變流器試驗數據管理系統設計與實現

尚鋒亮，黃 超，張創業，田尚川，李 磊

（中車永濟電機有限公司，陜西 西安 710018）

0 引 言

近幾年，電力電子技術發展迅速，中車永濟電機公司作為變流器產品專業研發生產企業，產品需求靈活多樣，自主創新不斷深入，變流器產品應用領域更加廣泛，主要用于動車組、機車、地鐵、風力發電、新能源汽車和船舶等電傳動系統，變流器產品試驗內容多樣，試驗結構復雜，因此對試驗驗證要求越來越高，試驗過程中數據不斷增多，數據存儲格式多樣。

永濟公司實驗中心和各生產車間試驗站承擔的試驗任務、生產檢測業務，每年都會產生大量的檢測數據，這些檢測數據都是企業的財富。為適應檢測業務的長期發展戰略，實現一體化、標準化、流程化管理要求，對檢測數據進行有效管理、追溯和重復使用是檢測業務管理的迫切需求。

1 問題提出

目前公司的試驗業務流程中存在以下問題：

（1）試驗檢測數據分散存放、各自獨立，難以查找；（2）試驗檢測業務缺少詳細統計，管理混亂；

（3）試驗檢測設備等缺乏完整有效的狀態信息管理；（4）試驗報告需要人工編輯完成，效率低；

（5）設計師或試驗檢測人員必須花費較多時間從大量的數據文件中查找需要的試驗檢測數據，同時手工查詢存在效率低、易出錯等問題，且試驗檢測數據通常在第一次試驗完成后，就被歸檔封存不再使用，不利于為未來同一類型產品的試驗或檢測提供參照；

（6）紙質版和電子版試驗檢測數據沒有經過授權被訪問、修改易導致重要數據外泄。

2 建設目標

2.1 統一試驗檢測數據存儲平臺

統一試驗檢測數據存入口和輸出口，把分布在各單位、各試驗站、試驗檢測設備的試驗檢測數據、試驗檢測文檔、試驗檢測資源存儲在同一數據平臺中，設計師和試驗員可以根據不同的權限在同一數據平臺上進行各種不同的數據操作。不僅可保障測試數據不易出錯，同時還會大大提高測試數據的利用率。

2.2 建立更加合理、適用的數據分析展示平臺

在數據管理系統中提供清晰的數據組織結構，提供多種數據目錄展示方式，滿足多種角色的個性需求，提供便捷的數據查詢、數據統計分析及測試報告自動生成功能。

2.3 健全試驗檢測數據安全保障系統

實現數據的安全保護需要有健全的權限機制管理系統，要與行政層、業務層和操作層的多方位權限管理制度相結合。不同的崗位職責權限不同，顯示和訪問的界面就不同，數據瀏覽內容和操作范圍也不相同。

2.4 實時控制、傳輸、采集、存儲、監控試驗檢測數據

目前企業試驗檢測數據主要采用離線方式進行管理，隨著試驗業務進步，數據實時傳輸，未來需在線處理數據，這就要求系統具備對設備資源的統一管理功能、試驗檢測數據采集功能，試驗檢測數據管理系統與測試平臺數據采集軟件之間進行互聯互通，或通過無線網絡傳送試驗檢測數據，集中控制試驗設備，遠程采集、傳輸和存儲試驗檢測數據，改變傳統的測試數據檢測方式，實現試驗檢測數據管理智能化。

2.5 規范試驗檢測項目，統一試驗檢測任務監控平臺

梳理歸納產品試驗檢測項目、檢測任務，建立統一的試驗任務流程圖或樹形圖，形成任務啟動、執行和監控的有效管理機制，以便行政管理層清楚了解任務進程。實時顯示試驗檢測過程中的執行情況，以便任務出現瓶頸時采取有效措施調整流程。

2.6 試驗檢測數據管理系統模塊化

系統組織架構由不同的模塊實現，具有試驗檢測數據網絡上傳模塊以及數據分類索引模塊，方便實現公司各級部門的綜合管理，系統權限管理功能使數據更加安全、可靠。

3 設計思路

3.1 系統技術體系架構

“軟組件化”業務基礎平臺是技術數據管理信息系統開發領域最先進的技術架構，試驗檢測數據管理系統也要建設成為“軟組件化”業務基礎平臺。

3.1.1 “組件化”業務基礎平臺

首先把業務基礎平臺內部的最小單元分離出來，建立一個業務基礎平臺的微單元模塊，微單元模塊跟每一個業務組件緊密相關。其次把業務基礎平臺中可以分離出來的內容單獨作為一個公共組件，從而實現業務組件和公共組件的分離。

3.1.2 “軟組件”試驗數據管理平臺的架構

“軟組件”試驗數據管理平臺是指可由元數據驅動的業務組件（或業務模塊），而非完全用編程語言實現的業務組件。

檢測數據管理系統架構如圖1所示。“數據庫”包括系統數據、流程數據、業務數據和元代碼數據。使得業務人員（非軟件人員）可直接進行系統構建工作。

3.2 組織結構

系統組織結構如圖2所示。業務功能管理模塊包括試驗流程管理、試驗檢驗數據管理、試驗室業務要素管理、知識管理、組織機構及角色管理、權限管理和數據庫管理等模塊。

圖2 系統組織結構

數據庫是系統的數據中心，保存的數據包括試驗檢測數據、試驗檢測資源數據和試驗項目數據三大類。

圖1 試驗檢測數據管理系統架構

“平臺層”體現了公共服務組件，包含權限控制機制、流程引擎、數據引擎、附件管理、SOA接口、元代碼數據管理等。

“業務功能層”涵蓋不同的業務管理組件，包括試驗流程管理、試驗項目管理、試驗任務管理、試驗數據管理和試驗設備管理等。

“訪問層”為各種設備、終端及外系統提供了統一的訪問業務組件的界面或接口。訪問層根據訪問用戶的訪問權限允許或拒絕對某些業務組件的訪問或操作。

“維護工具”提供了方便易用的工具來設計“業務功能層”業務組件的元數據，

3.3 業務領域

分析變流器產品試驗任務可以分為四個階段，即試驗輸入階段、試驗準備階段、試驗實施階段和試驗總結階段。系統各項功能模塊在試驗過程的不同階段起到不同的作用，業務領域如圖3所示。

3.4 硬件邏輯結構

試驗檢測數據管理系統硬件結構如圖4所示。不同功能的終端可能為同一臺終端機，多個終端可能具有部分相同的功能。

3.5 數據搜索

數據搜索可采用手工或自動方式，可定義數據的匹配條件，使得在解壓數據包和恢復數據時能識別對應的數據記錄，更改已存在的數據記錄，添加不存在的數據記錄，從而實現增量數據同步。數據搜索如圖5所示。

圖3 業務領域

圖4 硬件邏輯結構圖

圖5 數據搜索圖

4 結 語

變流器試驗數據管理系統可以規范試驗管理流程工作，避免人為隨意操作，使試驗數據查詢更加便捷；提升試驗檢測業務管理水平；自動采集、處理、保存數據，保證試驗檢測數據的完整性，提高自動化程度和工作效率；通過與其他系統的數據進行傳輸，實現信息的高度共享；可對數據庫各種數據信息做統計匯總查詢分析，并以各種表單、圖形等方式展現。

[1]（德）烏爾里希·森德勒.工業4.0[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2]黃炎.試驗數據管理系統需求與設計[J].數字技術與應用，2016（6）：157-158.

[3]張怡然.TDM 試驗數據管理系統的設計與應用[D].北京：北京工業大學，2012.

[4]宋銘利，王素麗.試驗數據管理系統的設計與實現[J].計算機工程與設計，2011，32（5）：1680-1683.

[5]張偉.試驗數據管理系統的研究[J].電腦知識與技術，2017，13（8）：249-250.

[6]陳立杉，孫濤，劉培培.魚雷動力試驗數據管理軟件設計與開發[J].魚雷技術，2016，24（4）：271-276.

[7]宋平，劉太鋒.試驗數據管理系統的實施及應用研究[J].科技視界，2017（3）：13-14.

[8]黃大中，李鵬，高敬.基于Qt和Access數據庫的旁壓試驗數據管理和計算分析軟件設計與實現[J].鐵道勘察，2015，41（6）：49-53.