航空发动机远程诊断专家系统研究.doc
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1、编号: 南京航空航天大学毕 业 设 计 技 术 报 告课题名称 航空发动机远程诊断专家系统研究学生姓名 曹晓波学 号 070130115专 业 民航机电工程班 级 0701301指导教师 陈 果2005 年 6 月目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论31.1 经济发展对故障诊断的需求31.2 远程故障诊断技术的研究41.3 远程故障诊断在民航领域的应用4第二章 远程故障诊断的重要性及目的52.1 远程协作诊断简介52.2 远程故障诊断的重要意义5第三章 设备故障诊断技术及远程故障诊断技术面面观73.1 设备故障诊断技术73.2 远程故障诊断面面观7第四章 简述国内外远程故障诊断的发展状
2、况84.1 国外远程故障诊断的发展84.2 国内远程故障诊断的发展状况8第五章 远程故障诊断系统关键技术95.1 建立远程故障诊断系统所面临的主要问题95.2 建立系统的若干技术95.2.1 Internet的实现95.2.2 网络环境105.2.3 计算机协同工作技术105.2.4 中心网站的开发105.2.5 ASP技术10第六章 远程故障诊断系统的结构及故障诊断专家系统的构建126.1 远程故障诊断系统的主要结构126.2 故障诊断中心专家系统的构建126.2.1 信号的分析与处理模块126.2.2 知识的获取和管理126.2.3 大型数据库系统136.2.4 故障诊断模块136.2.5
3、 网络数据通信系统136.2.6 可视化维修向导13第七章 远程故障诊断系统网站的制作157.1 网站性质157.2 网站设计的主要构思和技术157.3 网站的主要部分制作157.3.1 主页的构架157.3.2 模块的基本制作177.3.3 数据库的建立217.3.4 制作小结25第八章 总结26致 谢27参考文献28 航空发动机远程故障诊断专家系统研究 摘 要发动机故障诊断技术是利用发动机的状态信息和历史状况,通过分析和处理来定量识别其实时技术状态,并预测异常故障的未来技术状态的一门建立在多学科基础上的综合技术。基于Internet的航空发动机故障远程诊断专家系统对于提高发动机故障诊断的自
4、动化、智能化,降低检测与诊断人员劳动强度、提高诊断的速度和精度,以及降低发动机的维修成本和提高飞行安全具有非常重要的实际意义和研究价值。它将是未来发动机状态监测与故障诊断技术的发展方向。本文试图从简单故障的角度出发,以虚拟仪器、测试技术、信号处理、ASP网络编程技术、HTML脚本编辑等理论为基础,研究发动机信号的采集、信号的传输、故障机理、故障特征提取和诊断方法,用以实现航空发动机的远程故障诊断。关键词:发动机,故障诊断,远程诊断,因特网 AbstractThe diagnosis of engine fault which makes use of the information and h
5、istory of engine, distinguishing from the stat of real-time quantification technology by analyzing and processing, and forecasts the stat of the future technology of abnormal fault is a integrated technology which is based on the foundation of many subject. Aero-engine remote diagnosis Expert System
6、 based on Internet can improve the automatic and intelligent level, reduce the labor strength of test and diagnosis person, and increase the speed and precision. It is very important to reduce maintenance cost and improve flight safety. Aero-engine remote diagnosis Expert System will become future d
7、evelopment direction of engine state monitoring and fault diagnosis technique.This paper to take simple fault as an example, researches the collection of signal, the transmission of signal, the principle of fault, the distilling of the characteristic of fault and the method of diagnosis, by supposit
8、ional instrument、the testing of technology, the disposing of signal, the program of ASP, the scrip of HTML, in order to achieve the remote diagnosis of aero-engine.Keywords: Engine, Fault diagnosis, Remote diagnosis, Internet第一章 绪论1.1 经济发展对故障诊断的需求在制造业不断发展的今天,企业正面临着经济全球化和响应市场的动态化、个性化、竞争炽热化的严峻局面,能否快速响
9、应市场,保证生产的正常进行,并向用户提供高质量的产品和全球化的服务战略成为企业得以生存和发展的关键要素。于是,随着信息技术的高度发展以及国际间通信的速度加快,使得制造商们可以通过远程故障诊断系统来提升他们的产品服务质量。随着高科技的迅速发展,设备、系统更趋向高性能、高速度、大负荷、复杂化以及它们的高度集成、机电融合、互相依赖等特点,随之而来的可靠性问题就会更加突出,系统故障率高;设备的故障诊断、维护变得十分复杂,故障处理难度大。而在许多情况下,生产现场没有有效的诊断工具来处理这些故障,而且现场的操作人员也常常是缺少故障诊断的专业知识,从而引起系统的维修费用增高,停机停飞等损失大或事故后果严重的
10、问题。近年来,企业生产的产品越来越面向国际市场,另外对跨国公司而言,市场、销售和服务遍布全球,其希望最大可能的利用组织内专家的才能来辅助进行远程故障诊断。为了在新的环境下确保现代制造设备安全、有效的运行,提高其可靠性和安全运转率,必须加强设备运行诊断,除了进行在线监测,以及时发现故障或异常情况外,还要在设备发生故障或异常后能及时准确的进行诊断,以便采取有效措施,迅速排除故障,满足客户的需求,为他们提供良好的维护服务。因此,由于制造商方对该设备的生产运行情况及其结构功能有比较深刻的了解,让制造商这一方来进行快速有效故障诊断排除是个很好的解决办法。在制造业的发展中,状态监测监控及故障诊断技术的研究
11、与发展始终为生产安全和制造业的进步提供有力的保障。1.2 远程故障诊断技术的研究基于 Internet的远程故障诊断系统就制造商而言,它为产品提供了全球范围内的诊断和维修服务,而无需培训大量专业技术服务人员和付出大量的差旅费,从而大大降低故障诊断、维修所需的费用;另一方面,对于设备使用方来说,可以及时的得到专业故障诊断和维修,避免了由于发生故障而引起的停产和损失,从而保证了生产的正常运行,减少了不必要的损失。所以,关于远程故障诊断系统能否准确及时有效的排除故障的研究正在蓬勃地开展着。最近两年,由于计算机互联网络高速建设,以及计算机网络技术的全面发展,故障诊断技术领域开始把目光着眼于远程故障诊断
12、技术的研究与实践,并取得了一些初步的成果。1.3 远程故障诊断在民航领域的应用在本课题中,我们把民用航空飞机的发动机作为故障诊断对象,研究了基于 Internet 的航空发动机远程故障诊断系统。航空发动机作为民用航空飞机的最核心部件,对其进行状态监控及故障诊断技术的研究是极有深刻意义的。这方面的深入研究可以确保飞机飞行安全、缩短飞机的停飞时间和提高飞机的利用率,从而有效的提高航空公司的经济效益和社会效益。第 28 页 共 28 页第二章 远程故障诊断的重要性及目的2.1 远程协作诊断简介 远程协作诊断简介基于因特网的设备故障远程协作诊断是将设备诊断技术与计算机网络技术相结合,用若干台中心计算机
13、作为服务器,在企业的重要关键设备上建立状态监测点,采集设备状态数据;而在技术力量较强的科研院所建立分析诊断中心,为企业提供远程技术支持和保障。生产企业设备运行出现异常,其状态监测服务器立即以工作传票方式向诊断分析服务器申请在线技术援助,同时以电子邮件方式向有关专家发出离线会诊请求;在短时间内调动入网的所有诊断资源,实现对设备故障的早期诊断和及时维修。2.2 远程故障诊断的重要意义远程协作诊断以因特网为桥梁,跨越企业和研究机构在时间和空间上的距离,学术界可利用网上诊断分析服务器设立技术讲座,对企业技术人员进行理论辅导和技术培训,同时发表自己的最新研究成果供企业使用;而企业界则可利用监测服务器为研
14、究机构提供宝贵的现场经验和数据。双方取长补短,广泛合作,共同发展,这样既解决了生产企业技术力量不足和理论提高的问题,又有利于研究机构更准确、有效地得到企业内设备运行的第一手资料,充实理论和技术研究。因此,远程协作诊断具有重要的理论和实际意义: 1多种网络接入方式形成一个完整的企业级诊断系统实现对远程设备的实时监控和管理,能及时准确地掌握和控制设备的状态,为设备的安全运行提供可靠的技术保障,也可形成全国范围内的诊断网络。2有利于实现多样化协同服务,实现企业和异地专家对设备故障进行实时会诊,提高诊断的准确性和可靠性。3有利于数据的积累和资源共享,远程诊断系统要求数据格式必须规范化和标准化,从而能够
15、形成统一的数据库,实现大范围内的诊断知识与诊断数据的共享。4具有良好的可扩展性,借助Internet/Intranet,远程诊断系统可以灵活地扩展,可以从一个工作间的几台计算机的局域网扩大到世界范围。 5能够实现对远洋船舶、远洋钻探等特殊环境下工作的设备进行实时监控,为设备的安全运行提供可靠的技术保障。在当今信息时代,因特网的迅速发展及其良好的应用前景,使之成为各种信息的载体。基于因特网的远程协作作为21世纪的新型合作方式倍受学术界和工业界重视;因特网模式的开放式软硬件体系结构也得到人们的认同,成为各种系统开发的必然趋势。因此未来的设备故障诊断技术必须和因特网相结合,必须采用开放式体系结构,才
16、会有强大的生命力和广阔的应用前景。 第三章 设备故障诊断技术及远程故障诊断技术面面观3.1 设备故障诊断技术设备故障诊断技术的内容为:在设备运行过程或基本有拆卸的情况下,了解和掌握设备的运行技术状态,确定其整体或局部正常与否,早期发现故障及其原因,判断故障的部位和程序,预期故障发展趋势和今后的技术状态变化的一门技术。3.2 远程故障诊断面面观远程故障诊断简言之就是利用现代化的通讯技术实现异地间的监测与诊断行为,具体说就是将现有的设备故障诊断技术与计算机网络技术相结合,一方面在企业内部建立状态监测服务器,在关键设备上设立状态监测点,将实时采集的数据存入服务器中;另一方面在技术力量较强的科研院所建
17、立相应的故障诊断中心,设立故障诊断服务器,可随时为企业提供远程技术支持和一系列服务,在企业和科研院所之间形成一个跨越地理位置的互联诊断网络。当现场设备运行出现异常,其状态监测服务器便向远方的诊断分析服务器发出技术请求,并可通过E-mail方式向分布在不同区域的专家发出诊断请求,在短时间内启动网内诊断资源,实现对设备故障的早期诊断和及时维修。第四章 简述国内外远程故障诊断的发展状况4.1 国外远程故障诊断的发展基于网络的远程诊断研究工作首先是从医学领域开始的。20世纪50年代末,美国学者Watson首先将双向电视系统用于医疗,这被认为是最初的远程诊断;20世纪60年代初,为调查失重状态下的宇航员
18、的健康状况,人们通过卫星和微波技术,传送包括心电图在内的医学信息;自20世纪80年代后期,美国和欧洲国家的远程医疗系统发展速度员快。1988年美国提出远程医疗系统是一个开放的分布式系统概念。 与医学远程诊断相比,工业领域的远程诊断起步较晚,进展相对较慢。1997年1月,美国斯坦福大学和麻省理工学院联合主办了首届基于因特网的工业远程诊断研讨会,主要讨论了远程诊断系统连接开放式体系、诊断信息规程、传输协议以及对用户的合法限制,并对未来技术发展做了展望,同时,该项工作得到了国家制造业、计算机业和仪表业等多家大公司的支持和通力合作。 4.2 国内远程故障诊断的发展状况在国内,西安交通大学、上海交通大学
19、、哈尔滨工业大学等已经进行了工业领域的远程诊断研究工作,并取得了初步成果;华中理工大学也于1997年初开始了前期研究工作并在因特网上设立了一个远程诊断宣传站点,介绍远程诊断技术,以实验室方式向用户提供远程诊断服务。第五章 远程故障诊断系统关键技术5.1 建立远程故障诊断系统所面临的主要问题跨地域远程协作诊断的特点是测试数据、分析方法和诊断知识的网络共享,因此必须使传统诊断技术的核心部分:信号采集、信号分析和诊断专家系统,能够在网络上远程运行;要实现这一步应重点研究和解决如下几个问题:(1)必须解决网络环境下运行的远程信号采集、信号分析软件设计,使传统意义上的设备状态监测终端通过Intranet
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