专利名称：一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及民用航空器的安全管理领域，具体来说是一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置。
背景技术：
民用飞机的安全性是飞机系统级和整机级的属性。从20世纪70年代开始，为了减少故障诊断时间，提高系统的维修性和测试性，民用航空器普遍采用了机内测试设备(BITE凍进行飞机部件级或外场可更换单元(LRU)级的状态分析。但传统的BIT技术存在虚警率高、只能进行部件级或LRU级故障诊断和检测的问题，并且无法早期检测出部件或子单元的故障症候。
近年新兴的预测与健康状态管理技术(Prognostics and Health Management, PHM)，则通过利用先进传感器和各类算法，实现对故障症候的先导式智能监测，推理得到系统级和整机级的健康状态。
从民用航空器可靠性发展趋势来看，基于BITE的部件级健康管理虽然相对成熟，伹已难以满足飞机安全状态的管理，而基于先进传感器的PHM技术则在若干关键技术上需要突破，因而，有必要将两类实现方式进行结合。发明 内 容
本实用新型的目的是为了解决民用航空器安全管理中的报警和预警告问题，从系统安全性要求出发，综合了 BITE技术和PHM技术在短期报警和长期预警方面的特点，提出一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置。
本实用新型一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置，具体包括分系统LRU、分系统BITE、数据存储单元和分系统区域推理器、嵌入式传感器、分系统传感器预处理单元；
分系统LRU用来检测和管理最基本一级机载设备单元；
分系统BITE对分系统LRU进行故障检测、隔离与诊断，产生初始的离散故障信息，通过航空数据总线发送至数据存储单元；
嵌入式传感器作为安装在分系统设备内部的嵌入式传感器，对设备的运行性能和状态参数进行持续监测，获得性能和状态的监测信号,以便为设备工作状态的健康趋势进行预测； 分系统传感器预处理单元对嵌入式传感器获取的原始监测信号进行降噪、滤波处理，产
生初始的分系统运行状态参数，并通过航空数据总线传输给数据存储单元；
数据存储单元用来存储覆盖时间跨度的、来自分系统BITE的故障信息以及嵌入式传感
器的健康状态信息；
分系统区域推理器提取数据存储单元的信息，通过分系统区域推理器的融合和推理规则， 对覆盖一定的时间跨度范围内的健康状态信息和故障信息进行综合诊断，生成最终的分系统 告警、预警信息和健康状态信息，并将上述信息发送到高一层次系统。
本实用新型的优点在于
(1) 综合了BITE技术和PHM技术在短期报警和长期预警方面的特点，作为告警系
统的信息来源；
(2) 发挥传统BITE成熟、简单、响应速度快的特点，在已经出现事故或故障时及时 报警，提高民用航空器的安全性；
(3) 发挥PHM推理机制的长期、趋势分析特性，对尚未发展为事故的早期故障征候 进行预报和预警，为事故预防提供足够的响应时间；
(4) 利用PHM传感器提供的长期运行状态信息和趋势，去除BITE产生的虚警和关 联故障，降低虚警率，提高故障诊断能力；
(5) 充分利用民用航空器内各部件或LRU的BITE故障信息和PHM传感器状态信息， 并通过分析系统内各部件间的交互问题，融合推理得到飞机系统级的安全状态；


图1为本实用新型的数据接口装置结构示意图。
具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
本实用新型是一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置，具体包括分系统 LRU1、分系统BITE2、嵌入式传感器3、分系统传感器预处理单元4、数据存储单元5和 分系统区域推理器6六个单元，其结构如图l所示。
分系统BITE2和分系统LRU1是BIT技术的基本结构单元。
其中，分系统LRU1是用来检测和管理的最基本一级机载设备单元；分系统BITE2对分系统LRU1进行故障检测、隔离与诊断，产生初始的离散故障信息,通过航空数据总线发送至数据存储单元5。
嵌入式传感器3、分系统传感器预处理单元4、数据存储单元5和分系统区域推理器6是PHM技术的基本结构单元。
其中，嵌入式传感器3作为安装在分系统设备内部的嵌入式传感器3，对分系统的运行性能和状态参数进行持续监测，获得性能和状态的监测信号,以便为分系统LRU1工作状态的健康趋势进行预测；
分系统传感器预处理单元4对嵌入式传感器3获取的原始监测信号进行降噪、滤波、特
征提取等处理，以减少由于噪音信号的干扰带来的计算困难，产生初始的分系统运行状态参数等健康状态信息，该健康状态信息通过航空数据总线传输给数据存储单元5，以便进一步的综合和推理。所述的特征提取是用来提取出能够表征分系统性能状态的特征。
数据存储单元5通过航空数据总线接收并存储一段时间跨度内的分系统BITE2的故障信息和分系统传感器预处理单元4的健康状态信息。
分系统区域推理器6提取数据存储单元5的信息，通过推理器的融合和推理规则，对覆盖一定的时间跨度范围内的健康状态信息和故障信息进行综合诊断，实时评估分系统的安全状态水平等级，去除关联故障和虚假故障，生成最终的分系统告警、预警信息和健康状态信息，并将上述信息发送到高一层次系统7。
上述推理还综合了来自分系统BITE2的实时故障信息，分系统区域推理器6对事故和异常的反应特性可以获得很大的改善。分系统区域推理器6将分系统的健康状态信息、报警信息和预警信息传输给高一层次的系统7，以便进行更高层次的安全告警和预警。
此外，本接口结构中还利用航空数据总线来连接各个物理实体，以便实现数据交换和控制信号传输功能。
权利要求1、一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置，具体包括分系统LRU、分系统BITE、数据存储单元和分系统区域推理器；其特征在于还包括嵌入式传感器、分系统传感器预处理单元；分系统LRU用来检测和管理最基本一级机载设备单元；分系统BITE对分系统LRU进行故障检测、隔离与诊断，产生初始的离散故障信息，通过航空数据总线发送至数据存储单元；嵌入式传感器作为安装在分系统设备内部的嵌入式传感器，对分系统的运行性能和状态参数进行持续监测，获得性能和状态的监测信号，以便为分系统LRU工作状态的健康趋势进行预测；分系统传感器预处理单元对嵌入式传感器获取的原始监测信号进行降噪、滤波处理，产生初始的分系统运行状态参数，并通过航空数据总线传输给数据存储单元；数据存储单元存储覆盖时间跨度的、来自分系统BITE的故障信息以及嵌入式传感器的健康状态信息；分系统区域推理器提取数据存储单元的信息，通过分系统区域推理器的融合和推理规则，对覆盖一定的时间跨度范围内的健康状态信息和故障信息进行综合诊断，生成最终的分系统告警、预警信息和健康状态信息，并将上述信息发送到高一层次系统。
专利摘要本实用新型一种用于安全预警和报警系统的健康管理数据接口装置，将基于BITE的部件级健康管理与基于于先进传感器的PHM技术进行结合；从系统安全性要求出发，综合了BITE技术和PHM技术在短期报警和长期预警方面的特点，作为告警系统的信息来源；本发明的优点在于在已经出现事故或故障时及时报警，提高民用航空器的安全性；对尚未发展为事故的早期故障征候进行预报和预警，为事故预防提供足够的响应时间；去除BITE产生的虚警和关联故障，降低虚警率，提高故障诊断能力；充分利用民用航空器内各部件或LRU的BITE故障信息和嵌入式传感器状态信息，并通过分析系统内各部件间的交互问题，融合推理得到飞机系统级的安全状态。
文档编号G01M99/00GK201362367SQ20092010629
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月24日 优先权日2009年3月24日
发明者尹树悦, 王晓云, 赵廷弟 申请人:北京航空航天大学