IETM在舰船机电设备信息化保障中的应用
引 言
随着部队信息化建设的快速发展，对装备的管理、维修与故障诊断提出了更高要求。编制、运输和维护传统的纸质技术手册不仅浪费了大量资金，而且携带和使用不便，拖长了故障修复周期，因此大大降低了舰船装备的信息化保障能力。交互式电子技术手册(IETM)的采用，可以方便培训技术人员、提供维修工作辅助决策、快速查阅设备维修历史记录和技术性能指标等，从而可以明显提高设备的维修水平和效率。美国等西方国家对IETM开展了广泛的研究和应用。据美国国防部在Internet所发布的材料透露，SH-60直升机由于使用IETM，每年节省300万美元；巡航导弹由于使用IETM，每年仅纸张节省费用达25万美元。
我国舰船机电设备的IETM研发尚处于起步阶段，目前尚未有舰船机电设备IETM的实际应用。本文在对某型舰船机电设备详细分析的基础上，以VB为平台开发软件，采用Access数据库技术，开发了某型舰船机电设备的交互式电子技术手册。通过该手册，可方便快捷地浏览、查询、添加和删除设备的三维模型、工程图、故障案例、维修标准等信息。
1 IETM概述
交互式电子技术手册是指应用多媒体、数据库和网络等技术，将各设备的图纸资料、三维模型、操作规程、维修规范、故障处置及使用管理等信息，按照有关的标准有机地组织管理起来，以文字、表格、图像、视频及动画等形式将信息显示在屏幕上，并以人机交互的方式进行查阅，将维修人员或系统操作人员所需的信息，实时地展现在使用者面前。它还可为用户提供智能故障诊断与分析，从而加速装备使用和保障活动的实施。
通常将IETM分为5级，如表1所示
2 舰船机电设备IETM系统开发
2.1系统的设计思路和技术方案的选择
本系统主要作为舰船机电设备使用、训练和维修保障的综合信息管理平台。要求平台运行稳定、操作简单、交互性强，表现方式详实、生动、易于理解；还要利于数据库的维护管理。在研究和参考其他行业所设计的交互式手册基础上，考虑到该舰艇机电设备复杂、相关信息量大、以及交互式手册将来的发展模式，因此选择研制4级交互式电子技术手册。
2.2系统总体框架的构建
IETM系统研制总体框架如图1所示，主要涉及IETM平台创作、IETM综合数据库开发和数据显示。创作平台采用VB语言进行编制。
IETM系统中的数据主要包括2个方面：
(1)舰船机电设备设计与生产过程中的信息；
(2)该系统创作阶段为方便用户使用而制作的各种辅助信息，如视频、动画、音频等。这些信息在进入IETM数据库之前，都需进行必要的转换，以便系统的调用和管理。
3系统实现的关键技术
3.1数据库设计技术
IETM数据库一般由关系型数据库来实现，通过将建立的对象模型向关系数据库模式的映射，最终将对象间的关系转化为二维表及表间关系。IETM数据库具有以下三个特点：一是具有可修改能力，以适应设备系统不同寿命阶段技术状态的变化；二是中立格式，数据对象的内容和格式必须分离定义，以确保不同的IETM显示系统或其他的信息系统能够共享信息资源；三是标准格式，确保具有数据交换的能力。
为了更好地存储和检索各种信息，根据实现的功能不同，IETM系统设计了多类数据库，用于存储不同类型的信息。考虑到图像文件占用较大的空间，设计时仅将这些文件的地址存入数据库，在调用文件时先检索该文件的地址，再根据地址调用源文件。在对设备进行编码时，考虑到设备复杂，由系统、设备到零部件，有时多达6级，标识一个最基本零件的编码将会很长，所以在设计数据库时，对编码进行了优化，降低了出错概率，同时可保证高效检索。
此外，考虑到图像链接的实用性和通用性，以及编号的重复性，设备和每个部件分别建立一个数据表，把部件的名称作为表的名称，表中的编号对应于该部件矢量图中每个零件的编号，这样就保证了所有零部件和编号的一一对应。
3.2设备的三维建模技术及图像处理技术
利用Solidworks软件对舰船机电设备进行标准三维建模、交互式动画制作及部分工程图制作。Solidworks是基于Windows系统开发的三维机械CAD软件，它以参数化特征造型为基础，设计者利用它可以进行零件设计、曲面建模、钣金设计、装配体设计、工程图的制作以及运用Solidworks自带插件(高级动画工具Animator)制作设备的交互式动画。
原始扫描图幅面不清晰，单个文件存储容量较大，严重影响图纸使用。ACDSee是行业领先的照片管理软件，利用它对扫描图自动曝光、亮度调整及改变色深(真彩色到黑白的转换)使图纸幅面变清晰，存储容量变小。对已经用ACDSee处理，但依然不清晰的图纸，结合利用Photoshop处理，使图纸幅面整洁美观，有效减少存储容量。
3.3图像浏览技术
通过对SolidWorks插件eDrawings中的API函数进行编程，可快速和方便的浏览设备的三维模型和工程图。利用eDrawing浏览设备三维模型，可以从对模型进行剖视、任意方位的旋转、放大或缩小、移动单个零部件、测量以及透明效果观看模型内部结构。浏览工程图时，可对工程图任意放大或缩小、旋转、平移、超文本链接视图以及在装配体的工程图文件中移动单个零部件。对于位图文件，由于VB自带的浏览工具不能解决图像缩放失真等缺陷，自行设计了可缩放且不失真的OCX控件，从而保证了大幅面工程图的浏览问题。三维模型、工程图和扫描图浏览部分程序如下，其中abc和ppp为控件名。
aa=Trim(TreeView1.SelectedItem.key)
Adodc1.RecordSource=″select*from设备信息表
where编码='''+aa+'''
Adodc1.Refresh
cc=App.Path&″\三维模型\″&Trim(Adodc1.
Recordset.Fields(″三维图地址″))
Me.abc.OpenDoccc，False，False，False，″″
cc=App.Path&″\系统图\″&Trim(Adodc1.
Recordset.Fields(″扫描图地址″))
ppp.aa=cc
ppp.LoadImage
3.4信息检索技术
IETM系统检索内容多，数据类型各不相同，如何快速，高效的检索所需信息是本系统设计的一个关键。系统设计了以下几种检索技术：
(1)树型目录检索：根目录列出了舰船的所有大系统，子目录列出其分类或子类。选择某节点后，系统将按该分类条件进行检索；
(2)按系统或设备名称进行检索：打开系统的检索窗口，输入系统或设备名称进行精确或模糊检索；
(3)按图号或编码进行检索：输入设备的图号或编码，进行精确或模糊检索；
(4)复合检索：主要是在一次检索后出现多个检索结果的情况下，进行再次检索。
4 系统介绍
考虑到设备装备部队后，部队官兵对所掌管的装备往往很难有一个全面的、立体的概念。本系统不仅能完整的显示所有的舰船机电设备，而且可显示工程图、三维模型、文本和视频等基本元素对象，并具有导航、查找和链接等交互功能。系统所有功能设计都紧贴部队实际需求，部队官兵通过查阅本系统就可快速了解和掌握所需信息。系统的功能结构如图2所示：
(1)设备图纸浏览：浏览舰船所有机电设备的图纸，可进行放大、缩小和平移等。可直接点击工具栏中的“矢量图”按钮打开矢量图。本系统左下方设计了一个输入窗口，通过输入工程图中相应设备的编号，可自动链接到对应设备的工程图，并可通过工具栏按钮返回主页或上一级；
(2)三维模型浏览：可直观的显示设备的外形特征，内部构造。并可通过交互式动画、移动零部件等功能动态显示装备的结构关系，从而可帮助舰员直观、快速的了解该设备。通过选择工具栏对应的按钮，可实现旋转，平移，缩放、透明、剖视、移动零部件、播放设备动画以及测量零部件尺寸等功能；
(3)故障诊断：根据操作人员对故障现象的描述，输入设备的故障信息，根据数据库中的故障诊断案例进行推理分析，了解故障机理，推断产生故障的原因并给出维修建议，从平台提供的方案中选择适用于装备的最佳方案，实现对装备的故障诊断。此外，操作人员可浏览、查询设备常见的各种故障，可能产生的原因，及应采取的维修措施等。当设备出现故障时，可通过查阅系统快速找到故障原因及排除故障的方法；
(4)维修标准查询：方便操作人员查询每个设备的维修标准、工艺和方法；
(5)技术资料查询：主要包括设备的设计说明书、使用手册、培训手册、维修手册等信息的查询；
(6)数据库管理：包括数据库的备份与恢复，以及设备工程图库、三维模型库、故障案例库、维修标准库和技术资料库的编辑等；
(7)用户与权限管理：登录时需要选择用户名和输入密码，一般用户仅具有浏览和查询功能，只有管理员才能对系统进行维护和管理，以保证系统的稳定和正常运行。
5 结语
本文所研制的交互式电子技术手册，已在某部队投入使用，受到广大官兵的一致好评，较好地解决了该型舰船机电设备的信息化管理问题。本系统由于设计的通用性，只要更改数据库中的内容就可以建立舰船其他设备的信息化管理系统。还可以将系统功能扩展，实现多个系统远程联网，构成区域性乃至全军的装备信息化管理系统，因此具有广阔的应用前景和实用价值。
