способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта диагностики по данным измерительной информации

Формула изобретения

Способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта диагностики по данным измерительной информации, заключающийся в преобразовании информационных сигналов посредством матрицы, столбцы которой соответствуют номерам датчиков, а строки - заданным временным интервалам, и определении эпицентра локального возмущения по цветокодовому сигналу наибольшей величины из всех информационных сигналов на заданном временном интервале, отличающийся тем, что совместное функционирование структурных элементов многопараметрического объекта диагностики априорно представляют в виде априорной структурно-функциональной схемы состояний, построенной из последовательно-упорядоченных, радиально-упорядоченных и полносвязно-упорядоченных структур взаимосвязей состояний структурных элементов, представляемых на экране видеомонитора в виде пространств эквивалентности, толерантности или их комбинаций, и при нормальном функционировании многопараметрического объекта диагностики схему кодируют одним цветом, при возникновении аномальной ситуации на апостериорной структурно-функциональной схеме выделяют аномальную область состояний структурных элементов, которую кодируют другим цветом, составляют цветокодовую матрицу размером "n на t", где n - номера параметров (датчиков), вышедших за допуск (начиная с первого), а t - время наблюдения (регистрации) аномалии, по которой определяют параметры (датчики), фиксирующие аномалию и местонахождение (топологию) неисправного структурного элемента или множества структурных элементов, охваченных причинно-следственными связями с неисправным структурным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технической диагностики (распознавания) сложных технических объектов и предназначено для контроля и оценки технического многопараметрического объекта диагностики с помощью ЭВМ по данным измерительной информации.

Известен способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта диагностики по данным измерительной информации, заключающийся в преобразовании амплитуды параметров датчиков в информационные цветокодовые сигналы, посредством матрицы, столбцы которой соответствуют номерам датчиков, а строки - заданным временным интервалам. При превышении амплитудой датчика заданного диапазона информационный цветокодовый сигнал в матрице меняет свой цвет, что наблюдается на экране видеомонитора [1].

Недостатком прототипа является то, что описываемый способ фиксирует характер изменения состояния объекта и не позволяет проводить допусковую оценку технического состояния объекта.

Цель данного изобретения - оперативное обнаружение области неисправных технических состояний (топологии) многопараметрического объекта диагностики.

Поставленная цель достигается тем, что текущее состояние многопараметрического объекта диагностики на экране видеомонитора изображается в виде структурно-функциональной схемы состояний структурных элементов многопараметрического объекта диагностики, которая составляет априорно и представляется в виде соответствующей структурно-функциональной схемы состояний, построенной из базовых структурных описаний в виде последовательно-упорядоченных, радиально-упорядоченных и полносвязно-упорядоченных пространств (структур) эквивалентности и толерантности или их комбинаций. Априорная структурно-функциональная схема состояний многопараметрического объекта диагностики для штатного режима работы кодируется одним цветом видимого спектра (например, зеленым), при нештатной работе - другим (например, красным). При возникновении аномальной ситуации неисправных состояний, что регистрируется при допусковой обработке параметров измерительной информации, на структурно-функциональной схеме состояний, отображаемой на экране монитора, выделяют аномальную область работы датчиков, которая кодируется другим цветом (например, красным); дополнительно составляется цветокодовая матрица состояний размером "n на t", где n - номера датчиков, вышедших за допуск (начиная с первого), а t - время наблюдения (регистрации) аномалий (цветокодовая матрица играет лишь вспомогательную роль при возникновении аномалий); определяется датчик (или группа датчиков), фиксирующий аномалию и местонахождение (топологию) неисправного структурного элемента или множества структурных элементов, охваченных причинно-следственными связями с неисправным структурным элементом.

Сравнительный анализ технического решения с прототипом показывает, что заявленное техническое решение отличается от прототипа использованием структурно-функциональной схемы штатного состояния многопараметрического объекта диагностики, составленной априорно в виде различного сочетания зон (состояний) эквивалентности и толерантности и кодируемой в различные цвета в процессе контроля текущих состояний многопараметрического объекта диагностики. Таким образом, заявляемый способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта диагностики по данным измерительной информации соответствует критерию изобретения "новизна".

Поиск технических решений в данной области техники не выявил среди них отличительных признаков заявляемого технического решения, совокупность которых и позволяет получить требуемый результат, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Состояние каждого структурного элемента многопараметрического объекта диагностики, в котором установлены измерительные датчики, можно изобразить на экране монитора посредством прямоугольников состояний, представляемых в виде пространств (классов состояний многопараметрического объекта диагностики) эквивалентности и толерантности. Полагаем, что структурные элементы находятся в причинно-следственной связи между собой, при этом возможна следующая декомпозиция структурных элементов на классы состояний:

а) эквивалентное состояние - возникает, когда состояние (классы состояний) структурных элементов четко различимо, то есть выход одного структурного элемента из строя однозначно определяет состояние другого сопряженного структурного элемента (исправен - неисправен);

б) толерантное состояние - возникает, когда состояние (классы состояний) структурных элементов невозможно четко различить, то есть выход одного структурного элемента из строя неоднозначно определяет состояние другого сопряженного структурного элемента (исправен - неисправен).

Существует три вида толерантных структур или три вида толерантных состояний:

1) последовательно-упорядоченное (фиг. 1 "а"), характерно для структурных элементов, соединенных последовательно друг за другом, т.е. нечеткость состояния обусловлена подачей на вход исправного структурного элемента недопустимых сигналов, сформированных неисправным "j - 1" или "j + k" -м структурным элементом (что возможно за счет наличия обратных связей), математически это представляется следующим образом:

(S^н_j-1,j S^т_j-1)&(S^н_j-1,j S^т_j), (1)

где S_j^T - толерантное состояние j-го структурного элемента;

S_j^T - толерантное состояние (j - 1)-го структурного элемента;

S^H_j-1,j - нечеткое состояние (j - 1)-го и j - го структурных элементов, охваченных обратными последовательно-упорядоченными связями, обусловленное наличием недопустимых сигналов, сформированных неисправным "j = 1" или "j + k" - м структурным элементом;

2) радиально-упорядоченное (фиг. 1"б") - характер для структурных элементов, соединенных по принципу "каждый с центром, центр с каждым", т.е. нечеткость состояния обусловлена подачей на вход исправного центрального структурного элемента недопустимых сигналов, сформированных неисправным "j"-м структурным элементом, что математически представляется следующим образом:

_j N-1[(S^н_j,N S^т_j)&(S^н_j,N S^т_N)], (2)

где S_j^T - толерантное состояние каждого j-го структурного элемента;

S_N^T - толерантность состояния центрального N-го структурного элемента;

S^H_j,N - нечеткое состояние аналогичных структурных элементов;

3) полносвязно-упорядоченное (фиг. 1 "в") - характерно для структурных элементов, соединенных по принципу "каждый с каждым", т.е. нечеткость состояния обусловлена подачей на вход любого исправного структурного элемента недопустимых сигналов, сформированных любыми неисправными "i, j"-ми структурынми элементами, что математически представляется следующим образом:

_i,j(S^н_i,j S^т_i)&(S^н_i,j S^т_j) (3)

где S_i^T - толерантное состояние каждого i-го структурного элемента;

S_j^T - толерантное состояние каждого j-го структурного элемента;

S^H_i,j - нечеткое состояние аналогичных структурных элементов.

Предлагаемый способ позволяет в реальном масштабе времени проводить контроль и оценку состояния многопараметрического объекта диагностики с неограниченным количеством датчиков (параметров), оперативно указывая состояние аномального структурного элемента или множества аномальных структурных элементов, а использование его совместно с прототипом позволит также указать и датчик (датчики), зафиксировавший аномалию, и определить эпицентр локального возмущения, что позволяет говорить о его промышленной применимости. Данный способ может быть реализован в системах диагностики и распознавания, в различных ситуационных центрах и центрах диагностики по оценке технического и функционального состояния многопараметрического объекта диагностики. Пример практической реализации предлагаемого способа может быть представлен в виде блок-схемы (фиг.2), ее работа описывается следующим образом.

От объекта диагностики сигналы с датчиков (по кабельной сети или в виде радиосигналов для удаленного многопараметрического объекта диагностики) передаются потребителю. У потребителя в блоке ввода измерительной информации сигналы преобразуются в цифровую, аналоговую, кодовую и сигнальную информацию в зависимости от специфики многопараметрического объекта диагностики и системы измерения.

В блоке оценки параметров параметр каждого датчика сравнивается с допустимым значением, рассматривается на предмет наличия или отсутствия функционирования соответствующего ему структурного элемента или множества структурных элементов многопараметрического объекта диагностики.

В блоке анализа определяются области структурно-функциональной схемы, соответствующие аномальному функционированию многопараметрического объекта диагностики, в которых требуется изменение цветокода.

В блоке цветокодирования (из прототипа) формируется цветокод текущего состояния структурно-функциональной схемы.

В результате на экране монитора отображается апостериорная структурно-функциональная схема текущего состояния многопараметрического объекта диагностики, что и наблюдается экспертом-аналитиком (который сам является элементом системы диагностики) в реальном масштабе времени.

При возникновении аномальной ситуации помимо структурно-функциональной схемы с изменившими цвет зонами, ниже, на экране видеомонитора представляется матрица размером "n на t", где n - номера параметров, вышедших за допуск (или прекративших функционирование), а t - соответствующее им время, по которой определяют параметры (датчики), фиксирующие аномалию и местонахождение неисправного структурного элемента или множества структурных элементов (смотри прототип) [1].

Литература.

1. Омельченко В.В., Засухин Е.А. и др. Способ контроля и оценки технического состояния многопараметрического объекта по данным телеметрической информации. Патент РФ на изобретение N 2099792// Б.И. 1997, N 35, стр. 585.