基于PDA与IETM的航空保障辅助维修系统研究

2017-06-01王云翔欧海英杨茂胜王海东

设备管理与维修 2017年1期

关键词：航空装备辅助

王云翔，欧海英，杨茂胜，王海东

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

基于PDA与IETM的航空保障辅助维修系统研究

王云翔，欧海英，杨茂胜，王海东

（海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

针对舰船航空保障装备结构复杂、可靠性要求高的特点，开发一种面向一线维护人员使用的便携式辅助维修系统。该系统采用PDA作为硬件终端，基于IETM技术实现辅助维修的手段，可以与舰船装备管理系统进行数据交换。论述该系统的功能、体系结构、信息流程及其实现的关键技术，以为提升一线装备维护能力起到辅助作用。

PDA；IETM；辅助维修

0 前言

舰艇航空部门航空保障装备是涉及领域众多、专业复杂的系统，由于其结构复杂、集成度高、可靠性要求高的特点，给日常维修保障工作带来很大难度。为了提高维修保障作业的灵活性，提升维修效果，结合移动式辅助维修（PMA）与交互式电子手册（IETM）技术，研究辅助维修的方法。

PMA技术是指通过便携式的电脑硬件，也可以是PDA，搭载一定的软件系统，对维修方式方法进行辅助决策，提高保障效率。一般情况下要求PMA具有与维修人员的交互功能，以及与被测设备直接通信的功能。IETM技术实际上是软件系统，其综合应用专家系统、多媒体信息处理、数据库管理以及电子出版等技术，将种类诸多、内容繁杂的操作使用说明、维修指导、技术图纸资料等信息精炼组织，有机地结合为一体，构成电磁介质，具有一定的交互能力[1，2]。

1 系统功能分析

将PDA与IETM技术应用于航空保障装备的辅助维修中，主要目的是实现维修现场的智能化培训，维修决策支持，是以实用性、安全性、经济性为建设原则。PDA作为辅助维修的硬件平台，由于航空保障装备不具有航空装备的集成化特点，因此不要求PDA与被测设备直接通信。而PDA与维修人员的交互功能通过搭载IETM软件实现，其集成多种航空保障装备的信息资源，为维修人员随时随地提供需要的维修信息，辅助维修。

航空保障装备辅助维修系统由系统管理、维修保养、设备管理、维修指导和数据通信等几个子系统组成，分别完成相应的功能（图1）。

图1 航空保障装备辅助维修系统功能

系统管理模块是指登陆系统的用户进行管理。一方面，超级管理员可以新增、修改和删除普通管理员的相关信息；另一方面，也可以修改各个管理员的权限，也就是所能浏览、修改的装备范围。由于航空保障系统无论从行政划分上看，还是从装备归属上看，都应该区分管理，相互之间不要存在干涉，既便于保密，也利于区分责任。维修保养模块是装备日常管理的一部分，用于进行日常检拭时，记录装备的故障信息、保养信息，同时，对于需要维修的装备，要将维护过程进行详细记录，便于后期查询。设备管理模块提供设备的详细信息，使用信息主要是记录设备的日常使用信息，用于统计设备正常工作时间及使用寿命；备品配件信息记录库存备件的基本情况，同时应具有备件使用的统计分析，便于辅助领导决策。维修指导模块提供部门所辖装备的详细技术资料，采用IETM技术实现，涉及系统的原理、构造、维修方法、维修理论等方面。同时，该模块还提供故障诊断的基本功能，通过专家知识库、推理机和结论库等子系统提供合理的维修方案。数据通信模块是指与上级航空保障装备管理系统服务器的交互，提供与服务器的数据交换管理功能，可以将日常工作中采集到的故障信息、维修信息和使用信息等上传服务器，也可以将服务器上的技术资料下载到PDA终端上。

2 系统结构设计

2.1 网络体系结构

系统将结合XML、ASP、ADO.NET和JavaScript等技术，采用客户/服务两层架构（图2）。

图2 航空保障装备辅助维修系统网络体系

舰船装备管理服务器为服务器端，由Web服务器、应用程序服务器和数据库服务器构成。IETM数据库等各类数据库驻留于数据服务器，分别存储和管理检拭、维修中涉及的不同类型数据。客户端是PDA上安装的便携式辅助维修系统，可以联网模式或单机模式工作，其带有数据总线和测试接口，可以由一线维护人员手动录入信息到便携式数据库，也可以通过串行接口将数据上传服务器或下载到移动端。采用Web浏览器为用户引入系统工作界面，浏览器上可运行以Java Applet形式存在的客户端应用程序，并带有便携式数据库，临时存储装备状态检测信息和从网络服务器下载的训练与维修辅助资料信息，方便系统在维修现场以单机模式运作。

2.2 PDA体系结构

该系统使用PDA作为便携式维修终端，可以完成维修信息的采集、分析和管理，减少基层人员的作业时间和工作量，提高基层单位的工作质量和效率，保证数据采集工作的及时性和准确性。操作系统采用Windows CE，数据库管理系统采用SQL Server Mobile，开发工具采用Visual Studio 2005。和PC系统不同的是，PDA系统存储空间小，处理速度有限，所以在软件设计时要充分考虑系统资源的利用率，尽量少占用内存，避免大量的数据处理和计算。系统采用模块化设计，各模块独立封装，在方便维护的同时，也便于系统的升级扩展。

系统结构由3部分组成，即表示层、功能层和数据层（图3）。表示层为用户提供操作界面，实现与用户的交互，以直观的形式表现系统信息，在这层的程序开发中主要是使用可视化编程工具。功能层相当于应用的本体，是整个系统的核心，它将具体的业务处理逻辑地编入程序，主要包括数据库的连接、事务处理、身份验证、数据处理和数据通信等业务逻辑。数据层就是DBMS，负责管理对数据库数据的读写，并响应服务器的数据请求[3]。

2.3 数据处理方式

人工查询数据或录入数据都是通过网页形式的工作界面实现的。用户提出服务请求后，该请求将以XML文件的形式通过Web浏览器传递给系统的Web服务器，Web服务器处理用户请求，激活应用程序服务器中相应的应用程序[4]。该程序执行服务请求，通过SQL和ADO.NET访问数据库服务器，得到用户需要的信息，而后把这些信息组合起来，动态生成一个XML文件，通过Web服务器送回用户端Web浏览器，同时返回一份XSL排版样式文件，Web浏览器负责解释XML文件并将其转换为HTML形式呈现给用户。

3 系统IETM的设计与实现

航空保障系统便携式辅助维修系统IETM的主要用途是指导舰员级维修保障。根据部队工作实际及业务需求，将舰船技术信息分为部件信息、人员信息、程序信息、故障信息、维修计划信息等7大类数据模块（图4）。所有数据信息都可以归纳为文本类和非文本类，其中文本类包括以文本形式存在的数据集，非文本类则是以插图及多媒体形式存在。IETM在对数据的处理，主要涉及到数据标记、数据显示和数据存储。

图3 PDA系统结构

图4 IETM系统模块组成

3.1 系统数据标记

航空保障装备IETM系统采用可扩展标记语言，即XML。XML是用来描述一种称为XML的文件的数据对象，同时也部分的描述了处理这些数据对象的计算机程序的行为，它是一种SGML简化版的语言，可在记事本或者写字板等文本编辑器中创建，也能在任何能够编写简单文本文件的文字处理程序中创建[5]。

3.2 系统数据显示

在XML中，内容和显示方式是分离的，其显示方式从信息本身中抽离了出来，放在了样式表Style sheet中。这样人们在编写XML文件时，只需关注文件中的数据和数据结构，并且可以使信息表现方式的修改、数据的搜索更为简便，也使得XML具有更好的自描述性。在航空保障系统IETM系统中，采用可扩展样式语言XSL（Extensible Style sheet Language）。

XSL是专门针对XML文档的样式提出来的规则，能使XML文档得到更加有效地表现。XSL本质上是XML文档的一种延伸，是由XML语言行成的一个XML的应用程序，这是因为它和XML文件在语法上是一致的。不同的是XSL文件的扩展名是“XSL”而不是“XML”。XSL元素用来指引XSL处理器如何对XML文档中的数据进行格式化，并按照XSL文件中规定的输出样式将XML文档表现出来。而一般的XSL处理器常常都附着在支持XSL的浏览器中。因此，XSL处理器在解读XSL与XML文档后，就可产生相应的输出结果，然后通过浏览器展示出来。

3.3 系统数据存储

本文采用S1000D标准处理文本类数据和非文本类数据。其主要涉及数据模块DM与公共源数据库CSDB。

数据模块是装备的各种信息是以离散的形式存在的最小的信息单元，用于文本类数据的存储。数据模块包括两个部分：标识部分与内容部分。标识部分是数据模块的唯一标识码，标识部分的数据可以用于数据库中数据模块的管理、检索功能的管理和控制等方面；内容部分则是供用户阅读的部分。

公共源数据库是IETM数据管理的中心，但只是一个虚拟的数据库，一般利用关系数据库来实现，它和上面介绍的数据模块构成了S1000D标准的两个核心概念。公共源数据库是信息存储和管理的容器，为生成技术手册而需要的所有信息对象都保存在其中。

（1）文本类数据的存储。文本类数据是以数据模块的形式进行的存储。本文定义数据模块的标识部分是数据模块的唯一标示码，也就是文本ID，由数据库管理系统自动生成。而内容部分则是供用户阅读并可扩展标记的语言，即XML进行描述的部分。

存储数据模块形式存在的文本信息时，首先将数据模块标识部分也就是文本ID作为唯一标识码存储到关系数据库的字段，然后将内容部分即XML文档作为一个整体，以XML数据类型为存储类型存储到数据库中，所有的文本类数据可存储在一个表中。文本类数据映射到关系数据库表，表1。

表1 文本数据属性表

（2）非文本类数据的存储。非文本类数据主要包括图片和多媒体文件，他们并非直接存储在数据模块DM中，而是单独存储，只是需要与数据模块DM建立起一定的链接关系。每一图片或多媒体数据文件对应一个控制码，也就是图片ID或多媒体ID，如表2、表3所示。

表2 图片数据属性表

表3 多媒体数据属性表

存储图片时，以图片控制码（图片ID)作为唯一识别标记，将图片作为一个整体存储成IMAGE数据类型，但多媒体数据较大，直接存储成一个二进制格式，如var binary（MAX），会影响数据库的运行效率，因此在存储多媒体时，将多媒体文件存放到某一文件夹目录下，而在数据库中存放该视频文件所在的文件路径URL，这样程序只要到数据库读取文件的存放路径，再根据这个路径去调用视频文件即可。