[发明专利]系统运行预测的确定方法

说明书

本发明涉及一种基于系统的环境值来实时确定该系统的运行预测的方法。本发明尤其有利于应用在(但不限于)航空领域、核领域、航海领域、汽车领域以及石油化工领域等。

本发明的目的之一在于通过实时判断系统的故障来优化对该受到监测的系统的维护。本发明的另一目的在于将监测设备装载到受监测的系统中。本发明还涉及实时确定受监测系统的寿命终止预测。

目前，受监测系统(实际中为电路板)的诊断是通过环境值记录设备实现的。该设备以英文名“Time Stress Measurement Device”，TSMD(时间应力测量设备)而被熟知。文献FR-A1-2844902中描述了一种这样的设备。该设备包括两个组件。第一组件被装载在受监测系统中。而第二组件位于受监测系统的外部。

第一组件随着时间的流过测量受监测系统的环境变量或事实变量，比如温度、湿度、振动、冲击等。第一组件包括允许记录所测量变量的值的存储器。在获得完整的记录值测线(可能持续数月)之后，将所存储的测量结果(尤其以数字格式)传递给作为处理单元的第二组件。第二组件分析记录值以提供系统诊断。处理单元从这些记录值的集合中提取出关于受监测系统消耗的寿命的信息。

故障形式及其影响是预先知道的。例如，已知对于某种疲劳，系统能够在故障前对其耐受N次。由此可以测量出在承受该疲劳的情况下，系统已消耗其寿命的1/N。对于另一种疲劳，系统能够对其耐受M次，并且因此遭受等价于1/M的寿命的寿命损失。通过逐一累加所有的寿命消耗或者损害，可以得知诊断(系统的总的疲劳状态)。

在一个示例中，当受监测系统是飞行器中的机载电路板时，只有在获得了完整的测线时才通过处理单元收集并分析所记录的数据。例如，能够在飞行350小时后获得完整测线。因此，在所记录的数据被传送给处理单元之前，监视一个相当长的时间段。处理单元提供的结果不是即时的。实际上，待分析数据的量如此之大，以至于在获得受监测系统所消耗的寿命的百分比之前必须计算好几天。因此，该关于受到监测的系统的故障的结果并不是合适的。

根据这种已知的算法类型，计算资源的需求以及存储器资源的需求相对较大。因此，处理单元不能机载。

一旦清楚地得知电子设备的运行环境以及该设备的运行的某些特点，就能够使用与TSMD很相近，但具有更智能的功能的监测工具(这些更智能的功能能够执行预定义的临界阈值的检测并且能够向用户报警)。HUMS(Health and Usage Monitoring System，健康与使用监测系统)就是这样的一种装置，该装置能够通过其诊断(通常很简要)来在用户设备的维护中协助用户。

根据对设备的更确切的认知(这种认知可以通过与真实测试相结合的建模和模拟而获得)，能够通过使HUMS具有诊断算法和特定预测来优化HUMS。这种具有高级功能的HUMS(还被称作LAMS(Lifetime Assessment Monitoring System，寿命估计监测系统))能够实时给出劣化百分比(诊断)。另外，通过分析该劣化随时间的变化，还能给出电子设备的寿命终止的预计(预测)。

目前，如文献US2006/0271255A1中所描述的，诊断并预测的系统和方法借助于特定参数和预定义的阈值的跟踪来发挥作用。为了改进的目的，基于引入了故障物理学(如文献WO2007085756中所描述)的计算来建立这些系统和方法，以进行诊断计算。因此，在这里，预测对应于估算电子设备的剩余寿命的天数。

因此，要解决的问题在于，通过得知系统、尤其是机载系统的诊断，优选谨慎地(因此是实际的寿命终止日期之前的日期)建立预测(寿命终止日期)，并由此在当前时间变为超过该预测之前产生报警信号。相反，HUMS仅指示超出了临界阈值，这时，由于受到监测的系统将在很长一段时间后才接受维护，因此该指示可能为时太晚。

基于诊断的寿命终止计算、预测计算遭遇到与诊断计算所遭遇到的同样的问题。所需的计算资源在处理器规模上、计算时间上、供电上均不与实际标准相兼容，在附加设备的重量被严格控制的飞行器中尤为如此，因而无法实现机载。

本发明中，能够利用装载在受监测系统自身的程序存储器中的软件来确保TSMD、HUMS和LAMS的三种功能。因此，受监测系统尤其还执行其承受的温度、相对湿度、以及冲击(三轴加速)和振动的测量。在一种现行的版本中，尤其能够对于低频测量波道(即，对于温度、相对湿度、压强)大量地(目前为250个，但该数量是可增加的)连接传感器模块。