舰船装备电子化、信息化虽然有效提高了装备的性能,但故障率较高,为此需要通过完善的状态监测系统和科学的故障诊断技术,才能够保证舰船电子装备的可靠性。
一、 强化舰船电子装备状态监测的目的
根据目前世界各国舰船电子装备发展的实际情况可以看出:高度集成化、信息化、电子化,这带来了诸多问题[1]。单一的电子元件故障在短时间内无法通过人工排查的方式完成故障定位。在此情况下,则需要一种相对智能化的电子装备状态监测软件,能够根据各系统反馈的数据进行故障判定,进而在最短的时间内锁定故障点,缩短系统故障定位、诊断、维修时间 [2]。
二、 舰船电子装备状态监测的具体内容
基于现阶段舰船电子装备发展的实际情况,为实现电子装备状态监测,则需要采取以下几个方面的内容。
1. 电子装备的系统自检
在装备通电启动之后,系统会对所有组成单元进行自检,并将自检数据进行保存,同时向指挥控制系统发送系统正常的数据报文。若系统自检发现故障,系统自检项目会直接提示故障单元,并根据故障点的具体情况确定是否向主系统发送故障数据报文。通过电子装备的系统自检,能够使操作人员全面掌握装备的状态信息。
2. 电子装备的系统状态监测
装备进入正常工作状态后,电子装备会进行系统状态监测,以确定该装备是否正常。一旦系统状态监测发现故障,在电子装备系统显示界面会对操作人员进行提示,进而辅助操作人员进行装备故障排查。同时相关故障数据报文会直接发送至指挥控制系统,以便于指挥部门能够及时、全面掌握各装备的工作状态。
三、 舰船电子装备状态监测与故障诊断技术设计
为实现装备状态监测及对相应故障的准确诊断,相关技术的设计主要包括状态监测与故障诊断一体化、模块化的状态监测与故障诊断、远程数据库诊断技术等。
1. 状态监测与故障诊断一体化设计
在过去较长的一段时间里,舰船电子装备的状态监测与故障诊断是相互独立的两个设计内容[3],该设计方式的工作效率较低。通过状态监测与故障诊断一体化设计,利用电子装备的系统软件对各模块进行状态监测和故障诊断,从而迅速确定故障点,并能够对故障排除提供具有参考性的意见和建议,以缩短排故所需时间。
2. 模块化的状态监测与故障诊断
为尽量降低装备系统软件的压力,舰船电子装备的状态监测与故障诊断设计逐渐转移到各模块中,通过系统监测与故障诊断压力分担的方式,使舰船电子装备的性能得到最大限度的发挥。
3. 远程数据库诊断技术
由于某些装备的安装环境问题,多处于无人值守的状态,或者是装备复杂程度较高,无法完成自我故障诊断的情况下,则可以通过指挥控制系统辅助进行故障诊断。通常情况下,远程数据库诊断技术也被称为专家诊断技术[4]。
四、 舰船电子装备状态监测与故障诊断的优势分析
目前,以美国为代表的舰船电子装备发展呈现出高集成度和高可靠性的特点,然而,它们之间是一对相互矛盾的关系,一直无法实现突破。随着电子装备状态监测与故障诊断技术的应用,该问题得到了妥善解决,在实际应用过程中,其优势得到了明显体现。
1. 信号采集采与输出模块相互独立
为确保舰船电子装备状态监测与故障诊断的可靠性,在设计过程中将信号采集与输出模块之间相互独立开来[4]。如此一来,则能避免信号高速采集与信号低频输出中的相互干扰,也降低了技术实现的难度。
2. 模块化故障诊断的时间优势
基于模块化的设计方式,这种状态监测与故障诊断属于在线工作,在传统故障诊断方式中,需要进行不断尝试,诊断和排故时间较长 [5]。通过电子装备模块化状态监测与故障诊断技术,可以对出现故障的模块进行整体性的更换,从而节省了人工故障诊断所需的时间。甚至在对某些特殊情况下,可以不断电的前提下进行模块更换。
3. 电子装备故障的提前预测
对于大多数电子装备来说,由于以往缺乏有效的状态监测手段,只有在装备出现较为明显的故障后才进行故障诊断,这属于事后处置,是一种相对消极的故障处理方式。
为了能够实现事前处置,舰船电子装备状态监测与故障诊断技术可以通过动态数据的分析,及时发现装备存在的隐患,并能够准确判断导致数据异常的点位。例如,某装备在使用过程中数据传输状态间断性故障,且与之相连接的交换机在正常状态与冗余状态之间持续切换,通过对这一状态的分析,可以判定该装备自身并无相关故障,需要对交换机的故障进行排查[6]。
这里需要注意的是,依托电子装备状态监测与故障诊断的事前分析虽然能够避免装备故障的进一步恶化,但是,由于相关故障的诊断是基于装备数据分析后的结果,该结果只能作为故障诊断时的参考依据,并不能保证故障诊断的绝对正确。
五、 舰船电子装备状态监测与故障诊断技术的发展
未来舰船电子装备状态监测与故障诊断技术将朝着以下几个方面发展。
1. 基于“云数据库”的装备状态监测与故障诊断
在大数据技术的支持下,可以将对应电子装备故障的状态信息录入数据库,并通过舰载通信系统建立故障诊断“云数据库”。如此,将能够提高舰船电子装备故障诊断的准确性与实时性。
对于“云技术”的应用,需要在确保网络通信安全的基础上才能够实现,并且,以局域网形态存在的“云数据库”技术,需要强调通信网络质量的可靠性。
2. 装备故障诊断的智能化水平提升
为降低舰船电子装备独立运行状态监测与故障诊断的压力,可以充分利用人工智能技术实现对舰船电子装备状态的集中监测与故障诊断。所有舰船电子装备的状态监测数据发送至智能诊断平台,由智能诊断平台根据不同装备的所属关系,对相关数据进行分析,从而及时发现舰船电子装备存在的故障隐患,并提示对应的装备操作人员。
当出现故障后,智能诊断平台会启动故障诊断程序,通过科学的诊断流程设计,准确判定故障点,并能够给出针对性的故障解决方案,其中包括系统程序错误、硬件故障等。
六、 总结
现阶段的舰船电子装备状态监测与故障诊断主要以单个装备的自我检测为主,但是,根据美国等发达国家电子装备发展的情况来看,以指挥控制系统所属电子装备为核心的状态监视与故障诊断技术已经得到了普及,这对于其舰船整体作战效能的提升奠定了基础[6]。因此,在舰船电子装备集成化、信息化、网络化发展的背景下,强化电子装备状态监测与故障诊断技术将成为未来舰船电子装备发展的又一重要方向。
参考文献:
[1]高技术条件下装备保障方式的变革与研究方向[J].张宏建,许跃彩,明安卿.国防技术基础.2003(01)
[2]关于舰船电子装备测试系统的探讨[J].阳志高,刘旺锁,胡金华.舰船电子工程.2006(04)
[3]复杂电子装备智能故障诊断技术研究[J].李登,尹亚兰,朱文秀.舰船电子工程.2013(02)
[4]舰船电子装备综合诊断工程验证系统的设计[J].贺喆,葛威.计算机测量与控制.2012(12)
[5]预测未来防御电子装备之发展[J].蒋庆全.现代防御技术.1994(01)
程荣涛(1975—),男,海装武汉局驻武汉地区第一军事代表室高级工程师,研究方向为舰船武备电子设备。电话17648146414。地址:武汉市武昌区张之洞路大歌笛湖小区10-1-502。