浅述新兴的电子系统故障预测与健康管理

随着科技的逐步发展,电子系统在各个领域和行业的产品中占得比重越来越大。市场对于产品的要求愈加严格,仅依靠传统评估系统当前的状态已无法满足需要,这时就出现了故障预测与健康管理的新理念。本文阐述了新兴的电子产品故障预测与健康管理(PHM)理念,简单叙述了电子系统PHM的体系结构以及电子系统PHM的关键技术,最后就实现电子系统PHM的四种主要方法进行探讨。     

新一代航空武器装备的故障预测与健康管理技术

故障预测和健康状态管理技术是新一代航空武器装备的先进测试、维修和管理技术,正在成为新一代航空武器装备设计和使用中的一个重要组成部分。论文首先综述了PHM技术的内涵与功能,然后对PHM系统的体系结构及其涉及到的关键技术进行了详细的介绍,最后分析了该技术的发展现状以及对我国国防工业的借鉴意义。     

航空电子系统故障预测与健康管理技术现状与发展

故障预测与健康管理(PHM)技术是比传统的故障诊断技术更高级的故障诊断、预测和健康管理技术,将PHM技术应用于电子系统已成为该技术的重要发展趋势之一。根据当前的研究进展,总结了电子系统故障预测的4种实现方法:特征参数法、预警电路、累积损伤模型法和综合法,分析了电子系统PHM技术涉及的关键技术,探讨了电子系统PHM技术发展在特征参数获取、物理损伤模型和电子元器件质量方面将遇到的问题和挑战。最后,从可测性、PHM的标准化和评价指标等方面对电子系统PHM技术的进一步发展提出了几点意见。     

机载预测与健康管理（PHM）系统的体系结构

故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management PHM)系统对于推动作战飞机从"事后维修"、"定时维修"向"视情维修"转变具有十分重要的意义。针对新一代作战飞机的技术特点以及在维修保障方面的需求,对机载PHM系统体系结构的3种备选方案进行了对比分析,提出了一种由模块/单元层PHM、子系统级PHM、区域级PHM和平台级PHM等4层集成的层次化体系结构,并着重从层次的划分、组成要素的功能描述、信息传输和外部逻辑等几个方面进行了论述。     

煤矿坑道钻机状态监测与故障诊断技术研究现状及展望

煤矿坑道钻机自动化和智能化程度的提高、作业范围和应用场景的扩展,使其系统复杂性和工作环境恶劣程度随之增加,对煤矿坑道钻机可靠性提出新的挑战。为有效降低因钻机故障带来的安全风险,提升钻机全寿命周期的任务品质,煤矿坑道钻机状态监测与故障诊断技术应运而生。首先从钻机状态参数采集、数据处理、诊断方法、系统应用等四个方面对煤矿坑道钻机关键系统状态监测和故障诊断技术研究现状进行总结分析,然后在故障预测与健康管理(prognostics and health management, PHM)技术基本概念的基础上根据集中式与分布式结合的方式提出了坑道钻机PHM技术框架,最后对煤矿坑道钻机PHM技术发展趋势进行展望,旨在为新一代煤矿坑道钻机及相关煤矿机械装备PHM技术的研究开展提供参考和借鉴。     

面向飞机PHM的大数据分析与人工智能应用

针对新一代电子产品密集型的飞机,其系统结构和失效机理复杂、失效模式多样,传统的方法难以对其进行有效健康管理的现状,因此提出了基于海量数据挖掘的飞机PHM研究。首先从系统结构、服役环境、数据来源与存储方式等角度分析了新一代飞机对海量数据挖掘的应用需求;其次论述了基于海量数据挖掘的关键技术,包括数据的预处理、集成管理、聚类、分类、关联、预测等;最后提出了一种基于私有云的飞机PHM海量数据挖掘平台,详细阐述了该平台的总体框架和软硬件结构,该平台为飞机PHM提供了验证平台,对促进飞机PHM的集成与工程化实现具有重大的军事应用意义。     

嵌入式实时操作系统安全策略的实现

目的提出和实现综合化航空电子系统中嵌入式实时操作系统安全性策略。方法采用分层防御体系、分区管理、虚通道技术、授权管理等来实现综合化航空电子系统中的数据安全。结果通过测试和论证这些策略能够保证综合化航空电子系统的数据安全性和完整性。结论以往的嵌入式实时操作系统受到攻击后被动地去解决问题,采用以上安全策略开发的系统具有主动防御能力。     

航空机电产品故障预测和健康管理技术

随着航天系统复杂性与综合性、智能化程度的提高,对航空机电产品的维护与保障的成本不断提高,同时由于组成环节与影响因素的增加,航空机电产品发生故障的几率也越来越大。基于航空机电产品可靠、安全、经济方面考虑,故障预测与健康管理技术受到了越来越多的重视与应用。在国内外的航空机电产品检测技术中,故障预测与健康管理技术已经成为了核心的技术。该文主要介绍了故障预测与健康管理在航空机电产品中的发展情况,以航空机电产品为例对故障预测与健康管理技术进行了阐述与分析。希望通过对故障预测与健康管理技术现状的描述来为未来更加先进的航空机电产品故障预测与健康管理技术的发展提供参考与依据。     

主动健康管理模式的构建策略

 为积极应对中国人口老龄化的重要任务，提出了主动健康管理（PHM）服务模式的理念。PHM是以人为本的模式，强调个人是健康的“第一责任人”，旨在实现“人人参与、人人尽力、人人享有”的健康管理模式。剖析了中国健康管理学科的发展历程，提出开创“主动健康模式”新时代所需要的5个发展维度，即通过提高主动健康管理素养水平，精准预测健康风险，智能预警预测健康事件，有效干预健康结局，从而促进全民健康。基于这5个发展维度，探讨了主动健康管理新模式所需的支撑条件和技术体系，包括理念变革及政策支持、信息技术与物联网技术、健康监测技术、健康行为干预技术以及推进社区示范与评价研究，总结了主动健康管理模式在健康管理学、数据生态领域、人工智能、社区实践、循证医疗发展中存在的问题和未来攻关方向。     

PHM中基于贝叶斯方法的机器学习

随着大型系统复杂度的不断增加,其面临的可靠性、可用性、可负担性以及维修保障等问题日益突出。本文通过介绍PHM与机器学习的相关概念,阐述了机器学习对于预兆与健康管理(PHM)的作用,并主要对以贝叶斯方法为代表的机器学习进行了相关研究。     

基于代理模型的飞机总体参数敏感性分析

针对目前先进飞机的预测与健康管理系统(PHM)投入使用后尚缺乏系统的外场验证和评价技术手段,提出了基于先验信息的PHM诊断能力外场评估和验证方法。首先利用飞机研制、试验期间PHM系统积累的各LRU(外场可更换单元)的诊断信息,确定LRU和系统的诊断能力指标先验估计值,再利用外场数据对先验分布进行修正,形成后验分布,最后利用后验分布得到系统/分系统的PHM诊断能力参数后验估计值。通过以典型测试性参数以故障检测率和故障隔离率进行实例分析,得到了不同置信度下故障检测率和故障隔离率的置信下限。估算结果表明该方法科学合理,实用性较强,能够满足小样本条件下外场评估的工程实际需要。     

装备健康管理技术研究与展望

对现有的装备健康管理（prognostics and health management,PHM）技术的研究发展和应用情况进行总结,用述了通用的PHM技术框架并针对各部分做出了相应的解释,最后得出结论并总结了当前PHM面临的难点和技术挑战.     

基于互为主体的电子系统架构与任务决策

针对传统电子系统架构和任务决策机制无法满足航空集群遂行复杂任务需求的现状,提出一种基于互为主体的电子系统架构与任务决策机制。首先,从航空集群电子系统的实际应用需求出发,分析了电子系统的物理组成基础和电子资源的柔性聚合;其次,建立基于互为主体的电子系统架构模型,实现电子系统在物理域、信息域和认知域等不同层次能力之间的有机结合;然后,提出基于互为主体的信息交互与决策方法,提高航空集群作战运用的灵活性和整体效能;最后,给出了互为主体在航空集群作战中的应用实例。     

基于比例风险模型的列车滚动轴承剩余寿命预测

针对列车滚动轴承剩余寿命的精确预测问题,融合状态监测与可靠性数据,提出一种基于比例风险模型(PHM)的列车滚动轴承剩余寿命预测方法;给出基于PHM的寿命预测算法,详细阐述样本数据获取、参数估计和寿命预测3个具体步骤,并通过全寿命周期滚动轴承实验数据,对所提出方法进行验证。结果表明:PHM输出的预测结果均方根误差为45.73,与目标结果的一致性超过0.9。     

综合模块化航空电子系统的构型索引要求

综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA)已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势,也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向.在民机上使用之前,IMA系统必需获得适航认可,而IMA系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一.由于IMA系统高度综合、高度复杂、多方参与研发,如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达IMA系统的构型索引,成为一个难点.针对这一难点,该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点,明确了IMA系统构型索引的组织方式,以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息,为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路.     

基于智能大数据的野外电网无人机巡视系统

近些年来，随着我国电网规模的不断发展以及电压等级的不断提升，电力线路人工巡视目前已经无法满足于现代化的电网安全运行的生产需求，而无人机巡视作为一个电网巡检重点发展方向，已受到了非常大的关注。因此在本文中会对基于智能大数据的野外电网无人机巡视系统进行相应的探讨，该系统利用大数据技术同时加上了军转民技术以及PHM，其主要的功能是对于故障进行预测以及完成健康管理。     

大型客机导航监视系统的技术及其发展

近50年来,大型客机的航空电子系统的技术水平已经有了很大的提高,航空电子系统及其设备从单一的独立设备正向综合化和模块化的综合设备方向发展。与此相适应,机载导航监视系统设备功能和体系架构也逐步走向联合化、综合化。本文主要针对大型客机导航监视系统,阐述了系统组成,并分别介绍了导航系统和监视系统的先进技术及其未来的发展方向。     

飞机供电系统的改进型PHM方案

针对目前飞机供电系统中集中式PHM设计方案无法满足日趋复杂的供电系统要求这一问题,在对飞机供电系统进行扩展式FMEA分析及故障分类的基础上,为供电系统设计了分布椉惺絇HM系统,并采用了基于扩展FMEA分析和模糊综合评判的诊断预测模型,最后将供电系统PHM很好地融入到飞机原有的总体PHM系统中,具有一定的实用价值,为后续供电系统PHM系统开发研究提供参考.     

救援直升机的引导和控制综合航空电子系统

当前所谓的救援直升机,主要是指将原有的直升机进行改装。救援直升机将普通的直升机改造成适应于各种恶劣条件,同时还增加了新的设备。同时在救援直升机进行救援的过程中,综合航空电子系统发挥着十分重要的作用。本论文主要介绍了救援直升机、综合航空电子系统的工作要求以及如何提高综合航空电子系统,并对如何引导和控制进行了简要介绍。     

PHM项目研制的进度风险与技术成熟度要求

统计分析各国目前已完成的预测与健康管理(Prognostic and health management，PHM)项目相关资料,得到技术成熟度等级与相对进度拖延的原始数据。通过转化为线性回归的方法,建立技术成熟度等级与平均相对进度拖延和最大相对进度拖延的回归函数,并检验回归函数线性假设的显著性。假设相对进度拖延服从正态分布,确定进度风险与技术成熟度的概率关系。绘制进度风险、进度余量与技术成熟度等级的关系图。结果表明:PHM的技术成熟度达到7级时,项目研制的进度风险控制在20％以内,处于可以接受的范围。