CN109357898B - 航天器部组件级常压热试验控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天器部组件级常压热试验控制系统，该系统以流程管理模块和数据处理模块为核心，包括流程管理模块、试验准备模块、独立报警模块、试验报告处理模块、数据处理模块、数据采集模块、设备控制模块、资源管理模块和信息展示模块，通过数据采集模块对各任务相关对试验数据进行采集，通过设备控制模块对试验设备进行控制，通过流程管理模块对试验准备、独立报警和报告处理过程进行调度，通过信息展示模块进行各类信息的发布。本发明的系统运行以来降低了人力，管理的常压热试验设备数量大幅降低，提升了试验管理的数字化、智能化水平。

Description

航天器部组件级常压热试验控制系统

技术领域

本发明属于航天器常压热试验技术领域，具体来说，本发明涉及一种常压热试验控制系统，该控制系统实现了航天器常压热试验的试验资源、试验流程、试验数据、试验报告的统一控制管理，并将各类数据采集存储统一管理，曲线实时查看，过程自动监控，试验报告自动生成。

背景技术

为确保航天发射的成功，航天器及其组件需要在地面完成一系列的环境试验，以验证航天器在轨及发射过程中的环境适应能力。航天器组件级试验是在组件交付总装前进行的一系列试验项目的总称，具体包括航天器组件级热试验(真空热试验和常压热试验)、力学试验(振动、冲击、离心)、综合类环境试验(力、热、湿度)、气候类试验(淋雨、辐照、盐雾、霉菌等)，常压热试验是其中的一种。航天器部组件试验中心承担了大量航天器单机及部组件的环境试验任务。系统投入使用前，试验资源信息无法共享，试验计划需要双方通过电话沟通再由试验负责人手动填写，试验任务书为纸质版本，每次均需要试验人员手工录入试验基本信息和试验条件信息，试验过程表单需要手动打印并现场携带以便随时填写，稍有不慎就会导致工作漏项或填写不及时。试验结束后试验总结人员需要从不同设备的控制计算机将数据集中起来再整理成用户需要的试验数据包和报告。每天录入任务信息、整理试验数据、出具试验报告需要3名专职人员。试验过程中控制计算机、监视计算机负责各自的报警，试验人员需要关注多个计算机状态。随着试验中心承担试验任务的日益增加，对试验数据管理及查询、试验过程监控、试验流程管控、试验文件的管理提出了更高的要求。先前的管理现状和服务水平严重制约了试验中心的业务拓展。鉴于以上原因，构建国内一流的部组件试验中心，依托网络及信息化手段，实现系统高度自动化、信息化、智能化，加快试验资源的线上线下服务，完善数据包管理，完善过程监控及关键参数报警，满足质量控制要求，已经迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天器部组件级常压热试验控制系统，该系统能够实现资源上线、信息共享，便于试验资源的数字化管理。本发明的另一目的在于提供一种航天器部组件级常压热试验控制方法，该方法能够实现数据自动采集、关键参数自动监视，试验流程自动运转，试验进程可视化，在任意控制终端或一体化终端均可对50台常压热试验设备的状态、参数进行监控，并提供语音报警，且能够一键生成报告功能，大大方便了试验人员操作，劳动生产率提高一倍以上。

本发明通过如下技术方案实现：

航天器部组件常压热试验控制系统，包括流程管理模块、试验准备模块、独立报警模块、试验报告处理模块、数据处理模块、数据采集模块、设备控制模块、资源管理模块和信息展示模块；其中，流程管理模块，负责试验流程的管理和配置，负责试验按照试验准备、独立报警和报告处理的流程自动执行，并同步各终端试验进展状态；流程管理模块具有流程配置、流程运行控制两大功能，分别负责流程工作项目配置和流程自动运转、流程状态更新；

试验准备模块负责试验前的各项准备工作，包括试验任务的创建，负责采集试验基本信息和试验条件，生成满足程序文件，并将试验基本信息、试验条件及程序文件存储到数据处理模块，供其他模块调用。

独立报警模块负责监视试验过程中各类报警和集中巡检，当试验过程中出现异常时，独立报警模块能够及时产生报警，提醒值班人员进行处理；当需要进行巡检时，该模块会自动产生巡检提醒。

试验报告处理模块负责试验结束后报告自动生成，该模块会综合试验要求和过程数据信息，自动生成包含各类要素的试验报告，并给出试验结论。

数据处理模块负责系统各个模块的数据中转及处理功能，包括试验基本信息、流程管理信息、设备采集数据。

设备控制模块将程序文件翻译成不同类设备识别的作业文件，并注入的试验设备。

数据采集模块负责采集各类常压热试验的试验数据，将常压热试验中各类传感器采集的数据存储到数据处理模块。并按照数据结构分类，分为试件温度数据、环境温度数据、湿度数据、独立报警温度数据，这些数据会在数据处理模块中形成原始数据包，供其它模块调用。

资源管理模块负责试验硬件资源、人力资源的上线和管理、各种硬件资源接口统一化，硬件资源主要包含试验设备的基础信息、维保信息或标检信息；

信息展示模块负责向各终端推送信息，它从数据处理模块接收数据，并将需要的信息展示到终端。

其中，流程管理模块还包括电子表单的关联与调用子模块、试验状态的更新子模块，其中电子表单的关联与调用子模块，负责完成表单的关联和调用；试验状态的更新子模块和试验准备模块、独立报警模块及试验报告处理模块交互工作，根据试验的进展以及试验条件信息判断试验进展，并将试验进展信息通过数据处理模块传送到各终端。

其中，试验准备模块包括程序文件自动生成子模块，该模块会根据试验条件，自动生成满足试验温度、变温速率、保持时间、循环次数等试验条件的试验程序文件，并转化为各类设备识别的作业文件，驱动设备自动运行。

其中，独立报警模块包括报警监视子模块、独立报警子模块和过程巡视子模块；通过该模块大幅度降低了试验值班人员劳动强度，提高了试验过程监控手段。报警监视子模块涵盖了试验过程中可能会出现的设备离线报警、温度超差报警、湿度超差报警、设备报警、试验准备阶段报警、试验撤收阶段报警六类报警，可以对试验全程报警监视；独立报警子模块负责独立于设备的温度采集及报警，根据事先注入的容差曲线，当出现超差时进行报警，可有效杜绝由于设备本身的故障而未产生报警的情况发生；过程巡视子模块根据提前定义好的策略，定时产生巡检提醒，并将所有设备的温湿度曲线进行统一展示。

其中，数据处理模块还包括展示信息的推送控制子模块和数据库接口子模块；展示信息的推送控制子模块有两大主要功能，一是根据信息展示模块的请求推送试验状态信息、任务信息，二是当试验状态或任务等发生变化时主动将状态的变化发送到信息显示终端；数据库接口子模块提供终端对数据库访问架构方式，为数据传输交换提供规范和接口协议。

本发明的系统实现了试验数据自动采集、自动入库；建立了资源数据库，实现了试验资源数字化管理；实现了试验过程信息可视化；完善了数据包管理，试验结束试验报告自动生成，试验流程规范化、电子化，减少了人为干预，避免工作漏项，提高了质量控制水平；所有操作刷卡或签署确认，确保过程记录完整，可追溯。系统运行以来2年内没有质量事故，人员由24人降至12人，管理的常压热试验设备数量从20台增加到50台，大幅提升试验管理的数字化、智能化水平。

附图说明

图1为航天器部组件级常压热试验控制系统模块关系图；

图2为航天器部组件常压热试验控制系统执行过程示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。

参见图1，图1显示了本发明的航天器部组件级常压热试验控制系统模块关系图；包括流程管理模块、试验准备模块、独立报警模块、试验报告处理模块、数据处理模块、数据采集模块、设备控制模块、资源管理模块和信息展示模块；其中，流程管理模块负责试验流程的管理和配置，负责试验按照试验准备、独立报警和报告处理的流程自动执行，并同步各终端试验进展状态；流程管理模块具有流程配置、流程运行控制两大功能，分别负责流程工作项目配置和流程自动运转、流程状态更新。流程管理模块还包括电子表单的关联与调用子模块、试验状态的更新子模块，其中电子表单的关联与调用子模块，负责完成表单的关联和调用；试验状态的更新子模块和试验准备模块、独立报警模块及试验报告处理模块交互工作，根据试验的进展以及试验条件信息判断试验进展，并将试验进展信息通过数据处理模块传送到各终端。

试验准备模块负责试验前的各项准备工作，包括试验任务的创建，负责采集试验基本信息和试验条件，生成满足程序文件，并将试验基本信息、试验条件及程序文件存储到数据处理模块，供其他模块调用。试验准备模块包括程序文件自动生成子模块，该模块会根据试验条件，自动生成满足试验温度、变温速率、保持时间、循环次数等试验条件的试验程序文件，并转化为各类设备识别的作业文件，驱动设备自动运行。

独立报警模块负责监视试验过程中各类报警和集中巡检，当试验过程中出现异常时，独立报警模块能够及时产生报警，提醒值班人员进行处理；当需要进行巡检时，该模块会自动产生巡检提醒。独立报警模块包括报警监视子模块、独立报警子模块和过程巡视子模块；通过该模块大幅度降低了试验值班人员劳动强度，提高了试验过程监控手段。报警监视子模块涵盖了试验过程中可能会出现的设备离线报警、温度超差报警、湿度超差报警、设备报警、试验准备阶段报警、试验撤收阶段报警六类报警，可以对试验全程报警监视；独立报警子模块负责独立于设备的温度采集及报警，根据事先注入的容差曲线，当出现超差时进行报警，可有效杜绝由于设备本身的故障而未产生报警的情况发生；过程巡视子模块根据提前定义好的策略，定时产生巡检提醒，并将所有设备的温湿度曲线进行统一展示。

试验报告处理模块负责试验结束后报告自动生成，该模块会综合试验要求和过程数据信息，自动生成包含各类要素的试验报告，并给出试验结论。

数据处理模块负责系统各个模块的数据中转及处理功能，包括试验基本信息、流程管理信息、设备采集数据。数据处理模块还包括展示信息的推送控制子模块和数据库接口子模块；展示信息的推送控制子模块有两大主要功能，一是根据信息展示模块的请求推送试验状态信息、任务信息，二是当试验状态或任务等发生变化时主动将状态的变化发送到信息显示终端；数据库接口子模块提供终端对数据库访问架构方式，为数据传输交换提供规范和接口协议。

数据采集模块负责采集各类常压热试验的试验数据，将常压热试验中各类传感器采集的数据存储到数据处理模块。并按照数据结构分类，分为试件温度数据、环境温度数据、湿度数据、独立报警温度数据，这些数据会在数据处理模块中形成原始数据包，供其它模块调用。

设备控制模块将程序文件翻译成不同类设备识别的作业文件，并注入的试验设备。

资源管理模块负责试验硬件资源、人力资源的上线和管理、各种硬件资源接口统一化，硬件资源主要包含试验设备的基础信息、维保信息、标检信息等。试验资源的信息通过资源管理模块进行更新，并将更新的信息及时上传到数据处理模块。资源管理模块还通过数据控制模块及时提醒用户对设备进行维保、标检等。

信息展示模块负责向各终端推送信息，利用信息分类推送技术，根据使用目的不同，分为多种终端类型。针对客户的需要，在不同试验场所展示了正在进行的试验任务信息，包含试验名称、送试单位、试验阶段、试验设备、试验开始时间、试验结束时间等信息；针对试验人员的需要，在值班室大屏幕显示每台设备运行状态、报警信息、当前正在运行的试验数量、新开机数量等信息；针对管理层的需要，显示不同试验类型、试验区域的试验开机数、异常数等信息。它从数据处理模块接收数据，并采用不同视图显示到不同的位置。

在航天器部组件常压热试验控制系统的执行过程中，包括以下步骤：

1、试验流程管理模块与试验准备模块、独立报警模块、试验报告处理模块进行数据交换，共同完成整个试验的进度推进和状态更新，流程管理模块以试验的工作流程为基础，将整个试验流程按照先后顺序分成若干条目，每一个条目包含若干工作项目，待所有的项目完成后，流程管理模块更新该条目为完成状态，并将完成状态的信息通过流程控制子模块同步到其余模块，保证工作项目的同步。同时流程管理模块将工作项目自动转到下一个条目，直至试验结束。

2、电子表单的关联与调用子模块，负责和数据处理模块进行信息交互，完成表单的关联和调用。它将电子表单的信息逐条分类，并设置对应的参数，不同表单间的数据调用实际是表单中参数的传递完成的，待表单中所有参数赋值完成后，表单即可完成。

3、数据采集模块按照设备通信协议与各设备完成数据交换，并将数据提交数据处理模块，由数据处理模块的数据库接口子模块将数据存入SQL数据库，其他模块通过数据库接口子模块获取实时数据，并对数据进行显示、报警等处理。

下面以典型常压热试验过程为例，按照整个试验过程对本系统的具体实现方式作说明：

参见图2，图2显示了航天器部组件常压热试验控制系统执行过程示意图；

1、试验准备阶段：接收到试验任务后，试验人员在普通操作终端上的试验准备模块通过流程管理模块调入试验前各项表单，试验人员在表单中录入试验任务基本信息，试验件信息、试验类型、试验条件、试验设备等信息；试验人员在试验现场进行试件安装、粘贴测温传感器、图像采集和试验前总检，并通过现场的一体化终端记录工作项目，由流程管理模块根据试验人员的工作进度实时更新试验进展信息，并同步到各终端和其它模块；程序文件自动生成子模块根据试验条件自动生成试验程序文件，并传输给数据处理模块，由设备控制模块将程序文件翻译成不同类设备识别的作业文件，并注入的试验设备。

2、试验实施阶段：准备工作完成后，流程控制模块控制试验进入试验开机阶段，同时置试验准备阶段为完成状态。试验进入实施阶段，流程管理模块启动试验计时，同时赋值给试验开始时间，根据程序生成计划时间表，同时启动过程监控模块，数据采集模块开始运行并实时将数据上传给数据处理模块，数据处理模块按照制定的格式和频率存储试验数据。报警监视子模块实时监视设备运行状态、通信状态以及温湿度测量值是否满足试验要求，并将信息通过数据处理系统推送到信息展示模块，如有异常会给出报警信息。独立报警子模块开始监视独立温度传感器的测量值是否满足试验要求，如有异常会给出报警信息。过程巡视子模块会在开机时、试验过程中每2小时及试验结束时提醒值班人员进行巡检，需要巡检时，自动列出所有正在运行中的试验信息及曲线供试验值班人员巡查。在试验过程阶段，数据处理模块会自动汇总各类试验信息推送到信息展示模块。

3、试验结束总结阶段：现场试验人员会将试验件取出，在和送试方确认试验件完好后，将试验件交接给送试方，并利用现场试验一体化终端采集试验后图像信息发送到数据处理模块。普通操作终端的人员将检查验过程完整数据包，并利用数据处理模块预览试验过程曲线、生产试验报告，至此试验全过程结束。各终端同步试验进程信息到结束状态，至此整个试验过程结束。客户领取证明书时，可以在系统进行签署。

尽管上文对本发明专利的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明专利的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.航天器部组件常压热试验控制系统，包括流程管理模块、试验准备模块、独立报警模块、试验报告处理模块、数据处理模块、数据采集模块、设备控制模块、资源管理模块和信息展示模块；其特征在于，流程管理模块，负责试验流程的管理和配置，负责试验按照试验准备、独立报警和报告处理的流程自动执行，并同步各终端试验进展状态；

试验准备模块负责试验前的各项准备工作，包括试验任务的创建，负责采集试验基本信息和试验条件，生成满足程序文件，并将试验基本信息、试验条件及程序文件存储到数据处理模块，供其他模块调用；

独立报警模块负责监视试验过程中各类报警和集中巡检，当试验过程中出现异常时，独立报警模块能够及时产生报警，提醒值班人员进行处理；当需要进行巡检时，该模块会自动产生巡检提醒；

试验报告处理模块负责试验结束后报告自动生成，该模块会综合试验要求和过程数据信息，自动生成包含各类要素的试验报告，并给出试验结论；

数据处理模块负责系统各个模块的数据中转及处理功能，包括试验基本信息、流程管理信息、设备采集数据；

设备控制模块将程序文件翻译成不同类设备识别的作业文件，并注入试验设备；

数据采集模块负责采集各类常压热试验的试验数据，将常压热试验中各类传感器采集的数据存储到数据处理模块，并按照数据结构分类，分为试件温度数据、环境温度数据、湿度数据、独立报警温度数据，这些数据会在数据处理模块中形成原始数据包，供其它模块调用；

资源管理模块负责试验硬件资源、人力资源的上线和管理、各种硬件资源接口统一化，硬件资源主要包含试验设备的基础信息、维保信息或标检信息；

信息展示模块负责向各终端推送信息，它从数据处理模块接收数据，并将需要的信息展示到终端。

2.如权利要求1所述的航天器部组件常压热试验控制系统，其特征在于，流程管理模块还包括电子表单的关联与调用子模块、试验状态的更新子模块，其中电子表单的关联与调用子模块，负责完成表单的关联和调用；试验状态的更新子模块和试验准备模块、独立报警模块及试验报告处理模块交互工作，根据试验的进展以及试验条件信息判断试验进展，并将试验进展信息通过数据处理模块传送到各终端。

3.如权利要求1所述的航天器部组件常压热试验控制系统，其特征在于，试验准备模块包括程序文件自动生成子模块，该模块会根据试验条件，自动生成满足试验温度、变温速率、保持时间、循环次数的试验程序文件，并转化为各类设备识别的作业文件，驱动设备自动运行。

4.如权利要求1所述的航天器部组件常压热试验控制系统，其特征在于，独立报警模块包括报警监视子模块、独立报警子模块和过程巡视子模块。

5.如权利要求4所述的航天器部组件常压热试验控制系统，其特征在于，报警监视子模块涵盖了试验过程中会出现的设备离线报警、温度超差报警、湿度超差报警、设备报警、试验准备阶段报警、试验撤收阶段报警六类报警，并对试验全程报警监视；独立报警子模块负责独立于设备的温度采集及报警，根据事先注入的容差曲线，当出现超差时进行报警，杜绝由于设备本身的故障而未产生报警的情况发生；过程巡视子模块根据提前定义好的策略，定时产生巡检提醒，并将所有设备的温湿度曲线进行统一展示。

6.如权利要求1所述的航天器部组件常压热试验控制系统，其特征在于，数据处理模块还包括展示信息的推送控制子模块和数据库接口子模块；展示信息的推送控制子模块有两大主要功能，一是根据信息展示模块的请求推送试验状态信息、任务信息，二是当试验状态或任务发生变化时主动将状态的变化发送到信息显示终端；数据库接口子模块提供终端对数据库访问架构方式，为数据传输交换提供规范和接口协议。

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