光电关键设备的健康状态评估分析方法与系统实现

摘要

光电设备广泛应用于现代靶场跟踪测量领域，在导弹外弹道测试以及姿态测量中占有举足轻重的地位。针对光电设备的健康状态评估是保证其运行安全性和可靠性的重要保障手段，也是运行、检修与维护的重要依据，具有相当的技术先进性和实施迫切性。从当前的研究来看，由于其针对性和专业性较强，应用于光电设备的健康状态评估技术方法研究相对较少，整体评估的准确性有待提高。造成这样的原因有二：一方面光电设备状态参量类型多、数据大，构建数据综合分析评估模型困难；另一方面时常由于传感器、装置异常、环境变化等因素影响在线监测数据的稳定性和可靠性。如果只采用传统的状态阈值判定法，则不能对其健康状态合理量化，设备的异常状态难以准确、及时地得到发现。　　针对上述需求，本论文针对大型光电设备结构复杂、故障传播途径复杂、扩散速度未知等特性，分析了目前这类对象在健康评估上的研究现状与面临的问题，结合某大型光电设备运行和维护的的实际需求，设计了光电设备健康评估方法并在软件平台上进行了实现。论文所做的工作如下：　　1、针对光电设备的健康状况管理需求，综述了光电设备的特点和健康评估现状，分析了与运行过程相关的试验要求和健康评估现状，对既有光电设备在结构组成与影响运行安全性可靠性的多个问题进行了深入的分析，以设备健康评估为研究的主要目标提出了技术路线。　　2、根据光电设备的功能结构，通过分析光电设备关键部件的故障特征和退化特性在时间维度、空间维度的规律，得到光电设备的健康评价指标体系。在此基础上建立了光电设备健康评估模型：首先划分健康状态等级；其次建立评估指标与健康状态等级的对应关系以及采用AHP法获取评估系统中各指标权重；再提出基于劣化度的光电关键设备综合评估模型并获得各项目层的健康评估结果；最后结合光电设备健康评估指标，以某大型光电设备为验证对象验证其可靠性。　　3、根据光电设备的实际情况与健康评估现状，确定系统需求并完成系统设计与实现。首先对系统架构进行总体设计；其次详细设计了数据库和系统功能，明确了每个功能模块所具备的功能、操作流程和技术手段；最后，根据系统需求、总体设计、详细设计，完成光电设备健康状态评估系统的搭建，实现并验证系统的评估功能，从而形成一个完整的B/S架构的光电设备健康状态评估系统。　　综上所述，通过对大型复杂光电设备的健康状态评估的研究和系统实现，提出了有效的光电设备健康评估方法，建立了相应的健康管理平台，为光电设备健康管理维护的工作提供了一种设计思路和实现方法。

目录

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 光电设备健康状态评估的研究现状

1.3 论文的关键问题分析与研究内容

1.4 论文的组织架构

1.5 本章小结

2 光电设备健康评估分析与指标体系

2.1.1 光电设备结构组成与工作方式

2.1.2 光电设备健康评估存在的问题

2.2 影响光电设备健康状态的因素分析

2.2.1 故障模式、影响及危害性分析（FMECA）

2.2.2 光电设备关键部件故障模式、影响及危害性分析

2.2.3 部件突发故障对系统健康的影响

2.2.4 部件退化及性能下降对系统健康的影响

2.2.5 分系统性能退化对系统健康的影响

2.3 光电设备的健康状态评估指标体系

2.3.1 指标体系建立的原则

2.4.2 光电设备健康状态指标体系

2.4 本章小结

3 光电设备的健康评估模型建立

3.1 光电设备的健康状态描述与等级划分

3.1.1 健康度

3.1.2 光电设备的健康等级划分

3.2 光电设备指标体系权重的确定

3.2.1 层次分析法

3.2.2 光电设备评估指标权重计算

3.3 光电设备健康状态综合评估模型

3.4 实例分析

3.4.1 光电设备健康状态综合评估步骤

3.4.2 实例验证分析

3.5 本章小结

4 光电设备健康评估系统设计

4.1.1 系统功能性需求

4.1.2 系统非功能性需求

4.2.1 系统设计原则

4.2.2 系统架构设计

4.2.3 系统整体功能结构设计

4.3 数据采集

4.4 数据传输

4.5 数据库设计

4.5.1 数据存储结构

4.5.2 数据库

4.6 光电设备健康评估系统功能模块详细设计

4.6.1 运行状态监测

4.6.2 实时异常报警

4.6.3 健康状态评估

4.6.4 健康档案管理

4.6.5 信息统计分析

4.7 本章小结

5 光电设备健康评估系统实现与测试

5.1 软件开发平台

5.2 光电设备健康评估系统平台实现

5.3 光电设备健康评估系统测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

参考文献

附录

A. 攻读硕士学位期间取得的科研成果

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 学位论文数据集

致谢