本發(fā)明涉及設(shè)備健康監(jiān)測(cè)與故障診斷領(lǐng)域，尤其涉及一種民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代民機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)記錄了飛機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間的環(huán)境、載荷、狀態(tài)和性能等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存在快速存取記錄器(quickaccessrecorder，qar)中，記載了豐富的系統(tǒng)健康狀態(tài)相關(guān)飛行數(shù)據(jù)信息，不僅可用于飛行品質(zhì)監(jiān)控和評(píng)價(jià)，還為系統(tǒng)故障監(jiān)測(cè)與診斷提供了豐富的數(shù)據(jù)源。從數(shù)據(jù)挖掘的角度，應(yīng)用qar數(shù)據(jù)進(jìn)行民機(jī)系統(tǒng)故障診斷和預(yù)測(cè)，輔助機(jī)務(wù)人員完成預(yù)防維修工作，對(duì)于切實(shí)保障飛機(jī)的運(yùn)行安全性、使用性、經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)點(diǎn)率具有重要意義。建立基于qar數(shù)據(jù)的民機(jī)系統(tǒng)模型是進(jìn)行故障診斷和預(yù)測(cè)的一種有效方法。特定故障相關(guān)的某時(shí)段內(nèi)的qar參數(shù)還可以通過(guò)飛機(jī)通信尋址報(bào)告系統(tǒng)(aircraftcommunicationaddressingandreportingsystem，acars)進(jìn)行實(shí)時(shí)的空地?cái)?shù)據(jù)的傳輸，這些報(bào)文既有廠家編制好的包含特定信息的固定報(bào)文，也有用戶根據(jù)自己需求自定義的報(bào)文。目前世界上主要的飛機(jī)主制造商波音和空客都開(kāi)始重視飛機(jī)各系統(tǒng)的飛行狀態(tài)監(jiān)控，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用來(lái)飛行品質(zhì)監(jiān)控、飛行事件分析、故障監(jiān)測(cè)與診斷，以及可以為維修計(jì)劃健康管理等提供決策依據(jù)。但是由于設(shè)計(jì)和工藝的局限性，飛機(jī)上很多系統(tǒng)裝配了許多監(jiān)測(cè)設(shè)備，但是有些不能完全監(jiān)測(cè)到飛機(jī)系統(tǒng)的具體狀態(tài)，或者監(jiān)測(cè)參數(shù)采集不完整，這樣使得想通過(guò)完整可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷與維修管理，以及飛行品質(zhì)監(jiān)控、飛行事件分析等飛機(jī)健康管理活動(dòng)變得困難。

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)作為環(huán)境控制系統(tǒng)重要子系統(tǒng)之一，是保證飛機(jī)座艙和設(shè)備艙內(nèi)具有乘員和設(shè)備正常工作所需的適當(dāng)環(huán)境條件的整套裝置，是現(xiàn)代民用飛機(jī)必不可少的一個(gè)組成部分?？照{(diào)系統(tǒng)的基本任務(wù)是在各種不同的飛行狀態(tài)和外界條件下，使飛機(jī)的駕駛艙、旅客艙、設(shè)備艙及貨艙具有良好的環(huán)境參數(shù)，既要保證機(jī)組人員和乘客的生命安全和作息環(huán)境，又要保證設(shè)備正常工作和貨物安全。作為飛機(jī)的重要系統(tǒng)直接影響著飛機(jī)客艙增壓，其故障影響到飛機(jī)的派遣放行，導(dǎo)致飛機(jī)延誤甚至取消，這給航空公司帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)損失。并且，該系統(tǒng)故障具有多發(fā)性、重復(fù)性和復(fù)雜性特點(diǎn)，這使得一線維護(hù)工作人員排故每天都要花大量時(shí)間和精力，影響了飛機(jī)的使用率和準(zhǔn)點(diǎn)性。空調(diào)系統(tǒng)組成主要包括：熱交換器、流量控制與關(guān)斷活門(mén)fcsov、空氣循環(huán)機(jī)acm、回?zé)崞?、冷凝器、水分離器及各類(lèi)傳感器等，對(duì)應(yīng)的，該系統(tǒng)常見(jiàn)故障包括：活門(mén)開(kāi)關(guān)卡滯、閥門(mén)管道漏氣、熱交換器葉片污染、渦輪結(jié)冰故障等。飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)屬于非線性的多變量控制復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)的故障定位、診斷和排除工作困難，一直是民航領(lǐng)域航線維修難題。

飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)飛行采集數(shù)據(jù)包括各類(lèi)溫度、位置、壓力傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，各類(lèi)閥門(mén)開(kāi)度、過(guò)熱保護(hù)等控制器監(jiān)測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)，以及各類(lèi)儀器儀表等數(shù)據(jù)?？照{(diào)系統(tǒng)這些機(jī)載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以反映飛機(jī)飛行期間空調(diào)系統(tǒng)整體及各組件的工作狀態(tài)，可以為空調(diào)系統(tǒng)故障分析、事件分析、維修管理等提供決策依據(jù)。空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)布局了大量的傳感器，理論上可以獲取大量的飛行數(shù)據(jù)，但實(shí)際上，傳感器得到的大量飛行信息并沒(méi)有采集到飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)(aircraftconditionmonitoringsystem，acms)中，無(wú)法對(duì)大量在線參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。

為了給航空公司維修人員提供更多空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)系統(tǒng)信息以幫助排故，國(guó)內(nèi)部分航空公司根據(jù)廠家的建議，將空調(diào)系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了改裝，增加一些關(guān)鍵傳感器參數(shù)到飛機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)acms，數(shù)據(jù)保存在快速存取記錄器(quickaccessrecord,qar)中，為飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)異常檢測(cè)與維修決策提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

對(duì)于民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)而言，目前已記錄的相關(guān)參數(shù)有空調(diào)系統(tǒng)主管道壓力、出口溫度、環(huán)境載荷參數(shù)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)n1和n2轉(zhuǎn)速、飛行高度、飛行速度、空調(diào)組件開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、大氣溫度等，然而，利用這些參數(shù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的健康狀況描述并不準(zhǔn)確，并且直接監(jiān)測(cè)這些性能參數(shù)離散度大，導(dǎo)致故障早期特征不明顯的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析方法，能夠利用民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，建立空調(diào)系統(tǒng)的基線模型，實(shí)現(xiàn)民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)健康狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

一種民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析方法包括：

s1、采集民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)確定飛行階段和對(duì)應(yīng)的監(jiān)控報(bào)文；其中，飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)能采集到的數(shù)據(jù)包括各類(lèi)溫度、位置、壓力傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；各類(lèi)閥門(mén)開(kāi)度、過(guò)熱保護(hù)等控制器監(jiān)測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)；以及各類(lèi)儀器儀表等數(shù)據(jù)，然而，能夠用于描述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的性能參數(shù)主要有空調(diào)系統(tǒng)主管道壓力、出口溫度、航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、飛行高度、飛行速度、空調(diào)組件開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、大氣溫度等，空調(diào)系統(tǒng)這些性能參數(shù)可以反映飛機(jī)飛行期間空調(diào)系統(tǒng)整體及各組件的工作狀態(tài)，可以為空調(diào)系統(tǒng)故障分析、事件分析、維修管理等提供決策依據(jù)；

s2、根據(jù)所述飛行階段和對(duì)應(yīng)的監(jiān)控報(bào)文，選擇當(dāng)前時(shí)刻適用于描述所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的健康工作狀態(tài)的關(guān)鍵性能參數(shù)，所述健康工作狀態(tài)的關(guān)鍵性能參數(shù)通過(guò)基線模型挖掘方法建立系統(tǒng)健康基線模型；

s3、采集空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能參數(shù)，將所述關(guān)鍵性能參數(shù)相互做差，得到相關(guān)性能參數(shù)的差值作為區(qū)域特征參數(shù)，建立區(qū)域特征參數(shù)的基線模型；

s4、采集當(dāng)前時(shí)刻的區(qū)域特征參數(shù)，將所述當(dāng)前時(shí)刻的區(qū)域特征參數(shù)和當(dāng)前時(shí)刻所述基線模型的對(duì)應(yīng)估計(jì)值做差，得到區(qū)域特征參數(shù)偏差值序列，對(duì)區(qū)域特征參數(shù)偏差值序列中的偏差值設(shè)置故障報(bào)警閾值，當(dāng)所述偏差值超過(guò)故障報(bào)警閾值時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警,然后進(jìn)入下一個(gè)監(jiān)測(cè)周期,重復(fù)s3-s4。其中,如果某一個(gè)偏差值發(fā)生了較大波動(dòng)，就說(shuō)明民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的區(qū)域出現(xiàn)了異常工作狀態(tài),故障報(bào)警閾值的設(shè)置利用多元狀態(tài)估計(jì)方法中常用的3σ原則，σ為參數(shù)偏差值的標(biāo)準(zhǔn)差。

進(jìn)一步的，所述狀態(tài)參數(shù)包括：沖壓空氣溫度、空調(diào)組件溫度、混合總管溫度、引氣溫度、海拔高度(h)、馬赫數(shù)(m)、總溫(t1)、靜溫(t2)、發(fā)動(dòng)機(jī)防冰活門(mén)狀態(tài)(v1)、大翼防冰活門(mén)狀態(tài)(v2)、發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(n1)、發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(n2)、客艙壓力(p)。其中，沖壓空氣溫度數(shù)據(jù)來(lái)源于沖壓空氣溫度傳感器，沖壓空氣溫度傳感器位于連接空氣循環(huán)機(jī)的壓氣機(jī)到副熱交換器的管道內(nèi)，功能是給沖壓空氣控制器提供溫度數(shù)據(jù)；空調(diào)組件溫度數(shù)據(jù)來(lái)源于空調(diào)組件溫度傳感器，位于高壓水分離組件的上方，功能是將空調(diào)組件的溫度反饋給組件溫度控制器；混合總管溫度數(shù)據(jù)來(lái)源于混合總管溫度傳感器，位于混合總管上前壁位置，功能是測(cè)量混合總管溫度，然后反饋給組件溫度控制器；引氣溫度數(shù)據(jù)來(lái)源于引氣溫度傳感器，位于發(fā)動(dòng)機(jī)引氣支管管道中，功能是將引氣溫度數(shù)據(jù)反饋給預(yù)冷控制閥。

進(jìn)一步的，所述飛行階段包括地面、起飛、巡航；其中，地面(ground)階段的定義是：發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速比小于11％或者低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于11％以及飛機(jī)的地面速度超過(guò)10kts的條件下，認(rèn)為飛機(jī)處于地面階段；起飛(takeoff)階段的定義是：海拔高度大于35m小于1500m、空速大于100kts以及海拔高度曲線處于上升的條件下，認(rèn)為飛機(jī)處于上升階段；巡航(cruise)階段的定義是：海拔高度超過(guò)20000英尺、馬赫數(shù)大于0.6小于0.9、發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于40％以及低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于80％的條件下，認(rèn)為飛機(jī)處于巡航階段。在每個(gè)航班中均有三個(gè)工況下的空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控報(bào)文，通過(guò)空地?cái)?shù)據(jù)鏈(acars)下傳到航空公司地面服務(wù)器作進(jìn)一步的分析。

進(jìn)一步的，所述基線模型挖掘方法包括：

ss1、采集并學(xué)習(xí)民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下的所述關(guān)鍵性能參數(shù)，通過(guò)所述關(guān)鍵性能參數(shù)構(gòu)建與所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)相似的物理模型；

ss2、根據(jù)所述物理模型估計(jì)某一時(shí)刻所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的所述關(guān)鍵性能參數(shù)的估計(jì)值。

進(jìn)一步的，在ss1中，所述學(xué)習(xí)包括，通過(guò)歷史時(shí)刻的關(guān)鍵性能參數(shù)構(gòu)建歷史觀測(cè)向量，再根據(jù)所述歷史觀測(cè)向量構(gòu)造訓(xùn)練矩陣d。

進(jìn)一步的，在ss2中，將當(dāng)前時(shí)刻觀測(cè)向量與所述訓(xùn)練矩陣的每一個(gè)所述歷史觀測(cè)向量進(jìn)行相似性比較，確定每個(gè)所述歷史觀測(cè)向量的權(quán)重，通過(guò)每個(gè)所述歷史觀測(cè)向量的加權(quán)計(jì)算出某一時(shí)刻所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的所述關(guān)鍵性能參數(shù)的估計(jì)值。

進(jìn)一步的，在s3中，所述關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)的差值即區(qū)域特征參數(shù)包括:引氣溫度與沖壓空氣溫度差值a、引氣溫度與混合總管溫度差值b、沖壓空氣溫度與組件溫度差值c、組件溫度與混合總管溫度差值d。其中，引氣溫度與沖壓空氣溫度差值能反應(yīng)熱交換器以及acm機(jī)壓氣機(jī)的工作效率；引氣溫度與混合總管溫度差值能反應(yīng)整個(gè)空調(diào)組件的工作狀況；沖壓空氣溫度與組件溫度差值能反應(yīng)次熱交換器以及除水系統(tǒng)的工作效率；組件溫度與混合總管溫度差值能反應(yīng)acm機(jī)渦輪工作效率以及tcv的工作狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)建立民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域特征參數(shù)的基線模型，然后得到區(qū)域特征參數(shù)的偏差值序列，實(shí)現(xiàn)民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的分區(qū)域監(jiān)控，克服由于個(gè)體監(jiān)測(cè)參數(shù)不能準(zhǔn)確反映實(shí)際運(yùn)行條件下整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的整體特性，導(dǎo)致故障早期特征不明顯的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為基于飛行數(shù)據(jù)基線模型挖掘的民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)故障早期預(yù)警的方法示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)改裝后部分狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)所對(duì)應(yīng)傳感器位置圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中b-4飛機(jī)的空調(diào)組件原始監(jiān)測(cè)參數(shù)序列；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中b-4飛機(jī)的空調(diào)組件區(qū)域特征參數(shù)偏差值序列；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例在matlab上仿真的gui截面圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

一種民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析方法，包括：

s1、采集民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)所述狀態(tài)參數(shù)確定飛行階段和對(duì)應(yīng)的監(jiān)控報(bào)文；其中，所述狀態(tài)參數(shù)包括：沖壓空氣溫度、空調(diào)組件溫度、混合總管溫度、引氣溫度、海拔高度、馬赫數(shù)、總溫、靜溫、發(fā)動(dòng)機(jī)防冰活門(mén)狀態(tài)、大翼防冰活門(mén)狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、客艙壓力，采樣頻率為每秒一次，最終通過(guò)qar數(shù)據(jù)進(jìn)行采集參數(shù)的譯碼，譯碼后數(shù)據(jù)信息以及該機(jī)的維修記錄如表1所示。

表1、某航空公司空調(diào)系統(tǒng)qar數(shù)據(jù)信息以及維修記錄

其中，沖壓空氣溫度、空調(diào)組件溫度、混合總管溫度、引氣溫度，與空調(diào)系統(tǒng)健康狀況直接相關(guān)，能準(zhǔn)確的表達(dá)民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)不同劃分監(jiān)控區(qū)域的狀態(tài)，尤其是民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵位置。沖壓空氣溫度、空調(diào)組件溫度、混合總管溫度、引氣溫度對(duì)應(yīng)傳感器的位置如圖2所示。

s2、根據(jù)所述飛行階段和對(duì)應(yīng)的監(jiān)控報(bào)文，選擇當(dāng)前時(shí)刻適用于描述所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的健康工作狀態(tài)的關(guān)鍵性能參數(shù)，所述健康工作狀態(tài)的關(guān)鍵性能參數(shù)通過(guò)基線模型挖掘方法建立系統(tǒng)健康基線模型；其中，飛行階段包括地面、起飛、巡航；

s3、采集空調(diào)系統(tǒng)的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)，將所述關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)相互做差，得到關(guān)鍵監(jiān)測(cè)參數(shù)的差值作為區(qū)域特征參數(shù)a、b、c、d，建立區(qū)域特征參數(shù)的基線模型；

基線模型反映了正常狀態(tài)下系統(tǒng)各狀態(tài)參數(shù)之間一種內(nèi)在的函數(shù)關(guān)系，判斷系統(tǒng)異常狀態(tài)的基本依據(jù)是實(shí)測(cè)狀態(tài)參數(shù)是否偏離基線值。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量值與相同條件下系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的基線值之間的殘差即可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障的在線監(jiān)控。

s4、將所述區(qū)域特征參數(shù)的觀測(cè)值與其對(duì)應(yīng)基線模型得到的估計(jì)值做差，得到區(qū)域特征參數(shù)a，b，c，d的偏差值序列，分析所述區(qū)域特征參數(shù)偏差值序列，并對(duì)其中的偏差值設(shè)置故障報(bào)警閾值，當(dāng)所述偏差值超過(guò)故障報(bào)警閾值時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警,然后進(jìn)入下一個(gè)監(jiān)測(cè)周期,重復(fù)s3-s4。

圖3所示為引氣溫度、沖壓空氣溫度、組件溫度、混合總管溫度的原始監(jiān)測(cè)序列，通過(guò)圖3可以看出，由于空調(diào)系統(tǒng)工作環(huán)境的惡劣，傳感器噪聲、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)誤差等，實(shí)際得到的監(jiān)測(cè)參數(shù)離散度較大，而由故障引起的微小變化容易淹沒(méi)在噪聲中。簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理雖能夠一定程度地消除趨勢(shì)圖離散度大的問(wèn)題，但往往對(duì)一些突發(fā)性故障或輕微故障的反應(yīng)不夠靈敏且滯后，帶來(lái)了安全隱患。而通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)基線模型的挖掘，對(duì)特征參數(shù)的偏差值序列進(jìn)行監(jiān)控，能實(shí)現(xiàn)對(duì)異常狀態(tài)的早期檢測(cè)與預(yù)警。

進(jìn)一步的，所述基線模型挖掘方法包括：

ss1、采集并學(xué)習(xí)民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下的所述關(guān)鍵性能參數(shù)，通過(guò)所述關(guān)鍵性能參數(shù)構(gòu)建與所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)相似的物理模型；

ss2、根據(jù)所述物理模型估計(jì)某一時(shí)刻所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的所述關(guān)鍵性能參數(shù)的估計(jì)值。

進(jìn)一步的，在ss1中，所述學(xué)習(xí)包括，通過(guò)歷史時(shí)刻的關(guān)鍵性能參數(shù)構(gòu)建歷史觀測(cè)向量，再根據(jù)所述歷史觀測(cè)向量構(gòu)造訓(xùn)練矩陣d。其中，編號(hào)為b-4飛機(jī)在2016/01/14-03/13期間共執(zhí)行了275次飛行任務(wù)。通過(guò)查詢排故記錄發(fā)現(xiàn)在2016/02/26日，發(fā)生駕駛艙區(qū)域溫度燈亮的故障。將飛行循環(huán)按照時(shí)間排序后，查詢到故障發(fā)生在207～211循環(huán)之間。經(jīng)工程人員排故后，最終結(jié)論為駕駛艙配平活門(mén)和左空調(diào)組件沖壓進(jìn)氣作動(dòng)器故障。接下來(lái)按照基線模型建模步驟，選取前100飛行循環(huán)飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)健康狀況下的性能參數(shù)構(gòu)造訓(xùn)練矩陣。性能參數(shù)首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的觀測(cè)樣本構(gòu)成如下訓(xùn)練矩陣：

進(jìn)一步的，在ss2中，將當(dāng)前時(shí)刻觀測(cè)向量與所述訓(xùn)練矩陣的每一個(gè)所述歷史觀測(cè)向量進(jìn)行相似性比較，確定每個(gè)所述歷史觀測(cè)向量的權(quán)重，通過(guò)每個(gè)所述歷史觀測(cè)向量的加權(quán)計(jì)算出某一時(shí)刻所述民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的所述關(guān)鍵性能參數(shù)的估計(jì)值。

進(jìn)一步的，在s3中，所述區(qū)域特征參數(shù)包括:引氣溫度與沖壓空氣溫度差值a、引氣溫度與混合總管溫度差值b、沖壓空氣溫度與組件溫度差值c、組件溫度與混合總管溫度差值d。其中，這四個(gè)區(qū)域特征參數(shù)的基線模型實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的分區(qū)域監(jiān)控，如果某一個(gè)偏差值發(fā)生了較大波動(dòng)，就說(shuō)明對(duì)應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)某區(qū)域出現(xiàn)了異常工作狀態(tài)，若超過(guò)故障報(bào)警閾值，則會(huì)及時(shí)發(fā)出故障預(yù)警。故障報(bào)警閾值的設(shè)置采用3σ原則，σ為參數(shù)偏差值的標(biāo)準(zhǔn)差。

針對(duì)編號(hào)為b-4的飛機(jī)，最終借助空調(diào)監(jiān)測(cè)參數(shù)的基線模型來(lái)計(jì)算空調(diào)性能參數(shù)的偏差值序列，如圖4所示，其中圖中實(shí)線表示監(jiān)測(cè)參數(shù)的偏差值序列，虛線表示故障報(bào)警閾值。

b-4飛機(jī)的檢測(cè)參數(shù)的偏差值序列在第169飛行循環(huán)左右的時(shí)候偏差值均超過(guò)了故障報(bào)警閾值，檢測(cè)出空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)異常。提前30飛行循環(huán)檢測(cè)出空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)異常。其中a、c、d的偏差值波動(dòng)較大，b的波動(dòng)較小。結(jié)合排故記錄可知，發(fā)生故障的部件為沖壓空氣作動(dòng)器，以及駕駛艙配平活門(mén)。沖壓空氣作動(dòng)器發(fā)生故障，影響到?jīng)_壓空氣門(mén)打開(kāi)情況從而使得沖壓空氣流量發(fā)生變化，直接影響到熱交換器工作效率。因此對(duì)a、c、d這3個(gè)區(qū)域特征參數(shù)的影響較大。而b特征參數(shù)代表的整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，因此偏差值波動(dòng)較a、c、d的要小。

本發(fā)明實(shí)施例可以在matlab上仿真實(shí)現(xiàn),仿真代碼如下:

在matlab中,本實(shí)施例的仿真gui界面如圖5所示。

綜上,本發(fā)明的民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集與分析方法，通過(guò)分析與民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，并建立不同工況下的健康基線模型，最后對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)域監(jiān)控，其優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于：

基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)參數(shù)的空調(diào)系統(tǒng)基線模型挖掘，是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，不需要對(duì)復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)建立其物理模型，僅根據(jù)其歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)即可建立基線模型，能夠更加準(zhǔn)確地反映個(gè)體系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行條件下的特性，為提高狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的靈敏度和可靠度奠定基礎(chǔ)；

針對(duì)整個(gè)飛行循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)性大、故障難以檢測(cè)的問(wèn)題，本發(fā)明中選擇地面、起飛、巡航3個(gè)飛行階段的數(shù)據(jù)用于空調(diào)系統(tǒng)在線健康監(jiān)測(cè)，能夠全面監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)不同工作狀態(tài)下的健康狀態(tài)；

采集的監(jiān)測(cè)參數(shù)最大程度涵蓋所有與民機(jī)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀況相關(guān)的參數(shù)集，通過(guò)分析空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)參數(shù)之間的關(guān)系，確定性能參數(shù)主要有空調(diào)系統(tǒng)座艙壓力、馬赫數(shù)、大氣溫度、防冰活門(mén)等參數(shù)，另外通過(guò)對(duì)空調(diào)現(xiàn)有傳感器系統(tǒng)改裝，新增能反應(yīng)空調(diào)性能的4個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，包括沖壓空氣溫度、空調(diào)組件溫度、混合總管溫度、引氣溫度，能更全面反映空調(diào)系統(tǒng)的健康狀態(tài)；

結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)航線常見(jiàn)故障模式以及傳感器的位置功能分析，將空調(diào)系統(tǒng)分若干子區(qū)域，針對(duì)每個(gè)子區(qū)域定義了區(qū)域特征參數(shù)，分別對(duì)子區(qū)域的特征參數(shù)進(jìn)行基線挖掘，提高空調(diào)系統(tǒng)故障早期預(yù)警的準(zhǔn)確度，并能輔助進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)故障隔離。

本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于設(shè)備實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法實(shí)施例的部分說(shuō)明即可。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。