| 出版日期：2003-03-24 总期号：1200 本年期号：19 |
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南航飞机远程诊断实时跟踪系统
【用户背景】 随着众多的新技术、新理念被加入到航空技术中，机载设备的电子化、集成化程度越来越高，特别是计算机技术在机载设备中的应用，提高了民航科技的智能性和自动性，但同时也提高了机载设备的复杂性。对航空公司而言，降低维护成本，减少航班延误取消率，实现安全关口前移等关键环节也已提上日程。实践证明，大量的维修成本来自于飞机维修过程中的非例行工作。控制非例行工作量是节约维护成本的有效途径之一。此外，根据故障现象，尽可能地提高维修水平和排故效率也是节约维修成本的另一有效途径，这就需要尽早地预测故障，快速准确地判断故障。 机载设备ACARS（Aircraft Addressing and Reporting System）计算机的出现为飞行数据的实时传送创造了可能性，南航的飞机远程诊断实时跟踪系统（ACRDRTS）项目的目的之一就是利用ACARS技术，通过接收和转换空地数据链下传数据，监控飞机和发动机运行状态，从而预报故障；目的之二就是通过接收来自飞行员、机务人员、ACARS和安全监测部门等多方面故障信息，利用已有的排故经验，经人工智能算法分析，向维修人员提供必要的参考信息，辅助提高维修水平和排故效率；目的之三就是向现有地面其它飞机监控系统提供实时数据，自动完成发动机监控数据向维修工程管理和决策部门的传送，减少人为差错、人工成本。 【系统介绍】 一、ACARS报文传送机制 在机载设备中，ACARS是一台确定的计算机。机载设备的其它计算机系统如数据管理组件(DMU)、飞行数据接口组件（FDIU）、飞机状态监控系统(ACMS)，以及全球定位系统（GPS）都和它交联。 二、航空公司使用ACARS报告 ACARS系统是一个双向系统，不仅可以向地面传送飞机实时数据，地面也可以向空中飞行的飞机传送数据，通知机组一些重要的信息，如当地气象数据， 空中紧急故障排故措施等。航空公司利用ACARS下传的数据可以知道飞机何时起飞、何时到达，甚至可以知道飞机从关舱门到起飞之间的间隔，以掌握航班的延误情况。通过分析ACARS故障报可以实时掌握营运中机载设备的技术状况。而通过分析ACARS位置报可以跟踪飞机的实时位置。为开拓新航线提供重要参考信息。 三、飞机维修技术支持文档系统 飞机技术支持文档系统是由飞机制造商和部件制造商或航空公司机务技术部门编写的飞机维修、放行、适航管理等一整套手册系统。这些手册构成了航空公司机务维修的核心参考系统，飞机制造商或部件制造商会定期或不定期地向航空公司发放手册的修订版本，航空公司会根据修订版本更新自己的文档支持系统。 
系统运作商务构架 在企业内部网(Intranet)上的文档索引系统在航空公司日常维护工作中发挥极大的作用。飞机维护人员可以快速地检索信息，快速获得维修支持，制定维护、排故方案，同时为无纸化办公提供了可能。ACRDRTS系统也是建立在TDMS基础上的一套快速支持系统。 四、飞机发动机监控 发动机作为飞机上唯一的动力系统，在工程上有其独特性，为掌握发动机的长期技术状况，航空公司都有一整套独立监控系统和程序，每日对每架飞机的发动机进行数据采样，将数据输入监控程序，建立发动机技术档案。 一般发动机生产商会向航空公司提供一些发动机数据分析软件，发动机监控人员需要定期从飞机上下载发动机采样数据，将采样点数据输入监控软件，实现监控分析。ACRDRTS就是利用ACARS数据链，将发动机数据自动转移到监控软件中，取消了人工下载数据的工作。 【系统构架】 ACARS实时数据首先进入ACARS报文接收地面工作站，再由ACRDRTS系统收集并实时显示给终端用户（飞机工程师），如果ACRDRTS捕捉到机载故障信息会向工程师发出警告，工程师可以判定该故障的严重性，如果认为需要采取行动，ACRDRTS可向工程师提供两种参考方法： 直接进入TDMS中的故障隔离手册和在排故历史经验库中直接参考排故历史经验。 
结合两种方法，工程师可以快速制定排故方案，待飞机落地后，只需验证故障的存在性，就可排故施工。 在飞机飞行的过程中，各种阶段的发动机报文也被ACRDRTS捕获，并自动传送到发动机监控系统中，不但取消了人工下载数据的操作，而且实现了实时监控的目的，使实时掌握发动机在飞行过程中各个阶段的技术参数成为可能。同时，ACRDRTS还提供了对飞行起落和飞行经历时间的统计，向生产部门提供一手参考。 【解决方案】 从系统功能上可以把软件系统大致分为如下几类：控制系统——如各种工控软件系统；信息系统——如各种数据及Web应用系统；实用工具系统——如各种文字处理、图形处理、磁盘工具、杀毒工具等；操作系统和服务系统；开发平台系统。 按照功能分离，我们将系统划分为几大模块：ACARS报文解码和数据广播；ACARSMAPClient实时跟踪故障显示；ERM发动机远程报文捕捉；STSSDataSwitcher排故专家知识库原始排故记录转换器；STSS 排故专家支持系统。 ACRDRTS显然是一个信息系统，它的开发有许多独特之处。比如网络性和安全性就比控制系统和实用工具系统更突出，因为它存放企业各种重要的数据，一旦系统崩溃，会给企业带来难以估计的甚至是灾难性的损失，而且要花费相当的人力和物力才可恢复，甚至不可恢复。 · 软件实现方法 运算逻辑和数据库处理的复杂性决定ACRDRTS不可能使用纯Web的方式实现，虽然Web体系可以满足大客户量和远程客户访问的需求，但在处理复杂运算逻辑和数据库运算方面显得心有余而力不足。传统的Client/Server体系虽然能够胜任运算和数据库处理的复杂性，但在处理远程用户和大用户量访问时，却不能避免由中心数据库的瓶颈带来的效率下降问题。特别是由于其绝大部分的商务运算逻辑放在Client端应用程序中，一旦系统需要升级或商务运算逻辑需要改变，就难以确保所有用户同步升级，更难免有漏网之鱼存在。只有使用三层(或多层)体系（分布式运算体系）才可能较为满意地解决这对矛盾：用户的大用户量分散性和商务逻辑的复杂性。它可以把复杂的商务运算逻辑和用户界面操作逻辑分离，商务运算逻辑的改变对所有用户同时产生影响，由中间件服务器处理用户进程，从而分担中央数据的网络负担，提高系统效率。这样，大量分散用户的访问和关键商务运算逻辑的升级问题同时得到了解决。 当然，并不是所有用户都具有系统全部的操作能力。比如，某些用户需要对数据进行复杂的筛选、查询和更新操作，而某些用户只需要简单的查询操作。如果把实现复杂操作的应用程序交给只需简单查询操作的用户使用就显得不合适了，所以系统仍然需要Web子系统的支持，以满足简单查询用户的需求。因此，ACRDRTS是一个以三层体系为主，Web体系为辅的混合系统。 · 平台和开发工具的选择 由于软件体系的决定，平台的选择包括数据库平台和中间件平台。 数据库的选择至关重要，需要考虑到数据的效率和稳定性，同时还要兼顾企业现有的投资和维护技术力量。在南航，M80 AIX主机上运行的是大型关系型数据系统，具备长期运行的稳定性和维护的可持续性。中间件平台的选择也需要考虑同样的问题。但由于中间件平台直接处理商务运算逻辑并紧紧和远程客户机相连，所以中间件平台的选择有许多不同于数据库平台选择的独特之处： 1. 服务类型的多样性 这点很关键。为了提高系统整体的效率，我们希望把非数据库的数据都由中间件处理，其中就包括WEB：HTTP服务和分布式运算；IIOP服务，以减少系统投资。 2. 技术标准的通用性 一个功能完善的中间件服务器应该是和具体的客户端开发语言或开发工具无关的，它要成为架通远程客户和中央数据库服务器的坚固大桥。而选择中间件，重要的是看它所采用的工业技术标准。 Sybase Enterprise Application Server(EAServer)是一个难得的中间件服务器软件。EAServer使用J2EE标准技术实现中间件，不但可以运行EJB/JSP，而且可以运行PowerBuilder的NVO组件，同时也可以安装任何标准类型的ActiveX 控件和C++ 的COBRA 类， 使客户端软件开发具有更多的选择。 【软件平台】 ACRDRTS的设计主要考虑到几个关键技术问题。首先是系统软件架构的定义，这是ACRDRTS应用系统的基础。然后是软件平台的选择，定义ACRDRTS的软件架构。最后是软件平台的选择，包括数据库平台、中间件平台和开发工具以及通讯协议。 数据库平台：运行ACRDRTS数据库和电子文档数据库。 中间件平台：SYBASE EAServer 4.1.1 运行PowerBuilder NVO组件和生成Web页面的Servlets和EJB组件。应用程序开发平台：Borland Jbuilder 7.0 编写的ACARS报文解码器和报文广播器以及SYBASE PowerBuilder8.0.2 编写的Easerver 组件和远程客户端可视界面。通讯协议： IIOP、TCP/UDP、HTTP。 用户点评 中国南方航空公司机务工程部ACRDRTS项目负责人认为：“SYBASE EAServer和PowerBuilder/PowerJ在中间件和数据库系统开发中技压群雄、独树一帜。EAServer是一个优秀和强大的平台，我也用过WEBLOGIC，其功能和稳定性不及EAServer的一半。现代企业里，对于Web的应用只是一部分，把太多的应用放在Web上处理，既没必要也没可能。像南航这样的企业需要的是一个像EAServer这样的平台，一个可以容纳尽可能多的技术标准的综合平台，同时兼顾了企业IT开发团队的不同技术层面，使企业在一套平台上就可以实现尽可能多的选择，以构建一套更复杂更综合的系统，减少了重复投资。” |
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