[发明专利]一种民机空调系统在线健康监测数据采集与分析方法

说明书

本发明公开一种民机空调系统在线健康监测数据采集与分析方法，应用于大型民机空调系统的实时监控以及故障早期监测与预警。本发明针对现代大型民机空调系统在线健康监测，首先利用无故障状况下的空调系统监测参数和基线模型挖掘技术建立空调系统的健康基线模型；再确定关键位置的监测参数的偏差值作为监控对象，由空调系统监测参数的实际观测值减去基线值，得到监测参数的偏差值序列；然后对偏差值序列进行监控，并根据异常偏差值序列发出空调系统故障预警。本发明解决了民机空调系统直接监测性能参数离散度大、故障早期特征不明显的问题，通过对偏差值序列的监控，可以在系统故障早期及时发出预警，能够满足大型民机空调系统实时监控的需求。

技术领域

本发明涉及设备健康监测与故障诊断领域，尤其涉及一种民机空调系统在线健康监测数据采集与分析方法。

背景技术

现代民机状态监控系统记录了飞机系统运行期间的环境、载荷、状态和性能等数据，数据保存在快速存取记录器(Quick Access Recorder，QAR)中，记载了丰富的系统健康状态相关飞行数据信息，不仅可用于飞行品质监控和评价，还为系统故障监测与诊断提供了丰富的数据源。从数据挖掘的角度，应用QAR数据进行民机系统故障诊断和预测，辅助机务人员完成预防维修工作，对于切实保障飞机的运行安全性、使用性、经济性和准点率具有重要意义。建立基于QAR数据的民机系统模型是进行故障诊断和预测的一种有效方法。特定故障相关的某时段内的QAR参数还可以通过飞机通信寻址报告系统(Aircraftcommunication addressing and reporting system，ACARS)进行实时的空地数据的传输，这些报文既有厂家编制好的包含特定信息的固定报文，也有用户根据自己需求自定义的报文。目前世界上主要的飞机主制造商波音和空客都开始重视飞机各系统的飞行状态监控，获取监测数据用来飞行品质监控、飞行事件分析、故障监测与诊断，以及可以为维修计划健康管理等提供决策依据。但是由于设计和工艺的局限性，飞机上很多系统装配了许多监测设备，但是有些不能完全监测到飞机系统的具体状态，或者监测参数采集不完整，这样使得想通过完整可靠的监测数据实现系统的状态监测、故障诊断与维修管理，以及飞行品质监控、飞行事件分析等飞机健康管理活动变得困难。

飞机空调系统作为环境控制系统重要子系统之一，是保证飞机座舱和设备舱内具有乘员和设备正常工作所需的适当环境条件的整套装置，是现代民用飞机必不可少的一个组成部分。空调系统的基本任务是在各种不同的飞行状态和外界条件下，使飞机的驾驶舱、旅客舱、设备舱及货舱具有良好的环境参数，既要保证机组人员和乘客的生命安全和作息环境，又要保证设备正常工作和货物安全。作为飞机的重要系统直接影响着飞机客舱增压，其故障影响到飞机的派遣放行，导致飞机延误甚至取消，这给航空公司带来非常大的经济损失。并且，该系统故障具有多发性、重复性和复杂性特点，这使得一线维护工作人员排故每天都要花大量时间和精力，影响了飞机的使用率和准点性。空调系统组成主要包括：热交换器、流量控制与关断活门FCSOV、空气循环机ACM、回热器、冷凝器、水分离器及各类传感器等，对应的，该系统常见故障包括：活门开关卡滞、阀门管道漏气、热交换器叶片污染、涡轮结冰故障等。飞机空调系统属于非线性的多变量控制复杂系统，系统的故障定位、诊断和排除工作困难，一直是民航领域航线维修难题。

飞机空调系统飞行采集数据包括各类温度、位置、压力传感器监测数据，各类阀门开度、过热保护等控制器监测信号数据，以及各类仪器仪表等数据。空调系统这些机载监测数据可以反映飞机飞行期间空调系统整体及各组件的工作状态，可以为空调系统故障分析、事件分析、维修管理等提供决策依据。空调系统内布局了大量的传感器，理论上可以获取大量的飞行数据，但实际上，传感器得到的大量飞行信息并没有采集到飞机状态监控系统(Aircraft Condition Monitoring System，ACMS)中，无法对大量在线参数进行数据挖掘。