроля за работой двигателя НК-86 (самолет Ил-86). Бортовая часть регистрирует значения параметров двигателя, преобразует их в цифровую форму с последующей регистрацией на съемный магнитный накопитель. Эти функции выполняют штатные датчики и блок, управляющий частотой и последовательностью опроса. Регистрация информации осуществляется на съемном кассетном накопителе МСРП-256.

Вопрос 3. Формирование потоков информации

Информационно-управляющая система комплексной оценки ТС строится посредством объединения в одно целое сетей пото­ков информации, отражающих взаимосвязь ее источников с потребителями. Формирование этих сетей осуществляется на этапах летной и технической эксплуатации по следующим основным направлениям.

Чувствительные элементы воспринимают начальную инфор­мацию о состоянии каждого объекта контроля ВС в целом, его авиадвигателей, функциональных систем, оборудования и агрегатов. Первичная информация передается по каналам связи в технические средства сбора, обработки и накопления, конеч­ная функция которых состоит в формировании рекомендаций по решению на основе полученной информации. Переработанная в соответствии с задачами управления информация о ТС в виде сигнала управления используется для осуществления требуемого управляющего воздействия на объекты. Результаты управ­ляющих воздействий воспринимаются системой, которая, используя эту информацию, обеспечивает коррекцию рекомендаций по принципу обратной связи, повторяя весь процесс принятия решения.

Основным условием формирования информационных пото­ков в системе является критерий достаточности. Излишняя и недостоверная информация вызывает усложнение структуры информационных потоков, увеличение трудовых и материальных затрат, что в значительной мере отражается на эффективности управления информационными процедурами. Поэтому главной целью процесса формирования информационных потоков явля­ется классификация информации по функциям управления в зависимости от состава органов управления, его подразделений и решаемых задач.

Для формирования структуры информационных потоков в первую очередь определяют:

задачи, решаемые на основе информации (контроль ТС из­делий AT, контроль отработки ресурсам уровня надежности);

виды информации и ее содержание;

форму и периодичность представления информации, ее ад­ресацию;

управляющие воздействия информационными процедурами по оценке ТС и выработки решения.

Информация по оценке ТС AT в условиях авиационно-технических баз предприятий ГА формируется по двум направлениям: текущей (рабочей) и начальной информациям.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Пивоваров. Повреждаемость и диагностирование авиационных конструкций. – М.: Транспорт, 1994.

2. В.И. Ямпольский и др. Контроль и диагностирование гражданской авиационной техники. – М.: Транспорт, 1990.

****************************************************************

TEMA 8