计量测试交互式电子技术手册的设计与应用

侯兴哲 陈文礼 梁 星 胡晓锐 单 莉

(国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆 401123)



计量测试交互式电子技术手册的设计与应用

侯兴哲 陈文礼 梁 星 胡晓锐 单 莉

(国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆 401123)

本文将IETM的特点与计量测试的需求相结合，介绍了计量测试IETM的设计、关键技术以及计量测试IETM在计量测试技术资料管理、计量测试人员培训、计量测试设备使用、故障诊断以及维修等方面的应用。

计量测试；IETM；模块化；增值应用

0 引言

交互式电子技术手册(Interactive Electronic Technical Manual，IETM)是数字化的技术手册，综合应用计算机多媒体、数据库和网络等技术的优势，将产品使用、维修过程中需要的技术信息和数据分割成基本的信息单元，以模块化的方式加以组织和存储，并以多种方式满足用户的查询需求，为技术人员提供适时、适需、适用的操作指导和信息支持[1]。本文在对IETM的技术特点及设计方法进行研究的基础上，结合计量测试业务需求，介绍了计量测试IETM的设计方法及其在人员培训、计量测试设备故障诊断、维修等多个方面的增值应用[2]。

1 计量测试IETM功能需求

目前，国内IETM主要应用于军用武器装备，民用领域对IETM的研究和应用较少，在计量测试领域中，我国计量测试单位使用的技术资料和手册大都仍然以纸介质和传统的线性文件为主[3]，缺乏一个有效的技术资料处理系统将内容繁杂的计量设备手册、计量检定信息、设备建标信息、日常维护操作记录等各个方面的资料有机地组织管理起来。计量测试IETM需要达到以下功能要求：

1)以计量测试设备管理为中心，将计量测试设备全寿命周期各个阶段产生的技术资料、使用记录等设备相关信息统一管理，实现计量测试设备全寿命周期管理的目的。

2)针对当前计量测试技术资料管理现状，提高计量测试资料管理水平，解决目前资料分散管理，查找、使用不方便的问题。

3)规范计量测试设备技术信息内容及其组成，以最优的方式将多种信息快速而精确的呈现在工作人员面前，提高工作人员效率。

4)增强计量工作人员的知识积累，降低计量培训的难度，提高人员训练水平。

2 计量测试IETM设计

2.1 计量测试IETM总体架构

计量测试IETM制作的总体架构如图1所示，主要分为IETM规划、编制、内容管理、出版发布、应用5个阶段[4]。在计量IETM的制作过程中各阶段主要工作及信息流程为：

1)IETM规划：主要对计量测试IETM的需求进行分析，分析手册适用的范围、手册内容规划、相关标准的应用和剪裁、收集相应的工程技术数据和文档资料，良好的规划是成功研制计量测试IETM的关键。

2)IETM编制：主要在IETM编制标准的基础上，对计量测试原始技术信息进行加工转换，对技术插图和多媒体资料进行处理制作；采用XML编辑器将各类信息编辑成标准的数据单元，并对各数据单元进行编码，以便于对其进行管理。

3)IETM内容管理：主要是对编辑阶段产生的各类数据单元进行存储、控制和管理。主要包括权限管理、数据单元的版本控制、工作流程管理等。

4)IETM出版发布：主要是根据用户和其他应用系统的需要，提取数据库中的数据单元，发布成能满足需求的IETM。

5)IETM应用：计量测试IETM发布后，主要应用于三个方面：一是用于计量检定人员和设备操作人员日常工作指导；二是辅助设备维修人员进行故障隔离并指导维修；三是用于计量测试技术人员的培训学习。

图1 IETM总体架构

2.2 计量测试IETM主要特点

计量测试IETM集结构化的数据包、交互式阅读器于一体，同时借以样式表可供技术人员进行交互式查阅。其主要特点如下：

1)多角度导航阅读：计量测试IETM根据信息的组织方式可对计量测试信息及计量档案进行多角度的导航阅读，不仅可以根据手册目录导航技术资料内容，也可以根据计量测试设备结构导航技术资料内容。

2)支持智能图形、热点链接：计量测试IETM支持多种格式的二维、三维工程图像，对技术插图具有放大、缩小、平移、局部放大等一系列查看功能。用户在查看技术图形时，点击其中的热点，系统可以跳转到相应的文本位置；在文本内容处点击图号信息，系统高亮显示技术插图中的热点或部件。

3)多媒体支持：计量测试IETM支持AVI、MPEG、Flash等通用多媒体格式，提供各类音频、视频的控制功能；提供计量测试设备原理、操作等仿真动画交互访问，以多种表现形式非常直观地展示相关计量测试操作过程。

4)基于决策树的故障诊断：计量测试IETM在故障分析手册的基础上，针对计量测试设备各功能系统，建立故障分析决策树，提供相应的故障分析引导界面，可以通过人机问答、自动过滤的方式，引导用户进行故障诊断，直到给出相应的故障维修方法。

5)组合信息检索：计量测试IETM支持在单个数据单元内或在所有手册内进行关键字或关键字组合全文检索；除了全文检索等通常的检索方式，IETM还支持按信息结构、信息属性进行检索，使用户能够更有针对性的检索信息。

3 计量测试IETM关键技术

3.1 标准化技术

IETM的核心问题是信息共享、产品数据的互操作，而标准是实现信息共享的前提和基本保障[4]，所以，所有的开发工作都必须在相关标准的严格指导下才能进行，计量测试IETM的制作要注重标准的研究制定工作，在参考国内外先进标准，掌握标准的核心内容的基础上，需要结合计量测试开展实际，在计量测试企业层面，制定企业层次的编码规范、数据格式要求、手册内容要求等[5]。

3.2 模块化设计

计量测试IETM的技术内容是由若干信息单元构成的，每个信息单元都是一个独立的数据模块。在逻辑上，每个数据模块在内容管理数据库中都是一个能自我描述的，包含着与设备的某个物理结构部分或功能结构部分相应的技术信息；物理上，它是一个ASCII码文件，以XML格式组织数据，并有相应的文档类型定义(Schema)来约束数据文件的结构[6]。计量测试IETM需要根据多方共同制定的业务规则对每类数据模块的Schema进行剪裁，定制适合自己的Schema，然后将手册按结构划分成若干个数据模块，对每个数据模块标注名称和唯一性代码，结构设计好以后，编写人员只需要在已设计好的结构(数据模块)内编写适当的技术内容。图2为计量标准器基本信息映射为XMLschema，及基于该Schema结构编写的XML格式的文档内容。

图2 文档结构映射

3.3 交互式3D仿真技术

目前，计量测试技术信息的描述大多采用文本与二维图形相结合的方式，对缺乏技能和经验的技术人员来说，对信息的理解有一定的障碍。交互式3D技术对物体的描述直观、逼真，在传达物体的基本结构和空间信息方面具有优越性。将交互式3D技术应用于计量测试IETM中，可以显著增强计量测试IETM的维修支持和培训功能，有利于技术人员快速获取和理解技术测试设备信息[7]。

4 应用

目前，计量测试单位的技术资料大都为纸质资料，内容简单、零散；结构不规范；资料查找、更新麻烦。无法有效地支持基层技术人员的维修保障工作，计量测试IETM的应用将极大地规范技术资料的编制，使技术资料以更加丰富的展现形式呈现给维修使用人员，为基层技术人员的现场故障诊断与维修提供更充分、更直观、更生动的信息支持。此外，由于IETM采用了开放的技术标准，能实现计量测试技术资料的数字化、智能化与网络化，不仅能满足技术资料的集中有效地管理，同时也能最大化地提高信息的利用率，实现其功能的增值[7]。

近年来，电能表自动化检定技术在国内迅速发展并在省级电力公司计量中心逐渐普及，大规模自动化检定系统基本完成了在省级电力公司计量中心的布局，自动化检定系统的运行和维护给使用人员带来了极大的挑战。本文以电能计量测试中常用的电能表自动化检定装置为对象，设计开发了一套适合于电能表自动化检定的IETM管理系统，其界面如图3所示。该系统不仅实现了对电能表自动化检定装置全寿命周期技术资料的智能化管理，便于使用人员对自动化检定装置的技术管理，而且采用模块化结构、多媒体展示手段将自动化检定装置操作手册、简单故障诊断与排除等内容以最优的方式快速而精确地呈现在使用人员面前，不仅对初次接触自动化检定系统的使用者起到良好的培训效果，同时为自动化检定系统的运维人员提供了良好的辅助诊断与知识积累。

图3 电能表自动化检定装置IETM界面

5 结束语

当前，随着信息技术的发展，计量测试正逐步走向自动化、数字化、集成化和信息化。信息技术的应用、信息数据的标准化、互联互通、数据一致性、状态正确性等建设，是实现计量测试工作保障的前提条件。计量测试IETM的应用不仅在减少技术资料的出版及更新的费用、减少纸张的费用方面有明显的直接经济效益，而且在缩短设备维修、人员培训的时间、减少人力与资源的消耗，以及设备全寿命费用方面具有更加巨大的间接经济效益，能够极大推动维修、培训、故障诊断等综合保障要素的集成应用和发展，进而带动了计量测试整体综合保障能力的提升。

[1] 粱琰，陈海鹏，贺喆.交互式电子技术手册思想及应用的思考和建议[J].计算机科学与技术,2013,11(31)

[2] 祁超，解洪成.船舰级维修对IETM的功能增值要求[J].江苏科技大学学报，2006，20(3)

[3] 王宝龙，黄考利，陈怀艳，王海平.计量测试交互式电子技术手册设计框架和关键技术[J].计量技术,2012(2)

[4] 于雷，赵渊博，刘剑.IETM在某导弹通用测试系统中的应用研究[J].计算机测量与控制，2009(12)

[5] 刁兆勇.交互式电子技术手册(IETM)及其应用研究[D].南京：南京理工大学硕士学位论文，2009

[6] 乔福超，齐玉东，陈青华.IETM数据显示与存储技术研究[J].四川兵工学报,2015,3(36)

[7] 朱兴动.武器装备交互式电子技术手册[M].北京：国防工业出版社，2009

10.3969/j.issn.1000-0771.2015.10.19