S1000D下IETM馈线数据研究与应用
引 言
交互式电子技术手册( Interactive Electronic Technical Manual，IETM) 是用于复杂武器系统或设备诊断和维修的信息数据包。它通过人机交互的方式为维修保障人员快速提供准确的信息，并以最优化的方式显示在电子屏幕上，提高装备使用和保障的效率。复杂装备的IETM 往往包含大量的技术图形。为提高电子化图形的使用效率，系统一般采用CGM( Computer Graphics Metafile，计算机图形元文件)智能图形格式，通过图形热区进行信息交互以查看技术细节。但是对于结构复杂、幅面很大的馈线图，简单的人机交互与细节展示很难帮助维修人员进行有效的原理分析，从而影响故障隔离的效率和成功率。
先进的IETM 应该集成复杂电路的馈线系统分析功能，能够根据用户的操作，快速地生成线路的馈线走向、电路接线关系图、电缆接线表、插针连接图等内容，从而减少排故时查找设备布线的时间，提高工作效率，这对跨页显示的复杂电路尤其重要。交互式的线路分析与故障隔离也是IETM区别于传统技术手册的一个显著特点，同时也是IETM开发的难点。
1 馈线数据技术研究
1.1 IETM 数据流程
S1000D是一个以通用资源数据库( Common Source Data Base，CSDB)为核心来创建技术文档的国际标准，目前已成为规范航空、航海、陆地装备技术出版物的影响最大的技术标准。它适用于规范任何军用或民用的海陆空交通工具和装备IETM 的创作，目前最新版本是2012年发布的4.1版。
按照S1000D标准，IETM的开发主要包括制定项目规范、确定信息集以及信息粒度、编制项目数据模块需求列表、编制数据模块及技术插图等相关信息对象、CSDB 内容管理、 出版物发布等环节，其数据流程如图1所示。
图1中，CSDB是数据流程的核心，它是一个通用的、海量的数据信息集合，一般选用具有完备的并发、事务和安全控制机制的大型商用数据库。CSDB主要存储以下内容：
(1) 数据模块 DM( Data Model) : 数据模块是由装备或其部件的描述、程序、操作数据组成的独立信息单元。根据信息类型的不同，S1000D 规范将装备维修保障领域中的数据定义为描述信息、故障信息、馈线信息、维修程序等多种类型，并定义其XML Schema /DTD， 即数据的业务规则，从而保证了 CSDB 中数据的标准化与通用性。
(2) 多媒体对象: 多媒体对象包括图形、 图像、音频、视频、动画、3 D模型、混合类 型( 如PDF文档 、Word 文档) 等格式，IETM 通过图、文、声等的多方位展示与人机交互，改变纸质技术手册单调的表现形式。在CSDB中，每个多媒体对象都被分配一个唯一的信息控制码，IETM 系统通过该标识对多媒体对象进行组织、控制与访问。
(3) 出版物模块: 装备的技术资料按一定的业务规则划分为庞大数量的数据模块和对象存储在CSDB中，出版物模块通过引用数据模块、多媒体对象、其它出版物模块定义一个出版物的结构和内容。出版物模块是针对内容进行组织的，它以 XML 格式存在。
1.2 馈线数据信息集
信息集是从技术资料编制的角度出发，明确规定了技术信息的用途、范围和深度。它作为一种方法，在项目的规划阶段，辅助项目规划人员从总体上理清需要创作哪些数据模块， 并制定本项目需要的数据模块列表。信息集包含通用信息集、航空专用信息集、陆地与航海专用信息集3类。其中，馈线数据作为通用信息集中的基本类型，适用于所有的武器装备， 主要用于技术熟练的维修人员对装备的电子系统进行故障分析和维护。馈线数据信息主要包含如下内容：
(1) 概述信息：介绍馈线数据信息集的目的、用途、结构、格式等内容。
(2) 描述信息：说明电气系统标识、连接装置、导线、套管、导体等内容。
(3) 电气标准施工：包括端子排、连接装置和套管、屏蔽点、接地点以及配线等的准备、 安装等工作。
(4) 线路图：包括电路图、布线图、交互式索引等线路信息。
(5) 电气设备信息：名称、件号、功能描述、安装位置、图示以及适用性等信息。
(6) 导线数据：标识、配线、色标、长度、插头 插针、适用性等信息。
此外，还包括电气设备和面板的安装位置图、电气标准件信息、导线的标识、长度、插头、插针等内容 。
1.3 馈线数据模块
馈线信息模块用于描述线路相关信息， 如导线、线束、连接器、导线材料等信息，借助这些数据信息，IETM 操作者可以通过线路图表、图形展示等人机交互与系统分析，完成电子系统的故障隔离和维修。S1000D 规范中馈线数据模块采用元素 ＜wiringData＞ 表示， 其业务规则定义如图 2 所示 。
＜wiringData＞元素包括＜wireGroup＞、＜harnessGroup＞、＜electricalEquipGroup＞、 ＜standardPartGroup＞ 4个元素，分别用来描述导线、线束、电气设备、标准件等相关馈线 信息( 详细定义可参阅S1000D 官方网站http: / /www． s1000d． org) 。对每一项元素，均包含下层的元素对电路信息进行详细描述，以 ＜wireGroup＞ 包含的导线信息元素 ＜ wire ＞为例，其下层元素包含导线的标识、连接的起始设备、终止设备、长度、颜色等详细信息，规则定义如图 3 所示 。
2 馈线数据在 IETM 中的应用
2.1 功能要求
从功能上来说，IETM 中的馈线信息适用于工厂的电缆制造、机上安装，也适用于外场日常维护与维修，其功能主要包含如下内容:
(1) 馈线数据信息显示: 在S1000D规范的IETM中，馈线信息存储在CSDB中，技术人员可以根据当前任务通过人机交互方式从数据库中提取相应的信息，这些信息以馈线线路图、针脚列表、电缆列表和导线列表等格式显示。这些显示的信息是以当前浏览的内容、当前聚焦的任务为基础的，如果需要，还可以通过交互调出安装位置图、针脚布置图、零部件清单和图纸注释等信息。这样，技术人员就不再需要从分布在不同手册中的大幅面原理图和海量信息中查找所需的信息，灵活、全面的信息展示方式是IETM 的基本要求 。
(2) 电路分析: 馈线信息包含电路分析与故障隔离相关的所有数据。馈线分析系统除了能够交互显示文本和图形等电路信息外，还要能够快速计算和分析电路的连接情况，如显示两个设备之间的电路连接关系。当进行故障排除工作时，可以通过设备、导线、电缆等多种方式，快速分析并查找到两个设备之间的电路通路， 分析出通路所经过的电子设备和线路。 电路通路以连续高亮的方式显示，而无需逐个检修电路中的零部件。
2.2 馈线数据操作模型
馈线数据信息集包含大量与馈线数据分析与装备维护相关的信息。这些数据按 S1000D 定义的业务规则进行组织，形成一系列的数据模块存储在 CSDB 中，除了馈线数据模块外， 还包括技术信息数据模块、电路图数据模块等。馈线数据操作模型如图 4 所示。馈线数据是信息显示与电路分析的基础。一个电路的馈线数据往往包含多个相互独立、又彼此关联的数据模块。以某型装备电路馈线数据模块为例，其XML 内容定义如下:
＜ wiringData ＞
＜ wireGroup ＞
＜ wire wirestate = " active" ＞
＜ wireIdent contextid = " " originator = " " ＞
＜ circuitIdent ＞ ＜ /circuitIdent ＞
/ /线路编码
＜ wireNumber ＞ 1 G6 ＜ /wireNumber ＞
/ /线路包含的线段标识
＜ sectionIdent ＞ SEC1 ＜ /sectionIdent ＞
＜ /wireIdent ＞
＜ wireconnection ＞
/ /线路连接的起始设备信息
＜ fromequip ＞ ＜ rfd ＞ 1 G ＜ /rfd ＞ ＜ contactinfo ＞ ＜ contact ident = " 6" ctype = " SOCKET" cconnect = " 1 " ＞
＜ /contact ＞ ＜ /contactinfo ＞ ＜ /fromequip ＞
/ /线路连接的终止设备信息
＜ toequip ＞ ＜ rfd ＞ NX24 ＜ /rfd ＞ ＜ contactinfo ＞ ＜ contact ident = " 3" ctype = " SOCKET" cconnect = " 1 " ＞
＜ /contact ＞ ＜ /contactinfo ＞ ＜ /toequip ＞
＜ /wireconnection ＞
/ /应用信息
＜ applics ＞ ＜ applic ＞ ＜ /applic ＞ ＜ /applics ＞
＜ /wire ＞
…＜
/wireGroup ＞
/ /标准件信息
＜ standardPartGroup ＞
＜ electricalEquip ＞ ＜ partNumber ＞ NX1 ＜ /partNumber ＞
＜ partNumber ＞ NX10 ＜ /partNumber ＞ ＜ /electricalEquip ＞
…＜
/standardPartGroup ＞
…＜
/wiringdata ＞
2.3 关键代码
在基于B /S 结构的IETM中，以存储在CSDB中的馈线数据模块( XML 文件)为基础， 在浏览器中动态生成并显示馈线数据和CGM 格式的电路图形。除了娴熟的电路分析基础和丰富的编程经验外，客户端CGM 图形的控制与操纵也是系统的关键技术之一。自WebCGM V2.1 标准公布以来，用户访问CGM 图形对象有了规范的数据访问接口。但当前主流阅读器中，不同厂家的产品在图形访问方式差异较大。以Arbortext IsoView为例，其图形操纵的关键代码如下：
/ /得到 CGM 图形中所有对象的名字与 ID
function GetAPSName( ) {
var ObjID = new Array( ) ;
var ObjName = new Array( ) ;
for ( n = 0; n ＜ document． ivx． GetObjectCount( ) ; n ++ )
{ ObjID［n］ = document． ivx． GetObjectID( n) ;
ObjName［n］ = document． ivx． GetObjectName( n) ; } }
/ /通过点击事件得到对象的名字
function handleClick( evt) {
strObjName = evt． target． getAppStructureAttr( 'name') ;
strObjId = evt． target． apsid;
/ /闪烁显示名称为 strName 的图形对象
function ShowComponent( strName)
{ strName = strName． replace( / \s /g， " " ) ;
/ /获取 CGM 文件
var webcgm = document． getElementById ( ' ivx') ． getWebCGMDocument( ) ;
if( webcgm) {
var pic = webcgm． firstPicture;
if( pic ) {
/ /通过名称得到 CGM 智能对象
var objlist = pic． getAppStructuresByName( strName) ;
if( objlist = = null) { alert( " 图中未标出该组件! " ) ;
} else{
var strSrc = webcgm． src;
/ /设置 CGM 图形阅读器显示对象
document． ivx． FileName = strSrc + " #name ( " + strName+ " ， view_context ) " ;
/ /闪烁显示
document． ivx． HighlightHotspot(0， strName， 4， 104448) ;
document． ivx． HighlightHotspot(0， strName， 8， 104448) ;
} } } / /if webcgm
} / /function
3 实例分析
某型飞机的技术资料中包含布线图册、故障分析手册、图解零部件目录等上千幅馈线信息图形及大量相关数据。在按 S1000D 规范进行 IETM 创作过程中，系统采用B /S 架构， 通过VS 2005开发平台和Arbortext IsoView 阅读器，对复杂电路的馈线数据分析进行了深入研究，取得了较好的应用效果。系统典型操作界面如图5 所示 。
装备馈线信息按项目确定的信息粒度分解为描述信息模块、馈线数据模块、故障信息模块等一系列数据模块，存储在 CSDB 中。用户能够根据系统目录或者当前维修任务交互， 加载电路图。系统自动分析当前电路的连接关系，显示电路信息。
系统中的电路图、电路内容列表、分析结果3者之间能够动态联动更新。如用户点击图形中的某个标准件，内容列表自动更新为该标准件的联结内容，分析结果窗口 显示该标准件的分析结果，反之亦然。电路相关的安装位置图、插针连接图、导线信息等附加内容可以通过超级链接弹出窗口显示 。
通路分析功能可以自动查找两个设备间的电路通路。电路通路在图形窗口中以高亮方式区别显示。分析结果窗口则显示通路的具体连接信息，从而可以通过通路间设备、导线列表辅助分析电路，实现故障排除。
4 结束语
IETM 中的馈线数据分析功能对装备保障工作具有重要意义，也是 IETM 发展的一个重要方向。国际上典型的产品有波音公司的Boeing Wiring Illuminator、InfoTrust公司的 FlightLine和空客AirN@ v 系统。当前国内尚未开发出成熟的产品以供借鉴。随着IETM的不断发展和研究工作的进一步深入，大量的馈线数据分析系统将会应用在IETM中。
