一套用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，所述健康状态监测系统包括数据采集单元(100)、数据收发单元(200)、系统知识单元(300)、故障诊断单元(400)、健康管理单元(500)和实时显示单元(600)，其中所述故障诊断单元(400)包括诊断单元(410)、模式分析单元(420)和指导单元(430)。本发明专利技术能够对空间环境模拟试验设备的测控数据资源进行合理利用，提高故障应急处理的准确性、全面性和自动化程度，保障系统安全运行和正常工作，同时为维修决策提供支持。

A health monitoring system for space environment simulation test equipment

The invention relates to a method for health monitoring system of space environment simulation test equipment, the state of the health monitoring system includes a data acquisition unit (100), data transceiver unit (200), knowledge unit system (300), the fault diagnosis unit (400), health management unit (500) and real time display unit (600), wherein the fault diagnosis unit (400) includes a diagnosis unit (410), (420) pattern analysis unit and guidance unit (430). The invention can control the data resources of the space environment simulation test equipment reasonable use, accuracy, improve the fault emergency treatment is comprehensive and the degree of automation, guarantee the safe operation of the system and the normal work, while providing support for the maintenance decision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天器真空热试验领域，具体涉及一套用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统。
技术介绍
随着空间环境模拟试验设备建设和使用经验的不断积累，以及在空间环境模拟试验设备使用过程中对设备高效、可靠运行要求的不断提高，以往事后维护、改进设计的传统可靠性提升方法已不能满足空间环境模拟试验设备的建设和使用要求。对实时监测空间环境模拟试验设备“健康”状态并提前进行故障预测和协助维护管理需求的日益增长，为减少空间环境模拟试验设备运行过程中的各类意外风险，以及实现各子系统的故障预知、规避和解决提供支持。在这样的需求下，亟需研制出一套用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，能够对空间环境模拟试验设备的测控数据资源进行合理利用，提高故障应急处理的准确性、全面性和自动化程度，保障系统安全运行和正常工作，同时为维修决策提供支持。本专利技术人经过充分的了解，在实现本专利技术的过程中发现，现有的空间环境模拟试验设备都不具备对设备“健康”状态进行管理的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于专利技术和设计一套用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，解决现有航天器真空热试验任务多所导致的设备故障率高、随机性强、无法预知等技术问题，为航天器在空间环境模拟试验设备中进行真空热试验提供了技术保障。本专利技术目的是通过如下技术方案实现的：用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，所述健康状态监测系统包括数据采集单元、数据收发单元、系统知识单元、故障诊断单元、健康管理单元和实时显示单元：数据采集单元通过温度传感器采集空间环境模拟试验设备中真空泵的压缩机外壳温度、制冷液温度、冷却水温度；通过压力传感器采集空间环境模拟试验设备的内部压力、管道内压力、压缩空气压力、制冷液供液压力；通过流量传感器采集冷却水流量、制冷液流量等实时状态信息；数据收发单元将数据采集单元所传输的实时数据，采用并行多线程的方式，根据不同设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的数据来源建立相应的标签，然后分发到系统知识单元、故障诊断单元和健康管理单元中；系统知识单元将数据收发单元分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时数据，存储到系统知识单元中，记录并归档设备的运行状态信息，作为知识信息存储；故障诊断单元调用系统知识单元中的知识信息，与数据收发单元分发的设备数据标签进行比对，实现对设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的异常或故障状态进行模式判断、故障定位、故障原因、影响分析及维修建议提示等；健康管理单元通过数据收发单元和故障诊断单元分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时采集数据和实时故障数据中的关键指标，给出设备当前健康指数、当前设备的健康等级以及设备健康管理建议，实现对设备的健康状态评估；实时显示单元用于将故障诊断单元中的故障诊断结果和健康管理单元中的健康状态评估结果，与发生故障的设备和健康评估等级的设备相关联，并以二维或三维的可视化技术在显示器或大屏幕上提示，将发生故障的部位进行显示与高亮提示，为监控人员提供直观提示或排故指导。其中，所述的故障诊断单元包括：诊断单元：将数据收发单元分发的设备数据标签与系统知识单元中的知识信息，进行数据对比，给出待检测设备是否出现故障的诊断结果；模式分析单元：通过诊断单元的故障诊断结果分析，结合系统知识单元中的历史故障模式列表信息，分析当前故障可能的原因及故障等级，给出相应可能影响结果；指导单元：通过诊断单元和模式分析单元的故障分析，采用文本描述或故障树方式给出排故提示，提供给设备维修人员作为故障排故指导。其中，所述的诊断单元包括：第一判断单元：用于将数据收发单元分发的待检测设备的数据标签与系统知识单元中的待检测设备的参数限值进行判断，并向模式分析单元发出设备是否出现故障的判断结果；第二判断单元：用于将数据收发单元分发的待检测设备的数据标签与系统知识单元中的待检测设备的特征值(0、1)进行判断，并向模式分析单元发出设备是否出现故障的判断结果；第三判断单元：用于将数据收发单元分发的待检测设备的数据标签与系统知识单元中的待检测设备的现象描述进行判断，并向模式分析单元发出设备是否出现故障的判断结果。其中，所述的系统知识单元，其中所述知识信息包括真空泵压缩机、阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组的手册信息、案例信息、规则信息等。手册信息包括真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组的操作手册和维护保养手册等；案例信息包括真空泵压缩机的电机过热及电机缺相、阀门的开关限位、冷却水的温度、压缩空气的压力等；规则信息包括真空阀门打开前的两端(空间环境模拟试验设备内和管道内)压力差值判断、真空泵压缩机启动前的前级压力判断、真空泵组之间的延时启动等。其中，所述的健康管理单元，其中所述的关键指标包括真空泵压缩机运行时间、冷却水温度及流量、压缩空气压力、真空阀门开关次数等。其中，所述的健康管理单元，其中所述的健康指数是指根据设备关键指标，给出设备当前运行健康状态的量化参数(0～100)，包括真空泵压缩机运行时间(累计运行时间越短，量化参数越大)、冷却水温度(越接近设定值，量化参数越大)及流量(越接近设定值，量化参数越大)、压缩空气压力(越接近设定值，量化参数越大)、真空阀门开关次数(开关次数越少，量化参数越大)等。其中，所述的健康管理单元，其中所述的健康等级是指根据设备健康指数，给出设备当前运行的健康等级，包括健康、退化、衰弱等三个等级。其中，所述的健康管理单元，其中所述的健康管理建议是指根据设备健康等级，给出设备当前运行的健康管理建议，包括检测、保养、维修等三类建议。目前，该健康状态监测系统在某大型空间环境模拟试验设备项目中投入运行，用于空间环境模拟试验设备在线诊断、决策和运行管理过程，涉及到空间环境模拟试验设备的运行管理、状态监测、故障诊断、预测、健康状态评估、诊断和决策等过程，系统运行稳定，提高了空间环境模拟试验设备整体运行的信息化水平，改变了以往事后维修、改进设计的传统可靠性方法，对空间环境模拟试验设备的持续健康状态提前进行故障预测和协助维护管理，减少了空间环境模拟试验设备运行和工作过程中的各类意外风险，降低了空间环境模拟试验设备运行中的故障发生率，为实现空间环境模拟试验设备的故障预知、规避和解决提供支持，并提高试验设备的管理水平。附图说明图1为本专利技术的用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统实施例的结构框图；图2为图1中故障诊断单元(400)的结构框图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。参照图1，图1示出了本专利技术的用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统组成结构图。其中，本专利技术的用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，包括数据采集单元100、数据收发单元200、系统知识单元300、故障诊断单元400、健康管理单元500和实时显示单元600。数据采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，所述健康状态监测系统包括数据采集单元(100)、数据收发单元(200)、系统知识单元(300)、故障诊断单元(400)、健康管理单元(500)和实时显示单元(600)：数据采集单元(100)：通过温度传感器采集空间环境模拟试验设备中真空泵的压缩机外壳温度、制冷液温度、冷却水温度；通过压力传感器采集空间环境模拟试验设备的内部压力、管道内压力、压缩空气压力、制冷液供液压力；通过流量传感器采集冷却水流量、制冷液流量等实时状态信息；数据收发单元(200)：将数据采集单元(100)所传输的实时数据，采用并行多线程的方式，根据不同设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的数据来源建立相应的标签，然后分发到系统知识单元(300)、故障诊断单元(400)和健康管理单元(500)中；系统知识单元(300)：将数据收发单元(200)分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时数据，存储到系统知识单元(300)中，记录并归档设备的运行状态信息，作为知识信息存储；故障诊断单元(400)：调用系统知识单元(300)中的知识信息，与数据收发单元(200)分发的设备数据标签进行比对，实现对设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的异常或故障状态进行模式判断、故障定位、故障原因、影响分析及维修建议提示等；健康管理单元(500)：通过数据收发单元(200)和故障诊断单元(400)分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时采集数据和实时故障数据中的关键指标，给出设备当前健康指数、当前设备的健康等级以及设备健康管理建议，实现对设备的健康状态评估；实时显示单元(600)：用于将故障诊断单元(400)中的故障诊断结果和健康管理单元(500)中的健康状态评估结果，与发生故障的设备和健康评估等级的设备相关联，并以二维或三维的可视化技术在显示器或大屏幕上提示，将发生故障的部位进行显示与高亮提示，为监控人员提供直观提示或排故指导。...

【技术特征摘要】
1.一种用于空间环境模拟试验设备的健康状态监测系统，所述健康状态监测系统包括数据采集单元(100)、数据收发单元(200)、系统知识单元(300)、故障诊断单元(400)、健康管理单元(500)和实时显示单元(600)：数据采集单元(100)：通过温度传感器采集空间环境模拟试验设备中真空泵的压缩机外壳温度、制冷液温度、冷却水温度；通过压力传感器采集空间环境模拟试验设备的内部压力、管道内压力、压缩空气压力、制冷液供液压力；通过流量传感器采集冷却水流量、制冷液流量等实时状态信息；数据收发单元(200)：将数据采集单元(100)所传输的实时数据，采用并行多线程的方式，根据不同设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的数据来源建立相应的标签，然后分发到系统知识单元(300)、故障诊断单元(400)和健康管理单元(500)中；系统知识单元(300)：将数据收发单元(200)分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时数据，存储到系统知识单元(300)中，记录并归档设备的运行状态信息，作为知识信息存储；故障诊断单元(400)：调用系统知识单元(300)中的知识信息，与数据收发单元(200)分发的设备数据标签进行比对，实现对设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)的异常或故障状态进行模式判断、故障定位、故障原因、影响分析及维修建议提示等；健康管理单元(500)：通过数据收发单元(200)和故障诊断单元(400)分发的设备(真空泵压缩机、真空阀门、制冷机、冷却水机组、压缩空气机组等)实时采集数据和实时故障数据中的关键指标，给出设备当前健康指数、当前设备的健康等级以及设备健康管理建议，实现对设备的健康状态评估；实时显示单元(600)：用于将故障诊断单元(400)中的故障诊断结果和健康管理单元(500)中的健康状态评估结果，与发生故障的设备和健康评估等级的设备相关联，并以二维或三维的可视化技术在显示器或大屏幕上提示，将发生故障的部位进行显示与高亮提示，为监控人员提供直观提示或排故指导。2.如权利要求1所述的健康状态监测系统，其中所述的故障诊断单元(400)包括：诊断单元(410)：将数据收发单元(200)分发的设备数据标签与系统知识
\t单元(300)中的知识信息，进行数据对比，给出待检测设备是否出现故障的诊断结果；模式分析单元(420)：通过诊断单元(410)的故障诊断结果分析，结合系统知识单元(300)中的历史故障模式列表信息，分析当前故障可能的原因及故障等级，给出相应可能影响结果；指导单元(430)：通过诊断单元(410)和模式分析单元(420)的故障分析，采用文本描述或故障树方式给出排故提示，提供给设备维修人员作为故障排故指导。3.如权利要求2所述的健康状态监测系统，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹海洋，李娜，孙宇，顾苗，冷巍，宁娟，邵静怡，王宇，刘高同，何新，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11