復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)

晉旭博　閆玉波

摘要：本文提出了復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵技術(shù)，主要從復(fù)雜裝備健康感知大數(shù)據(jù)的質(zhì)量、恢復(fù)策略、整合集成與統(tǒng)一管理三方面展現(xiàn)研究成果，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜裝備的健康管理奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理

近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各行各業(yè)各種新需求的出現(xiàn)，催生了多種多樣復(fù)雜裝備，這些復(fù)雜裝備投入各行各業(yè)后在社會中發(fā)揮著不可估量的作用，由于復(fù)雜裝備造價(jià)昂貴，因此其健康管理就顯得尤為重要，而想要實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜裝備的健康管理，首先要實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)的管理。

復(fù)雜裝備健康感知大數(shù)據(jù)是裝備健康建模信息的基本載體，健康感知大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確真實(shí)地反映著復(fù)雜裝備的運(yùn)行狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)裝備健康建模、評估和預(yù)測的基本前提。健康感知大數(shù)據(jù)來源于復(fù)雜裝備傳感器、復(fù)雜裝備運(yùn)行環(huán)境和自然環(huán)境等多方面，描述了裝備運(yùn)行狀態(tài)和所處環(huán)境特征，因而具有多源的特點(diǎn)。健康感知大數(shù)據(jù)同時(shí)包括連續(xù)或者離散的數(shù)值型信息，也包括圖像、音頻、視頻等多種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，因而也具備多模和異構(gòu)的特點(diǎn)。在本文中，復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理主要從以下方面研究：

（1）研究復(fù)雜裝備健康感知大數(shù)據(jù)的質(zhì)量問題，從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、一致性和及時(shí)性這四方面對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行度量;

（2）研究健康感知大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)恢復(fù)策略。

（3）研究健康感知大數(shù)據(jù)的整合集成與統(tǒng)一管理方案。

1復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量度量技術(shù)

復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)對復(fù)雜裝備健康評估建模的準(zhǔn)確性，因此必須有特定的技術(shù)來對復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估。在對復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量度量時(shí)，本文是從數(shù)據(jù)使用者的角度采用基于規(guī)則庫的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法來對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評估的。

復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量評估主要從數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、一致性、及時(shí)性四方面來進(jìn)行評估。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是指采集的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)是否存在一些異?；蝈e(cuò)誤;數(shù)據(jù)的完整性是指采集的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)是否存在缺失的狀況，數(shù)據(jù)的一致性是指采集的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)是否跟最初對數(shù)據(jù)設(shè)定的統(tǒng)一規(guī)范、格式保持了一直;數(shù)據(jù)的及時(shí)性是指采集的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)距離分析要求的時(shí)效性距離有多遠(yuǎn)。

首先結(jié)合復(fù)雜裝備專家的意見利用層次分析法來確定復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量的四個(gè)評估要素權(quán)重，然后通過計(jì)算采集的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)與規(guī)則庫中關(guān)于這四個(gè)評估要素的規(guī)則符合百分比來得到復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)在每個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評估要素維度上的得分（每個(gè)評估要素滿分為100分），最后通過加權(quán)平均法來對復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行一個(gè)評估，其中四個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評估要素維度的權(quán)重取值為0到1之間，權(quán)重和為1，具體計(jì)算公式如式（1）：

其中2、入g、入4分別表示復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)質(zhì)量評估要素中維度準(zhǔn)確性、完整性、一致性、及時(shí)性上的得分，W、W2、W3、W4分別表示復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估要素中的準(zhǔn)確性、完整性、一致性、及時(shí)性的權(quán)重，GQ表示復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估得分。

結(jié)合復(fù)雜裝備專家的意見經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后，制定了如表1所示的數(shù)據(jù)質(zhì)量得分等級標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估得分對照數(shù)據(jù)質(zhì)量得分等級表即可得知采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量狀況。

2復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)恢復(fù)策略

在復(fù)雜裝備的實(shí)際的生產(chǎn)活動中，會存在一些突發(fā)因素造成復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)丟失的情況，比如誤刪、突然斷電、自然災(zāi)害、軟件或者硬件的相關(guān)問題。為了在發(fā)生這些突發(fā)狀況后能夠及時(shí)進(jìn)行對復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)的恢復(fù)，保證復(fù)雜裝備的工作質(zhì)量從而達(dá)到降低企業(yè)損失的目的，首先必須在前期做好復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)的備份工作。

數(shù)據(jù)備份就是把需要備份的數(shù)據(jù)復(fù)制到磁帶、磁盤等存儲設(shè)備中的過程。最常用的數(shù)據(jù)備份有完全備份和增量備份兩種方式，由于完全備份雖然在數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)效率高，但是需要大量的存儲空間定期對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，而增量備份雖然能夠節(jié)省大量的存儲空間，但是在進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)效率低下，因此在進(jìn)行復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)的備份時(shí)采取將完全備份和增量備份結(jié)合的方式，間隔一定的時(shí)間進(jìn)行一次完全備份，完全備份期間采取增量備份，這樣既能在進(jìn)行數(shù)據(jù)備份時(shí)節(jié)省存儲空間，又能在進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)提高恢復(fù)效率。

3復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)整合集成與統(tǒng)一管理

復(fù)雜裝備種類繁多、數(shù)量巨大，隨著時(shí)間的推移，復(fù)雜裝備全生命周期健康感知數(shù)據(jù)量積累會逐步上升，再加上復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)類型復(fù)雜，有結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)、動態(tài)靜態(tài)數(shù)據(jù)、歷史與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、甚至還有圖像、聲音等各種類型的數(shù)據(jù)，因此需要構(gòu)建覆蓋復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理平臺經(jīng)過對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和清洗后將復(fù)雜裝備結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化、動態(tài)與靜態(tài)、設(shè)備與業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)與歷史等健康感知數(shù)據(jù)進(jìn)行整合集成與統(tǒng)一管理。

4結(jié)束語

本文提出的復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)質(zhì)量評估方法、恢復(fù)策略、整合集成與統(tǒng)一管理方法對后續(xù)復(fù)雜裝備全生命周期健康感知大數(shù)據(jù)管理實(shí)踐提供了技術(shù)路線的可行性分析，在復(fù)雜裝備全生命周期健康管理領(lǐng)域邁出了一步，具有示范效應(yīng)。

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