CN109033005A - 液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质 - Google Patents

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陈世哲
孙子繁
胡鹏瑞
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Abstract

本发明提供一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质，其中，方法包括：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器；通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。本发明在保证试验系统可靠性的基础上，提高了实验效率及实验灵活性。

Description

液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质
技术领域
本发明涉及火箭发动机试验设备技术领域，尤其涉及液体火箭发动机地面试验台的测试数据传送方法，具体来说就是一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质。
背景技术
由于运载火箭在发射时具备一定危险性，因此火箭的测试、发射和控制系统一般分为前端设备、后端设备两大部分。前端设备一般位于火箭发射塔架上，为测试、发射流程的执行机构，火箭发动机作为重要的前端设备，需要建设专门的实验台测试它的各项性能参数。后端设备一般位于离发射塔架较远的测试、发射大厅内，为测试、发射流程的控制及数据判读机构，测量计算机作为重要的后端设备，分析、处理火箭发动机的各项性能参数。前后端之间的距离通常达数公里甚至数十公里。操作人员在测试、发射大厅内通过操作后端设备，远程控制前端设备执行测试、发射流程，并在后端设备判读测试结果。
目前，考虑到试验数据获取的可靠性，国内火箭发动机试验台基本上使用PCI(外设部件互连标准)、PXI(面向仪器系统的PCI扩展)、GPIB(通用接口总线)等方式传输数据，测量计算机获取火箭发动机的各项数据后，独立进行数据处理和数据分析，试验数据的交互基本维持在测量计算机和火箭发动机之间，这种方式虽然可以确保试验系统的可靠性，但是其它监控主机无法直接获取实验数据，需要实验人员手工将实验数据导入其它监控主机，缺乏数据交互的便捷性和试验的高效性。
因此，本领域技术人员亟需研发一种液体火箭发动机(尤其是液氧甲烷火箭发动机)地面试验台测试数据交互方法，在保证试验系统可靠性的前提下，提高数据交互的便捷性和试验的高效性。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质，解决了现有液体火箭发动机试验台试验效率低下，而且数据交互不便的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，包括：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器；通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
本发明的具体实施方式还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行字符串模式匹配方法。
根据本发明的上述具体实施方式可知，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质至少具有以下有益效果：采集装置通过TCP(传输控制协议)方式将可靠地测量参数传送给数据处理服务器，数据处理服务器对测量参数进行处理，数据处理服务器同时通过UDP(用户数据报协议)方式将测量参数广播至其它监控主机组成的局域网，其它监控主机从局域网获接收测量参数，并根据需要接受相应的测量参数；其它子系统(声像采集子系统等)通过IGMP(因特网组管理协议)方式将测量参数组播至局域网上特定的其它相关设备，防止广播风暴，试验系统可靠性高。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
图1为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例一的流程图。
图2为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例二的流程图。
图3为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例三的流程图。
图4为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例四的流程图。
图5为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例五的流程图。
图6为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例六的流程图。
图7为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互系统的数据交互示意图。
图8为本发明具体实施方式提供的一种采集装置的工作原理示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。
图1为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例一的流程图，如图1所示，采集装置采集的参数数据通过单播方式传送至数据处理服务器，数据处理服务器通过广播方式将接收到的参数数据输送至局域网供其它相关设备获取。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法包括：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。本发明的实施例中，单播方式可以为TCP方式；采集装置包括压力传感器、温度传感器、涡轮流量计、转速传感器、质量流量计、振动传感器、推力传感器和液位传感器等；参数数据包括压力、温度、涡轮流量、转速、质量流量、振动、推力、液位等。数据处理服务器亦称为上位机。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。本发明的实施例中，广播方式可以为UDP方式；其它相关设备包括发动机参数测量子系统、试验台工艺参数测量子系统和其它数据监视客户端等。在步骤102之后，方法还可以包括：在所述数据处理服务器空闲时将接收到的所述参数数据重新通过广播方式传送至局域网供其它相关设备获取。由于广播通信的可靠性相对较低，在数据处理服务器空闲时，重新将接收到的参数数据通过广播方式传送至局域网供其它相关设备获取，防止数据处理服务器首次广播参数数据造成数据包丢失，其它相关设备接收不到的情况发生，增加液体火箭发动机地面试验台广播数据传输的可靠性。
参见图1，只有数据处理服务器需要采集装置采集的参数数据，而且所有其它相关设备均需要参数数据中的全部或部分，通过单播方式精确无误地将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器，数据处理服务器通过广播方式将参数数据转发至局域网供其它相关设备获取，其它相关设备根据自身需要接受相应的参数数据，其它相关设备可以方便快捷地获取相应的参数数据，在保证实验可靠性的前提下，提高实验效率。
图2为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例二的流程图，如图2所示，声像采集子系统通过组播方式将产生的声音图像数据输送给所述局域网中指定的多个其它相关设备。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法还包括：
步骤103：通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给所述局域网中指定的多个其它相关设备。本发明的实施例中，所述组播方式为IGMP方式。其它相关设备包括发动机参数测量子系统、试验台工艺参数测量子系统和其它数据监视客户端等。至少存在一个其它数据监视客户端不在局域网内，但不在局域网内的其它数据监视客户端接收声像采集子系统产生的声音图像数据。即通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给所述局域网中指定的多个其它相关设备之外，还可以通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给所述局域网之外的其它数据监视客户端，其中，其它数据监视客户端与局域网内的至少一个其它相关设备连接。可以通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据转送至局域网之外的其它数据监视客户端，既保证声音图像数据传送对象的确定性，又扩展了声音图像数据转送的范围。
参见图2，并不是所有其它相关设备都需要声音图像数据，通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给需要的其它相关设备，防止广播风暴的同时，高效传送声音图像数据。
图3为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例三的流程图，如图3所示，现场电磁阀仍由PLC设备控制，数据处理服务器与局域网之间的广播方式数据传输并影响采集装置与PLC设备之间的数据传输。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法还包括：
步骤104：通过总线方式将采集装置采集的参数数据传送至PLC设备，以便所述PLC设备控制现场电磁阀。本发明的实施例中，所述其它相关设备包括发动机参数测量子系统、试验台工艺参数测量子系统和其它数据监视客户端。
参见图3，仍由PLC设备控制现场电磁阀的开启及关闭，数据处理服务器与局域网之间的广播数据传输方式并影响采集装置与PLC设备之间的数据传输，在保证试验台测试安全的前提下，提高实验效率。
图4为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例四的流程图，如图4所示，通过单播方式将压力数据传送至自动增压子系统，自动增压子系统通过广播方式将压力数据发送至局域网。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法还包括：
步骤105：通过单播方式将箱压传感器采集的压力数据传送至自动增压子系统。本发明的实施例中，自动增压子系统需要精确获得自动增压机箱的压力数据，因此，通过单播方式将箱压传感器采集的压力数据精确传送至自动增压子系统。
步骤106：通过广播方式将所述自动增压子系统接收到的所述压力数据输送至局域网供其它相关设备获取。本发明的实施例中，由于局域网内其它相关设备的部分或全部需要自动增压机箱的压力数据，因此，通过广播方式将压力数据输送至局域网供其它相关设备获取。
参见图4，通过单播方式将压力数据传送至自动增压子系统，自动增压子系统通过广播方式将压力数据转发至局域网，在保证压力数据安全传送的同时，增加其它相关设备利用压力数据的灵活性。
图5为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例五的流程图，如图5所示，通过单播方式将前端的电压信号传送至程控子系统，程控子系统通过广播方式将电压信号转发至局域网。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法还包括：
步骤107：通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统。本发明的实施例中，对于程控子系统来说，前端的电压信号是必须的，因此，通过单播方式可以精确地将电压信号传送至程控子系统，安全可靠。
步骤108：通过广播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至局域网供其它相关设备获取。本发明的实施例中，局域网内的部分或全部其它相关设备需要前端的电压信号，通过广播方式将电压信号传送至局域网上供其它相关设备获取，高效灵活。
参见图5，通过单播方式将电压信号传送至程控子系统，通过广播方式将电压信号转发至局域网，在保证前端电压信号安全传送的同时，增加其它相关设备利用电压信号的灵活性。
图6为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法的实施例六的流程图，如图6所示，通过单播方式将电压信号传送至程控子系统，并且程控子系统通过单播方式将电压信号转发至PLC设备。
该附图所示的具体实施方式中，液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法还包括：
步骤107：通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统。本发明的实施例中，单播方式为TCP方式。为了保证PLC设备的反应灵敏度，在步骤107之前，该方法还包括：通过总线方式将电压表采集的电压信号直接传送至PLC设备。直接将电压表采集的电压信号通过总线方式传送至PLC设备，保证PLC设备的反应灵敏度，试验效果好。
步骤109：通过单播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至PLC设备。本发明的实施例中，PLC设备也需要前端的电压信号，程控子系统通过单播方式将电压信号输送至PLC设备，安全可靠。
参见图6，由于程控子系统和PLC设备均需要前端的电压信号，因此，通过单播方式将电压信号传送至程控子系统，程控子系统通过单播方式将电压信号输送至PLC设备，保证电压信号的安全可靠传输。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
步骤103：通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给所述局域网中指定的多个其它相关设备。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
步骤104：通过总线方式将采集装置采集的参数数据传送至PLC设备，以便所述PLC设备控制现场电磁阀。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
步骤105：通过单播方式将箱压传感器采集的压力数据传送至自动增压子系统。
步骤106：通过广播方式将所述自动增压子系统接收到的所述压力数据输送至局域网供其它相关设备获取。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
步骤107：通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统。
步骤108：通过广播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至局域网供其它相关设备获取。
本发明具体实施例还提供一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。方法包括以下步骤：
步骤101：通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器。
步骤102：通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
步骤107：通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统。
步骤109：通过单播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至PLC设备。
图7为本发明具体实施方式提供的一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互系统的数据交互示意图；图8为本发明具体实施方式提供的一种采集装置的工作原理示意图，如图7、图8所示，在液氧甲烷发动机地面试验台测控系统设计中，其它相关设备组建局域网，测量系统通过采集装置获取液氧甲烷发动机和试验台工艺系统的测量参数，测量前端采集装置获取的参数数据，并以TCP方式准确无误地传输至上位机(数据处理服务器)，同时该上位机将收到的参数数据以UDP广播方式发送到局域网上，供发动机参数测量子系统、试验台工艺参数测量子系统和其它数据监视客户端根据自身需要在指定端口获取相应参数数据，方便快捷地获取参数数据，以期达到液体火箭发动机地面试验高效、可靠的目的。
液体火箭发动机地面试验台测试数据交互系统的数据交互示意图如图7所示。数据采集、数据存储、数据处理、自动紧急关机均由采集装置完成，数据处理服务器(上位机)完成采集装置的远程控制和测试数据的上传，两者之间数据交互以TCP方式实现。电磁阀门控制由PLC设备完成，而局域网上的UDP数据传输与电磁阀门控制无关，UDP数据仅用于显示，故在测控间建立局域网并使用UDP进行上位机与局域网之间的数据交互并不影响试验安全。
如图8所示，采用PXI(面向仪器系统的PCI扩展)采集控制器(采集机箱)作为采集、存储下位机的采集数据，具体来说，以计数器板卡实现转速和涡轮流量的测量，采用PXI振动采集板卡完成振动参数采集，采用PXI模拟量采集板卡完成压力、温度、流量、推力和液位的测量，采用PXI开关量采集卡实现自动紧急关机信号的输出。应用LabVIEW进行采集软件的编程，在下位机进行采集、存储和运算，通过光纤传输至上位机进行数据显示和数据处理。将PXI采集装置放置在测量前间，试车间传输过来的压力、温度、流量、转速、推力、液位和振动信号并经过端子盒调理后进入PXI机箱中的相应采集板卡。测量前间还放置信号转接柜、隔离放大器、直流稳压电源、信号启动装置等。后端数据处理与显示系统位于远地测量间，由光纤收发器、数据处理服务器、试验台和不间断电源等设备组成。测控间的仪器柜、转接柜、操作台等设备设计时应该保证风格统一、配置规范。
数据处理服务器为西门子工控机，配置为：P4双核3.2G，8G内存，独立显卡，配22寸液晶显示器；布置主测量光纤。该工控机为采集装置的上位机，以TCP通讯方式接收下位机传输过来的测量参数并完成测量通道的配置、数据存储和数据处理以及自动紧急关机信号的输出，同时将测量参数以UDP广播的方式发送到测控间局域网的指定端口上，供其他测量参数显示子系统选用。
本发明实施例提供一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法及存储介质，采集装置通过TCP(传输控制协议)方式将可靠地测量参数传送给数据处理服务器，数据处理服务器对测量参数进行处理，数据处理服务器同时通过UDP(用户数据报协议)方式将测量参数广播至其它监控主机组成的局域网，其它监控主机从局域网获接收测量参数，并根据需要接受相应的测量参数；其它子系统(声像采集子系统等)通过IGMP(因特网组管理协议)方式将测量参数组播至局域网上特定的其它相关设备，防止广播风暴，试验系统可靠性高。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法包括：
通过单播方式将采集装置采集的参数数据传送至数据处理服务器；以及
通过广播方式将数据处理服务器接收到的所述参数数据输送至局域网供其它相关设备获取，其中，多个其它相关设备组成所述局域网。
2.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法还包括：
通过组播方式将声像采集子系统产生的声音图像数据输送给所述局域网中指定的多个其它相关设备。
3.如权利要求2所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，所述组播方式为IGMP方式。
4.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法还包括：
通过总线方式将采集装置采集的参数数据传送至PLC设备，以便所述PLC设备控制现场电磁阀。
5.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，所述其它相关设备包括发动机参数测量子系统、试验台工艺参数测量子系统和其它数据监视客户端。
6.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法还包括：
通过单播方式将箱压传感器采集的压力数据传送至自动增压子系统；以及
通过广播方式将所述自动增压子系统接收到的所述压力数据输送至局域网供其它相关设备获取。
7.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法还包括：
通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统；以及
通过广播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至局域网供其它相关设备获取。
8.如权利要求1所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，该方法还包括：
通过单播方式将电压表采集的电压信号传送至程控子系统；以及
通过单播方式将所述程控子系统接收到的所述电压信号输送至PLC设备。
9.如权利要求1或7或8所述的液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法，其特征在于，所述单播方式为TCP方式；所述广播方式为UDP方式。
10.一种包含计算机执行指令的计算机存储介质，所述计算机执行指令经由数据处理设备处理时，该数据处理设备执行液体火箭发动机地面试验台测试数据交互方法。
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