基于qar数据的飞机系统故障预测与故障诊断支持系统研究

基于QAR数据的飞机系统故障预测与故障诊断支持系统研究0淫苏L航J空0本文介绍了基于QAR数据的飞机系统故障预测与故障诊断支持系统模型的构成和实现技术文章中提出的基于动态链表的QAR数据译码技术为译码各种机型QAR原始数据提供了一种高效的方法另外系统将各种诊断知识组成知识库以译码后的QAR数据为分析对象以知识库中的知识为判据最后智能地根据飞行性能给出故障预测与故障诊断信息基于QAR数据的飞机系统故障预测与故障诊断支持系统研究弓I肓QARQUICKACCESSRECORDER监控是保障飞行安全,提高运营效率的一项科学而有效的技术手段,其监控结果是飞行技术检查,安全评估,安全事件调查和维护飞机的重要依据目前西方发达国家将QAR数据应用于故障预测与故障诊断方面的研究比较多,比如有着名的飞行操作质量保证FOQA项目国内在这方面的研究还处于起步阶段,QAR参数的译码还采用一种帧格式一个固定代码段这种不可扩展式的方法译码,可扩展性和维护性能都比较差另外,译码出来的参数大部分只是再现给飞机系统工程人员观看,然后工程人员根据实际经验来判断飞机的系统故障信息,智能化程度不高本研究提出的系统中,基于动态链表的QAR数据译码技术可以很好地解决各种不同帧格式的QAR数据译码的难题系统还将飞机历史数据,飞机飞行参数标准,事件标准,故障特点,排故经验等信息联系起来组成数据库和知识库,通过比较,学习,推理等方法,最终实现输出飞机故障预测报告或故障诊断报告,具有很好的实用意义1系统总体设计本系统需要自动译码QAR原始数据,卿立勇黄圣国林钰森/南京航空航天大学图L系统结构框图然后进行智能诊断,最后输出诊断报告,系统结构框图如图1所示QAR译码子系统译码QAR原始数据,得到飞行参数的工程值,然后送人数据库,解决了诊断对象数据来源的问题数据库中除了存放帧格式,QAR数据,航材,工具信息等数据外,还包含知识库知识库包括了所有诊断需要的知识,是本系统的核心部分诊断子系统主要根据用户选择的诊断类型,调用相应的数据库原始数据,知识库规则进行诊断用户接口主要负责用户使用和管理QAR译码子系统,数据库系统和诊断子系统下文将详细介绍各部分的组成和实现技术11QAR译码子系统该子系统主要负责QAR原始数据到工程值的译码工作国内各大航空公司飞机种类很多,记录器也各不相同如英美制HONEYWELL,I_CKHEED,FAIRCHILD等公司的记录器不同机型,不同记录器,其QAR系统记录的参数个数,采样频率,参数所在位置等信息又是不一样的因此我们必须建立各种QAR数据帧格式的译码方法传统的译码方法是对于每一种帧格式的QAR数据,根据其帧格式信息,为每个参数分别编写固定的代码而且,对于每种帧格式的QAR译码,软件只能译码预先设置好的一些固定参数然而,随着工程应用的需要,可能需要译码更多的参数,或者要求译码的精度更高,需要修改参数译码的系数,这就导致了原有软件不能适应这些新的需要本系统将各种帧格式的QAR参数分为模拟量,数字量,离散混合量三大类型,每种类型的参数使用一种译码方法系统首先为每一种类型建立一个动态链表,链表的节点是一个结构体包含了一个参数的名称,位置,译码需要的系数,译码方法等信息事先由译码工程人员根据每种QAR数据帧格式将每个参数的名称,位置,译码需要的系数,译码方法等信息输人相应的参数帧格式数据库构造链表的时候,只需要查询参数帧格式数据库中当前译码帧格式QAR信息,然江苏航空/2006第2期后给结构体赋值,即构造出动态链表译码的时候只需要查询动态链表的信息,构造相应的计算公式来完成对每一个参数的译码这样一来,各种帧格式的QAR译码都只是调用这三个大类型的译码方法,节省了大量的代码,而且,用户可以通过访问数据库改动参数译码信息,同样增强了系统的扩展性和可维护性12数据库数据库的组成由航空公司的数据和系统需求来确定,主要包括参数帧格式数据库,用于保存各种QAR帧格式参数信息QAR工程值数据库,用于存放译码出的各架飞机一段时间以来的QAR数据航材数据库,用于记录航材的件号,件名和数量等信息工具设备数据库,用于保存工具设备号,工具设备名,数量和可使用状态等信息参数标准数据库,用于保存飞机系统参数标准数据值,飞机系统参数偏差门限值,飞机系统参数偏差告警值知识库,用于保存进行飞机系统事件报告,飞行技术评估,飞行参数趋势分析,故障预测与诊断等问题求解需要的知识系统诊断的依据从知识库而来因此知识库成为本系统的核心知识的表达方式有很多,比如语义网络,框架,产生式系统,脚本等模式本系统采用关系模式来表达,通过表格数据来表示和实现两个实体间的联系,即用二维表来表示知识知识库可分为事实库和规则库事实库由一张张事实表构成事实表的索引定义为事实的编号,其余字段是有关事实的说明信息,因此事实表可以看作一个数据字典规则库主要用来存储控制,分类和维护,使用事实的规则,是知识库的主要部分规则由前提,结论构成规则的表达采用IFTHEN这种条件/结论方式,一条规则可以有0到N个前提和结论组成其中前提和结论都是事实虽然规则的条件和结论可以是任意0R或,AND与的组合,但经过适当的转化,条件和结论都可以转化为只包含OR或只包含AND的形式如某B737飞机“起飞滑行速度过大“的一般事件的判断规则如IFGMUNDSPEED25ANDGROUNDSPEED8OTHEN一般事件知识库的维护知识库的知识要图2数据流框图随着时间的推移而不断增删,修改,因此,知识库的维护对系统的正常运行起到重要作用知识库的维护工作主要有添加规则,知识库的定期检查,修改和删除规则等方面在参考文献中有详细的叙述13诊断子系统诊断子系统主要以知识库中的知识为判据,以QAR工程值数据库中的数据为分析对象进行分析诊断,实现输出事件报告,技术评估报告,飞行参数趋势分析,故障预测报告等信息诊断的过程,有很大一部分是匹配过程,即判断某些条件是否满足系统采用关系模式来表达知识,并用RDBMS管理知识,可以有效利用RDBMS中优化的查询匹配能力,更好地执行诊断14用户接口用户接口主要为用户使用和管理系统提供方法对于QAR译码子系统,用户接口提供方法让用户选择译码的QAR原始数据文件,QAR帧格式等信息,以告诉系统调用相应的参数信息进行译码对于数据库,用户接口提供方法输入数据库的原始数据,知识库的知识等信息,并且将这些信息分廨成能数据库中的关系表存储,另外还提供数据库查询修改等功能对于诊断子系统,用户接口提供方法根据用户选择的诊断种类,调用相应的数据库数据和知识库知识进行诊断,最终输出诊断结果2案例分析现在以事件报告为例,说明整个诊断流程数据流图如图2,可以分成几个过程第一步,QAR译码系统译码QAR原始数据,将QAP,数据存放人数据库,同时将其它相关因素,如天气,机场,飞行员操作情况等信息存人数据库第二步,用户选择分析对象,分析类别事件报告等,然后系统自动从数据库中调用相关数据参数值,标准值,因素等到内存中供诊断使用第三步,系统根据用户的选定,调用知识库相关事件的判断规则,结合数据库送来的实测数据和相关因素等信息,确定诊断模式,最终将数据送入事件评估模块和事件原因分析模块第四步,事件评估模块根据事件评估标准最终判定事件的类型,级别等信息第五步,事件原因分析模块根据诊断出的事件,结合知识库相关事件的知识,确定事件的原因最终结合事件评估和事件原因分析的结论,提供一个包括事件名称,事件号,事件类别,事件有关参数的标准值,测量值,事件的原因信息的事件报告3总结本文介绍了