CC BY
324
- сегмент ВОЛС на базе «полого» волокна, поддерживающего ОАМ моды, с общей протяженностью - 500 м;
- модуль приемника на базе pin-фотодиодов;
- блок обработки сигнала.
Таким образом, в рассмотренных методах могут быть реализованы различные состояния ОАМ для многообразных оптических гибридных систем передачи информации. Проведенный анализ показал, что метод коррекции фазы, при использовании ОАМ фотонов в схеме с отражательными дифракционными элементами, имеет определенные преимущества.
Список литературы:
1. Sanchez D.J., Oesch D.W. Localization of angular momentum in optical waves propagating through turbulence // Optics Express. - 2011. - V 19, Is. 25. -Р. 25388-25396.
2. Gibson G., Courtial J., Padgett M. et al. Free-space information transfer using light beams carring orbital angular momentum // Optics Express. - 2004. -V 12, Is. 22. - Р. 5448-5456.
3. Кузяков Б.А., Тихонов Р.В. К проблеме повышения доступности оптической телекоммуникационной системы с атмосферными сегментами // Труды III-й Всероссийской конференции по фотонике и информационной оптике. - М.: НИЯУ МИФИ, 2014. - С. 23-24.
4. Яворский М.А., Баршак Е.В., Алексеев К.Н. Основанная на ОУМ-ко-дировании устойчивая передача информации с помощью скрученных анизотропных волокон // 5 Международная конференция по фотонике и информационной оптике. Сб. науч. трудов. - М.: НИЯУ МИФИ, 2016. - С. 57-58.
5. Gregg P., Kristensen P., Ramachandran S. Conservation of orbital angular momentum in air core optical fibers // Optica. - 2015. - Vol. 2, Is. 3. - Р. 267-270.
6. Funes G., Vial M., Anguita J.A. Orbital-angular-momentum crosstalk and temporal fading in a terrestrial laser link using single-mode fiber coupling // Optics Express. - 2015. - Vol. 23, Issue 18. - Р. 23133-23142.
7. Li H., Phillips D.B., Wang X., Ho Y.-L.D., Chen L., Zhou X., Zhu J., Yu S., Cai X. Orbital angular momentum vertical-cavity surface-emitting lasers // Optica. - 2015. - Vol. 2, Is. 6. - Р. 547-552.
КОНТРОЛЕПРИГОДНОСТЬ АВИАЦИОННЫХ СИСТЕМ. МЕТОДЫ АНАЛИЗА
© Спиридонов И.Б.*
Публичное Акционерное Общество «Корпорация ИРКУТ», г. Москва
Методы оценки и анализа контролепригодности определяются задачами по техническому обслуживанию, в частности по оценке эффек-
* Начальник отдела.
тивности диагностических средств по критерию затрат на техническое обслуживание и эффективности применяемых тестов для определения технического состояния объектов контроля для обеспечения заданного уровня эксплуатационной технологичности и требований материально-технического обеспечения. Анализ контролепригодности представляет оценку расчетных показателей контролепригодности и сравнению их с некоторыми заданными значениями, определению доли отказов определяемых встроенными средствами контроля и влиянию процедур по локализации отказов (определения причин их возникновения) на время восстановления системы.
Ключевые слова контролепригодность, техническое обслуживание, встроенные средства контроля, технологическая карта, конструктивно сменный блок, коэффициент качества контролепригодности, функционально логическая модель, функционально логический блок, эксплуатационная модель самолета, универсальная модель данных контролепригодности, логико-вероятностностное моделирование, дерево отказов.
Показатели контролепригодности и базовые расчетные соотношения для их вычисления определены в зарубежной и отечественной нормативной документации и технических публикациях по контролепригодности [1, 2, 3].
Зарубежная практика проведения анализа контролепригодности сводится к экспертной оценке значимости той или иной диагностической процедуры и средств контроля, применяемых для контроля технического состояния данной конструкции системы [1]. При этом производится количественная оценка весовых коэффициентов, характеризующих диагностическую процедуру для одного или группы элементов, а так же вычисляется коэффициент качества контролепригодности (показатель значимости).
Оценка показателя значимости производится на основании «технологической карты», которая представляет собой перечень критериев (вопросов), которые формируются для каждого определенного вида изделия (например: электро-механическая конструкция с электронным управлением, аналоговое исполнительное устройство, цифровое устройство отображения данных и др.) в соответствии с установленными принципами. Критерии определяет компетентный орган (заказчик), они могут корректироваться, в случае если они не применимы к данному инженерному решению или конструкции.
Смысл технологической карты состоит в том, что бы дать отправную точку для выбора и адаптации критериев под конкретную систему. Критерии должны охватить полную гамму связанных с контролепригодностью вопросов. Некоторые критерии могут быть исключены, другие детализированы или добавлены.
На основании оценки критериев рассчитывается коэффициент качества контролепригодности. Решение о соответствии конструкции анализируемого изделия требованиям контролепригодности, принимается в случае, если расчетное значение коэффициент качества контролепригодности находится в пределах от 0,85 до 0,95.
Метод является субъективным, поскольку критерии (контрольные вопросы) в технологической карте определяются для системы на основе рекомендаций, существующей практики и личного опыта разработчика. Технологическая карта согласовывается с заказчиком. При составлении технологической карты нет ограничений к количеству критериев. В качестве критериев могут выбираться: технические решения, применяемые в изделии, отдельные функции и методы ее контроля, диагностические процедуры и др. Технологическая карта, номенклатура и количество критериев не является универсальной, и разрабатывается индивидуально для каждого анализируемого объекта (агрегат, группа агрегатов объединенных по функциям и методам контроля, и др., система), степень детализации критериев не задается. Значение, важность критериев по отношению к контролепригодности определяется для конкретного проекта. Применимость критериев для элементов анализируемого изделия определяется по принципу «Да» - «Нет».
В отечественной практике для оценки показателей полноты контроля отказов и глубины контроля при анализе контролепригодности воздушного судна в целом и его комплектующих (конструктивно-сменных блоков КСБ) на этапе проектирования применяется метод, основанный на построении функционально-логической модели объекта контроля (ФЛМ) и ее составляющих - функционально-логических блоков (ФЛБ) [3].
При построении ФЛМ должны быть выделены конкретные элементы -объекты контроля (ОК), каждый из которых формирует выходные сигналы, определенные моделью. Построение ФЛМ производится для каждого режима работы ОК. Первичным элементом ФЛМ является ФЛБ, который характеризуется только одним выходным параметром (сигналом) при произвольном количестве входов. Все элементы ФЛБ соединены последовательно, при этом необходимо разделение элементов на контролируемые и неконтролируемые. Конструктивно-съемные блоки из состава ОК верхнего уровня, имеющие более одного выходного сигнала, разделяются на несколько ФЛБ. В отдельные ФЛБ выделяются элементы (узлы, агрегаты, КСБ), не охваченные стимулирующими сигналами. Количество и номенклатура входов ФЛБ определяются из функциональной схемы ОК. Они должны соответствовать количеству и номенклатуре входов, формирующих выход ФЛБ модели. Связи между элементами ФЛМ, количество, виды и уровни параметров (сигналов), их допустимые значения должны соответствовать функциональной схеме ОК. Входными сигналами ФЛМ принимаются сигналы, характеризующие различные функциональные параметры ОК: сигналы разной физической природы (уровень рабочей жидкости, давление, температура и др.), электрические сигналы (напряжение постоянного тока, сопротивление и др.).
В случае, когда аналитические и табличные зависимости между параметрами неизвестны и не могут быть установлены, а известны качественные причинно-следственные связи элементов ОК, строятся графы причин-
но-следственных связей (ГПСС). ГПСС представляет собой ориентированный граф вершинами, которого являются параметры, характеризующие событие или явление, а дуги отражают причинно-следственные связи между вершинами.
Логические модели системы используются для построения таблицы полноты контроля (ТПК) и таблицы глубины контроля (ТГК), необходимых для вычисления численных значений показателей полнота контроля отказов и глубина контроля для ОК верхнего уровня.
Расчет значений показателя полнота контроля отказов производится для минимально необходимой структуры, которая является совокупностью минимально необходимых элементов для выполнения заданных функций.
Таблица глубины контроля для вычисления численного значения показателя строится по аналогичному принципу.
Метод обладает рядом недостатков. Следует отметить субъективность метода и его зависимость от понимания разработчиком модели системы, функций и методов реализации контроля, ориентирован на моделирование режимов, нет жесткой связи контролируемых параметров с отказами элементов системы, модели ФЛБ оцениваются по контролю косвенных параметров, которые могут не в полном объеме характеризовать прямой диагностический параметр - отказ.
Для решения задачи анализа контролепригодности были изучены и применены подходы к моделированию и проведению анализа надежности сложных систем [5, 6].
Контролепригодность, как свойство системы, ориентирована на решение задач технического обслуживания, оптимизацию процедур по определения технического состояния систем, планирование технического обслуживания.
С целью максимального приближения анализируемой модели самолета, как объекта контроля верхнего уровня, к реальной конструкции его компонентов - систем и их элементов были определены новые подходы анализа контролепригодности [7, 8].
В основе метода лежит диагностическая модель в виде эксплуатационной модели самолета, которая представляет собой его разбиение на объекты технического обслуживания и логистической поддержки в процессе эксплуатации. Такое разбиение определяется требованиями стандартов и принято в мировой практике для унификации процедур технического обслуживания, материально-технического обеспечения и ремонта самолетов различных производителей. В данном случае компоненты авиационных систем представляются в виде объектов эксплуатационной структуры по иерархическому принципу: самолет - система - элемент замены (конструктивно-сменный блок). Объекты эксплуатационной структуры так же являются объектами контроля и восстановления в процессе эксплуатации.
Объекты эксплуатационной структуры самолета имеют характеристики и признаки, которые определяют их в структуре верхнего уровня. Одним из основных признаков объектов эксплуатационной структуры, далее объектов контроля, является его уникальный идентификатор, который определяет его принадлежность и физическое местонахождение на самолете. Система идентификации включает код принадлежности к системе, подсистеме, экземпляр, логистический признак, уникальный заводской номер, признаки физического местонахождения на самолете (идентификаторы зоны размещения и люков доступа).
Такое построение эксплуатационной модели позволяет жестко привязать результаты различного вида анализов самолета, в том числе анализа контролепригодности, к эксплуатационной документации и провести корреляцию анализа надежности, безопасности, контролепригодности, эксплуатационной технологичности.
Следующим этапом построения модели эксплуатационной структуры, уже наполненной соответствующими атрибутами идентификации является определение характеристик объектов контроля. Основными характеристиками объекта контроля низшего уровня для проведения как анализа контролепригодности, так и анализов надежности и безопасности, являются виды отказов компонентов, которые определяются разработчиком компонента и характеризуют техническое состояние компонента не зависимо от схемотехнических решений и условий эксплуатации. Отказы компонентов объединены в библиотеки и доступны разработчикам систем при проектировании конструкции с использованием, того или иного компонента. В данном случае такая характеристика элемента эксплуатационной структуры - объекта контроля является наиболее объективной, а конкретный вид отказа будет являться прямым диагностическим параметром. Как было указано выше, в применяемых методах оцениваются косвенные диагностические параметры (физические значения напряжений, токов, давления, температуры и т.д.), которые прямо или в сочетаниях могут характеризовать отказ. В предлагаемом методе анализу подвергаются непосредственно отказы КСБ.
Виды отказов имеют характеристики, которые будут являтся исходными для вычисления параметров контролепригодности, это интенсивность отказа на временном интервале, критичность отказа для данной конструкции объекта контроля верхнего уровня (система). Конкретный вид отказа должен характеризоваться таким признаком, как метод его выявления в данной конструкции системы, в том числе выявление автоматическим контролем. Возможность выявления конкретного вида отказа определяется возможностью реализации алгоритма его выявления по косвенным диагностическим параметрам.
Как следует из вышесказанного, метод основывается на анализе видов, последствий и критичности отказов (АВПКО).
На основании данных АВПКО производится анализ отказов и методов контроля [9], в котором характеристики отказов дополняются детальной информацией по средствам и методам контроля, в том числе автоматического контроля.
Для получения исходных данных для исследования контролепригодности по результатам проведения анализа видов отказов и методов контроля необходимо определить структуру и форму представления информации.
Современная концепция встроенных средств контроля представляет собой реализацию многоуровневой системы контроля, верхний уровень которой представляет бортовая система технического обслуживания, которая интегрирует кодовые сообщения об отказах, анализирует эти сообщения на предмет выявления общих причин отказов различных систем и преобразует кодовые сообщения об отказах и их причинах в тексты для технического персонала, второй уровень встроенных средств контроля самолета представлен ВСК систем, встроенные средства контроля систем реализуют алгоритмы выявления отказов и их причин на основе обработки косвенных диагностических параметров, создают кодированные соотношения об отказах с признаками, позволяющими преобразовать эти сообщения в тексты.
Отказ будет характеризоваться текстом для технического персонала, в случае если отказ выявляется автоматически. Такой признак отказа как текст поиска неисправности, является качественной характеристикой алгоритма выявления отказа.
Основой метода анализа контролепригодности эксплуатационной модели самолета является универсальная модель данных контролепригодности, которая связывает эксплуатационную структуру самолета, характеристики и признаки объектов контроля различного уровня. Универсальная модель данных контролепригодности разработана с применением HML технологии [10].
Анализ базируется на применении логико-вероятностного моделирования с привлечением аппарата деревьев отказов для расчета и оценки интегрального показателя контролепригодности - достоверность контроля [11]. В формулу вычисления достоверности контроля впервые введен показатель глубина контроля, который задается векторно.
Список литературы:
1. ГОСТ 26656-85. Контролепригодность. Общие требования. - М.: Издательство стандартов. - 15 с.
2. MIL-HDBK-2165. Testability handbook for systems and equipment. De-patment of Defense. - Washington, 1995.
3. МУ 108-84. Методические указания. Методы оценки достоверности контроля изделий авиационной техники. Методика определения полноты контроля и глубины поиска отказов. - М.: МАП, 1984. - 66 с.
4. Спиридонов И.Б., Степанянц А.С. Модели оценки показателей контролепригодности // Датчики и системы. - 2015. - № 4. - С. 8-14.
5. Викторова В.С., Степанянц А.С. Оценка достоверности контроля в задачах анализа надежности и безопасности бортовых систем // Труды 8 Международной научной школы «Моделирование и Анализ Безопасности и Риска в Сложных Системах» (МА БР 2008). - СПб., 2008 - С. 357-362.
6. Викторова В.С., Ведерников Б.И., Спиридонов И.Б., Степанянц А.С. Моделирование и анализ контролепригодности бортовых систем самолетов // Надежность. - 2007. - № 3. - С. 62-71.
7. Спиридонов И.Б. Управление контролепригодностью авиационных систем на стадии проектирования // 13-я Международная конференция «Авиация и космонавтика - 2014». Москва. Тезисы. - СПб.: Мастерская печати, 2014. - С. 82-83.
8. Спиридонов И.Б. Организация процесса анализа контролепригодности авиационных систем [Электронный ресурс] // Электронный журнал «Труды МАИ». - Выпуск № 79. - Режим доступа: www.mai.ru/science/trudy/.
9. S3000L International procedure specification for Logistics Support Analysis. LSA / Issue 0.1 2009-06-08.
10. Викторова В.С., Спиридонов И.Б. Универсальная модель данных контролепригодности - М.: ИПУ РАН, 2015. - 32 с. - ISBN 978-5-91450-163-8.
11. Спиридонов И.Б. Метод анализа контролепригодности эксплуатационной модели самолета [Электронный ресурс] // Электронный журнал «Труды МАИ». - Выпуск № 83. - Режим доступа: www.mai.ru/science/trudy/.
АЛГОРИТМ ВЫБОРА МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ БЕСПРОВОДНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК
© Шатунова Н.А.*
Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург
Проблема повышения эффективности работы АСУ ТП в настоящее время и в ближайшем будущем будет актуальна по причине необходимости автоматизации не только процесса производства, но и управления его энергоснабжением. Для ее решения был разработан алгоритм совершенствования существующих беспроводных АСУ ТП подземных горных предприятий.
Ключевые слова автоматизированные системы управления электротехническими комплексами подземных горных выработок, телекоммуникации, связь, электротехнический комплекс.
* Кафедра Электронных систем.
