СПОСОБ УДАЛЕННОГО МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ Российский патент 2019 года по МПК G08C17/02 G05B23/00 

Изобретение относится к области измерений и контроля технического состояния сложных технических систем и их элементов, конкретно к способу удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств (РТС) военного назначения.

Известны способы мониторинга технического состояния объектов техники (RU 2313815, СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ, 27.12.2007, US 8014880, Fisher-Rosemount Systems Inc., 06.09.2011, RU 2649542, AO "POTEK", 03.04.2018r.).

Наиболее близким к изобретению по назначению и технической сущности является способ удаленного мониторинга технического состояния объектов техники /RU 2649542/.

Известный способ удаленного мониторинга технического состояния объектов техники (ОТ) /RU 2649542/ состоит в следующем.

Непосредственно на удаленном объекте техники (УОТ), удаленном от сервисного центра технического обслуживания (ЦТО) УОТ, измеряют текущие параметры (ТП) УОТ, формируют показатели качества работы (ПКР) УОТ, как функции времени t, и прогнозируют момент (t₀) выхода ПКР за допустимые пределы и невозможности дальнейшей эксплуатации УОТ. Результаты прогнозирования ПКР УОТ и исходные данные параметров УОТ по цифровой радиолинии связи передают на сервисный центр для дополнительной аналитической оценки результатов прогнозирования и принятие решения по техническому обслуживанию (ТО) УОТ.

При этом в процессе измерений ТП регистрируют скорость их изменения (СТП), по изменению численного значения СТП моделируют скорость изменения зависимости ПКР УОТ от ТП методом моделирования MSET по ограниченному количеству ПКР. Формирование критерия выхода ПКР за допустимые пределы работоспособности производят непосредственно на УОТ методом «невязки» ПКР и ТП. Прогнозирование момента t₀ неработоспособности УОТ определяют по выходу численного значения ПКР за пределы сформированного критерия. Из-за недостаточной точности результатов прогнозирования на УОТ по ограниченному количеству ПКР в ЦТО представляют множество численных значений ПКР и ТП, где повторно проводят анализ результатов прогнозирования.

Недостатком известного способа - прототипа /RU 2649542/ является относительно невысокая производительность удаленного мониторинга технического состояния объектов техники. Указанный недостаток /RU 2649542/ связан с дополнительными затратами времени:

- на дублирование процесса прогнозирования ПКР, вначале на УОТ и затем на ЦТО;

- на передачу данных с УОТ на ЦТО по сети Интернет, используемой в качестве линии цифровой радиосвязи, с ограниченной пропускной способностью.

Указанные недостатки ограничивают применение известного способа мониторинга для сервисного обслуживания радиотехнических средств (РТС) в области вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ) видов и родов Вооруженных сил Российской Федерации на автоматизированных системах управления эксплуатацией и жизненным циклом ВВСТ.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение оперативности получения эксплуатационной информации на автоматизированную систему информационно-логистической поддержки (АСИЛП), степени ее актуальности и достоверности, а также снижение влияния «человеческого фактора» на качество эксплуатационной информации, получаемой АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС.

Достижение заявленного технического результата и решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств включает диагностику технического состояния удаленных радиотехнических средств, передачу результатов диагностики через радиолинию цифровой связи (РЦС) в центральный сервисный центр (ЦСЦ) для принятия решения о сервисном обслуживании РТС.

Согласно изобретению диагностику технического состояния РТС проводят с помощью встроенной в РТС автоматизированной системы функционального контроля и диагностики (АСФКД), а в качестве РЦС для передачи результатов диагностики используют радиолинию широкополосной связи (РШС) повышенной пропускной способности. В процессе автоматизированной диагностики формируют блок U данных о техническом состоянии РТС, включающий набор диагностических параметров РТС, описываемой зависимостью вида:

U=U_J{H_i(t),t≥0},

H=H_i,{Q(t),M(t),t≥0},

где:

U- диагностические параметры РТС;

H - исходная информация о состоянии РТС;

t - момент времени проведения диагностики;

Q(t) - совокупность характеристик условий эксплуатации;

M(t) - совокупность характеристик состояния РТС.

Далее данные U преобразуют в данные Y параметров состояния РТС вида Y=Y_n{U_j(t),t≥0}, из полученных данных Y формируют кодограмму контроля четности с низкой плотностью (код LDPC) цифровых сигналов, одновременно генерируют блочную проверочную матрицу квазициклического кода LDPC, матрицей LDPC кодируют блок Y параметров, кодированные значения Y в качестве цифровых сообщений о техническом состоянии РТС для ЦСЦ.

В процессе передачи кодированных сообщений о результатах диагностики в РШС производят конвертацию данных Y=Y_n{U_j(t),t≥0}.

Конвертируемые данные преобразуют в широкополосный радиосигнал и излучают в направлении ЦСЦ, который принимает широкополосный радиосигнал с данными Y. Далее в ЦСЦ при помощи беспроводного оборудования широкополосного доступа декодируют радиосообщения от РТС и в декодированном виде передают их в сервер ЦСЦ и на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора ЦСЦ. В ЦСЦ из принятых цифровых сообщений Y формируют в графическом и/или табличном виде план технического обслуживания, ремонта или модернизации РТС.

Заявляемое изобретение поясняется конкретным примером реализации, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

Осуществление предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами, представленными на Фиг. 1 - Фиг. 5.

На Фиг. 1 представлен алгоритм удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств; на Фиг. 2 - схема процесса получения исходных данных при диагностике радиотехнических средств; на Фиг. 3 -обобщенная схема устройства, реализующего предлагаемый способ удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств; на Фиг. 4 - функциональная схема устройства формализации эксплуатационной информации о техническом состоянии радиотехнических средств в кодограмму и ее дальнейшей передачи на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств; на Фиг. 5 представлена функциональная схема устройства передачи кодограммы.

На Фиг. 1-5 обозначены:

1 - радиотехнические средства;

2 - система автоматизированного функционального контроля и диагностики радиотехнических средств;

3 - блок сбора и обработки информации РТС;

4 - система формализации эксплуатационной информации о техническом состоянии радиотехнических средств в кодограмму и ее дальнейшей передачи на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств;

4.1 - устройство кодирования;

4.1.1 - модуль генерирования проверочной матрицы;

4.1.2 - модуль кодирования;

4.2 - модулятор;

4.3 - система передачи кодограммы;

4.3.1 - сетевое оборудование РТС;

4.3.2 - беспроводное оборудование широкополосного доступа;

4.3.3 - конверторы;

4.3.4 - мачтовое высокочастотное радиооборудование;

4.3.5 - передатчик; 4.3.6-приемник;

4.3.7 - сетевое оборудование автоматизированной системы информационно-логистической поддержки мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств;

4.4 - демодулятор;

4.5 - устройство декодирования;

5 - блок преобразования интерфейса АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств;

6 - автоматизированное рабочее место АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств;

7 - АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств.

Система мониторинга, реализующая предложенный способ удаленного мониторинга технического состояния РТС военного назначения содержит последовательно соединенные АСФКД 2, блок сбора и обработки информации 3, входящие в состав РТС 1, систему формализации эксплуатационной информации о техническом состоянии РТС в кодограмму и ее дальнейшей передачи на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 4, блок преобразования интерфейса 5 и автоматизированное рабочее место 6 из состава АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 7.

8 РТС 1 встроены автоматизированные системы функционального контроля и диагностики 2. Они представляют собой централизованные системы автоматизированного сбора, распределения и обработки информации и охватывают контролем аппаратуру основных систем РТС 1. Встроенные в РТС 1 АСФКД 2 состоят из аппаратной и программной частей и обеспечивают:

- автоматизированный функциональный контроль готовности РТС к использованию по обобщенным параметрам с индикацией технического состояния на рабочем месте оператора РТС;

- автоматизированный непрерывный контроль технического состояния и работоспособности РТС с автоматической выдачей информации на рабочее место оператора;

- автоматизированный режим диагностирования и поиска неисправностей в аппаратуре РТС с высокой глубиной локализации адреса неисправности;

- автоматизированную оценку технического состояния аппаратуры РТС.

Также в состав РТС 1 входит блок сбора и обработки информации 3, который производит обработку результатов диагностики РТС полученных от АСФКД 2 по внутренним каналам передачи данных.

От блока сбора и обработки информации 3 информация поступает в систему формализации эксплуатационной информации о техническом состоянии радиотехнических средств в кодограмму и ее дальнейшей передачи на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 4.

В ее состав входит устройство кодирования 4.1 (модуль генерирования проверочной матрицы 4.1.1 и модуль кодирования 4.1.2), использующее код LDPC, модулятор 4.2, система передачи кодограммы 4.3, состоящая из последовательно соединенных: сетевого оборудования РТС 4.3.1, беспроводного оборудования широкополосного доступа 4.3.2; включающего конвертор 4.3.3 и мачтовое высокочастотное радиооборудование 4.3.4 с которого при помощи передатчика 4.3.5 излучается цифровой сигнал на приемник 4.3.6, соединенный через конвертор 4.3.3 с соответствующим сетевым оборудованием 4.3.7. Для радиообмена используется РШС, обладающая повышенной пропускной способностью и помехозащищенностью, которая позволяет повысить надежность радиосвязи и степень защиты передаваемой информации.

Выполнение средств беспроводного широкополосного доступа 4.3.2 стандарта WiMAX, мачтового высокочастотного радиооборудования 4.3.4 - в виде интегрированных антенных систем, а конверторов 4.3.3 - в виде многоканального преобразователя сигналов с встроенным блоком электропитания позволяет оптимальным образом обеспечить интеграцию эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС в предложенной цифровой сети на известной элементной базе повышенной производительности и надежности. Этим дополнительно обеспечивается повышение производительности, надежности и реализуемости интегральной цифровой сети связи для передачи результатов диагностики РТС 1 на АСИЛП 7.

Далее полученная кодограмма поступает в демодулятор 4.4, а затем в устройство декодирования 4.5, где происходит последовательное преобразование кодовых слов.

Затем в АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 7 из блока преобразования интерфейса 5 по внутренним каналам передачи данных информация поступает на автоматизированное рабочее место АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 6 для вывода полученной информации соответствующему должностному лицу и принятия решения о сервисном обслуживании РТС.

Система мониторинга по предлагаемому способу работает следующим образом:

Согласно алгоритму, представленному на Фиг. 1 после включения РТС (шаг 1), удаленной от ЦСЦ, осуществляется процесс их диагностирования, который складывается из отдельных шагов. Первым шагом является сбор и обработка информации от основных систем РТС (шаг 2). В общем виде количество информации зависит от условий эксплуатации образца вооружения, режимов работы, качества ведения документации, а также необходимой и достаточной «глубины» диагностирования:

H=H_i,{Q(t),M(t),t≥0},

где:

t - момент времени проведения диагностики;

Q(t) - совокупность характеристик условий эксплуатации;

M(t) - совокупность характеристик состояния РТС.

Следующим шагом получения исходных данных при диагностировании является формирование диагностических параметров РТС (шаг 3), которые в общем виде описываются зависимостью вида:

U=U_j{H_i(t),t≥0},

Зависимость определяет выбор диагностических параметров РТС и взаимосвязь с поступающей информацией.

Диагностические параметры преобразуются системой в соответствующие параметры состояния РТС (шаг 4):

Y=Y_n{U_j(t),t≥0}

Множество Y параметров состояния образца вооружения определяет его состояние с определенной точностью. Параметры состояния РТС формируются в результате преобразования системой диагностических параметров. Качество (точность) определения параметров состояния зависит от способности системы выбрать диагностические параметры, определять характеристики их изменения и связи с параметрами состояния РТС, установки нормативных значений диагностических параметров, определения способа постановки диагноза, выбора и обоснования соответствующих методов, измерительных средств, оптимальной процедуры или алгоритма диагностирования.

Таким образом, после включения РТС и проведения автоматизированного функционального контроля технического состояния, а также при обнаружении возникновения неисправности или отказа в процессе диагностирования, описанного выше, блок сбора и обработки информации 3 получает и производит обработку необходимой эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС (шаг 5) от системы автоматизированного функционального контроля и диагностики 2 по внутренним каналам передачи данных. Далее данная информация поступает в систему формализации эксплуатационной информации о техническом состоянии радиотехнических средств в кодограмму и ее дальнейшей передачи на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств.

При формализации информации о текущем техническом состоянии РТС в кодограмму (шаг 6) применяют технологию кодирования с исправлением ошибок, имеющие большую эффективность кодирования. Среди таковых, код контроля четности с низкой плотностью (код LDPC) известный в качестве кода с исправлением ошибок, имеющего большую эффективность кодирования.

Устройство кодирования 4.1, использующее код LDPC, в модуле генерирования проверочной матрицы 4.1.1 генерирует блочную проверочную матрицу квазициклического кода LDPC (шаг 7) и передает ее в модуль кодирования 4.1.2, который в свою очередь выполняет обработку кодированием над входным сообщением, которое является цифровым сигналом, используя проверочную матрицу для генерирования кодового слова (кодограммы), и выдает его в модулятор 4.2. После модуляции кодограммы (шаг 8) она поступает в систему передачи кодограммы 4.3.

Для реализации дальнейшего процесса передачи кодограммы необходима дополнительная установка на каждом РТС 1 и на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств 7 беспроводного оборудования широкополосного доступа 4.3.2, включающего конвертор 4.3.3 и мачтовое высокочастотное радиооборудование 4.3.4, соединенное через конвертор 4.3.3 с соответствующим сетевым оборудованием 4.3.1 и 4.3.7. Использование для радиообмена индивидуальных средств широкополосного доступа, обладающих повышенной пропускной способностью и помехозащищенностью позволяет повысить надежность радиосвязи и степень защиты передаваемой информации.

Выполнение средств беспроводного широкополосного доступа стандарта WiMAX, мачтового высокочастотного радиооборудования - в виде интегрированных антенных систем, а конверторов - в виде многоканального преобразователя сигналов с встроенным блоком электропитания позволяет оптимальным образом обеспечить интеграцию эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС в предложенной цифровой сети на известной элементной базе повышенной производительности и надежности. Этим дополнительно обеспечивается повышение производительности, надежности и реализуемости интегральной цифровой сети связи для передачи эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС на АСИЛП 7.

Далее производится конвертация и передача кодограммы (шаг 9) при помощи соответственно конвертора 4.3.3 и передатчика 4.3.5 широкополосного сигнала установленного на интегрированной антенной системе.

Следующим шагом осуществляется прием и конвертация кодограммы (шаг 10) при помощи беспроводного оборудования широкополосного доступа 4.3.2, состоящего из приемника 4.3.6 и конвертора 4.3.3.

Далее полученная кодограмма поступает на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 7, где в демодуляторе 4.4, а затем в устройстве декодирования 4.5 происходит последовательное преобразование кодовых слов: демодуляция (шаг 11) и декодирование полученной кодограммы (шаг 12). После преобразования интерфейса (шаг 13) происходит передача эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС по внутреним каналам передачи данных через блок преобразования интерфейса АСИЛП 5.

Затем производится вывод полученной эксплуатационной информации о текущем техническом состоянии РТС на автоматизированное рабочее место АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС 6 (шаг 14), для представления ее соответствующему должностному лицу для принятия решения (шаг 15).

Реализация данного изобретения будет способствовать решению АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС следующих задач:

- удаленный мониторинг технического состояния РТС;

- повышение оперативности выполнения мероприятий сервисного обслуживания РТС;

- прогнозирование технического состояния образцов ВВСТ с целью определения объема и сроков необходимых работ по их техническому обслуживанию и ремонту на определенный период эксплуатации;

- планирование работ по техническому обслуживанию и ремонту РТС, в том числе с привлечением предприятий промышленности, ремонтных предприятий и сервисных центров;

- подготовка донесений и сводок по техническому состоянию вооружения и военной техники, подготовки отчетных документов технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС;

- ведение учета наличия, расхода, прогнозирование потребности, корректировка состава запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП) к РТС по результатам эксплуатации, формирования заявок на пополнение комплектов ЗИП.

Данное изобретение позволяет повысить оперативность получения эксплуатационной информации на АСИЛП, степень ее актуальности и достоверности, а также снизить влияние «человеческого фактора» на качество эксплуатационной информации, получаемой АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС.

Предлагаемые технические решения являются новыми, поскольку из общедоступных сведений не известен предлагаемый способ удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств, включающий диагностику технического состояния удаленных РТС, передачу результатов диагностики с автоматизированных систем функционального контроля и диагностики РТС через РШС повышенной пропускной способности на АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС для принятия решения о сервисном обслуживании РТС.

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций способа приводит к расширению функциональных возможностей АСИЛП мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания РТС.

Предлагаемые технические решения промышленно применимы, так как основаны на известных достижениях радиоэлектронной техники и техники связи.

Изобретение относится к области измерений и контроля технического состояния сложных технических систем и их элементов, а именно к удаленному мониторингу технического состояния радиотехнических средств военного назначения. Технический результат - повышение оперативности получения эксплуатационной информации на автоматизированную систему информационно-логистической поддержки, степени ее актуальности и достоверности. Способ удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств включает диагностику технического состояния удаленных радиотехнических средств, передачу результатов диагностики с автоматизированных систем функционального контроля и диагностики радиотехнических средств через радиолинию широкополосной связи повышенной пропускной способности на автоматизированную систему информационно-логистической поддержки мониторинга, технической эксплуатации и сервисного обслуживания радиотехнических средств для принятия решения о сервисном обслуживании радиотехнических средств. 5 ил.

Способ удаленного мониторинга технического состояния радиотехнических средств, заключающийся в диагностике технического состояния удаленных радиотехнических средств, передаче результатов диагностики через радиолинию цифровой связи повышенной пропускной способности в центральный сервисный центр для принятия решения о сервисном обслуживании радиотехнических средств, отличающийся тем, что

диагностику технического состояния радиотехнических средств проводят с помощью встроенной в радиотехнические средства автоматизированной системы функционального контроля и диагностики, а в качестве радиолинии цифровой связи для передачи результатов диагностики используют радиолинию широкополосной связи повышенной пропускной способности, в процессе автоматизированной диагностики формируют блок U данных о техническом состоянии радиотехнических средств, включающий набор диагностических параметров радиотехнических средств, описываемый зависимостью вида:

U=U_j{H_i(t),t≥0},

H=H_i{Q(t),M(t),t≥0},

где:

U - диагностические параметры радиотехнических средств;

Н - исходная информация о состоянии радиотехнических средств;

t - момент времени проведения диагностики;

Q(t) - совокупность характеристик условий эксплуатации;

M(t) - совокупность характеристик состояния радиотехнических средств;

далее данные U преобразуют в данные Y параметров состояния радиотехнических средств вида Y=Y_n{U_j(t),t≥0}, из полученных данных Y формируют кодограмму контроля четности с низкой плотностью (код LDPC) цифровых сигналов, одновременно генерируют блочную проверочную матрицу квазициклического кода LDPC, матрицей LDPC кодируют блок Y параметров, кодированные значения Y в качестве цифровых сообщений о техническом состоянии радиотехнических средств для центрального сервисного центра,

в процессе передачи кодированных сообщений о результатах диагностики в радиолинии широкополосной связи производят конвертацию данных Y=Y_n{U_j(t),t≥0}, конвертируемые данные преобразуют в широкополосный радиосигнал и излучают в направлении центрального сервисного центра, который принимает широкополосный радиосигнал с данными Y, далее в центральный сервисный центр при помощи беспроводного оборудования широкополосного доступа декодируют радиосообщения от радиотехнических средств и в декодированном виде передают их в сервер центральный сервисный центр и на автоматизированное рабочее место оператора центрального сервисного центра, после в центральном сервисном центре из принятых цифровых сообщений Y формируют в графическом и/или табличном виде план технического обслуживания, ремонта или модернизации радиотехнических средств.