秦征，鞠艳秋，任国志，马兆华
陆军航空兵学院,邮编:101123
摘要
本软件基于层次分析法构建的模型标准，依托visual studio 2019的软件开发功能，实现了一个可以通过老龄直升机使用数据对其健康状态进行评估的平台。为老龄直升机健康状态评估管理提供了信息化、现代化的支持工具。同时以某型老龄直升机机群为例，对评估软件状态评估模块功能可靠性进行检验。
关键字：老龄直升机；数据管理系统；可靠性检验；状态评估
第1章 课题背景与意义
目前对老龄直升机多偏向直升机状态监测、信号处理和数字化平台管理方面的研究，大部分以理论研究和平台搭建为重点研究部分,而忽略了在役老龄直升机这一特殊机群庞大的历史维护数据基础和可靠的数据来源。本文以老龄直升机的使用数据为依托,设计和开发出老龄直升机状态评估系统,对老龄直升机所处的健康状态进行分析,针对潜在故障提前做好预防措施,最大程度实现对老龄直升机的健康管理。
第2章系统要求
2.1软件的需求分析
本文通过上述对直升机健康状态评估的研究以及和专家教授、机务维修人员进行沟通与交流，听取意见建议确定了如下主要开发需求：
2.1.1功能需求
（1）软件的评估思路
该评估软件通过查看维修手册、条令法规、专家交流和数学逻辑推理模型等方式对指标选取进行处理，同时以层次分析法为基础，集合隶属度函数进行状态的综合评价。
（2）软件的易用性
该直升机健康状态评估软件应具备良好舒适的操作性和界面交互性，支持大量数据的存储、查询等功能，简化操作步骤；运行程序快速高效，优化评估算法和数据库搭建；功能设计完善，能够基本满足用户的操作需要。
（3）软件的扩展性
该评估软件应具备良好的扩展性，主要体现在指标体系扩展性、维修检查记录扩展性、基础使用数据输入扩展性三个方面。允许管理员进行相应的管理操作。
2.1.2安全性需求
用户不能查看其它使用者存储的状态维护数据、评估记录结果等信息，只能对自己的数据进行查看和修改；管理员能够对用户和管理员注册信息进行搜索查看等管理操作，对维修状态数据只能进行查看、搜索、修改和刷新，对指标体系能够进行重构和保存，对评估结果只能进行搜索查看功能。
2.2系统的可行性分析
一是强大易操作的面向用户的编程开发系统。本软件以visual studio 2019为开发工采用SQL sever 2019数据库设计平台，易于实现操作方便快捷的状态评估软件。
二是老龄航空器健康评估体系已初具模型。在老龄飞机的健康管理研究中,汤翠翠[1]提出了老龄飞机结构维修数字化的管理体系；张翔[2]研究了老龄飞机在维护工作中的可靠性与安全性管理,强调了健康评估在实际工作中的重要意义等一些人员的研究，提供了良好的基础条件。
三是老龄直升机健康评估系统的技术理论支撑环境明显改善。随着当代高新技术的不断研究和发展，如多媒体技术、数据库和数据仓库、人工智能、管理技术及信息管理科学等，使得老龄直升机健康评估系统的技术支撑环境持续优化，更趋科学完善。
2.3目标系统要求
1、提供一款易于操作、方便实用的综合健康评估支撑软件。老龄直升机健康评估的全部过程可以依托计算机来实现，包括综合健康评估中的健康指标体系的确立、基于专家分析法的健康指标判断矩阵的生成、基于层次分析法的指标权重的获得、最终综合健康评估情况的呈现等。
2、确保数据传输的快捷有效，这有利于存储和管理相关的历史数据，以便于实现综合健康评估系统与数据库的及时交互、快速互联。
3、向其他用户或系统提供便于调用该软件的借口，依托原型系统的借口使其用好更加优秀的关联性和实用性。
4、直观、一致、易操作的操作界面，清晰友好的人际交互界面，不断优化软件应用的逻辑功能。
第3章老龄直升机状态评估系统设计
3.1系统的整体设计
3-1 老龄直升机状态评估系统运行原理图
此系统的评估运行过程如上图3-1所示。首先，进入登录界面，选择用户或管理员身份进入注册界面进行账户注册，注册成功后返回登录界面登录。登录成功后进入用户或者管理员操作界面，若是用户界面可以进行维修状态记录操作和综合健康状态评估计算操作，若是管理员登录进入管理员界面可以进行用户和管理员注册信息管理、指标体系管理、评估结果管理和维修数据管理操作。其中后台运行管理功能、数据参数管理功能和信息查询功能都是通过软件对数据库进行数据的查询读取实现的，用户也可以根据自身需求对数据库内的信息进行动态的修改、删除和补充，实现数据库的基本维护功能。
3.1.1系统界面整体设计
本系统主要包括用户模块和管理员模块两大功能模块,其中用户模块细分为登录注册模块、评估计算模块和维修数据记录模块三个子模块可供用户进行基础数据输入、评估计算和直升机日常维修数据的记录，管理员模块细分为登录注册模块、用户注册信息管理模块、管理员注册信息管理模块、指标体系管理模块、维修状态数据管理模块和评估结果管理模块六个模块主要实现管理员账号的注册登录、用户和管理员注册信息的管理、评估计算结果的管理、指标体系管理和维修状态数据的管理。
3.1.2后台数据库的整体设计
为了实现系统的功能设计，就要有相应的数据库表设计。根据系统的功能设计要求为各个数据库表设计字段、数据类型、长度和是否为空等的相关信息。在实际调研调研和需求分析的基础上，对该系统设计数据库。再由系统的需求分析可以看出，本系统有两个角色：一般用户和管理员用户，他们在系统的运行使用过程中分别起着不同的作用。本系统数据库共建了如下表：用户和管理员注册信息表、维修状态记录表、评估结果计算表等。
3.2前台模块的设计和实现
3.2.1登录注册模块
此模块用于提供用户和管理员账号注册和登录功能，实现用户对使用数据、操作记录、信息处理的独立保密操作，该登录注册模块采用用户和管理员模块的两种角色选择，同时添加验证码验证功能，防止恶意注册登录，提高软件安全性能。具体页面设计如图3-2、图3-3所示。具体操作为：双击评估软件的应用程序，进入登录界面。进行身份选择，点击注册按钮，进入相应身份的账号注册界面，依据提示注册账号即可。若是管理员账号的注册，需提前获取注册码，注册成功后自动返回登录页面，界面相应位置会自动显示刚刚注册账号和密码等信息。
3-2老龄直升机状态评估系统登录界面 3-3评估系统用户注册界面
3.3.2维修状态记录模块
该模块为用户提供了维修参数的记录功能，本模块通过Microsoft SQL Server 2019 数据库建立了庞大的后台数据库对直升机维修检查状态信息进行储存，同时通过人机交互界面的设置实现用户对数据库的维护。具体页面设计如图3-4所示。点击“维修状态记录”，进入直升机维修状态检查记录管理界面，本界面包括对于直升机类型、直升机编号、检查时间、检查负责人、损伤区域、损伤原因等信息参数的输入，同时用户可以根据按钮的操作提示对维修检查记录进行增加、修改、刷新或者删除等操作。
3-4老龄直升机状态评估系统维修状态记录模块
3.3.3评估计算模块
健康状态评估计算模块是实现该评估软件主要功能的核心模块，用户将老龄直升机的基础使用数据进行规范填写后，系统对其进行分析计算。此外软件还会自动将相应数据进行存储。点击“评估计算”，进入直升机基础数据输入界面，共有环境腐蚀、意外损伤、疲劳损伤、EWIS损伤四个目录窗口，依次点击选择按照相应提示进行相关数据的输入，如图3-5所示。输入完毕后点击“计算”按钮，软件进入运算程序，运算结束后弹出评估计算窗口，如图3-6所示。点击“刷新”按钮，所有文本框内的输入数据会被清空，点击“返回登录”按钮，返回到登录界面，点击“退出”按钮，退出程序。
3-5数据输入界面 3-6评估计算结果界面
3.4后台管理模块
管理员按不同的账号登录后台管理界面，对用户注册信息，评估计算结果、维修状态记录等进行管理。
3.4.1用户和管理员注册信息管理模块
用户注册信息模块与管理员注册信息模块分属两个不同的功能模块，但因其原理相同、，遂将这两个功能模块放到一起进行介绍。首先分别对存储用户注册信息和管理员注册信息的数据库进行查询，并将数据库与数据列表建立连接，对数据进行显示，同时管理员还可对数据库进行功能。点击“用户注册信息”，进入用户注册信息管理界面，可对所有注册成功的用户账号的机型、直升机编号、账号密码、注册人姓名、联系方式、注册日期进行查询管理，实现对所有的用户注册信息包括查询、删除、修改等按键功能。如图3-7所示。点击“管理员注册信息”，除数据不同外其他操作相同。同时点击列表数据，文本框内会对应显示。如图3-8所示。
3-7管理员界面-用户注册信息界面 3-8管理员界面-管理员注册信息界面
3.4.2指标体系管理模块
此模块是用于满足管理员对直升机状态评估指标体系的维护和管理的需求，实现对指标体系中不同的指标进行添加、删除等操作。点击“指标体系管理”，进入指标体系管理界面，用户可以在该管理界面内进行“添加一级指标”、“添加二级指标”、“删除指标”等按键操作，增加全部展开和全部折叠按键功能，并添加右键菜单栏功能，当在空白处点击右键时，弹出“清空”和“添加根节点”菜单信息，若选择指标后点击右键将会出现“添加子节点”和“删除选中节点”菜单信息。如图3-9所示。
3-9管理员界面-指标体系界面
3.4.3评估结果管理模块
此模块用于实现管理员对用户基础输入的数据，以及评估计算结果进行统一管理。通过对3.3.3评估计算模块中建立的数据库进行连接实现查询、修改等操作。点击“评估结果”，进入评估结果管理界面，如图3-10所示。可以在列表中看到用户进行评估计算时输入的基础数据、评估结果等信息，在文本框中输入直升机编号，点击“查询”，该编号直升机的所有数据在列表中显示，点击列表中任一行的数据，会调出评估结果显示界面，相应数据的最终运算结果将会在“评估计算结果”界面内相应区域进行显示。点击“返回”按钮，界面会回到评估结果界面，点击“退出”按钮，退出程序。
3-10管理员界面-评估结果界面
3.4.4维修数据管理模块
此模块用于实现管理员对所有输入维修数据的统一管理和调度，建立完善的数据库体系，使陆航直升机历史维修数据的管理更加系统高效。点击“维修状态”，进入维修状态管理界面，对所有用户输入的直升机类型、直升机编号等信息查询管理，添加包括查询、修改在内的按键功能。如图3-11所示。
3-11管理员界面-维修状态界面
第4章评估软件可靠性检验
为检验软件的实际评估效果，抽取某系列直升机38年机龄直升机和20年机龄直升机的实际历史使用数据，对本软件的可靠性进行检验，将收集到的数据，输入评估系统运行结果分别如图4-1、图4-2所示。
4.1 38年机龄直升机评估结果
4-1 38年机龄直升机评估计算结果界面
上述结果表明：该架作为测试的38年机龄直升机的综合评分为55.069，最终健康状态评价为“一般，性能明显退化，维修合格后进行使用”，且环境腐蚀、意外损伤、疲劳损伤、EWIS损伤得分情况均在一般等级，与实际情况一致，软件功能正确。
4.2 20年机龄直升机评估结果
4-2 20年机龄直升机评估计算结果界面
上述结果表明：该架作为测试的20年机龄直升机的综合评价得分为，最终健康状态评价为“较好，加强日常维护，不影响使用”，且环境腐蚀、意外损伤、疲劳损伤、EWIS损伤得分情况均在良好等级，与实际情况一致，软件功能正确。
第5章总结
本文从前台管理和后台管理两个部分对老龄直升机状态评估系统功能进行了详细介绍，并通过实例对软件功能进行了验证，结果表明具有一定可用性，但软件精度、舒适度仍需进一步提高和优化。老龄直升机状态评估系统的设计和开发，为老龄直升机的状态评估提供了信息化的支撑软件，能够预先判断老龄直升机所处的健康状态，对达到针对潜在故障提前做好预防和控制措施具有重要现实意义。
参考文献
[1] 汤翠翠.基于历史数据的老龄化飞机健康管理方法研究[D].航空工程学院.2016.
[2] 张翔,吴金忠.老龄飞机常见故障与结构损伤[J].航空制造技术,2012.
[3] 人才招聘系统的设计与开发[D].JaVa Web,2015.
[4]周忠荣，曾爱林.数据库原理与应用[M].北京.清华大学出版社，2003.