携行待发弹药检测装置、质量大数据分析方法及系统与流程

本发明涉及弹药检测，特别是携行待发弹药检测装置、质量大数据分析方法及系统。

背景技术：

1、目前弹药运载安全评估方法研究目前较为零散，缺乏系统理论研究，且已有研究在实际运用上也还不够成熟，主要表现为模型选择过于简化，对于复杂的实际问题无法客观评价；选择的评价方法有些主观性太强，难以得出客观有效的评估结果；部分评估方法具有一定局限性，使相应的研究成果未能在实践中发挥较好的作用。在失效模式及危害机理探索上也有不系统、不深入的情况，导致未能给弹药的防护、保障、评估理论与技术的发展提供有力支撑，需要进一步加深研究。 急需解决如下问题：

2、（1）进行弹药运载安全可靠性影响因素分析，找出弹药的安全薄弱环节，开展冲击和振动对弹药安全可靠性影响讨论；（2）在高原高寒山地条件下，掌握携行待发弹药运载过程中遇到的典型情况对弹药安全带来的影响；（3）针对弹药的安全可靠性要求和携行待发弹药力学环境条件，进行损伤模型分析。综上所述，在高原高寒环境下，对于携行待发弹药重点考察振动冲击对引信造成的损伤，评估引信受振动冲击载荷的应力影响可以预测弹药运载振动质量状况。

技术实现思路

1、携行待发弹药是依据人员、武器和作战车辆等的携行能力，武器的战术技术性能，一定时间的作战需要等统一携带的弹药，且弹药携行量是使部（分）队经常保持作战准备，具有一定作战能力的一项重要措施。弹药具有易燃、易爆等特性，在其受到高温、摩擦、振动、碰撞、曝晒等因素的作用下时，极易引发不安全事故。对携行待发弹药的实时安全监控、环境监测是保证携行待发弹药安全、弹药性能良好的重要策略之一。目前，部队弹药数量多、种类多、高原储存信息不足、携行监测力量薄弱、信息化水平落后，迫切需要提高携行待发弹药的监测管理工作。将携行待发弹药的种类以及动态和静态管理进行统筹考虑，主要影响参数主要包含四个方面：温度、湿度、姿态、冲击碰撞环境应力信息进行高原高寒携行待发弹药薄弱环节试验论证，并拟合可靠性下降曲线并载入以该典型弹药为原型的物理状态采集终端，以此设计适合高原高寒山地作战携行待发弹药质量监控系统。该系统主要包括传感器模块、微处理器、通讯模块以及寿命和安全评估办法，实现对携行待发弹药的智能化 监测，能够随时掌握和记录携行待发弹药的运载信息、环境应力信息等数据，从而实现数据采集实时化、系统管理动态化。因此，对作战携行待发弹药所经受的环境应力进行全程监控，让部队弹药管理人员能够及时判断弹药是否可以继续携行和射击，能极大提高弹药技术使用和作战运用的可靠性。

2、携行待发弹药是指弹药经射击前技术检查后，随坦克装甲车辆、自行火炮和迫榴炮等战斗车辆携带，待命射击的全备弹药。高原高寒山地作战气候条件恶劣，地理环境复杂，作战条件困难，火力运用频繁，对弹药可靠发挥作战效能提出更高要求。在近几年高原高寒野外驻训以及专项作战演习弹药保障任务中发现，边境作战具有投入时机多样、行动样式多类的特点，携行待发全备弹药在无内外包装保护条件下，战术机动后更容易受到环境因素影响造成弹药性能发生变化，发生近弹、留膛、瞎火、不爆、半爆弹以及膛炸、炮口炸等弹药射击事故，甚至误击误炸造成人员伤亡，严重影响弹药发挥作战效能，制约战斗力生成。

3、以弹药为研究对象，通过试验数据分析和以往弹药失效原因找出失效频数最大的失效模式所在的元件或部件，即弹药薄弱环节，进而模拟仿真该典型弹药关键部件、组件及元件的失效模式，拟合可靠性下降曲线并载入以该典型弹药为原型的物理状态采集终端，与携行待发全备弹药随作战车辆一同战术机动。该监控装置由数据采集模块、微处理器、通信模块、存储模块、电源管理模块和上位机构成，具有实时监控弹药物理状态并记录作战携行待发环境应力情况以及超过失效阈值报警时所对应时间的功能，携行作战中，不仅能向作战人员发出弹药可靠性下降的生声光报警信息，还能保存失效阈值物理状态信息，便于专业技术人员对随车待发弹药薄弱环节进行综合分析以及携行待发弹药进行可靠性设计，为武器弹药使用、效能发挥和战斗力生成提供有力的理论指导和数据支撑。

4、本发明解决现有技术不足提供专用于携行待发弹药监测的装置和系统。解决现有技术不足采用如下技术方案：

5、携行待发弹药检测装置，包括上位机和下位机；上位机与待发弹药弹体连接，下位机与驾驶舱连接，上位机和下位机通过天线信号连接；上位机分为上固定框架组件和下固定框架组件，上固定框架组件和下固定框架组件为空心筒状；上固定框架组件上设有弹体螺纹段，上固定框架组件和下固定框架组件螺纹套装连接；上位机通过弹体螺纹段与待发弹药弹体连接。

6、所述上固定框架组件上设有卡接块，待发弹药弹体上设有卡接槽，卡接块与卡接槽卡扣连接。

7、所述上固定框架组件上螺纹连接支撑套管，支撑套管通过螺纹调节与上固定框架组件的伸缩位置；支撑套管另一端与待发弹药弹体内壁贴合。

8、所述上固定框架组件上设有多个支撑套管，多个支撑套管沿上固定框架组件外缘圆周方向均布。

9、所述支撑套管上设有穿线孔和线缆卡口；穿线孔贯穿支撑套管，线缆卡口与穿线孔连通。

10、携行待发弹药检测系统，包括上述携行待发弹药检测装置、gps北斗模块、无线信号模块、声光报警模块、tyep-c数据传输模块和传感器模块；所述携行待发弹药检测装置的下位机设有gps北斗模块、无线信号模块、声光报警模块和tyep-c数据传输模块；gps北斗模块用于车辆定位，声光报警模块用于数据异常报警，tyep-c数据传输模块用于下位机数据传输下载；所述携行待发弹药检测装置的上位机设有传感器模块和tyep-c数据传输模块，传感器模块分为mcu处理器、九轴传感器、温湿度传感器；mcu处理器与九轴传感器、温湿度传感器连通用于弹体数据采集；tyep-c数据传输模块用于上位机数据传输下载；无线信号模块用于上位机和下位机无线数据连接，将弹体上位机的传感器模块数据传输至下位机。

11、所述上位机传感器模块完成姿态角、加速度、温湿度的测量，并将数据通过lora物联网天线传送到下位机，并留有type-c接口方便直接读取上位机和下位机采集的数据；通过无线通信方式对当前弹体姿态角、加速度、温湿度数据实时监测，当上述实时监测数据达到阀值时触发声光报警模块报警提示。

12、携行待发弹药检测系统的质量大数据分析方法，包括如下步骤：

13、s1、数据准备：需要将所有数据文件从上位机（1）和下位机（2）中读取出来；

14、s2、数据清洗：对异常数据进行清洗，并将数据重新筛选、排序、去重等处理，删除异常值或缺失值；

15、s3、描述性统计分析：使用大数据模型进行数据分析；

16、s4、数据可视化：使用大数据模型的绘图函数绘制数据的直方图、散点图、饼图；

17、s5、概率分布：计算数据的概率密度函数pdf和累积分布函数cdf；

18、s6、假设检验：使用 kw假设检验函数对数据进行假设检验，检验数据之间是否存在显著性差异；

19、s7、回归分析：使用的回归分析函数建立数据之间的线性或非线性关系模型，并计算模型的参数；

20、s8、模型验证与优化：根据分析结果，使用迭代方式优化函数对模型进行优化和验证；

21、s9、预测分析：进行贝叶斯可靠性计算，预测状态和分析定性和定量结果；将分析结果输出保存到一个文件或图形用户界面gui中。

22、本发明有益效果为高原高寒山地作战携行待发弹药质量监控系统分为上位机和下位机两个部分，上位机和下位机。上位机实现在线监测，并实时评估声光预警；下位机离线对数据进行统计分析，实现动态故障树、贝叶斯可靠性分类预测，提供弹药损伤失效模型提供理论分析和工程支持。

23、上位机包括弹载测试设备、驾驶舱内下位机设备，声光报警设备、gps/北斗天线和lora天线，弹载测试设备安装在改装的弹体内，其中九轴传感器紧贴在引信部位上，便于感受引信的状态信息，温湿度传感器也安装于弹体内；gps/北斗/北斗天线和驾驶舱内下位机设备相连接，随时测量战车速度和位置信息，lora天线和下位机相连接，提供弹载测试设备之间进行通信，下位机为弹载测试设备提供速度和时间校准信息，弹载测试设备通过lora天线把传感器测量数据即时备份给下位机。弹载测试设备和驾驶舱下位机设备的数据都可以通过tpye-c接口读取数据，驾驶舱内下位机设备数据可随时通过外接type-c数据线连接u盘进行数据读取，而弹载测试设备只能在任务结束后或者方便时刻拆开改装弹来进行读取数据。