СПОСОБ ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА ПО ДАННЫМ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1999 года по МПК G08C15/06 G06F7/00 

Изобретение относится к области структурного распознавания образов и может быть использовано в автоматизированных системах оперативной диагностики технического и функционального состояний многопараметрического объекта по данным измерительной информации.

Известны устройства и способы контроля и диагностики состояний технического объекта (авт. св. СССР N 01504653, A1, G 06 F 15/46, 1989), при реализации которых в процессе контроля и диагностики фиксируются медленные изменения параметров за каждый цикл, а порученные данные сравниваются с эталонными значениями и на основании сравнения делается заключение о состоянии объекта, а также способ для ввода считываемых автоматически цифровых данных в полутоновые изображения (ЕВП/EP/, N 0493053, A2, G 06 K 1/12, 19/06, 15/00, 1992) и способ обработки данных (ЕВП/EP/, N 0493105, A1, G 06 F 15/20, 1992).

Предлагаемые устройства и способы не позволяют оперативно проводить диагностику состояний многопараметрического динамического объекта (МДО) по большою множеству измерительных параметров.

Наиболее близким по технической сущности является способ контроля и оценки технического состояния МДО по данным телеметрической информации (патент N 2099792, Бюллетень N 35, 1997 г. М., кл. G 06 F 7/00, 15/00).

Предлагаемый способ позволяет оперативно обнаружить источники возмущений и места их возникновения в телеметрируемых объектах. Вместе с тем, способ не позволяет оценить изменение состояния (класса состояний) многопараметрического объекта и выявлять логику взаимовлияния этих изменений, определяемых внутренними причинно-следственными связями наблюдаемых процессов (событий).

Цель изобретения - оперативное обнаружение первоисточника изменения состояний многопараметрического объекта, выявление взаимовлияния наблюдаемых процессов (событий) по измерительным параметрам их отображающим, сокращение сроков анализа разнотипных измерительных параметров для информационной поддержки принятия решений по диагностике динамических изменений состояний многопараметрического объекта.

Цель достигается реализацией заявляемого способа оперативной диагностики состояний МДО по данным измерительной информации, позволяющего визуально оценивать динамику изменения состояний многопараметрического объекта с экрана одного или нескольких многоцветных видеомониторов и оперативно (в реальном масштабе времени) обнаруживать первоисточники изменения состояний МДО и оценивать последовательность изменения состояний других наблюдаемых, процессов (событий), находящихся в причинно-следственной связи с первыми, и распределенных по времени их появления при переходе МДО из одного состояния в другое. Все это в комплексе обеспечивает сокращение сроков анализа измерительной информации и используемых технических средств ее отображения для информационной поддержки принятия решений обработчиком-аналитиком, подготавливающему решения (АПР) по диагностике состояний МДО и который является элементом автоматизированной системы диагностики (распознавания).

Сущность изобретения состоит в том, что с целью повышения оперативности анализа, состояние (класс состояний) измерительного сигнала (например, норма - не норма, сигнал в допуске - не в допуске по той или иной характеристике наблюдаемого процесса) представляют из цифрового кода в цветовой код видимого спектра, а весь поток измерительной информации с МДО отображают на экране одного или нескольких многоцветных видеомониторов в виде матрицы-диаграммы [n x t], где n - количество измерительных параметров, а t - время их регистрации. При этом используется принцип причинно-следственных зависимостей, происходящих во времени в МДО процессов, отображаемых параметрами, согласно которому первым по временной шкале будет отображен отклик (состояние) датчика (параметра), который первым зарегистрировал предельное значение A_D наблюдаемого процесса (или одной из его исследуемых характеристик), что однозначно несет сообщение о выходе измерительного параметра за пределы допуска A_D и о переходе МДО в новое состояние (класс состояний).

Это позволяет однозначно по виду цветокодовой матрицы-диаграммы [n x t], которая по наглядности представления является когнитивной (т.е. порождающей новые знания у АПР), определить номер измерительного параметра, соответствующий выходу за поле допуска исследуемой характеристики A_D (давления, амплитуды, частоты, температуры, ...) наблюдаемого процесса, следовательно, и местоположение датчика, а также, используя принцип причинно-следственных связей, происходящих на МДО наблюдаемых процессов (событий), оценить динамику их изменения с выявлением взаимовлияния наблюдаемых процессов по измерительным параметрам, отображающих последовательность их изменения (выход за поле допуска) при переходе МДО из одного состояния в другое.

Степень дискретизации исследуемой характеристики A и выбор цветового решения определяет АПР в зависимости от специфики объекта и условий поставленной задачи оперативной диагностики по данным измерительной информации.

Предложенный способ поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 приведено традиционное представление графиков изменения некоторых измерительных параметров (N= 7), поступающих с МДО, с установленными на нем измерительными датчиками n= 1,2, ...,N, которые формируют соответствующие измерительные параметры. На фиг. 2 приведено наглядное представление процесса изменения состояний МДО в виде соответствующей цветокодовой матрицы-диаграммы [n x t].

Пусть в момент времени t_i зафиксировано изменение состояния наблюдаемого процесса с помощью i-го измерительного параметра (датчика), которое сохраняется в последующие моменты времени t_i+1 - t_i+3. Если рассматриваемый процесс влияет на другие наблюдаемые процессы, отображаемые с помощью 2-го, 3-го и других измерительных параметров (фиг. 2), т. е. находится в причинно-следственной зависимости с ним, то изменение состояния других измерительных параметров по времени появления распределяется по временной оси, что и отобразится на цветокодовой матрице-диаграмме [n x t], оперативно представляемой на экране видеомонитора.

Такое представление позволяет оценить динамику состояний МДО с выявлением взаимовлияния наблюдаемых процессов (событий) по большому множеству измерительных параметров, которые могут быть разнотипными (аналоговыми или цифровыми, функциональными или сигнальными, телеметрическими или траекторными и т.д.). Таким образом, переход от традиционного детализированного представления многомерного (многопараметрического) пространства измерительных параметров к визуально-когнитивному представлению многопараметрического пространства обобщенных данных о наблюдаемых процессах позволяет значительно повысить информационную поддержку принятия решений для АПР по диагностике состояний МДО за счет высокой оперативности представления общей картины развития наблюдаемого процесса изменения состояния МДО с возможностью оценки взаимовлияния его составляющих, сокращения сроков анализа информации, непроизводительного труда операторов-аналитиков и используемых технических средств отображения данных для информационной поддержки принятия решений по диагностике состояния МДО.

Предложенный способ реализуется в соответствии с блок-схемой, представленной на фиг. 3, где 1 - измерительные датчики объекта диагностики, 2 - блок формирования измерительного кадра, 3 - блок эталона времени, 4 - блок ввода потока измерительной информации в блок обработки, 5 - блок обработки, 6 - блок отображения обобщенной информации (ПЭВМ типа IBM PC/AT), 7 - обработчик-аналитик по информационной поддержке принятия решений по диагностике состояний МДО.

Выполнение функции преобразования измерительного кода в цветовой код видимого спектра осуществляется блоком обработки, который может быть реализован как с помощью программных, так и технических средств на базе применения простых логических элементов И, ИЛИ, НЕ. Вместе с тем, программная реализация блока и способа в целом, выполненная на базе современных инструментальных средств и общего программного обеспечения для компьютеров с процессором класса Pentium является более предпочтительней, так как позволяет построить универсальное программное обеспечение оперативной диагностики состояний многопараметрического объекта, инвариантное к объекту исследования, что позволяет использовать его в различных практических приложениях.

В результате применения изобретения, по сравнению с известными способами, достигается первичный эффект, заключающийся в оперативном обнаружении первоисточника (первоисточников) изменения состояний МДО, выявления и оценки взаимовлияния процессов (событий) по параметрам, их отображающим, сокращение сроков анализа измерительной информации, непроизводительного труда операторов-аналитиков и используемых технических средств отображения данных для информационной поддержки принятия решений по диагностике состояния МДО.

Предлагаемый подход позволяет наблюдать на экране одного или нескольких многоцветных видеомониторов, необходимую для информационной поддержки принятия решений по диагностике состояний МДО, обобщенную информацию о всем потоке поступающей на вход блока обработки измерительной информации, в том числе информации о различных (разнотипных) измерительных параметрах, которую невозможно отобразить вместе на одном информационном поле при традиционном представлении.

От использования изобретения следует ожидать вторичный эффект, заключающийся в удешевлении систем диагностики различных технических объектов и систем организационно-технологического класса. Целесообразно использовать в системах идентификации, распознавания, контроля и диагностики технического и функционального состояния изделий авиационной и космической промышленности, энергетике, магистральных трубопроводов, а также в различных ситуационно-аналитических центрах для информационной поддержки принятия решений по анализу и управлению многопараметрическими динамическими объектами.

Изобретение относится к области структурного распознавания образцов и может быть использовано в автоматизированных системах оперативной диагностики технического и функционального состояний многопараметрического объекта по данным измерительной информации, а также в системах идентификации, распознавания, контроля и диагностики технического и функционального состояния изделий авиационной и космической промышленности, энергетике, магистральных трубопроводов и т.п. Технический результат заключается в повышении оперативности анализа. Технический результат достигается за счет того, что состояние измерительного параметра представляют из цифрового кода в цветовой код видимого спектра, а весь поток измерительной информации отображают на экране нескольких многоцветных видеомониторов в виде цветокодовой матрицы-диаграммы [nxt], где n - количество измерительных параметров, а t - время их регистрации. При этом используется принцип причинно-следственных зависимостей, происходящих во времени в объекте процессов, отображаемых параметрами, что позволяет однозначно по виду цветокодовой матрицы-диаграммы [nxt] оценить динамику изменения анализируемых процессов с выявлением последовательности их взаимовлияния при переходе из одного состояния в другое. 3 ил.

Способ оперативной диагностики состояний многопараметрического объекта по данным измерительной информации, заключающийся в оперативном обнаружении первоисточников изменения состояний многопараметрического объекта, выявлении взаимовлияния наблюдаемых процессов (событий) по измерительным параметрам, их отображающим, и оценке общего состояния многопараметрического объекта одновременно по всем измерительным параметрам, отличающийся тем, что весь поток измерительной информации отображают на экране одного или нескольких многоцветных видеомониторов в виде цветокодовой матрицы-диаграммы [n • t], где n - количество измерительных параметров, t - время их регистрации, а состояние измерительного параметра по выбранной обработчиком-аналитиком характеристике наблюдаемого процесса представляют из измерительного кода в цветовой код видимого спектра и, используя принцип причинно-следственных зависимостей, происходящих в многопараметрическом объекте наблюдаемых процессов, согласно которому первым по временной шкале будет отображен отклик датчика (измерительного параметра), который первым зарегистрировал выход за поле допуска наблюдаемого процесса, однозначно определяют по номерам измерительных параметров последовательность изменения (выход за поле допуска) состояний других наблюдаемых процессов (событий), а следовательно, оценивают динамику изменения состояний взаимозависимых наблюдаемых процессов по цветовой матрице-диаграмме состояний многопараметрического объекта.