基于數據庫技術的航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺設計概述

朱赤洲 林山 張帥 李繁

摘 要 整機試驗數據是航空發(fā)動機性能評估的基礎，試驗數據管理的合理性和規(guī)范性是航空發(fā)動機研制的重要支撐條件之一。本文從數據結構化管理和數據集成分析處理兩個維度，重點介紹了基于數據庫技術的航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺的構建方法，此方法已實現(xiàn)工程化并應用于多個重點型號發(fā)動機的整機試驗數據管理，具有極強的推廣價值。

關鍵詞 航空發(fā)動機;數據庫技術;數據管理

引言

21世紀，我國面臨復雜的政治形勢和嚴峻的軍事斗爭形勢，加緊研制先進的航空武器裝備，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)動機重大專項的立項和開展，航空發(fā)動機產業(yè)飛速發(fā)展，整機試驗時數日益增長，大量的試驗數據亟待分析和處理。面對海量的數據，對不同格式原始數據文件開展標準化處理，建立合理有效的數據分析處理架構勢在必行[1]。

本文以航空發(fā)動機整機試驗數據為研究對象，以數據集中管理目標為導向，通過規(guī)范數據結構和信息化手段，建立一個基于數據庫技術的航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺，解決了整機試驗數據分散存放、數據融合度低、缺乏統(tǒng)一管理等多項難題，為整機試驗信息的大數據管理提供一條可行的途徑。

1 技術方案

1.1 關鍵技術

航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺的關鍵技術如下：①基于關系數據模型的數據庫技術。數據庫技術是實現(xiàn)整機試驗數據管理平臺構建的核心，用以實現(xiàn)試驗數據的存儲，檢索，共享，使用和規(guī)范化管理。②整機試驗數據結構化技術。通過梳理航空發(fā)動機整機試驗的工作模式和流程，對產生的試驗數據開展標準化和結構化處理。③數據分析處理技術。此項技術涵蓋整機試驗數據的上傳和檢索、數據回放、數據分析、關鍵量提取、狀態(tài)判讀和數據挖掘等多項功能。④跨平臺系統(tǒng)集成技術。本平臺基于Web Service技術實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的信息交互與數據共享，極大地提升了平臺的可擴展性。

1.2 總體方案

結合航空發(fā)動機整機試驗數據的管理現(xiàn)狀和研發(fā)人員的使用需求，設計航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺的總體方案如下：

首先分析航空發(fā)動機整機試驗業(yè)務流轉流程，對試驗數據進行結構化處理;然后以關系數據模型為基礎，基于數據庫技術搭建試驗數據管理平臺框架，用于實現(xiàn)整機試驗數據的自動上傳和存儲;最后采用編程開發(fā)工具設計數據分析處理軟件，最終實現(xiàn)整機試驗數據的規(guī)范化管理、檢索、查詢、分析和使用。

依據總體設計方案，對數據管理平臺開展功能規(guī)劃，如表1所示。

2 詳細設計

2.1 數據結構設計

航空發(fā)動機整機試驗數據結構設計遵循如下原則：數據表的唯一性、數據表的可辨識性和數據表參數的可查詢性。

數據結構設計方案采用標準化的試驗編號體系，即發(fā)動機型號-發(fā)動機編號-裝配次-上臺次-點火次五級規(guī)范，后綴試車性質描述關鍵字和時間，確保試驗數據的唯一性和可辨識性，例如“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉 2016-3-21 13：00：36”。此外引入【數據表】+【配置表】的組合結構形式，保證數據表參數的可查詢性，例如：“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉 2016-3-21 13：00：36”的配置文件設定為如下格式“TYPE100-005-001-002-006-冷運轉 2016-3-21 13：00：36 配置文件”。

2.2 數據存儲模式設計

為實現(xiàn)整機試驗數據的規(guī)范化，結構化集中管控，采用數據庫技術對整機試驗數據進行存儲管理。

數據存儲模式設計方案以科研院所局域網為通訊媒介，在所本部設置整機試驗數據數據庫的總服務器，對各試車臺的整機試驗數據進行集中管理。各試車臺配備數據庫子服務器，分管各試車臺的整機試驗數據，與所內服務器實現(xiàn)試驗數據的同步實時共享，互為備份，確保試驗數據的安全性。

2.3 數據檢索模式設計

為保證整機試驗數據查詢、分析和使用的便捷性，航空發(fā)動機整機試驗數據的檢索模式采用“【視圖】+【序號表】+【數據表】+【配置表】”的方式。

首先在各試車臺子服務器內建立【序號表】，其包含本試車臺試驗【數據表】的基礎信息，如名稱、時間和試車臺信息等。然后在數據庫總服務器內構建試驗信息的【視圖】，其涵蓋所有試車臺試驗數據的基礎信息。

整機試驗數據的檢索包含兩種實現(xiàn)路徑，分別為“按發(fā)動機型號檢索”和“按試車臺檢索”。選取“按發(fā)動機型號檢索”后平臺可展示數據庫內所有發(fā)動機型號列表，用戶可依據型號對試驗數據進行篩選和調用;選取“按試車臺檢索”后平臺可展示所有試車臺標號信息，用戶可以根據試車臺對數據進行進一步選擇。

2.4 數據同步模式設計

為保證整機試驗數據所區(qū)內總服務器與各試車臺子服務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，重新設計了試驗數據自動上傳方案[2]。

試驗數據自動上傳方案如下：在各試車臺整機試驗結束后，通過對比試車臺子服務器與所區(qū)總服務器的差異，通過定制開發(fā)的數據傳輸軟件將新產生的整機試驗數據表自動同步到所區(qū)總服務器內，實現(xiàn)試驗數據的及時共享與更新。

3 方案實現(xiàn)

根據航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺的技術方案和詳細設計要求，本方案實現(xiàn)需完成硬件架構搭建，數據庫選擇與應用以及工具軟件的設計與開發(fā)三方面內容，其產出物為完善的試驗數據管理系統(tǒng)和試驗數據分析處理工具。

3.1 硬件架構搭建

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

3.2 數據庫的選擇與應用

為確保試驗數據管理平臺的穩(wěn)定性，結構化數據的管理能力以及并發(fā)處理能力，同時兼顧數據挖掘的潛力，本平臺選用MicrosoftSQL Server 2005數據庫，完成了航空發(fā)動機整機試驗數據的結構化管理與數據存儲架構的搭建，并實現(xiàn)了海量試驗數據的存儲與管理[3]。

3.3 工具軟件的設計與開發(fā)

為響應發(fā)動機研制人員對航空發(fā)動機整機試驗數據的使用需求，在充分調研用戶需求的前提下，平臺基于面向對象的Microsoft Visual Studio開發(fā)語言設計了一套航空發(fā)動機整機試驗數據回放分析系統(tǒng)（ETPAS-3000系統(tǒng)），此工具軟件具備用戶管理、服務器選擇、試驗數據查詢、數據曲線繪制、試驗數據提取和專用的數據統(tǒng)計和挖掘功能，有效滿足了科研人員對試驗數據的實際需求。

4 結束語

航空發(fā)動機整機試驗數據管理平臺的構建與應用，從根本上解決了發(fā)動機試驗數據管理相對分散的現(xiàn)狀，為發(fā)動機試驗數據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)動機試驗信息化工作的進一步開展，對航空發(fā)動機型號研制也產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展性，可逐步推廣到航空發(fā)動機整機的全壽命周期，實現(xiàn)外場試驗數據的規(guī)范管理，具有極大的工程應用價值。

參考文獻

[1] 董冬，朱成亮，胡瑛，等. 試驗數據管理平臺設計研究[J].火箭推進，2014，40（4）：67-72.

[2] 何琳楠，劉振興.航空發(fā)動機試驗數據庫的構建[J].燃氣渦輪試驗與研究，2010，23（4）： 57-60.

[3] 陳震宇，葛治美，喬黎，等.航空發(fā)動機整機試車試驗流程管理系統(tǒng)[J]. 航空發(fā)動機，2008，34（3）： 8-11.