許向陽

XU Xiang-yang

(駐北京地區(qū)艦船設(shè)備軍事代表室，北京 100176 )

0 引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，武器裝備的信息化也得到了較大提高。這不僅促進(jìn)了武器裝備整體作戰(zhàn)效能的提升，也為裝備保障發(fā)展提供了新的機遇。隨著艦炮武器系統(tǒng)全數(shù)字化的實現(xiàn)，為武器系統(tǒng)在線實時監(jiān)控技術(shù)的研究與應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

1 武器系統(tǒng)維修保障現(xiàn)狀分析

因為目前的在艦炮武器系統(tǒng)中在線實時監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用較少，武器系統(tǒng)在維修與保障過程中存在著下述問題：

1）由于缺少系統(tǒng)級在線監(jiān)控設(shè)備，武器系統(tǒng)在作戰(zhàn)或訓(xùn)練過程中出現(xiàn)故障時無法在最短時間內(nèi)進(jìn)行故障排除。

2）由于無法實時記錄出現(xiàn)故障時刻的信息，離開特定環(huán)境后故障難以復(fù)現(xiàn)，技術(shù)人員到現(xiàn)場后無記錄信息，結(jié)果給故障的排除帶來很大困難。

3）缺少形象化的系統(tǒng)工作流和信息流的表述手段，影響部隊熟練掌握武器系統(tǒng)。

4）由于缺少對系統(tǒng)級關(guān)重件（如身管等）信息的采集，無法對系統(tǒng)隨著使用時間的累積其作戰(zhàn)效能衰減的程度進(jìn)行預(yù)估。

5）缺少交互式故障隔離和故障處理案例提示的手段，使得部隊使用人員對故障的定位不準(zhǔn)確，有些可以自行解決的問題無法解決，影響了裝備的使用。

上述問題除影響系統(tǒng)保障能力的提升外，也會影響武器裝備的可用性和其戰(zhàn)備完好性。

__基于信息的在線監(jiān)控技術(shù)可以對系統(tǒng)運行態(tài)勢進(jìn)行實時監(jiān)控，實時顯示系統(tǒng)運行態(tài)勢，為使用人員決策提供充分依據(jù)；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可以通過人機交互方式對系統(tǒng)故障定位及隔離，提出解決故障的參考方案；對于部隊無法在現(xiàn)場立即解決的故障，工業(yè)部門技術(shù)人員通過收集的發(fā)生故障時信息進(jìn)行分析可以準(zhǔn)確對故障定位并解決問題。

2 在線監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)的技術(shù)方案

2.1 在線監(jiān)控實現(xiàn)的主要功能

1）試驗記錄：實時記錄系統(tǒng)試驗過程中的原始報文，并解析原始報文，設(shè)備及關(guān)鍵件使用日志的記錄，顯示試驗中關(guān)鍵數(shù)據(jù)；并基于系統(tǒng)實時錄取的試驗信息，畫出系統(tǒng)一些相關(guān)信息的走勢圖，為試驗分析提供依據(jù)。

2）系統(tǒng)運行監(jiān)控：提供報文的錄入、存儲、顯示的功能，同時根據(jù)報文進(jìn)行初步的分析：根據(jù)對報文的分析顯示系統(tǒng)信息流運行狀況和系統(tǒng)工作流執(zhí)行情況，根據(jù)報文內(nèi)容或者報文的一些統(tǒng)計值進(jìn)行故障警示，并進(jìn)行故障分析診斷?？梢赃M(jìn)行故障交互式判定。

3）信息查詢：主要提供兩種方式的組合/模糊查詢功能，一種是對歷史記錄的查詢，另一種則是系統(tǒng)提供了一些典型的案例，可以進(jìn)行學(xué)習(xí)性的查看。

4）數(shù)據(jù)導(dǎo)出：系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)交換的接口，可以方便地將監(jiān)控記錄導(dǎo)入導(dǎo)出，用戶信息采集：系統(tǒng)初始化設(shè)置的目的是讓用戶錄入被測艦艇及被測系統(tǒng)的基本信息、關(guān)重件信息及使用時海情氣象信息。

5）電子技術(shù)文檔：提供系統(tǒng)學(xué)習(xí)資料/幫助文檔和監(jiān)控設(shè)備學(xué)習(xí)資料/設(shè)備幫助文檔，可以方便地用于使用查詢和學(xué)習(xí)，同時為用戶提供了設(shè)備硬件信息、報文相關(guān)信息以及知識庫的查閱功能。

6）系統(tǒng)效能預(yù)估：通過對系統(tǒng)關(guān)重件及可靠性信息的積累，以及對系統(tǒng)性能變化的預(yù)測，對系統(tǒng)的效能進(jìn)行預(yù)估，為使用者決策提供參考，如果出現(xiàn)隱患提醒使用者采取措施，以免貽誤戰(zhàn)機。

7）射擊數(shù)據(jù)綜合：系統(tǒng)對被測系統(tǒng)在執(zhí)行射擊任務(wù)時的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，集中顯示執(zhí)行這一作戰(zhàn)任務(wù)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為評定射擊任務(wù)完成情況、系統(tǒng)射擊中發(fā)現(xiàn)問題等提供經(jīng)驗及數(shù)據(jù)資料。

2.2 在線監(jiān)控與被測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

在線監(jiān)控與被測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以采用兩種方式如下：

1）在線監(jiān)控與被測系統(tǒng)物理集成一體；

2）在線監(jiān)控與被測系統(tǒng)分散布置，相對獨立。

上述兩種結(jié)構(gòu)各有不同，如果采用基于元器件數(shù)據(jù)對系統(tǒng)相關(guān)信息進(jìn)行記錄，不進(jìn)行在線實時監(jiān)控，不需要建立數(shù)據(jù)倉庫，需要的空間資源和時間資源有限，采用集成結(jié)構(gòu)不會對被測系統(tǒng)的運行帶來影響，從適裝性考慮采用集成結(jié)構(gòu)更為合理。如果基于信息對系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)控，其基礎(chǔ)必須建立數(shù)據(jù)倉庫，同時采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行邏輯推理和判斷，需要的空間資源和時間資源比較大，如上面功能所述，在線監(jiān)控實時顯示系統(tǒng)運行情況，因而結(jié)構(gòu)采用在線監(jiān)控與被測系統(tǒng)分散布置更為合理；在線監(jiān)控部分只是接受網(wǎng)絡(luò)報文，不向網(wǎng)絡(luò)發(fā)任何報文，這樣結(jié)構(gòu)不會對被測系統(tǒng)運行帶來任何影響。

利用了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可擴展性，將測試設(shè)備無縫接入系統(tǒng)之中，實現(xiàn)測試系統(tǒng)與被測試系統(tǒng)之間信息的單向聯(lián)通。監(jiān)控設(shè)備接入被測系統(tǒng)方式如圖2所示。

圖1 監(jiān)控設(shè)備接入系統(tǒng)方式圖

監(jiān)控設(shè)備可能對系統(tǒng)性能產(chǎn)生的影響集中體現(xiàn)在交換機上，具體有以下三個方面：

1）交換機非鏡像端口需要復(fù)制分發(fā)數(shù)據(jù)到鏡像端口；

2）鏡像數(shù)據(jù)產(chǎn)生使交換機上數(shù)據(jù)流量增大；

3）數(shù)據(jù)是否會超出鏡像端口處理能力，進(jìn)而影響交換機正常工作。

通過分析，現(xiàn)有某武器系統(tǒng)的極限并發(fā)數(shù)據(jù)量＜500字節(jié)/毫秒，系統(tǒng)所配備交換機的吞吐能力＞10000字節(jié)/毫秒。

針對可能產(chǎn)生的影響：鏡像數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)的累計并發(fā)數(shù)據(jù)量＜1000字節(jié)/毫秒，遠(yuǎn)低于交換機的處理能力（ ＞10000字節(jié)/毫秒），因此監(jiān)控設(shè)備不會對系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響。

2.3 在線監(jiān)控軟件設(shè)計分析

監(jiān)控設(shè)備應(yīng)用軟件運行在以操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，底層驅(qū)動和支撐軟件為支持的軟件環(huán)境中，設(shè)備軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 設(shè)備軟件結(jié)構(gòu)

操作系統(tǒng)選用windows系列操作系統(tǒng)；底層驅(qū)動包括顯卡驅(qū)動、網(wǎng)卡驅(qū)動、串口驅(qū)動等各種驅(qū)動；支撐組件是指windows消息隊列等各種商用成熟組件；應(yīng)用軟件是指有待開發(fā)的監(jiān)控設(shè)備軟件。設(shè)備軟件模塊劃分如圖3所示。

圖3 設(shè)備軟件模塊劃分

2.4 設(shè)備軟件數(shù)據(jù)流程

監(jiān)控設(shè)備的功能基于兩部分?jǐn)?shù)據(jù)：一是從被測系統(tǒng)中錄取的報文數(shù)據(jù)，另一個是知識庫數(shù)據(jù)。知識庫數(shù)據(jù)包含了報文設(shè)置、工作流設(shè)置、故障類型資料、故障的診斷分析模型等部分的內(nèi)容。監(jiān)控設(shè)備對被測系統(tǒng)的工作狀態(tài)認(rèn)定以及對故障的分析診斷則完全基于被測系統(tǒng)的報文數(shù)據(jù)，報文數(shù)據(jù)是所有工作的起點、基礎(chǔ)，而知識庫則提供了判斷的依據(jù)，軟件數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

圖4 軟件數(shù)據(jù)流圖

2.5 在線監(jiān)控工作原理

設(shè)備工作以數(shù)據(jù)流程為先導(dǎo)，將數(shù)據(jù)按實時、回放、導(dǎo)入、導(dǎo)出和知識庫學(xué)習(xí)等功能進(jìn)行流程操作。

具體如圖5所示。

圖5 設(shè)備工作原理框圖

3 結(jié)束語

在線實時監(jiān)控技術(shù)在某型艦炮武器系統(tǒng)試驗中已進(jìn)行了試驗驗證與應(yīng)用，試驗證明采用該技術(shù)對于艦炮系統(tǒng)故障信息收集、故障原因分析與定位均有較大幫助。進(jìn)一步加強在線實時監(jiān)控技術(shù)的研究，并適時在艦炮武器系統(tǒng)中推廣應(yīng)用，將會有助于發(fā)揮武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能，為部隊維修保障提供有效的技術(shù)手段。

[1] 張叔農(nóng),謝勁松,康銳.電子產(chǎn)品故障預(yù)測技術(shù)框架[J].測控技術(shù),2007,26:12-16.