航空發動機整機試車遠程監視系統設計

文維陽

摘 要：隨著計算機信息技術的迅猛發展，遠程參與航空發動機整機試車并實時了解掌握實驗發動機的性能參數和臺架信息已經成為了可能。主要介紹了在航空發動機整機試車中，應用的一套遠程監視分析系統，包括系統的組成及一些創新測控技術的應用。

關鍵詞：遠程監視分析 創新測控技術 數據庫的應用 數據傳輸

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（c）-0007-02

隨著計算機信息技術的迅猛發展以及各個科研單位信息化建設的不斷發展，遠程參與航空發動機整機試車并實時了解掌握實驗發動機的性能參數和臺架信息已經成為了可能。該系統在現有的臺架資源基礎上，利用一些創新測控技術，搭建了整機試車信息交流平臺，使技術人員完全可以改變現有的必須到達試驗現場才能參加試驗的工作模式，通過安裝遠程客戶端，可以方便及時地了解到試驗現場的各種信息。

1 系統功能

在航空發動機研制領域，整機試車屬于重要的組成部分，考慮到環保等因素，整機試車臺一般建設在遠離辦公區域的城郊場所。因此，傳統的整機試車模式存在著如所有相關專業參試人員必須到達試驗現場、試車中的試驗信息不能實時發布共享等弊端。針對這些弊端，作者團隊設計開發了一套航空發動機整機試車遠程監視分析系統，該系統的推廣應用，充分擴大了設計人員參試的范圍和參試的自由度，提高了參試人員的工作效率，也提高了試驗的管理水平，這對縮短試驗周期，降低試驗成本都有極大的促進作用。該系統具備如下特點。

（1）可同時在線觀看多個試車臺的整機試車。根據技術人員所關注的不同型號的試驗發動機，用戶可任意切換試車臺畫面，觀看所關注的發動機的現場試驗。

（2）個性化配置監控參數界面。根據自己的工作習慣在曲線監視、虛擬儀表、參數總貌選項中選配監控方式。并且個性化配置具有記憶功能，用戶可以保存不同型號的發動機參數配置，方便使用。

（3）現場主視頻監控畫面的實時顯示。試車間內安裝有攝像頭及聲音探測器，由現場的硬盤錄像機負責收集視頻音頻信號，再通過網絡組播技術傳輸，使遠端用戶可以更直觀地了解試驗現場的工作進度，發動機的試驗狀態等。

（4）試驗流程信息的實時播報。現場主工藝員將現場工作信息實時發送給遠端用戶，如在試發動機型號，試車類型，本次點火時間，試車運行時間，當前試驗發動機運行狀態等發動機信息及現場試車臺的大氣溫度，壓力，溫度等環境信息，輔助遠端參試人員更完整地了解試驗。

（5）試車數據的實時記錄與復放分析。在試驗工程中，臺架服務器實時將試驗數據發送給辦公區信息中心服務器，信息中心服務器將數據錄入數據庫中，方便遠程用戶隨時調出歷程數據復放分析軟件，及時分析試驗數據，指導現場試驗。

（6）在線交流功能。遠端在線用戶可以在試驗過程中通過客戶端軟件顯示的數據、視頻等信息，以及歷程數據復放等功能進行在線文字交流互動，探討問題。

（7）現場測控設備的實時監視。不僅在試驗現場的參試人員可以監視現場設備的運行狀態，遠端在線用戶也可以監視現場的測控設備運行狀態，如發現設備出現異常，可及時提醒現場主工藝員，避免試驗中出現意外。

（8）試驗信息公告。由于該單位試車臺眾多，系統公告欄會實時提醒在線用戶哪一臺架準備試車，哪一臺架正在試車等試驗信息。用戶還可以查詢到某一臺架的歷次試車信息，如發動機型號、試驗時間、試驗類型、運行時間等。

2 系統結構

該系統的整體結構主要由三部分組成，即試車臺架服務器，所級信息中心服務器，遠程監視終端。系統軟件開發平臺選用微軟公司的VB及SQL Server 2000。系統硬件組成主要是現場采集控制部分以及單位內部局域網絡。

（1）試車臺架服務器。每個試車臺上的臺架服務器負責該試車臺試驗信息的收集整理，各服務器將收集到的試驗信息以統一的數據包格式發送給所級信息中心服務器。臺架服務器嵌入兩個功能模塊，即音頻視頻收集模塊和試驗數據、流程信息收集模塊。音頻視頻收集模塊的信息來源主要是試車間中的DVR（硬盤錄像機），試驗數據、流程信息收集模塊的信息來源主要是測試間中的數采計算機、流程控制計算機及其他測試設備。

（2）所級信息中心服務器。將各個試車發送過來的試驗信息（試驗數據、試驗流程、音頻、視頻等）統一匯總，根據遠端用戶的不同需求，將相應的試驗信息發送給遠端用戶，這樣遠程數據實時錄入到本地SQL Server數據庫中，使單位局域網內的任意遠端用戶方便查詢分析各個型號發動機的試驗數據，改變了之前只能在試驗現場復放歷程數據的工作模式。

（3）遠程監視終端。單位內部的需求用戶，只要在客戶機上安裝了專用的客戶端軟件，并經過使用注冊登記，就可以遠程共享到試驗現場的信息，也可以采取同步會議的形式，針對重大試驗進行遠程觀看、討論和分析。

3 創新測控技術的應用

該系統在航空發動機整機試車行業內的應用尚屬首次，是筆者團隊多年工作經驗的積累。其中應用的一些創新技術更是結合自身的現場實際情況首次使用。如整個系統的硬件架構搭建，軟件設計新理念，不同設備之間的數據傳輸，海量數據的高速處理，數據庫技術的應用等。正是這些創新技術的合理應用，才保證了該系統的平穩運行。

3.1 試驗信息的遠程傳輸

該系統采用了兩種不同的數據傳輸方式，即Windows Socket傳輸和組播傳輸。在VB的開發環境下，使用Winsock控件可以實現計算機與計算機之間的全雙工數據傳輸，在該系統中的試驗數據、試驗流程信息的數據傳輸使用的便是該控件，該種數據傳輸模式確保遠端計算機以及網絡的任何故障，不會影響現場試驗。視頻音頻的傳輸采用的是組播技術。由于試驗過程中產生的視頻音頻信息數據量大，如果采用傳統的單播傳輸，將導致發送者負擔沉重，延遲長，網絡擁塞等弊端。因此該系統采用了應用更廣的組播技術，如果一臺發送者同時給多個接受者傳輸相同的數據，也只需復制一份相同的數據包，它提高了數據傳輸效率，減少了骨干網絡出現擁塞的可能性。

3.2 數據庫技術的應用

隨著該單位研制發動機型號的不斷增加以及整機試車任務的不斷加重，在試驗過程中產生了海量的試驗數據，傳統的試驗數據記錄存儲管理方式已經滿足不了發動機研制的需求，更不符合保密規定、質量管理規定。該系統中，應用微軟的SQL Server2000作為數據庫平臺，利用VB自帶的ADO Data控件實現應用程序與數據庫之間的連接，將試車過程中產生的所有相關數據以統一數據格式錄入數據庫，并與本單位的TDM（試驗數據管理平臺）相結合，使單位局域網內的所有合法用戶隨時隨地查詢分析試驗相關信息，大大提高了工作效率。

4 結語

該系統結合航空發動機地面試驗現場，應用一系列現代測控技術，構建了航空發動機整機試車遠程監視分析系統，實現了異地參與航空發動機地面試驗的目的。該系統已在航空發動機地面試驗應用多年，運行良好，得到設計人員和科研管理人員的好評。該系統不僅提高了工作效率，縮短了發動機研制周期，更是加速了該單位信息化建設進程。

參考文獻

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