IETM在航電故障診斷系統中的應用
2012-04-12 00:00:00虞洋
現代電子技術 2012年13期
摘要：采用交互式電子數據手冊(IETM)，可以實現數據的互操作性和共享性，從而提高航空電子系統的綜合保障水平。首先給出IETM的分類和設計思想。然后運用結構化、模塊化、功能化的設計思想，建立IETM開發流程模型，并得到了技術信息收集、數據轉換、信息發布的主要方法。最后完成了一種以網絡為中心的航電IETM故障診斷系統的設計，該系統能夠輔助維修技術人員與故障診斷專家實時在線交互，實現對被測系統的故障診斷與隔離。
關鍵詞：交互式電子技術手冊； 故障診斷； 維修保障； 隔離
中圖分類號：
TN96234
文獻標識碼：A
文章編號：1004373X(2012)13
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收稿日期：20120121
0引言
近10多年來，計算機和網絡等信息技術在工業領域廣泛深入的應用，使得武器裝備產品開發、制造、使用、維護等各有關單位協同工作、實現數據共享成為可能。美國國防部早在20世紀90年代就決定把武器系統采辦、研制、設計、制造、培訓和維護等環節在內的全壽命周期的技術信息數據統一標準、統一格式，進行計算機集成以方便交換和共享［1］。
武器裝備的全壽命過程中應積極推廣應用計算機、網絡、CAD/CAM、數據庫、多媒體、仿真等信息技術，對工程圖紙、設計文檔和技術手冊等技術數據進行電子化，實現順利交換，并逐步通過網絡進行數據集成，實現在網絡環境中的技術數據共享。在推進技術文檔電子化的工作中，各國國防部和工業界目前普遍推廣的是交互式電子技術手冊(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)，即將技術文檔和手冊的內容存儲在CDROM光盤上，也可能存放在網絡計算機的服務器上，通過臺式計算機或便攜式計算機查詢使用［2］。
IETM管理武器裝備產品的全壽命周期產生的各種工程圖紙、設計說明書、使用手冊、培訓手冊和維修手冊等技術文檔和技術資料，已經成為武器裝備產品開發的重要組成部分。IETM充分利用了計算機多媒體、數據庫和網絡等技術的優勢，具有表現能力強、容易查詢、更新版本、容易遠距離傳輸、多用戶能同時閱讀或維護等多方面特點。在更改、增加或刪除手冊中的內容時，與紙張書本型的手冊相比，工作量較少，特別是隨著電子技術的發展，電子技術手冊的成本比較低，有利于降低產品和系統的全壽命費用。
1IETM的主要功能與基本分類
IETM將內容復雜的操作手冊、維修手冊等技術信息，按照有關的標準組織管理起來，并以最優化的方式將文字、表格、圖像、工程圖形、聲音、視頻、動畫等多種信息形式顯示在電子屏幕上，并以交互的方式進行查閱，將維修技術人員或系統操作人員所需的信息精確地展現在使用者面前，以加速裝備使用和保障活動的實施。先進的IETM還綜合了專家系統、人工智能、自動診斷、故障隔離以及培訓等其他處理過程，并可嵌入便攜式維修輔助裝置和自動測試設備中。
IETM從產生到發展至今天的過程中，共大致經歷了五個階段，按照電子技術手冊內容存儲的體系結構、數據格式、顯示方式、實現功能和所依據的標準，通常將電子化技術文檔和技術手冊分為5個級別，標志著IETM的從低級向高級發展的狀況［3］。第1級是最基本、最簡單的，而第5級是最先進、最復雜的電子技術手冊，見表1\\[45\\]。
2航電故障診斷系統IETM的開發過程
航空電子系統IETM完整的開發過程包括:制定業務規則、確定技術信息粒度、制定數據模塊需求列表、編寫數據模塊、制作插圖及其他對象、管理所有信息對象、發布技術信息、交換數據模塊等過程，如圖1所示［6］。IETM的實施可以分為信息收集、數據處理、提供三個步驟［7］。其主要內容如下：
2.1技術信息收集
收集建立IETM系統所需的各種原始材料，信息主要來源于設計說明書、工程圖紙、故障手冊、使用手冊等各種技術文檔，或取自CAD/CAM生成的工程數據、產品三維模型，或通過圖片掃描文字識別等計算機技術，將手冊和文檔的信息數據數字化。收集的信息應該包括如下幾個方面：操作程序，包括各個測試對象的電纜
連接、操作順序、結果記錄方式等；維護規程，包括日常保養、定檢、排故、保存規程等；電路圖和機械圖紙；元件表；部件分解圖，主要是設備的組成圖；故障定位信息，提供有關故障的經驗信息，用來實現基于經驗的故障定位。
表1IETM分級
IETM類型名稱特點
第0級非電子索引頁面圖像印刷頁面圖像翻頁方式
第1級電子索引頁面圖像翻頁方式，對頁加注索引整頁顯示BMP格式簡單ZOOM有限個熱點鏈接
第2級電子滾動文檔滾動窗口顯示超級鏈接SGML/XML標準有書簽、檢索等導航功能
第3級線性結構IETM提供對話式交互功能較小滾動線性結構，以文章內容的邏輯順序顯示資料
文本圖形分開顯示
第4級分層結構化IETM由數據庫管理系統管理圖文對話框驅動交互方便的交互式輔助維修功能
第5級綜合數據庫結構IETM具備第4類IETM的功能集成專家系統、人工智能、自動診斷及故障隔離等單系統展示多個信息源
2.2數據轉換
依據數據模塊標準，將所收集到的技術信息轉換成IETM系統可識別的信息格式，并進行統一編碼，存儲于數據庫中，形成通用資源數據庫。即把文檔或手冊的文本信息劃分成許多信息單元，用SGML/XML將數據標注成中立格式，并按特定DTD或Schema結構，存儲于數據模塊之中；將非文本信息如歷史資料、插圖等以CGM，JPEG等插圖格式存儲于單獨文件中。所有數據模塊、插圖等信息對象均被存儲在通用數據庫之中，以便于信息的檢索、重用等管理功能。中性存儲器則僅存放本IETM所需要的信息數據，其實現方式并沒有特定的要求，可以用文件存儲系統、網絡服務器、數據庫或其他系統形式來擔任。
2.3信息發布
主要任務是根據對發布內容和形式的需求，對通用資源數據庫中的數據進行組合和裁剪，定制各種出版物，滿足紙介質、臺式機、PDA、PMA等不同終端的現實要求，并發布給用戶。
2.4系統界面
系統界面的設計本著簡單、快捷、易用、符合一般操作習慣的原則，盡可能滿足各級用戶的操作要求。操作界面采用標準的Web瀏覽器窗口，主要包括標題欄和顯示區，窗口的頂部是水平標題欄，其上應顯示應用程序名、密級、閱讀的數據模塊代碼和標題。顯示區至少應包含目錄欄、導航欄和內容區。系統設計時，有限的空間提供盡可能多的信息，功能直觀，適合各級用戶的操作習慣，各主要界面及功能如圖2所示。
3以網絡為中心的IETM航電故障診斷系統
本文設計的IETM通過查詢被測系統(System Under Test，SUT)的故障診斷流來提供動態診斷，如圖3所示。故障診斷流包含有效檢測和隔離故障的診斷邏輯，這些診斷邏輯使用XML進行編碼。故障檢測和隔離任務能夠預先定義和存儲在一個XML結構中。故障診斷流支持與被測系統進行交互并能夠處理內置測試(Build In Test，BIT)返回的數據，從而能夠綜合來自單個部件的BIT結果數據。這樣，整個復雜的集成系統可以通過該IETM系統進行智能化分析。如果預先定義的故障診斷流不能夠診斷出某個問題，IETM具有的遠程輔助維護的功能允許遠程故障診斷工程師與現場的維修技術人員直接進行交互，并能夠通過聯網計算機與維修技術人員的便攜式電子顯示設備(Portable Electronic Display Device，PEDD)或者加固計算機進行通信，操作被測系統執行故障診斷任務［8］。
IETM是一個基于網絡連接的3層運行模式，即服務器層、中間件層和客戶層，服務器層與中間件層、中間件層和客戶層之間均為雙向連接。服務器層包含系統級數據庫和數據庫管理軟件，能夠完成數據的定義、維護、訪問與更新，實現數據的存儲管理;中間層包括數據訪問模型和Web服務器，中間件層從服務器層中提取和保存數據，處理交互式電子技術手冊用戶的請求，并且把處理結果返回給客戶層，客戶層是客戶端瀏覽器［9］。
遠程故障診斷工程師使用聯網的電腦訪問網址并請求預先定義的故障流任務。為了訪問以XML編碼的技術信息的數據庫，遠程計算機向駐留在維修技術員的PEDD上的中間件層發出一個HTTP請求并且被中間件層的應用程序接收。處于中間件層數據庫的應用程序通過傳遞HTTP請求的參數來獲得對存儲在網絡服務器數據庫的具體的故障流XML的訪問［10］。
請求的內容通過TCP/IP通信首先到達中間件層。PEDD上的客戶層應用程序從中間件層接收到所請求的XML編碼故障流，然后與被測系統通信初始化的所有請求診斷的進程。被測系統根據請求的信息響應客戶層。所請求的被測系統流程通常是BIT流程，并且XML編碼的診斷流可能包含多個BIT流程。被測系統與PEDD通信可以使用標準的通信方式實現，比如RS 232、以太網、1553B等等。中間件層等待來自客戶層應用程序標志整個診斷處理應用程序的響應。這個結果最終到達遠程診斷工程師計算機上。遠程診斷工程師可能請求實現存儲或者別的特殊的任務。如果故障診斷任務比較特殊，預先定義的故障流無法診斷出該故障的問題，那么不必訪問網絡服務器的數據庫，直接由遠程故障診斷工程師通過與維修技術人員交流并能夠通過聯網計算機與維護技術人員的PEDD進行通信，讓被測系統執行故障診斷任務。
以網絡為中心的IETM航電故障診斷系統在局域網環境下運行，其硬件平臺物理架構如圖4所示。服務器存儲航電產品電子技術手冊數據庫。在這個局域網中，經過Web服務器授權的一線維護技術人員或者遠程診斷工程師在部署局域網的任意地點、任意時間利用PEDD、加固計算機或者其他與服務器主機相連的終端客戶機，通過IETM瀏覽系統，檢索、瀏覽遠程Web服務器上的航電產品技術數據。
4結語
IETM能夠為維修保障人員提供實時、高效的技術指導和信息支持，有利于提高武器裝備的維修保障能力，加強了武器裝備的全壽命周期管理。本文在研究了國外IETM發展狀況的基礎之上，針對航空電子系統維修與維護的技術特點，闡述了開發IETM的主要方法，提出了一種以網絡為中心的IETM航電故障診斷
系統，有效解決了航電系統維修與維護耗時、費力、時效性差等問題，大大提高了航空電子系統維修與維護的質量與效率，對提高航空保障設備效率具有重要意義。
參考文獻
［1］佚名.武器裝備IETM產品開發的需求過程模型的研究與應用［D］.重慶：重慶大學，2002.
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［11］李鵬，陳忠一.一種基于模糊聚類的故障診斷方法\\[J\\].現代電子技術，2010，33（23）：119121.
作者簡介：
虞洋男，1985年出生，浙江慈溪人，碩士，助理工程師。主要從事航空計算機硬件、航空計算技術的研究。
