Тема:Обзор автоматизированных средств измерения военного назначения.
Исполнитель - Шилов Николай Романович, гр.341-об.
Научный руководитель - Скрипко Ольга Валерьевна д-р техн. наук, профессор каф. АППиЭ.
ВведениеВ современных условиях развития военной техники метрологическое обеспечение и точность измерений приобретают первостепенное значение. От качества измерительного оборудования напрямую зависит эффективность эксплуатации вооружения и военной техники, безопасность личного состава и успех выполнения поставленных задач.
Метрологическое обеспечение в военном деле представляет собой комплекс мероприятий, направленных на достижение единства и требуемой точности измерений при решении задач воинской деятельности. Особую роль в этом процессе играют автоматизированные системы измерения, которые позволяют существенно повысить эффективность контроля технического состояния вооружения и военной техники.
Основные требования к средствам измерения в военном деле включают:
- Высокую точность и достоверность результатов
- Устойчивость к экстремальным условиям эксплуатации
- Быстроту проведения измерений
- Надёжность и долговечность
- Возможность автоматизации процесса измерения
- Простоту в обслуживании
В данном докладе мы рассмотрим основные типы автоматизированных систем измерения военного назначения, их технические характеристики, современные тенденции развития и перспективы внедрения новых технологий. Особое внимание будет уделено вопросам автоматизации процессов измерения и интеграции измерительных систем с системами управления различного уровня.
Актуальность темы обусловлена постоянным совершенствованием военной техники и необходимостью обеспечения её надёжной эксплуатации посредством современных методов и средств измерения.
1.Военно-измерительная техника и средстваВоенная измерительная техника представляет собой совокупность средств, предназначенных для определения физических величин с нормированной точностью. Таким образом, военно-измерительная техника -- это совокупность средств, предназначенных для определения опытным путем и с известной (нормированной) точностью физических, ве-личин (параметров ВВТ, окружающей среды, материально-технических средств и т. д.), а также для обеспечения единства измерений в Вооруженных Силах РФ.
Отличительной чертой военной измерительной техники яв-ляется то, что погрешность, с которой она выполняет свои функции в измерительном процессе, лимитирована. Иначе говоря, во-енная измерительная техника имеет нормированные метрологические характеристики, под которыми понимают такие свой-ства, которые позволяют судить о ее пригодности для измерений определенных физических величин в заданном диапазоне значений с заданной точностью.
1.1 Классификации военной измерительной техникиКлассификация военной измерительной техники (рис.1):
1. Универсальность применения
2. Назначение
3. Сложность и функциональность
4. Мобильность
5. Функциональное назначение
6. Вид измеряемых величин
Рисунок 1. Классификация военной измерительной техники2.Автоматизированные измерительные системы военного назначения:Автоматизированные измерительные системы военного назначения (АИС ВН) представляют собой сложные технические комплексы, специально разработанные для решения задач в военной сфере.
Применение войсковых средств измерений не позволяет до-статочно быстро и своевременно производить проверку ВВТ при их эксплуатации, так как доставка и подсоединение большого числа приборов к контролируемым образцам и питающей электросети требуют много времени и трудозатрат.
Для автоматизации контроля и диагностики сложных комплексов ВВТ используют автоматизированные средства контроля, к которым можно отнести автоматизированные системы (встроенные и внешние) контроля, приборы (пульты) автоматизированного контроля и др.
Встроенные системы контроля представляют собой совокупность измерительных преобразователей, линий передачи измерительной и управляющей информации, средств обработки, отображения и документирования этой информации. Они служат для контроля работоспособности образцов ВВТ перед применением и во время их применения по назначению, для предупреждения экипажа об аварийной ситуации, для автоматического подключения резерва при отказе (повреждении) основных узлов (блоков), для обнаружения места отказа с точностью до сменного элемента. С этой целью встроенные системы контроля создаются так, чтобы они могли:
- проверять максимальное число информативных параметров, определяющих техническое состояние образца ВВТ;
- осуществлять контроль указанных параметров автоматически или полуавтоматически за минимально возможное время;
- не оказывать возмущающего воздействия на работу проверяемого образца (отказы системы контроля не должны нарушать работоспособность образца);
- иметь высокую общую и метрологическую надежность, минимальные габаритные размеры и массу
Внешние автоматизированные системы контроля служат для получения информации о техническом состоянии образцов ВВТ. С этой целью они (с минимальным участием операторов) решают задачи контроля и диагностики образца ВВТ, отдельных его узлов (блоков), регулировки параметров и прогнозирования технического состояния. Для определения технического состояния образца ВВТ автоматизированные системы контроля производят, как правило, допусковую оценку его параметров, т. е. определяют, находятся ли измеренные значения контролируемых параметров в пределах установленных на них допусков.
В самом общем виде в состав автоматизированной системы контроля входят измерительные, анализирующие (обрабатывающие, вычислительное), индикаторные и управляющие устройства (рис.2).
Рисунок 2. Структурная схема автоматизированной системы контроляФункционально-модульные автоматизированные измерительные системы представляют собой наборы модульных малогабаритных мер и измерительных приборов различного назначения, конструктивно объединенных в одном базовом блоке.(рис. 3)
Рисунок 3 Структурная схема функционально-модульной автоматизированной измерительной системы
Рисунок 4. Структурная схема функционально-модульной автоматизированной измерительной системыПриборно-модульные автоматизированные измерительные системы (рис.4) строятся путем агрегатирования программно-управляемых средств измерений: общего применения, объединяемых друг с другом и с управляющей ЭВМ посредством стандартного приборного интерфейса. Помимо программно-управляемых мер и измерительных приборов и управляющей ЭВМ в состав та- кой системы входят различные вспомогательные устройства: коммутаторы измеряемых параметров и сигналов измерительной информации, средства отображения и документирования результатов измерений, устройства сопряжения системы с объектом контроля, кабельные соединения, средства энергопитания, вентиляции и др.
Основные компоненты АИС ВН:
- Измерительные преобразователи (датчики)
- Каналы передачи данных
- Вычислительные устройства
- Системы обработки и хранения информации
- Средства отображения результатов
- Программное обеспечение
- Системы защиты и шифрования
Особенности военного применения:
АИС ВН должны обеспечивать высокую точность измерений при работе в сложных условиях эксплуатации. Они способны функционировать в широком диапазоне температур, при повышенной влажности, вибрации и других неблагоприятных факторах. Важной особенностью является защита от несанкционированного доступа и возможность работы в условиях электромагнитных помех.
Функциональные возможности:
- Автоматический сбор данных с различных датчиков
- Обработка измерительной информации в реальном времени
- Автоматическое определение параметров объектов
- Выдача рекомендаций по принятию решений
- Ведение баз данных и архивация результатов
- Формирование отчётов и графических материалов
- Возможность удалённого управления и контроля
Особенности эксплуатации:
АИС ВН должны обеспечивать:
- Быстрое развёртывание в полевых условиях
- Возможность автономной работы
- Устойчивость к механическим воздействиям
- Работу в условиях ограниченной видимости
- Возможность оперативного ремонта
- Взаимозаменяемость компонентов
Современные тенденции развития:
- Интеграция с системами искусственного интеллекта
- Развитие беспроводных технологий передачи данных
- Миниатюризация компонентов
- Повышение автономности работы
- Улучшение интерфейсов взаимодействия
- Интеграция с беспилотными системами
Преимущества использования:
- Повышение эффективности контроля технического состояния
- Сокращение времени на проведение измерений
- Уменьшение влияния человеческого фактора
- Повышение достоверности результатов
- Возможность длительного непрерывного мониторинга
- Автоматизация рутинных операций
- Быстрое принятие решений на основе точных данных
Таким образом, автоматизированные измерительные системы военного назначения представляют собой высокотехнологичные комплексы, обеспечивающие решение широкого спектра задач в военной сфере. Их развитие направлено на повышение эффективности использования вооружения и военной техники, улучшение качества контроля и управления, а также обеспечение безопасности личного состава.
3.Агрегатные комплексыКлассификация и принципы построения агрегатных комплексов (АК) средств измерений и средств автоматизации, предназначенных для построения автоматизированных измерительных систем, систем автоматического и автоматизированного управления, контроля, диагностики, а также их составных частей, установлены ГОСТ 26.002-81 «Единая система стандартов приборостроения. Комплексы средств измерений и автоматизации агрегатные. Общие положения, классификация и принципы построения».
Агрегатный комплекс представляет собой упорядоченную совокупность технических средств, программ и необходимой документации, отвечающую требованиям соответствия функциональному назначению АК, совместимости СИА и дальнейшего развития комплекса и предназначенную для удовлетворения конкретных потребностей в измерениях и (или) автоматизации. Агрегатные комплексы СИА создаются с целью решения задач автоматизации измерений, контроля, диагностики и управления объектами и процессами.
Агрегатные комплексы СИА создаются и совершенствуются на принципах соответствия функциональному назначению агрегатного комплекса, совместимости СИА и развития агрегатного комплекса.
Принцип соответствия агрегатного комплекса своему функциональному назначению и совокупности решаемых задач достигается удовлетворением требований функциональной, структурной и параметрической полноты комплекса. Агрегатные комплексы включают в себя техническую, программную и нормативную части.
Техническая часть состоит из оптимизированных по вы-бранным критериям функционально-параметрических рядов СИА.
Программная часть состоит из совокупности программ системного и прикладного математического обеспечения, разработанной в соответствии с функциональным назначением АК.
Нормативная часть состоит из эксплуатационной документации и систем нормативно-технической документации на АК в целом к СИА АК.
Агрегатные комплексы СИА подразделяются по способу агрегатирования и по степени универсальности.
По способу агрегатирования различают приборно-модульные агрегатные комплексы (АКП) и функционально-модульные (АКФ).
Основу АКП составляют эксплуатационно законченные СИА в модульном исполнении, предназначенные для автономного применения и агрегатирования в системы, имеющие индивидуальный источник питания, самостоятельный корпус и независимое управление.
Основу АКФ составляют конструктивно и функционально законченные СИА в модульном исполнении, не предназначенные для автономного применения, из совокупности которых создаются различные эксплуатационно законченные СИА агрегатного комплекса и системы.
Описание агрегатных средств комплексом характеристик производится на функциональном, структурном и параметрическом уровнях.
Функциональный уровень описания агрегатных средств включает описание функций, выполняемых АС ИИС по преобразованию информационного сигнала.
Структурный уровень описания агрегатных средств включает описание входных и выходных информационных сигналов и сигналов, обеспечивающих согласованную совместную работу АС ИИС, а также характеристик преобразования в объеме, необходимом для структурного синтеза ИИС.
Параметрический уровень описания агрегатных средств включает описание номинальных значений и предельных отклонений характеристик агрегатных средств в объеме и виде, необходимых для параметрического синтеза ИИС.
Объединенные в ИИС агрегатные средства должны обладать свойствами совместимости: функциональной, информационной, энергетической, эксплуатационной, надежностной, конструктивной и метрологической.
Функциональная совместимость -- свойство агрегатного средства, обеспечивающее согласование выполняемых функций. Она достигается функциональной законченностью и соответствием агрегатных средств набору функций и их сочетаниями, предусмотренными назначением комплекса.
Информационная совместимость -- свойство средства, обеспечивающее согласование входных и выходных сигналов средств. Информационная совместимость обеспечивается единством форм представления данных на входах и выходах сопрягаемых устройств и единством алгоритмов обмена данными между сопрягаемыми устройствами.
Энергетическая совместимость -- свойство сопрягаемых средств, обеспечивающее согласованность их требований к параметрам источников первичного и вторичного электропитания, а также к трассам энергопитания.
Эксплуатационная совместимость -- свойство агрегатного средства, обеспечивающее согласованность эксплуатационных характеристик, определяющих сохраняемость (устойчивость) свойств средства к воздействию внешних факторов.
Метрологическая совместимость -- свойство агрегатных средств, обеспечивающее согласование их метрологических характеристик, а также заданный или расчетный уровень метрологических характеристик системы, составленной из этих средств, что позволяет оценить качество (точность) получаемой информации и обеспечить сопоставимость и преемственность информации, получаемой в разных экспериментах и на разных объектах.
4.Подвижные метрологические комплексы.Под войсковой ПЛИТ понимается - совокупность рациональным образом функционально объединенных подсистем, предназначенных для метрологического обеспечения войск и сил флота в местах дислокации образцов ВВТ: поверки, регулировки и ремонта СИ без их изъятия с мест эксплуатации. Подвижная лаборатория измерительной техники (ПЛИТ) - это российский войсковой комплекс, предназначенный для метрологического обеспечения войск и сил флота в местах дислокации образцов вооружения и военной техники (рис. 5-6).
Рисунок 5. Общий вид ПЛИТ
Рисунок 6 Внутренний вид ПЛИТ Ф2-3Основные функции ПЛИТ:
-Поверка средств измерений
-Регулировка измерительного оборудования
-Ремонт средств измерений
-Проведение работ без изъятия оборудования с мест эксплуатации
-В своем развитии ПЛИТ прошли три этапа (таб.1):
1. Возимый комплект рабочих эталонов и вспомогательных средств измерений, используемых в стационарных условиях (ПКПП-2; КРИЛ-2; ПЛИТ-А3-2).
2. Подвижный комплекс поверочного оборудования, обеспечивающий развертывание рабочих мест по поверке и ремонту СИВН в полевых и стационарных условиях (ПЛИТ-А2-3; ПЛИТ-АР; ПЛИТ-У2-1).
3. Подвижный автономный метрологический комплекс, оснащенный автоматизированными рабочими местами (АРМ), обеспечивающий (в различных вариантах комплектации) метрологическое обслуживание большей части номенклатуры СИВН (ПЛИТ-А1-2);
Таблица 1| ПЛИТ | Назначение | Состав оборудования | Трансп.база |
| ПЛИТ-А1-2 | Поверка, регулировка и текущий ремонт СИ на местах их эксплуатации | АРМ-1- поверка СИ времени, эл.величин,ЭЛО,апп.НЧ и УЗИ
РМ-2,4,6-поверкаСИмедиц.назн
АРМ-3-поверка СИ давления
РМ-5-поверка СИ массы
РМ-7- поверка СИ эл.величин
ДЭС-16 кВт
| Кузов-фургон
К2-4320Д на шасси автомобиля
КамАЗ-43114
|
| ПЛИТ-А2-4/1 | Поверка, регулировка и текущий ремонт СИ на местах их эксплуатации | АРМ-1-1-поверка СИ давления
АРМ-1-2- эл.велич. и времени
АРМ-1-3-радиотехн.величин(*)
РМ-1-1-геометрич.величин
РМ-1-2- массы
РМ-1-3-расхода и объема жидк.
РМ-1-4- эл.величин.
ДЭС-16 кВт
| Кузов-фургон
К4.5350
(К2-4320Д) на шасси автомобиля
КамАЗ-5350
(КамАЗ-43114)
|
| ПЛИТ-А2-4/2 | Поверка, регулировка и текущий ремонт СИ на местах их эксплуатации | АРМ-2-1- поверка СИ радиотехнических величин
АРМ-2-2- поверка СИ радиотехнических величин
АРМ-2-3- поверка СИ радиотехнических величин.
ДЭС-16 кВт.
| Кузов-фургон
К4.5350
(К2-4320Д) на шасси автомобиля
КамАЗ-5350
(КамАЗ-43114)
|
| ПЛИТ-А2-4/4 | Диагностирование и текущий ремонт СИ на местах их эксплуатации | АРМ ДР -диагностирование, регулировка и ремонт СИ радиотехнических, электрических величин и приборов давления.
РМ СС - слесарно-мех.работ по ремонту СИ. ДЭС-16 кВт.
| Кузов-фургон
К4.5350
(К2-4320Д) на шасси автомобиля
КамАЗ-5350
(КамАЗ-43114)
|
| ПЛИТ-А2-5/1 | Поверка, регулировка специальных СИ, применяемых при ТО радио-электронного оборудования средств наземного контроля авиационной техники | РМ-1- поверка и регулировка специальных СИ радиоэлектронного оборудова летательных аппаратов.
РМ-2-поверка и регулировка специальных СИ авиационного оборудования и ВВТ.
РМ-3- поверка и регулировка измерителя воздушных давлений ИВД.
ДЭС-16 кВт.
| Кузов-фургон
К4.5350
(К2-4320Д) на шасси автомобиля
КамАЗ-5350
(КамАЗ-43114)
|
| ПЛИТ-А3-2М | Поверка, регулировка и текущий ремонт СИ на местах их эксплуатации | Лаборатория 1: поверка СИ эл. величин, давления и разряжения, массы.
Лаборатория 2: поверка СИ радиотехнических величин.
ДЭС-16 кВт.
| 2 Кузов-фургона
К4.5350
(К2-4320Д) на шасси и прицепе (СМ3-782) автомобиля
КамАЗ-5350
(КамАЗ-43114)
|
ЗаключениеВ заключение следует отметить, что автоматизированные средства измерений, включая агрегатные комплексы и подвижные метрологические комплексы типа ПЛИТ, представляют собой важнейший элемент современной измерительной техники. Их развитие и совершенствование напрямую влияет на эффективность работы в различных сферах деятельности, от промышленного производства до военного применения.
Основные тенденции развития автоматизированных средств измерений характеризуются:
- Повышением точности и надежности измерений
- Увеличением автоматизации процессов
- Внедрением цифровых технологий
- Развитием беспроводных интерфейсов
- Миниатюризацией компонентов
- Улучшением пользовательского интерфейса
Особое значение имеет развитие мобильных метрологических комплексов, таких как ПЛИТ, которые обеспечивают возможность проведения точных измерений непосредственно в местах эксплуатации оборудования. Это существенно повышает эффективность технического обслуживания и сокращает время на проведение необходимых процедур.
Современные автоматизированные средства измерений обладают следующими ключевыми преимуществами:
- Высокая точность и воспроизводимость результатов
- Автоматизация рутинных операций
- Быстрота получения результатов
- Возможность обработки больших объемов данных
- Удалённый доступ и управление
- Архивирование информации
- Снижение влияния человеческого фактора
Перспективы дальнейшего развития связаны с:
- Интеграцией искусственного интеллекта
- Развитием квантовых технологий
- Внедрением нанотехнологий
- Совершенствованием систем защиты информации
- Повышением мобильности и автономности
Таким образом, автоматизированные средства измерений продолжают играть ключевую роль в развитии современных технологий, обеспечивая необходимую точность и надёжность измерений в различных областях применения. Их дальнейшее совершенствование будет способствовать повышению эффективности работы в промышленности, науке, медицине, транспорте и военной сфере, что делает их важным фактором технологического прогресса.
