CC BY
26
xva W\\
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
doi: 10.24411/2409-5419-2018-10293
К ВОПРОСУ ОБОСНОВАНИЯ ПОНЯТИИНОГО АППАРАТА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ СВЯЗИ И РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АЭРОДРОМА
ВИНОГРАДЕНКО Алексей Михайлович1
МЕЖЕНОВ
Алексей Викторович2
БУДКО
Никита Павлович3
Сведения об авторах:
1к.т.н., доцент, докторант Военной академии связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
2адьюнкт Военной академии связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург, Россия,[email protected]
3соискатель, Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного, г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Работа посвящена поиску новых методов диагностики и обоснованию понятийного аппарата «экспресс-контроля» состояния сложных технических систем с высокой ценой отказа. Актуальность исследования вызвана тем, что в государственных стандартах определено понятие экспресс-диагностирования, однако не раскрыта сущность такой ее составляющей, как экспресс-контроль, под которым в работе предлагается понимать определение вида технического состояния объекта по ограниченному числу контролируемых параметров в реальном масштабе времени, или близкому к нему. Представлен подход к выбору параметров, включаемых в процедуру экспресс-контроля на основе метода экспертных оценок, а также продолжительности его проведения и периодичности. Сформулированы общие принципы организации и проведения экспресс-контроля в системном аспекте, рассматривающие процедуру его осуществления с общих позиций, независимо от применяемых технологий. В работе процесс проведения экспресс-контроля раскрыт на примере диагностирования системы связи и радиотехнического обеспечения аэродрома с представлением варианта построения территориально-рас-пределенного поля значений параметров качества объекта контроля, получаемого с использованием методов неразрушающего контроля с применением доступных летно-подъемных средств. При этом вид технического состояния средств связи и радиотехнического обеспечения в процессе экспресс-контроля определяется нахождением контролируемых параметров в пределах установленных интервалов допусков для конкретного типа радиоэлектронных средств. Рассматривая систему связи и радиотехнического обеспечения как открытую, распределенную, динамическую, вероятностную и сложную систему, предлагается в подсистеме экспресс-контроля наряду с эксплуатационными допусками на контролируемые параметры использовать также и профилактические допуска, адаптируемые к внутренним и внешним условиям функционирования системы. При этом порядок определения профилактических допусков осуществляется как с использованием классического подхода, для двухпараметрического пространства, так и в зависимости от числа включенных эксплуатационных параметров в процедуру экспресс-контроля - для многопараметрического пространства объектов контроля.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: экспресс-диагностирование; экспресс-контроль; контроль технического состояния; параметры; эксплуатационные допуски; профилактические допуски; продолжительность контроля.
Для цитирования: Винограденко А.М., Меженов А.В., Будко Н.П. К вопросу обоснования понятийного аппарата неразрушающего экспресс-контроля технического состояния оборудования системы связи и радиотехнического обеспечения аэродрома // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2019. Т. 11. № 6. С. 30-44. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10293
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN!
¿¿У
! Iff/ 114 //"
6-2019, H&ES RESEARC
Введение
Эффективность сложных технических систем (СТС), таких как: космические и летательные аппараты; стартовые и ракетные комплексы; ядерные энергетические установки атомные электростанции; автоматизированные системы управления связью (АСУС); средства радиотехнического обеспечения (РТО) аэродромов и пр. на протяжении своих этапов жизненного цикла (ЖЦ) напрямую зависят от значений показателей текущей надежности [1]. Последствия проявления неисправностей (отказов) или дефектов в них могут привести к трагедиям и глобальным катастрофам с большими человеческими жертвами, значительным экологическим ущербом и финансовыми потерями. В связи с чем, вопросам проведения мероприятий по диагностике, мониторингу технического состояния (контролю), включая контроллинг [2] СТС в последнее время уделяется первостепенное значение. Так, на внедрение мероприятий неразрушающего контроля и связанных с данным направлением работ на эксплуатационных этапах жизненного цикла атомной электростанции затраты составляют до 50% всех эксплуатационных затрат [3]. Категоричность современных экологических нормативов, а также требований общественности о необходимости исключения техногенных катастроф и аварий на авиационной и космической технике, происходящих с частотой 600-700 в год [3] с человеческими жертвами и огромным ущербом для окружающей среды, делает проблему поддержания надежности и безопасности СТС наземных и бортовых авиационных комплексов актуальной.
Статья посвящена поиску новых методов диагностики и обоснованию понятийного аппарата «экспресс-контроля» технического состояния СТС на примере системы связи и радиотехнического обеспечения аэродрома.
Понятие экспресс-контроля для сложных
технических систем с высокой ценой отказа
На сегодня высокая динамика изменения условий работы СТС из-за различных случайных и преднамеренных дестабилизирующих факторов естественного и искусственного характера, возникающих в среде их функционирования, включая единое информационное пространстве (и киберпространство) диктует ужесточение требований по поддержанию техники средств связи и оборудования РТО в готовности к немедленному использованию по назначению, сокращению времени простоя и повышению оперативности выполнения мероприятий технического обеспечения связи и автоматизации. Нацеленность международных террористических группировок на объекты критической инфраструктуры [4] государства, а также размещение в непосредственной близости от границ России ракетных комплексов с малым подлетным временем также требует поиска новых подходов и оперативных методов по поддержанию
готовности техники связи и РТО к применению в единой системе управления воздушным движением страны [1].
Одним из таких подходов, повышающим оперативность проведения мероприятий технической диагностики, и, в частности, контроля технического состояния, авторам видится во введении и обосновании понятийного аппарата «экспресс-контроля» технического состояния СТС.
В соответствии с ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения под экспресс-диагностированием понимается «диагностирование по ограниченному числу параметров за заранее установленное время». В тоже время, понятийный аппарат теории диагностики трактует диагностику, как «отрасль знаний, охватывающую теорию, методы и средства определения
технического состояния объектов». При этом к задачам
1
технического диагностирования относят : контроль технического состояния (ТС), поиск места и определение причин отказа (неисправности), а также прогнозирование технического состояния.
Из приведенных задач (мероприятий) диагностики контроль ТС осуществляется практически на всех этапах ЖЦ технического изделия от производства до утилизации, в то время как поиск места отказа — только на этапах ремонтов, а прогнозирование ТС — на этапах проведения испытаний, технических обслуживаний и ремонтов [5]. В связи с этим, эксплуатанта СТС в большей степени интересует первая составляющая часть диагностики — контроль технического состояния объекта.
В научной литературе на сегодня термин «экспресс-контроль» (ЭК) технического состояния СТС как таковой отсутствует. Достаточно часто ЭК можно встретить в педагогике (при рассмотрении вопросов педагогического тестирования обучающихся), в медицине (где используется термин «экспресс-анализ» различных заболеваний), в экологии («экспресс-анализ» воды, воздуха, вредных выбросов, сточных вод и пр.), химии и микробиологии (микробиологический «экспресс-тест»), в экономике («экспресс-анализ» финансового состояния предприятия) и пр. В технических отраслях знаний термин «экспресс-контроль» встречается ограниченно в дорожном строительстве (при проверке качества и толщины укладки слоев дорожного покрытия), в геологии («экспресс-контроль» скважин), в сейсмологии («экспресс-анализ» сейсмических сигналов).
Однако, для СТС и, в частности, для аэродромного оборудования РТО и систем связи на сегодня в большей степени применяется термин «экспресс-диагностирование» (ЭД)1. В тоже время, введя определение данного понятия ЭД, законодатель не обозначил понятие «экспресс-
'ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990. 13 с.
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
контроль», как составной части процесса диагностики. Слово «экспресс» в данном словосочетании означает, прежде всего, повышение оперативности в проведении процедуры контроля ТС, а непосредственно «контроль» технического состояния — «проверку соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов ТС в данный момент времени»1.
В свою очередь, для СТС различают такие виды контроля, как
контроль готовности, проводимый непосредственно перед использованием изделия по назначению или периодически в режимах ожидания использования, хранения или транспортирования с целью определения его готовности к решению функциональных задач;
контроль функционирования, осуществляемый при использовании изделия по назначению с цель своевременного обнаружения факта перехода его в неработоспособное состояние;
контроль поисковый, применяемый при восстановлении работоспособности изделия для определения места и характера отказа, обнаруженного контролем готовности и контролем функционирования.
Причем контроль готовности осуществляется, как правило, в процессе технического обслуживания (ТО) с оценкой ТС ОК на данный момент времени (на момент проведения ТО), а поисковый контроль — в процессе планового и внепланового (текущего) ремонта. В то же время, для эффективной эксплуатации СТС необходимо знание соответствия значений параметров ОК требуемым, а также его вида ТС в реальном масштабе времени, или близкому к нему, к примеру, работоспособность оборудования связи и РТО аэродромов (стартовых комплексов) в период обеспечения полетов (пусков). С данной точки зрения, для эксплу-атанта СТС с высокой ценой отказа важно иметь оценки результатов контроля функционального в масштабе реального времени, с целью недопущения развития предаварийной ситуации в аварию и своевременного обнаружения факта изменения вида технического состояния ОК [7]. Особенно это критично для радиоэлектронного оборудования, функционирующего в автоматическом режиме на значительных удалениях от диспетчерского пункта управления (командно-диспетчерского пункта (КДП) аэродрома) без постоянного присутствия инженерно-технического персонала, способного своевременно предотвратить развитие предаварийной ситуации. В таких автономных, необслуживаемых (необитаемых или малообитаемых) системах и комплексах РТО необходимо наличие развитых встроенной подсистемы контроля и подсистемы дистанционного доведения до опе-
1ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990. 13 с.
ратора (системы поддержки принятия решения — СППР) результатов контроля для оперативного управления техническим состоянием и предотвращения развития негативных событий, заключающихся в перерастании предотказного состояния, в неработоспособное или предельное [5, 7].
Обеспечение своевременного предотвращения развития аварийной ситуации возможно только проведением непрерывного либо периодического функционального контроля, что можно рассматривать по определению, соответственно, как мониторинг или контроллинг [2]. В тоже время, проведение метрологических мероприятий полного (инструментального) контроля всех параметров изделия в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД) либо сокращенного контроля ограниченного числа его параметров предусмотрено исключительно при проведении процедур контроля готовности (при различных видах ТО: ЕТО, ТО-1, ТО-2, предварительного ТО, предполетного ТО [8] и т.д.). В процессе же контроля функционирования ОК проведение постоянного мониторинга и периодического контроллинга всех эксплуатационных параметров неприемлемо с точки зрения огромных финансовых затрат и низкой оперативности цикла проведения (продолжительности) полного контроля, а также использования результатов такого контроля на фоне быстротечности развития аварии (отказа), в условиях случайных и намеренных воздействий [9].
Исходя из сказанного, необходим поиск новых способов проведения функционального контроля, удовлетворяющего всевозрастающим требованиям по оперативности мероприятий поддержания готовности техники связи и РТО к применению по назначению в различных внешних (дестабилизирующий факторы) и внутренних (режимы работы, старение техники и пр.) условиях функционирования.
Одним из подходов к проведению функционального контроля является предложенное выше понятие «экспресс-контроль», под которым в статье понимается определение вида технического состояния объекта по ограниченному числу контролируемых параметров в реальном масштабе времени, или близкому к нему.
Причем актуальными при формирования понятийного аппарата «экспресс-контроля» являются такие задачи как оптимальное распределение перечня контролируемых параметров ЭК на каждом объекте РТО для различных фаз полета воздушных судов (ВС) и летательных аппаратов (включая БПЛА) (взлет, посадка, движение по заданному маршруту полета и пр.), а также определение продолжительности и периодичности ЭК. Решение первой задачи должна обеспечить заданную достоверность контроля ТС при приемлемой длительности ЭК, а вторая — заданные ограничения по оперативности ЭК при еще приемлемой достоверности.
Помимо этого, проведение ЭК предполагает определение объемов проведения процедуры ЭК по автономным объектам территориально-распределенной системы связи и РТО в наибольшей степени влияющих на безопасность полетов и выполнения функциональных задач СТС, а также оптимизацию мест «наблюдения» (снятия измерительной информации — ИИ) или маршрутов облета при проведении летных проверок процедуры ЭК и др.
Выбор параметров экспресс-контроля
При анализе показателей надежности СТС значительное внимание уделяется вопросам определения критичности блоков, узлов и агрегатов системы в общей схеме ее надежности. Проблема выявления критичных элементов особенно актуальна при анализе надежности функционирования и обеспечения безопасности систем (критичности цены отказа) в условиях ограниченных временных ресурсов. Поскольку системы содержат большое количество элементов, а деградационные процессы влияют на различные элементы по-разному, то в условиях жестко ограниченных ресурсов обеспечить повышение надежности путем улучшения качества одновременно всех элементов не представляется возможным. Также проведение полного инструментального контроля десятков и сотен эксплуатационных параметров СТС в короткий временной интервал без должного метрологического обеспечения и запаса временного ресурса, как было указано выше, невозможно. При этом возникает самостоятельная задача выбора перечня параметров контролируемого объекта для включения в процедуру ЭК через определение значимости (важности) того или иного элемента (устройства) в общей схеме надежности системы, а также вклада (веса) значения конкретного эксплуатационного параметра в коэффициент готовности СТС.
Выбор перечня параметров, включаемых в процедуру ЭК для конкретной технической системы индивидуален. Однако, в качестве общего подхода к их определению можно использовать коэффициент, характеризующий критичность и тяжесть последствий отказов СТС по причине выхода их за пределы требуемых значений, а также «вклад» того или иного параметра в повышение показателя надежности объекта контроля. Назовем такой коэффициент коэффициентом значимости — Кзн.
Примером определения важности (значимости) включения параметров из всего множества, входящих в НТД на СТС в процедуру ЭК может служить общий коэффициент значимости параметра, получаемый как сумма назначенных весов показателей К по лингвисти-
зн
ческой шкале оценки [10].
При этом суммарный коэффициент значимости КзЕн, , влияющий на включение параметра в процедуру экспресс-контроля получается путем суммирования коэффициентов
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN!
¿¿У
! Iff/ !i ч Hi'
6-2019, H&ES RESEARC
значимости Кзн по каждому показателю лингвистической шкалы оценивания, как приведено в выражении (1)
Кз2н,=Х Кз
(1)
где п — общее число параметров, входящих в НТД объекта контроля.
Формирование лингвистической шкалы оценивания для каждого ОК (СТС) также строго индивидуально, см. табл. Обоснованный выбор показателей лингвистической шкалы, ее лингвистических переменных, а также пределов изменения коэффициента значимости Кзн, включаемых в процедуру ЭК ТС при контроле параметров СТС является весьма сложной задачей. Ее решение возможно с использованием системного подхода и методов экспертных оценок [11-13]. Это связано с тем, что любая СТС характеризуется большим числом существенных свойств, показателей качества и множеством эксплуатационных параметров, определяющих ее нормальное функционирование. При этом возможными методами, минимизирующими субъективизм при определении таких свойств, является экспертный метод [12] или метод аналогии, а выделенные свойства СТС, оцениваемые определенными параметрами составляют основу для формирования анкет, необходимых для проведения экспертной оценки.
Процесс экспертного опроса по выбору эксплуатационных параметров СТС для включения в процедуру ЭК должна включать следующие этапы:
- разработку вопросов анкеты (лингвистических переменных);
- определение состава экспертной группы (специалистов, способных дать компетентное заключение по разработанным вопросам анкеты);
- непосредственная процедура опроса экспертов;
- машинная обработка результатов экспертного опроса.
Для формирования группы экспертов могут использоваться такие способы как: самооценка, взаимооценка, оценка эксперта рабочей группой, статистическая оценка, тестовая оценка, документальная и комбинированная оценка [13]. Так, для выбора эксплуатационных параметров, включаемых в процедуру ЭК оборудования РТО аэродрома, могут привлекаться специалисты группы управления полетами, офицеры боевого управления, и другие специалисты по различным подразделениям связи и РТО.
Операция ранжирования параметров, включаемых в процедуру ЭК может осуществляться на различных уровнях структурирования СТС, комплексов, стоек, агрегатов, узлов и отдельных элементов на основе анализа морфологических блоков и структурных взаимосвязей [14]. Чем больше весовой коэффициент элемента, тем он важнее для обеспечения надежного функционирования ОК и безопас-
АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Таблица
Лингвистическая шкала оценивания общего коэффициента значимости параметра, включаемого в процедуру экспресс-контроля
Показатели Порядковые шкалы К . зн 1
1. Отказ вызывает катастрофическую ситуацию. 1
2. Отказ требует принятия экстренных мер по недопущению катастрофической ситуации. 0,8
Тяжесть 3. Отказ ведет к потере некоторых эксплуатационных свойств, сокращающих период эксплуатации. 0,6
последствий 4. Отказ ведет к потере некоторых эксплуатационных свойств, не влияющих на период эксплуатации. 0,4
5. Отказ меняет рабочие режимы зависимых элементов системы, что ведет к увеличению вероятно- 0,2
сти их отказов.
1. Резерв невозможен. 1
2. Резерв возможен, но отсутствует. 0,8
Резервирование 3. Однократный резерв, без контроля состояния резерва. 0,6
4. Однократный резерв, состояние резерва контролируется. 0,4
5. Двукратный и более резерв без контроля состояния резерва. 0,2
6. Двукратный и более резерв, контроль состояния резерва есть. 0
1. Элемент обладает относительно высокой вероятностью отказа в течение эксплуатации. 1
2. Отказ считается возможным и вероятным (конструкция прошла достаточный объем испытаний, 0,8
обеспечивающий приемлемый уровень вероятности безотказной работы).
Вероятность 3. Отказ возможен, но маловероятен (отказов данного элемента на предшествующих аналогах не 0,6
отказа наблюдалось).
4. Отказ возможен, но крайне маловероятен (при проектировании приняты меры для исключения 0,4
отказа, обеспечен высокий показатель безотказности, достигнута стабильность характеристик, от-
сутствуют предельные температурные, радиационные, вибрационные нагрузки и т. д.
5. Отказ считается невозможным (отсутствуют логические условия для возникновения отказа). 0,2
1. Из опыта эксплуатации известно, что в условиях воздействия внешних факторов ресурс меньше, 1
Устойчивость чем проектный.
к воздействию 2. Опыт эксплуатации при воздействиях внешних факторов отсутствует, но анализ предсказывает, 0,8
внешних что ресурс меньше проектного.
неблагоприятных 3. Фактический ресурс в реальных условиях эксплуатации близок к проектному. 0,6
факторов 4. Известно, что реальный ресурс больше проектного. 0,4
5. Отсутствуют неблагоприятные факторы внешнего воздействия в период эксплуатации. 0,2
Контроль 1. Состояние элемента не контролируется. 1
состояния 2. Предусмотрен контроль без прогнозирования 0,5
элемента 3. Предусмотрен прогнозирующий контроль 0,1
Возможность локализации 1. Локализация нужна, но технически невозможна в конструкции. 2. Предусмотрены меры к локализации отказа. 1 0,5
3. Специальные меры к локализации отказа не нужны. 0,1
H iff, il'I h'
6-2019, H&ES RESEARC
ности полетов. При этом окончательный перечень контролируемых в процессе ЭК параметров определяется путем построения вариационного ряда из значений суммарных коэффициентов значимости каждого г-го параметра КзБн ■1 из перечня НТД ОК
К
х К > К > К > К > К
1 х 1Чзн г х 14зн к х 1Чзн 1 х 1Чзн m х 14зн п
(2)
где г = 1, 2,..., к,..., l,..., да,..., г,..., п- 1, п — параметры НТД.
В перечень параметров, включенных в процедуру экспресс-контроля, попадают параметры с наибольшими значениями суммарных коэффициентов значимости в вариационном ряде (2). Их число зависит от глубины проведения ЭК, отводимого времени на ЭК, а также доступных технологий ЭК.
Продолжительность проведения экспресс-
контроля и его периодичность
Количество параметров для процедуры ЭК зависит от времени, отводимого на нее, возможностей средств метрологического обеспечения, контролепригодности СТС и ее элементов разукрупнения, а также применяемых технологий и инструментария. Так, например, проведение процедуры ЭК системы связи и РТО аэродрома при размещении средств метрологического обеспечения на воздушном судне-лаборатории (ВСЛ) (или других летательных аппаратах—ЛА) ограничено временем проведения специальной летной проверки в процессе облета района размещения оборудования РТО. При использовании беспилотного летательного аппарата (БПЛА) самолетного типа ЭК также ограничен как по времени облета (или нескольких циклов облета) района размещения технических средств РТО, так и по целевой нагрузке бортового метрологического оборудования. БПЛА квадрокоптерного типа имеют больший временной ресурс для качественного (точного) проведения измерений в ходе ЭК (за счет наблюдения за ОК из точки «зависания»), однако обладают худшими летно-подъемными характеристиками для размещения метрологического оборудования на борту, а, следовательно, число контролируемых параметров в процедуре ЭК меньше. Однако, при этом оперативность ЭК возрастает.
Говоря о периодичности проведения экспресс-контроля для его действенности (достоверности) и учета результатов контроля в СППР, к примеру, в АСУС и РТО должностных лиц группы управления полетами на аэродроме и пр., необходимо уйти от понятия отложенного времени (of-line), имеющегося на сегодняшний день, с периодичностью контроля должностными лицами (в соответствии с ведомственными руководящими документами)
2ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2016. 30 с..
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN!
при проведении контроля готовности, измеряемого месяцами, неделями и днями, к осуществлению процедуры ЭК в режиме реального времени (on-line) или близкого к нему (предполетные летные проверки и др.). При этом ЭК не должен подразумевать проведение мониторинга технического состояния (англ. condition monitoring) как составной части технического обслуживания, заключающейся в наблюдении за объектом с целью получения информации о его техническом состоянии и рабочих параметрах (проводимого в процессе работы объекта непрерывно или через запланированные интервалы времени)2, а также контроллинга (англ. controlling) — систематического контроля в виде отслеживания хода выполнения поставленных задач с одновременной коррекцией работы [2], имеющими несколько другие функции.
Экспресс-контроль нельзя сопоставить и с таким видом технического обслуживания как контрольный осмотр, проводимый, как правило, на отключенных технических средствах перед их включением, (перед выводом техники в полевой район, на марш (для авто- и бронетехники) или на коротких остановках на маршрутах движения), поскольку, ЭК предполагает проведение контрольных мероприятий в процессе функционирования ОК.
Таким образом, по времени проведения экспресс-контроль занимает промежуточное место между инструментальным контролем, проводимым в назначенное время в режиме off-line в период плановых технических обслужи -ваний (ЕТО, ТО-1, ТО-2, и др.) и постоянно проводимым мониторингом (или систематически проводимым контроллингом) в режиме оп-Нne. На графике (рис. 1) экспресс-контроль размещен на границе этих двух режимов.
Рис. 1. Место экспресс-контроля ТС ОК в теории диагностики
АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Его всецело можно отнести к режиму, близкому к режиму реального времени.
Обозначив Т. как время, отводимое на измерениеу-го параметра (равное времени проведения измерений в соответствии с технологической картой (ТК) НТД: Т. = иТ^^Д?), включенного в процедуру ЭК (У = 1, т , где т число параметров ЭК, т е [п], можно записать выражение для общего времени, отводимого на процедуру ЭК — ТЭК в виде выражения (3)
тЭК =1Т + т,
j=1
СИ
j 1 1 гот '
(3)
ГТ7СИ "
где Т гот — время готовности средств измерений к проведению ЭК, состоящего из времени, отводимого для запуска БПЛА с соответствующей полезной нагрузкой средств измерений (либо взлета ВСЛ), времени выбора и занятия (смены) точки (точек) «наблюдения» за объектами РТО (для БПЛА типа квадрокоптер) и соответствующего высотного эшелона для общего охвата района размещения оборудования РТО (установления радиоэлектронного контакта с наземным оборудованием), либо времени выхода в район барражирования или на маршрут облета объектов системы связи и РТО аэродрома (для БПЛА самолетного типа или ВСЛ).
Поскольку ведомственными руководящими документами для должностных лиц подразделений связи и РТО установлена периодичность проведения контрольных проверок оборудования РТО [5, 15], то периодичность проведения процедур (циклов) ЭК должна определяться в промежутках между первичными, периодическими, предполетными, контрольными и специальными летными проверками [8], как правило, при проведении полетов. Также процедуры ЭК необходимо осуществлять при существенных изменениях состояния среды функционирования ОК, огневых и радиоэлектронных (включая кибернетические) воздействиях противника, авариях на объектах контроля и их системах электроснабжения [16-18] и в других случаях по усмотрению руководителя полетов и должностных лиц по связи и РТО.
Определение допусков
на параметры объекта контроля
Повышение требований к надежности и качеству функционирования оборудования связи и РТО, делают особо актуальной проблему правильности назначения эксплуатационных допусков на параметры, входящих в них подсистем и элементов. Известные методы расчета допусков на параметры радиоэлектронных средств базируются на учете дестабилизирующих факторов, старения и технологического разброса параметров, но не учитывают корреляцию параметров ее элементов.
В настоящее время вид технического состояния средств связи и РТО в процессе ЭК определяется нахождением контролируемых параметров в пределах установленных интервалов допусков для конкретного типа оборудования. При этом основные виды ТС рассматриваются как финальные вероятности нахождения ОК в одном из возможных состояний [16]. Причем логика перехода из одного вида ТС в другой определяется вариационным рядом предпочтения. Поскольку вид ТС ОК обычно характеризуется не одним, а несколькими параметрами, и современные методы назначения допусков на параметры не учитывают их корреляцию (влияние) друг на друга, то для повышения достоверности контроля, возможно представить некоторую область в пространстве параметров, где с заданной вероятностью находятся значения контролируемых параметров ОК (т.е. при оценке ТС ОК вместо интервала [0 , 0 ] изменения одного параметра
А L I min i maxJ A A
0. использовать область неопределенности). Размерность данной области определяется по количеству выходных параметров, по которым ведется оценка вида ТС [19]. Однако, поскольку при проведении измерений всегда присутствуют внешние возмущения и погрешности средств измерений, то указанная область неопределенности имеет размытые границы, перенося погрешность на значения контролируемых параметров.
Существующие методы параметрического синтеза сложных технических систем [20] рассчитаны на применение точное значений параметров, характеризующих ТС СТС или знание вероятностных характеристик дестабилизирующих воздействий, приводящих к погрешностям в оценке величин контролируемых параметров [21]. При этом одним из распространенных методов к исследованию неопределенных величин основан на применении вероятностного подхода, когда каждому вектору соотносится некоторое распределение вероятностей с заданной плотностью. Данный подход требует знания статистических характеристик исходных неопределенных факторов, что не всегда достижимо на практике.
При поиске оптимальной области неопределенности в ходе параметрического синтеза СТС (как динамического объекта) замена одного значения параметра ОК множеством его возможных значений обусловлена конечной точностью определения положения ОК при решении практических задач и четким определением допущений и ограничений для упрощения математической модели действующей системы [22-23]. При этом отображение заданной области неопределенности возможно как для двух-параметрического пространства (эллипс качества — на плоскости), так и для трехпараметрического (эллипсоид качества — в пространстве). Так применение эллипсоидов качества в пространстве параметров описано в таких ра-
ботах как [23-24]. В дальнейшем данные подходы развиты в [25-26], а для нелинейных систем в [27-28] и др.
В реально действующих СТС, таких как система связи и РТО аэродрома, неопределенности очень редко носят случайных или игровой характер, поэтому необходимо осуществлять выбор между вероятностным и гарантированным подходами, для чего гарантированный подход должен быть «близок» к вероятностному. А поскольку вероятностный подход, как правило, опирается на гауссовы распределения неопределенных величин, то наиболее приемлемым для решения задач обработки неточных измерений в ходе контроля технического состояния системы связи и РТО, как постоянно изменяющейся системы в условиях воздействий является метод эллипсоидов.
Рассмотрим систему связи и РТО как динамическую систему, элементы которой имеют показатели качества функционирования, зависимые от эксплуатационные параметров, меняющих свои значения как от внутренних состояний (режимов работы), так и от внешних воздействий (состояния среды функционирования). Аналитические зависимости показателей качества р от нестабильности эксплуатационных параметров радиоэлектронного оборудования системы связи и РТО 0 с различными характеристиками 2 среды функционирования р = _Д0, 2) предполагается непрерывной и, по крайней мере, дважды дифференцируемой по любому из параметров 0. 0, у = 1,т . Другим предположением является то, что область работоспособности ОК (^ р - ^ р2) не превышает значения 0,1 ^ р2 и зависимости {р(0.)}, у = 1, т . Тогда применив разложение Тейлора и ограничив получаемый ряд элементами с производной второго порядка, имеем:
р = /С®, S) = ps +
j д® 7 j
5® ,.5®, J '
(3)
S/zK
t , /// I ¡¡I [if/
6-2019, H&ES RESEARO»{(
RF TECHNOLOGY AND COMMUNICATION
Уо!
Nc
где р2 — вероятность ошибочного приема значения контролируемого параметра в связи с воздействиями среды функционирования 2 при нахождении эксплуатационных параметров ОК в номинальных значениях, т.е. при 0 = 0.
Для двухпараметрического описания контролируемого оборудования системы связи и РТО (т = 2) геометрическое представление зависимости р = _Д0, 2) будет иметь вид трехмерной поверхности, как показано на рис. 2.
При установлении допуска на показатель качества функционирования оборудования связи и РТО рдоп поверхность р(01, 02) пересекается плоскостью, параллельной плоскости параметров на уровне р = рдоп в сечении которой имеем эллипс, уравнение которого соответствует (3) при р = р .
Ре - Рдоп +
t—
3 д& 3 3
2 2 д p
-— ®. = 0 . (4)
д®,д®, . ' (4)
"0,5tt
Продифференцировав выражение (4) по 0., где г = 1, 2; г ф ], и приравняв производную нулю, а также подставив
найденный параметр 0. в (4), получим уравнение эллипса
У 2
относительно полуоси а. [25]: у а. + у а. + уу0 = 0 и решим его
«f =
(-Y j Чч2 - 4Y jYjо )
где у
BCn
= B -- 11
C
2У„
= C„ - ^ ; 4*. = 11 £ ' д&,-
(5)
B =
dp
C = 1 dp j 2 3®
C -1 ■
2' С = 2 3®2'
c = " 2 5®,®,.
У
Рис. 2. Формирование области неопределенности при оценке ТС РЭО двумя выходными параметрами
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т 11 № 6-2019 РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Рис. 3. Эллипс качества — а, эллипсоид качества — Ъ, с и тело неопределенности — < для двух и трех (т = 2, т = 3) коррелированных параметров с учетом ошибок первого и второго рода
Выражения (5) определяют на плоскости параметров уравнение прямоугольника В , описанного вокруг эллипса, как показано на рис. 3а. В тоже время, значения величин {а.}, у = 1, 2, рассчитанных по выражениям (5) не могут быть использованы в качестве допусков на параметры ОК, поскольку существует вероятность ошибки принятия решения о работоспособности оборудования РТО, когда оно неработоспособно. Данная вероятность соответствует заштрихованным сегментам между эллипсом и прямоугольником Во, которая определяется по выражению
Р= | W(© | Р > ряоп) d0, где Ш (01 р > рдоп) — условная
©еДа
плотность распределения эксплуатационных параметров 0 при значениях показателя качества контролируемого объекта выше рдоп; Да — ограниченная прямоугольником Во область значений параметров.
Для минимизации вероятности в следует допуски на эксплуатационные параметры 0 задавать путем построения вписанного в эллипс качества прямоугольник со сторонами 2Ъ1 и 2Ъ2, как показано на рис. 3а, но при этом возникает вероятность ошибки об определении неработоспособного состояния ОК, пропорциональная площади заштрихованной области на рис. 3 а и определяемая
как а =
а = | Ш(© | р < рдоп)с1 ©, где ДЪ — область
значений
параметров, ограниченная вписанным в эллипс качества прямоугольником В максимальной площади. Такая задача
минимизации вероятности а решается в тригонометрии методом диагоналей [24], когда вершины вписанного прямоугольника Вв размещают в точках пересечения диагоналей описанного прямоугольника Во с эллипсом качества, приведенному к виду
* + ®1 = 1
-2 2 ,
а,
а
а2/а1 = Ъ2/Ъ1 = tgф.
(6) (7)
Для частного случая, при 01 = Ъ1 и 02 = Ъ2 определяются стороны вписанного прямоугольника Вв, соответствующие допускам на эксплуатационные параметры ОК при ошибке в = 0 и минимальной ошибке а.
Для общего случая, при т > 2 (многопараметрический контроль), область работоспособности определяется границей гиперэллипсоида качества в виде [25],
0,/а + 0/а. + ... + 0 /а = 1,
11 У У т т 7
(8)
с значениями полуосей а. гиперэллипсоида качества, определяемые по (5), где
С2
у„ = В -м^ ; у,= С„ -Ь\М--0-;
С
У]0 = Р,- Рдоп -0,25Е]М-'Ц; ],i =1т ;
S/zK
t , /// I ¡¡I [if/
6-2019, H&ES RESEARC»{(
RF TECHNOLOGY AND COMMUNICATION
Уо!
Nc
М-} — матрица, обратная М.. с элементами C , г фу, в которой отсутствует .-й столбец и .-я строка; Е. — вектор с размерностью т и элементами В.; Ь . — .-й столбец матрицы М,. без .-й строки.
При этом значения величин допусков на параметры ОК {0 .}, } = 1, 2,., т равны половинам длин ребер гиперпараллелепипеда максимального объема, вписанного в гиперэллипсоид (8), т.е. 0доп = Ь . = а/4т ( см. рис. 3Ь, с, d)
Территориально-распределенное поле значений параметров качества динамической радиотехнической системы
Предложенный подход позволяет осуществлять назначение эксплуатационных и расчет профилактических допусков [31] на произвольное число выбранных параметров для включения в процедуру экспресс-контроля системы связи и РТО аэродрома.
Общи сложности к процедуре проведения ЭК заключаются в том, что система связи и РТО является открытой, распределенной, динамической, вероятностной и сложной аргатической (человеко-машинной) системой.
Сложность системы обусловлена наличием большого числа взаимодействующих элементов — технических
устройств (в большинстве своем функционирующих автономно и характеризующихся большим числом эксплуатационных параметров), обслуживающего и управляющего персонала, составляющих единое целое и обладающих существенными свойствами, отсутствующими у отдельных элементов. Действительно, только полностью развернутая и обслуживаемая система связи и РТО позволяет эффективно и безопасно управлять воздушным движением, в то время как ни один из элементов этой системы сам по себе такой возможности не обеспечивает.
Распределенность системы связи и РТО связана с тем, что ее элементы не локализованы, а территориально рассредоточены на большой площади.
Система связи и РТО является открытой по той причине, что она постоянно взаимодействует с окружающей средой, на нее может воздействовать не только случайные, но и преднамеренные факторы.
Внешняя среда, противник, различного рода внутренние отказы оказывают непрерывное дестабилизирующее влияние на состояние отдельных элементов системы. В результате ее состояние в целом непрерывно меняется, что и позволяет говорить о ней как о динамической системе.
Рис. 4. Вариант размещения наземного оборудования системы связи и РТО аэродрома
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
Поскольку при этом все события, связанные с изменением состояния системы связи и РТО, являются случайными, то ее следует рассматривать как вероятностную.
На рис. 4 приведен вариант размещения наземного оборудования системы связи и РТО аэродрома базирования авиационной части, а также доступные для проведения ЭК летно-подъемные средства.
Как было показано выше, для проведения ЭК в процессе функционирования системы связи и РТО возможно использовать воздушное судно-лабораторию и специально выделенные летательные аппараты, включая БПЛА самолетного и квадрокоптерного типа. В зависимости от типа летно-подъемного средства, а соответственно, размещаемого на нем метрологического оборудования зависят такие характеристики как объем проводимых измерений (число контролируемых параметров), глубина контроля, время проведения, его периодичность и пр.
В случае размещения бортовых комплексов ЭК на других летательных аппаратах (ЛА) ВВС, помимо ВСЛ и БПЛА (как показано на рис. 4), оперативность ведения ЭК будет доведена до непрерывного наблюдения (мониторинга) за качеством функционирования системы связи и РТО аэродрома, поскольку каждый ЛА при взлете, посадке, движении в район применения авиации и нахождении над районом дислокации аэродрома, способен будет осуществлять процедуру ЭК всего территориально-распределенного поля значений параметров качества динамической системы связи и РТО (рис. 5).
В данном случае ИИ, получаемую бортовым комплексом ЭК доводить до наземного комплекса (специалистам группы управления полетами) целесообразно исключительно только в случае выхода контролируемых параметров за пределы установленных допусков, не перегружая каналы управления воздушным движением. Как видно на рис. 5, одно из средств связи, размещаемое на командно-диспетчерском пункте функционирует с отклонением параметров от требований НТД с выходом за пределы допусков.
При этом сигналы телесигнализации о нарушении нормального функционировании ОК (средств связи и РТО), полученные от нескольких ЛА значительно повысят достоверность экспресс-контроля, без задействования дополнительных средств обеспечения ЭК (ВСЛ, БПЛА) доводя его оперативность до режима реального времени (on-line).
Для поддержания системы связи и РТО в высокой готовности к применению по назначению требуется поиск новых методов автоматизированного дистанционного ЭК и технологий обработки его результатов, позволяющих повысить эффективность функционального контроля по излучаемым параметрам средств связи и РТО. Необходимо проведение НИОКР, направленных на создание программно-аппаратных комплексов дистанционного (неразрушающего) контроля, а также методик и алгоритмов оперативной обработки большого объема ИИ, получаемой от отдельных ОК, либо всего территориально-распределенного поля значений параметров качества динамической системы связи и РТО.
Рис. 5. Территориально-распределенное поле значений параметров качества динамической радиотехнической системы
Общие принципы организации
и проведения экспресс-контроля
Исходя из изложенного понятийного аппарата экспресс-контроля можно сформулировать основные принцы его организации и проведения:
1. Принцип технической совместимости. Подсистема ЭК должна базироваться на способах неразрушающе-го контроля и обеспечивать техническую совместимость со средствами и методами контроля, реализованными в объектах контроля.
2. Принцип автоматизации. Процессы контроля, сбора, обработки измерительной информации о техническом состоянии объектов контроля, а также доведения ее должностным лицам (лицу, принимающего решение) должна быть автоматическими (автоматизированными).
3. Принцип гибкости архитектуры. Подсистема ЭК на основе методологии открытых систем, должна обеспечивать возможность своей реконфигурации (адаптации) в условиях дестабилизирующих факторов, быстрой реакции на изменение состояния ее элементов и внешней среды, а также наращивания функций контроля технического состояния автономных объектов и их элементов в территориально-распределенном пространстве.
4. Принцип безизбыточности. Подсистема ЭК должна обеспечивать минимальные потери целевой информации, обладающей минимальной избыточностью, при этом выдавать сигнал тревоги оператору только в случае выхода параметра за пределы эксплуатационного или профилактического допуска.
5. Принцип эргономичности и дружественности интерфейса. Подсистема ЭК должна иметь необходимые формы (звуковые, световые, цифровые) выдачи сигналов предупреждения об отказе, а также возможности отображения, регистрации и документирования результатов контроля (формирования отчетов).
6. Принцип взаимодействия. Подсистема ЭК должна взаимодействовать с другими подсистемами контроля готовности, контроля функционирования и прогнозного контроля через непрерывно формируемый массив данных (базу состояний объектов контроля, в том числе распределенную базу данных) усиливать синергетический эффект достоверности информации, используемой при принятии решений в условиях нештатных ситуаций, снижения качества телекоммуникационных ресурсов (каналов) или срыве информационного обмена, сводя к минимуму вероятность ошибок при выработке управляющих воздействий.
7. Принцип прогноза. Подсистема ЭК должна иметь возможность функционирования в прогнозирующем режиме, разделяя аварийные сообщения по приоритету: критические (отказ системы) и предаварийные (предупредительные), выявляя возникновения предотказной ситуации.
Заключение
В работе обосновывается понятийный аппарат процедуры проведения экспресс-контроля для сложных технических систем на примере системы связи и РТО аэродрома. Представлен подход к выбору параметров экспресс-контроля на основе метода экспертных оценок, а также продолжительности его проведения и периодичности.
Рассматривая систему связи и РТО как открытую, распределенную, динамическую, вероятностную и сложную систему, предложено в ее подсистеме ЭК наряду с эксплуатационными допусками на контролируемые параметры использовать также и профилактические допуска, адаптируемые к внутренним и внешним условиям функционирования системы.
Сформулированные общие принципы организации и проведения ЭК в системном аспекте рассматривают процедуру его осуществления с общих позиций, независимо от применяемых технологий [30-33].
Направлениями дальнейших исследований является формирование научно-методического аппарата проведения экспресс-контроля, а также построение эффективных алгоритмов экспресс-анализа измерительной информации и обмена ею в едином информационном пространстве с привлечением инструментария, основанного на применении таких методов как самообучающиеся нейронные сети, вейвлет-анализ [34], обработка больших данных и др.
Литература
1. Бондарь Д.С., Прохоров А.В. Анализ показателей надежности аэродромных систем управления воздушным движением // Научный вестник МГТУ ГА. 2016. Т. 19. № 5. С. 118-122.
2. Макаренко С. И. Краткий справочник научных терминов и обозначений. СПб.: Наукоемкие технологии, 2019. 241 с.
3. Клюев В. В., Соснин Ф.Р., Ковалев А.В. и др. Неразрушающий контроль и диагностика / Под ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 2003. 656 с.
4. Макаренко С. И. Аудит безопасности критической инфраструктуры специальными информационными воздействиями. Монография. СПб.: Наукоемкие технологии, 2018. 122 с.
5. Чихачев А.В., Третьяков С.М., Бурлаков А.А., Бари-нов М. А., Морозов Р. В. Техническое обеспечение связи и автоматизации. СПб.: Изд-во ВАС, 2018. 302 с.
6. Винограденко А.М., Веселовский А. П., Бурьянов О. Н. Оперативный контроль технического состояния электротехнических объектов // Сборник статей III Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации вооружения, военной и специальной техники» (Санкт-Петербург, 14-15 декабря 2016 г.). СПб.: Арт-Экспресс, 2016. С. 178-184.
7. Винограденко А.М., Будко П. А., Юров А. С., Литвинов А. И. Способ мониторинга предаварийного состояния контролируемы объектов // Датчики и системы. 2014. № 9 (184). С. 8-14.
X<N\ \\\\
4 NVA W\\
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
8. ДанилинМ. А., ЖмылевР. В. Особенности оценки технического состояния техники связи и радиотехнического обеспечения полетов // Труды IV Межвузовской научно-практической конференции «Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях» (Санкт-Петербург, 06 февраля 2019 г.). СПб.: Изд-во ВАС, 2019. Т. 2. С. 237-240.
9. Макаренко С. И. Информационное оружие в технической сфере: терминология, классификация, примеры // Системы управления, связи и безопасности. 2016. № 3. С. 292-376. URL: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-03/11-Makarenko.pdf (дата обращения 29.10.2019).
10. Клюев В. В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. М.: Машиностроение, 1986. 488 с.
11. Будко П. А., Рисман О. В. Многоуровневый синтез информационно-телекоммуникационных систем. Математические модели и методы оптимизации: Монография. СПб.: Изд-во ВАС, 2011. 476 с.
12. Бешелев С. Д., Гуревич Ф. Г. Математико-статисти-ческие методы экспертных оценок. М.: Статистика, 1980. 263 с.
13. Легков К.Е., Буренин А.Н., Емельянов А.В.Основные показатели качества функционирования информационных подсистем автоматизированных систем управления сложными организационно-техническими объектами // Информация и космос. 2017. № 2. С. 58-64.
14. Лопаткин В. И. Методы неразрушающего контроля за рубежом // Проблемы безопасности полетов. 1986. № 6. С. 58-65.
15. Федеральные авиационные правила «Радиотех-ническое обеспечение полетов воздушных судов и авиационная электросвязь в гражданской авиации» Утв. приказом Министерства транспорта РФ от 20 октября 2014 г. № 297. // Гарант. URL: https://base. garant.ru/70812462/ (дата обращения 29.10.2019)
16. Будко П. А., Будко Н.П., Винограденко А.М., Литвинов А. И. Реализация кинетического метода контроля и диагностики технических средств // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 8 (162). С. 37-44.
17. Будко П. А., Литвинов А. И. Бесконтактный контроль и идентификация технического состояния электрооборудования систем электроснабжения промышленных комплексов // Датчики и системы. 2014. № 8 (183). С. 5-10.
18. Патент РФ 2548602. Способ и устройство автоматического контроля технического состояния электрооборудования / Будко Н. П., Будко П. А., Винограденко А. М., Литвинов А. И. Заявл. 19.02.2014. Опубл. 20.04.2015. Бюл. № 11. 24 с.
19. Будко П. А., Винограденко А.М., Гойденко В. К., Кузнецов С. В. Реализация метода многоуровневого комплексного контроля технического состояния морского робототехниче-ского комплекса // Системы управления, связи и безопасности. 2017. № 4. С. 71-101.
20. Abramov O. V. Choosing Optimal Values of Tuning Parameters for Technical Devises and Systems // Automation and Remote Control. 2016. Vol. 77. No. 4. Pp. 594-603.
21. Borgonovo E. A new uncertainty importance measure // Reliability Engineering & System Safety. 2007. Vol. 6 (92). Pp. 771-784.
22. Акуленко Л. Д., Шматков А.М. Оптимальное по быстродействию приведение динамического объекта на поверхность эллипсоида в многомерном пространстве // Доклады Академии наук. 2017. Т. 477. № 1. С. 29-33.
23. Евланов Л. Г. Контроль динамических систем. Москва. Наука. 1979. 432 с.
24. Абрамов О. В., Здор В. В., Супоня А. А. Допуски и номиналы систем управления. М.: Наука, 1976. 160 с.
25. Abramov O.V., Nazarov D. А. Condition-based maintenance by minimax criteria. Applied Mathematics in Engineering and Reliability // Proceedings of the 1st International Conference on Applied Mathematics in Engineering and Reliability (Ho Chi Minh City, Vietnam, 4-6 May 2016). CRC Press, 2016. Pp. 91-94.
26. Винограденко А.М. Эллипсоидальная аппроксимация областей параметрической неопределенности технического состояния робототехнического комплекса // Робототехника и техническая кибернетика. 2018. № 3 (20). С. 53-60.
27. Филиппова Т. Ф. Дифференциальные уравнения эллипсоидальных оценок множеств достижимости нелинейной динамической управляемой системы // Труды Института математики и механики УрО РАН. 2010. Т. 16. № 1. С. 223-232.
28. Filippova T. F., Berezina E. V. On state estimation approaches for uncertain dynamical systems with quadratic nonlinearity: theory and computer simulations // Lecture Notes in Computer Science. 2008. Vol. 4818. Pp. 326-333.
29. Абрамов О. В. Планирование профилактических коррекций параметров технических устройств и систем //Информатика и системы управления. 2017. № 3(53). С. 55-66.
30. Будко П. А., Фомин Л.А., Гайчук Д.В. Принципы организации и планирования сетей // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2003. Т. 6. № 5. С. 87-90.
31. Будко П. А., Чихачев А.В., Баринов М.А., Винограденко А.М. Принципы организации и планирования сильносвязной телекоммуникационной среды сил специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2013. Т. 7. № 6. С. 8-12.
32. Будко П. А., Линец Г.И., Мухин А.В., Фомин Л. А. Эффективность, цена и качество информационно-телекоммуникационных систем. Методы оптимизации: Монография. СПб.: Изд-во ВАС, 2011. 420 с.
33. Будко П. А. Управление ресурсами информационно-телекоммуникационных систем Методы оптимизации: Монография. СПб.: Изд-во ВАС, 2012. 512 с.
34. Будко П. А., Жуков Г.А., Винограденко А.М., Гойденко В. К. Определение аварийного состояния морского робото-технического комплекса по многоэтапной процедуре контроля на основе использования вейвлет-преобразований // Морская радиоэлектроника. 2016. № 4 (58). С. 20-23.
TO THE QUESTION OF SUBSTANTIATION OF THE CONCEPTUAL APPARATUS NONDESTRUCTIVE EXPRESS CONTROL OF TECHNICAL CONDITION EQUIPMENT OF COMMUNICATION SYSTEM AND AERODROME RADIO ENGINEERING SUPPORT
ALEKSEY M. VINOGRADENKO, KEYWORDS: express diagnosis; express control; technical condi-
St. Petersburg, Russia, [email protected] tion monitoring; parameters; operating tolerances; preventive toler-
ances; monitoring duration.
ALEKSEY V. MEZHENOV,
St. Petersburg, Russia, [email protected]
NIKITA P. BUDKO,
St. Petersburg, Russia, [email protected]
ABSTRACT
The work is devoted to the search for new methods of diagnostics and justification of the "express control" conceptual apparatus of the state of complex technical systems with a high price of failure. The relevance of the study is caused by the fact that the concept of express diagnostics is defined in the state standards, but the essence of its component such as express monitoring is not disclosed, which in the work it is proposed to understand the definition of technical condition type of the object according to a limited number of controlled parameters in real time, or close to it. An approach to the selection of parameters included in the express control procedure based on the method of expert assessments, as well as its duration and periodicity is presented. General principles of organization and carrying out of express control in the system aspect are formulated, considering the procedure of its implementation from the common positions, regardless of the applied technologies. In the operation, the process of express inspection is disclosed on the example of diagnostics of the communication system and radio support of the airfield with presentation of the construction variant of the geographically distributed field of parameters values of quality of the inspection object obtained using non-destructive testing methods using accessible flight-lifting facilities. At the same time type of technical condition of communication and radio-technical support in the process of express monitoring is determined by finding of monitored parameters within the limits of established tolerance intervals for a specific type of radio-electronic equipment. Considering the communication and radio support system as an open, distributed, dynamic, probabilistic and complex system, it is proposed in the express control subsystem, along with operational tolerances for controlled parameters, to use preventive tolerances adapted to the internal and external conditions of the system. At the same time, the procedure for determining preventive tolerances is carried out both using the classical approach, for two-parameter space, and depending on the number of included operational parameters in the express control procedure - for multi-parameter space of control objects.
REFERENCES
1. Bondar' D.S., Prohorov A. V. Analysis of indicators reliability for airfield systems air traffic control. Nauchnyj vestnik MGTU GA [Civil Aviation High Technologies]. 2016. Vol. 19. No. 5. Pp. 118-122. (In Russian)
2. Makarenko S. I. Spravochnik nauchnyh terminov i oboznachenij [Handbook of scientific terms and designations]. St. Petersburg: Naukoemkie Tekhnologii, 2019. 254 p. (In Russian)
3. Klyuev V. V., Sosnin F. R., Kovalev A. V. et al. Nerazrushayushchij kon-trol' i diagnostika [Nondestructive control and diagnostics]. By ed. V. V. Klyueva. Moscow: Mashinostroenie, 2003. 656 p. (In Russian)
4. Makarenko S. I. Audit bezopasnosti kriticheskoj infrastruktury spe-cialnymi informacionnymi vozdejstviyami. Monografiya [Security audit of critical infrastructure with special information impacts. Monograph]. St. Petersburg: Naukoemkie Tekhnologii, 2018. 122 p. (In Russian)
5. Chihachev A. V., Tret'yakov S.M., Burlakov A.A., Barinov M.A., Morozov R. V. Tekhnicheskoe obespechenie svyazi i avtomatizacii [Technical support of communication and automation]. St. Petersburg: Voennaya akademiya svyazi Publ., 2018. 302 p. (In Russian)
6. Vinogradenko A. M., Veselovskij A. P., Bur'yanov O. N. Operativnyj kontrol' tekhnicheskogo sostoyaniya elektrotekhnicheskih ob"ek-tov [Operational control of the technical condition of electrical facilities]. Sbornik statej III Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Sovremennye problemy sozdaniya isekspluatacii vooruzheniya, voen-noj i special'noj tehniki" [Proc. of III of the All-Russia scientific and practical conference "Modern problems of creation and operation of arms, military and special equipment", St. Petersburg, on December 14-15, 2016]. St. Petersburg, 2016. Pp. 178-184. (In Russian)
7. Vinogradenko A. M., Budko P. A., Yurov A. S., Litvinov A. I. Way of the monitoring conditions close to emergency controlled object. Datchiki & Systemi [Sensors & Systems]. 2014. No. 9 (184). Pp. 8-14. (In Russian)
8. Danilin M. A., Zhmylev R. V. Osobennosti ocenki tekhnicheskogo sostoyaniya tekhniki svyazi i radiotekhnicheskogo obespecheniya poletov [Features of assessment of technical condition of communication equipment and radio technical support of flights]. Trudy IV Mezhvuzovskoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Problemy tehnicheskogo obespecheniya vojsk v sovremennyh usloviyah" [Proc. of IV of Interuniversity scientific and practical conference "Problems of technical providing armies in modern conditions", St. Petersburg, on February 06, 2019]. St. Petersburg, 2019. Vol. 2. Pp. 237-240. (In Russian)
9. Makarenko S. I. Information Weapon in Technical Area - Terminology, Classification and Examples. Systems of Control, Communication and Security. 2016. No. 3. Pp. 292-376. URL: http://sccs.intelgr.com/ archive/2016-03/11-Makarenko.pdf (date of access 29.10.2019) (In Russian)
10. Klyuev V.V. Pribory dlya nerazrushayushchego kontrolya materialov i izdelij [Devices for non-destructive testing of materials and products]. Moscow: Mashinostroenie, 1986. 488 p. (In Russian)
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
11. Budko P.A., Risman O.V. Mnogourovnevyj sintez informacionno-telekommunikacionnyh sistem. Matematicheskie modeli i metody opti-mizacii: Monografiya [Multilevel synthesis of information and telecommunication systems. Mathematical models and optimization methods: Monograph]. St. Petersburg: Voennaya akademiya svyazi Publ., 2011. 476 p. (In Russian)
12. Beshelev S.D., Gurevich F. G. Matematiko-statisticheskie metody ekspertnyh ocenok [Mathematical and statistical methods of expert assessments]. Moscow: Statistika, 1980. 263 p. (In Russian)
13. Legkov K. E., Burenin A. N., Emelyanov A. V. The Main indicators of the quality of functioning of information subsystems of automated control systems of complex organizational and technical objects. Information and Space. 2017. No. 2. Pp. 58-64. (In Russian)
14. Lopatkin V. I. Metody nerazrushayushchego kontrolya za rubezhom [Methods of nondestructive control abroad]. Problemy bezopasnosti poletov [Problems of flight safety]. 1986. No. 6. Pp. 58-65. (In Russian)
15. Federal'nye aviacionnye pravila "Radiotekhnicheskoe obespech-enie poletov vozdushnyh sudov i aviacionnaya elektrosvyaz' v grazh-danskoj aviacii" [Federal aviation regulations "Radio engineering support of aircraft flights and aviation telecommunication in civil aviation]. Garant - informacionno-pravovoj portal [The guarantor - an information and legal portal]. URL: https://base.garant.ru/70812462/ (date of access 29.10.2019) (In Russian)
16. Budko P. A., Budko N. P., Vinogradenko A. M., Litvinov A. I. Realization of the Kinetic Control Method and Diagnostics of Technical Means. Mekhatronika, avtomatizaciya, upravlenie [Mechatronics, Automation, Control]. 2014. No. 8 (162). Pp. 37-44. (In Russian)
17. Budko P. A., Litvinov A. I . Contactless control and identification of technical condition of electrical equipment of power supply systems of industrial complexes. Datchiki & Systemi [Sensors & Systems]. 2014. No. 8 (183). Pp. 5-10. (In Russian)
18. Patent 2548602 Sposob i ustrojstvo avtomaticheskogo kontrolya tekhnicheskogo sostoyaniya elektrooborudovaniya [Method and device of automatic control of technical condition of electrical equipment]. Budko N. P., Budko P. A., Vinogradenko A.M., Litvinov A. I. Declared 19.02.2014. Published 20.04.2015. Bulletin No. 11. 24 p. (In Russian)
19. Budko P. A., Vinogradenko A. M., Goydenko V. K., Kuznetsov S. V. Realization of a Method of Multilevel Complex Control of Technical Condition of a Sea Robot. Systems of Control, Communication and Security. 2017. No. 4. Pp. 71-101. (In Russian)
20. Abramov O. V. Choosing Optimal Values of Tuning Parameters for Technical Devises and Systems. Automation and Remote Control. 2016. Vol. 77. No. 4. Pp. 594-603.
21. Borgonovo E. A new uncertainty importance measure. Reliability Engineering & System Safety. 2007. Vol. 6 (92). Pp. 771-784.
22. Akulenko L. D., Shmatkov A. M. A time-optimal setting of a dynamic object on an ellipsoid surface in multidimensional space. Doklady Physics. 2017. Vol. 62. No. 11. Pp. 503-506.
23. Evlanov L. G. Kontrol' dinamicheskih system [Control of dynamic systems]. Moscow: Nauka, 1979. 432 p. (In Russian)
24. Abramov O.V., Zdor V.V., Suponya A.A. Dopuski i nominaly sistem upravleniya [Tolerances and ratings of control systems]. Moscow: Nauka, 1976. 160 p. (In Russian)
25. Abramov O.V, Nazarov D. A. Condition-based maintenance by minimax criteria. Applied Mathematics in Engineering and Reliability. Proceedings of the 1st International Conference on Applied Mathematics in Engineering and Reliability, Ho Chi Minh City, Vietnam, 4-6 May 2016. CRC Press, 2016. Pp. 91-94.
26. Vinogradenko A. M. Ellipsoidal approximation for areas of par-ametrical uncertainty of technical conditions of robotic complex. Robototekhnika i tekhnicheskaya kibernetika [Robotics and technical Cybernetics]. 2018. No. 3 (20). Pp. 53-60. (In Russian)
27. Filippova T. F. Construction of set-valued estimates of reachable sets for some nonlinear dynamical systems with impulsive control. Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics. 2010. Vol. 269. No. 1. Pp.95-102.
28. Filippova T. F., Berezina E. V. On state estimation approaches for uncertain dynamical systems with quadratic nonlinearity: theory and computer simulations. Lecture Notes in Computer Science. 2008. Vol. 4818. Pp. 326-333.
29. Abramov O. V. Planning of preventive corrections of parameters of technical devices and systems. Information Science and Control Systems. 2017. No. 3(53). Pp. 55-66. (In Russian)
30. Budko P. A., Fomin L. A., Gajchuk D. V. Principles of Organization and Planning of Networks. Physics of wave processes and radio engineering systems. 2003. Vol. 6. No. 5. Pp. 87-90. (In Russian)
31. Budko P.A., Chihachev A.V., Barinov M.A., Vinogradenko A.M. Principles of the organization and planning of strongly connected telecommunication environment of forces of a special purpose. T-Comm. 2013. Vol. 7. No. 6. Pp. 8-12. (In Russian)
32. Budko P. A., Linec G. I ., Muhin A. V., Fomin L. A. Effektivnost', cena i kachestvo informacionno-telekommunikacionnyh sistem. Metody op-timizacii [Efficiency, price and quality of information and telecommunication systems. Optimization methods: Monograph]. St. Petersburg: Voennaya akademiya svyazi Publ., 2011. 420 p.
33. Budko P.A. Upravlenie resursami informacionno-telekommuni-kacionnyh sistem Metody optimizacii [Resource Management of information and telecommunication systems optimization Methods: Monograph]. St. Petersburg: Voennaya akademiya svyazi Publ., 2012. 512 p. (In Russian)
34. Budko P. A., Zhukov G. A., Vinogradenko A. M., Gojdenko V. K. Detection of an accident conditions of the marine robotic complex (system) according to the multi-stage control procedure on the basis of wavelet transform application. Morskaya radioelektronika [Marine Radioelectronics]. 2016. No. 4. (58). Pp. 20-23. (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Vinogradenko A.M., PhD, Docent, Doctoral Candidate Military academy of communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny;
Mezhenov A.V., Postgraduate at the Department of Military academy of communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny;
Budko N. P., Applicant at the Department of Military academy of communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny.
For citation: Vinogradenko A.M., Mezhenov A.V., Budko N.P. To the question of substantiation of the conceptual apparatus nondestructive express control of technical condition equipment of communication system and aerodrome radio engineering support. H&ES Research. 2019. Vol. 11. No. 6. Pp. 30-44. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10293 (In Russian)
