基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺設(shè)計概述

朱赤洲 林山 張帥 李繁

摘 要 整機(jī)試驗數(shù)據(jù)是航空發(fā)動機(jī)性能評估的基礎(chǔ)，試驗數(shù)據(jù)管理的合理性和規(guī)范性是航空發(fā)動機(jī)研制的重要支撐條件之一。本文從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化管理和數(shù)據(jù)集成分析處理兩個維度，重點介紹了基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺的構(gòu)建方法，此方法已實現(xiàn)工程化并應(yīng)用于多個重點型號發(fā)動機(jī)的整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理，具有極強(qiáng)的推廣價值。

關(guān)鍵詞 航空發(fā)動機(jī);數(shù)據(jù)庫技術(shù);數(shù)據(jù)管理

引言

21世紀(jì)，我國面臨復(fù)雜的政治形勢和嚴(yán)峻的軍事斗爭形勢，加緊研制先進(jìn)的航空武器裝備，全面提升裝備水平和作戰(zhàn)能力已迫在眉睫。隨著航空發(fā)動機(jī)重大專項的立項和開展，航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，整機(jī)試驗時數(shù)日益增長，大量的試驗數(shù)據(jù)亟待分析和處理。面對海量的數(shù)據(jù)，對不同格式原始數(shù)據(jù)文件開展標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立合理有效的數(shù)據(jù)分析處理架構(gòu)勢在必行[1]。

本文以航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)為研究對象，以數(shù)據(jù)集中管理目標(biāo)為導(dǎo)向，通過規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和信息化手段，建立一個基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺，解決了整機(jī)試驗數(shù)據(jù)分散存放、數(shù)據(jù)融合度低、缺乏統(tǒng)一管理等多項難題，為整機(jī)試驗信息的大數(shù)據(jù)管理提供一條可行的途徑。

1 技術(shù)方案

1.1 關(guān)鍵技術(shù)

航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺的關(guān)鍵技術(shù)如下：①基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是實現(xiàn)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺構(gòu)建的核心，用以實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的存儲，檢索，共享，使用和規(guī)范化管理。②整機(jī)試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化技術(shù)。通過梳理航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗的工作模式和流程，對產(chǎn)生的試驗數(shù)據(jù)開展標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化處理。③數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)。此項技術(shù)涵蓋整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的上傳和檢索、數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)分析、關(guān)鍵量提取、狀態(tài)判讀和數(shù)據(jù)挖掘等多項功能。④跨平臺系統(tǒng)集成技術(shù)。本平臺基于Web Service技術(shù)實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交互與數(shù)據(jù)共享，極大地提升了平臺的可擴(kuò)展性。

1.2 總體方案

結(jié)合航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的管理現(xiàn)狀和研發(fā)人員的使用需求，設(shè)計航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺的總體方案如下：

首先分析航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)流程，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理;然后以關(guān)系數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)搭建試驗數(shù)據(jù)管理平臺框架，用于實現(xiàn)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的自動上傳和存儲;最后采用編程開發(fā)工具設(shè)計數(shù)據(jù)分析處理軟件，最終實現(xiàn)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理、檢索、查詢、分析和使用。

依據(jù)總體設(shè)計方案，對數(shù)據(jù)管理平臺開展功能規(guī)劃，如表1所示。

2 詳細(xì)設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計遵循如下原則：數(shù)據(jù)表的唯一性、數(shù)據(jù)表的可辨識性和數(shù)據(jù)表參數(shù)的可查詢性。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案采用標(biāo)準(zhǔn)化的試驗編號體系，即發(fā)動機(jī)型號-發(fā)動機(jī)編號-裝配次-上臺次-點火次五級規(guī)范，后綴試車性質(zhì)描述關(guān)鍵字和時間，確保試驗數(shù)據(jù)的唯一性和可辨識性，例如“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉(zhuǎn) 2016-3-21 13：00：36”。此外引入【數(shù)據(jù)表】+【配置表】的組合結(jié)構(gòu)形式，保證數(shù)據(jù)表參數(shù)的可查詢性，例如：“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉(zhuǎn) 2016-3-21 13：00：36”的配置文件設(shè)定為如下格式“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉(zhuǎn) 2016-3-21 13：00：36 配置文件”。

2.2 數(shù)據(jù)存儲模式設(shè)計

為實現(xiàn)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的規(guī)范化，結(jié)構(gòu)化集中管控，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對整機(jī)試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理。

數(shù)據(jù)存儲模式設(shè)計方案以科研院所局域網(wǎng)為通訊媒介，在所本部設(shè)置整機(jī)試驗數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的總服務(wù)器，對各試車臺的整機(jī)試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理。各試車臺配備數(shù)據(jù)庫子服務(wù)器，分管各試車臺的整機(jī)試驗數(shù)據(jù)，與所內(nèi)服務(wù)器實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的同步實時共享，互為備份，確保試驗數(shù)據(jù)的安全性。

2.3 數(shù)據(jù)檢索模式設(shè)計

為保證整機(jī)試驗數(shù)據(jù)查詢、分析和使用的便捷性，航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的檢索模式采用“【視圖】+【序號表】+【數(shù)據(jù)表】+【配置表】”的方式。

首先在各試車臺子服務(wù)器內(nèi)建立【序號表】，其包含本試車臺試驗【數(shù)據(jù)表】的基礎(chǔ)信息，如名稱、時間和試車臺信息等。然后在數(shù)據(jù)庫總服務(wù)器內(nèi)構(gòu)建試驗信息的【視圖】，其涵蓋所有試車臺試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)信息。

整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的檢索包含兩種實現(xiàn)路徑，分別為“按發(fā)動機(jī)型號檢索”和“按試車臺檢索”。選取“按發(fā)動機(jī)型號檢索”后平臺可展示數(shù)據(jù)庫內(nèi)所有發(fā)動機(jī)型號列表，用戶可依據(jù)型號對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和調(diào)用;選取“按試車臺檢索”后平臺可展示所有試車臺標(biāo)號信息，用戶可以根據(jù)試車臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步選擇。

2.4 數(shù)據(jù)同步模式設(shè)計

為保證整機(jī)試驗數(shù)據(jù)所區(qū)內(nèi)總服務(wù)器與各試車臺子服務(wù)器的即時共享與同步，本平臺摒棄傳統(tǒng)的手動上傳更新方式，重新設(shè)計了試驗數(shù)據(jù)自動上傳方案[2]。

試驗數(shù)據(jù)自動上傳方案如下：在各試車臺整機(jī)試驗結(jié)束后，通過對比試車臺子服務(wù)器與所區(qū)總服務(wù)器的差異，通過定制開發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸軟件將新產(chǎn)生的整機(jī)試驗數(shù)據(jù)表自動同步到所區(qū)總服務(wù)器內(nèi)，實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的及時共享與更新。

3 方案實現(xiàn)

根據(jù)航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺的技術(shù)方案和詳細(xì)設(shè)計要求，本方案實現(xiàn)需完成硬件架構(gòu)搭建，數(shù)據(jù)庫選擇與應(yīng)用以及工具軟件的設(shè)計與開發(fā)三方面內(nèi)容，其產(chǎn)出物為完善的試驗數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和試驗數(shù)據(jù)分析處理工具。

3.1 硬件架構(gòu)搭建

平臺硬件架構(gòu)的搭建基于現(xiàn)有的試車臺架構(gòu)，根據(jù)用戶數(shù)量和訪問頻度分別在所工作區(qū)和各試車臺設(shè)立獨立的服務(wù)器，并配備完善安全可靠的局域網(wǎng)系統(tǒng)，確保平臺硬件架構(gòu)的可靠性和穩(wěn)定性。

3.2 數(shù)據(jù)庫的選擇與應(yīng)用

為確保試驗數(shù)據(jù)管理平臺的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理能力以及并發(fā)處理能力，同時兼顧數(shù)據(jù)挖掘的潛力，本平臺選用MicrosoftSQL Server 2005數(shù)據(jù)庫，完成了航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理與數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)的搭建，并實現(xiàn)了海量試驗數(shù)據(jù)的存儲與管理[3]。

3.3 工具軟件的設(shè)計與開發(fā)

為響應(yīng)發(fā)動機(jī)研制人員對航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)的使用需求，在充分調(diào)研用戶需求的前提下，平臺基于面向?qū)ο蟮腗icrosoft Visual Studio開發(fā)語言設(shè)計了一套航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)回放分析系統(tǒng)（ETPAS-3000系統(tǒng)），此工具軟件具備用戶管理、服務(wù)器選擇、試驗數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)曲線繪制、試驗數(shù)據(jù)提取和專用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和挖掘功能，有效滿足了科研人員對試驗數(shù)據(jù)的實際需求。

4 結(jié)束語

航空發(fā)動機(jī)整機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理平臺的構(gòu)建與應(yīng)用，從根本上解決了發(fā)動機(jī)試驗數(shù)據(jù)管理相對分散的現(xiàn)狀，為發(fā)動機(jī)試驗數(shù)據(jù)的高效收集與可靠管理提供了一條可行的路徑，推動了航空發(fā)動機(jī)試驗信息化工作的進(jìn)一步開展，對航空發(fā)動機(jī)型號研制也產(chǎn)生了積極的推動作用。此外本平臺具備良好的兼容性和可擴(kuò)展性，可逐步推廣到航空發(fā)動機(jī)整機(jī)的全壽命周期，實現(xiàn)外場試驗數(shù)據(jù)的規(guī)范管理，具有極大的工程應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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