CN111781882A - 一种风洞试验的虚拟化控制台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风洞试验的虚拟化控制台。该虚拟化控制台包括虚拟化系统和应急控制台；虚拟化系统包括服务器、终端、虚拟化软件、应用系统和网络；服务器通过虚拟化软件建立各风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机通过虚拟网络同各PLC系统和设备连接，虚拟机安装并运行相应的应用软件；终端通过RDP远程访问协议连接各虚拟机，实现在控制台上对各风洞控制测量系统的控制操作；应急控制台包括整流稳压电路、应急控制电路、应急控制面板和洞门开关，整流稳压电路连接应急控制面板和洞门开关的电源输入，应急控制电路连接各PLC系统和应急控制面板。该虚拟化控制台实现了风洞试验的集中操作和控制，提高了资源的利用效率和系统的敏捷性，操作方式简单便捷。

Description

一种风洞试验的虚拟化控制台
技术领域
本发明属于风洞试验设备领域，具体涉及一种风洞试验的虚拟化控制台。
背景技术
风洞控制台是风洞试验中需要频繁操作的重要设备。在风洞试验时，试验模型支撑在风洞中，依据相对运动原理，控制气流在飞行器周围流动，同时模拟空中各种复杂的飞行状态，测量气流对飞行器的作用力，获取试验数据。通过对控制台的操作来完成各种风洞试验，实现包括风洞开车控制、模型姿态控制、天平数据采集和处理，以及在运行过程中的显示报警、应急处理等工作。
现有控制台整体设计繁复，涉及计算机多，风洞中的每套系统都需要一台计算机；模拟器件较多，每套系统需要建立包括转速、风速、压力、电压、电流、角度等众多的仪器仪表、报警指示和应急开关等，集成度低，稳定性差。
虚拟化是一种将计算机物理资源划分成若干可以同时使用的逻辑资源的软硬件技术，是从网格计算发展出的一种计算模式，它以服务的方式按需提供各种IT资源。将IT硬件资源虚拟化，经由虚拟机提供资源通过终端给用户使用，用户可以根据任务需要建立相应的虚拟机。
当前，亟需利用风洞设备数字化、网络化的基础，通过虚拟化技术发展一种集成化高的用于风洞试验的虚拟化控制台。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风洞试验的虚拟化控制台。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台，其特点是，所述的虚拟化控制台包括虚拟化系统和应急控制台；虚拟化系统包括服务器、终端、虚拟化软件、应用系统和网络；服务器通过虚拟化软件建立各风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机通过虚拟网络同各PLC系统和设备连接，虚拟机安装并运行相应的应用软件；终端通过RDP远程访问协议连接各个虚拟机，实现在控制台上对各风洞控制测量系统的控制操作；应急控制台包括整流稳压电路、应急控制电路、应急控制面板和洞门开关，整流稳压电路连接应急控制面板和洞门开关的电源输入，应急控制电路连接各PLC系统和应急控制面板。
所述的风洞控制测量系统的虚拟机包括风洞试验的动力系统、姿态系统、采集系统、试验管理系统、数据处理系统、数据分析系统、试验监控系统在内的应用系统，和包括域服务器、DNS服务器、DB服务器、文件服务器的服务器系统；虚拟化系统的前端由负责桌面虚拟化的输入输出终端组成，终端通过RDP远程访问协议连接虚拟机；服务器上的虚拟化平台由虚拟化网络、虚拟化计算资源和虚拟化磁盘组成，虚拟化网络通过虚拟交换机连接，虚拟化计算资源分配采用NUMA架构的计算资源分配策略，虚拟化磁盘的划分采用厚置备方式，虚拟化CPU和物理CPU配置按照8:1的比例进行配置，虚拟化内存和物理内存配置按照1:1的比例进行配置。
所述的应急控制电路包括电源控制、系统联锁控制和运行状态显示电路，同动力控制PLC系统和姿态控制PLC系统形成联锁，实现风洞测控处系统的统一电源管理、运行状态显示和急停处理；应急控制面板包括控制台电源、动力控制系统和姿态控制系统在内的控制单元和显示单元,电源开关连接设备的电源输入并控制设备的上电操作，控制单元同各PLC系统的急停线路连接，显示单元同各PLC系统状态输出连接。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台是虚拟化系统结合应急控制台形成的，通过虚拟化控制台实现对风洞试验设备的操作和控制。在试验前，试验操作员通过应急控制台相应的分闸和合闸开关对设备进行上电的分合操作；当动力系统开车、姿态系统运行时，应急控制台状态指示灯亮；当出现紧急情况时，使用急停开关停止动力系统运行；当风洞洞门打开时，洞门指示灯亮，动力系统禁止开车。在试验过程中，操作员通过试验管理系统终端输入控制参数、数据处理参数开始试验，试验管理虚拟机通过虚拟化网络向动力系统、姿态系统虚拟机发送控制命令，在风速稳定、姿态系统到位后，向采集系统虚拟机发送采集命令，采集系统完成数据采集后向数据处理系统和数据分析系统发送数据，完成一次试验。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台中的虚拟化系统实现对包括动力系统、姿态系统、采集系统、管理系统和分析系统等控制操作的所有计算资源的虚拟化，虚拟化系统由包括服务器、终端、虚拟化软件、应用系统和网络组成。服务器通过虚拟化平台虚拟成若干风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机运行相应的应用软件，虚拟机通过虚拟交换网络同各PLC系统和设备连接。终端通过远程访问协议连接各个虚拟机，实现在控制台上对各风洞控制测量系统的控制操作。基于终端的操作方式，便于控制台在地面试验和洞内试验中布置，使控制台迁移方便灵活、扩展性好，同时计算资源可以通过对服务器资源的动态分配实现，便于设备升级完善。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台中的应急控制台实现对各个控制系统的上电、状态集中显示、系统联锁保护和运行应急控制，由风洞测控系统电源管理、应急控制、状态显示、系统联锁等组成。电源管理实现动力系统、姿态控制系统、电视墙、操作台和测量系统等的远程集中上电。风洞试验状态包括动力系统、姿态系统、采集系统、洞门开闭的运行状态显示。系统联锁和应急控制实现洞门和开车的联锁、风洞紧急停车控制。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台具有以下的优势：风洞试验的控制台结构简洁紧凑、高度集成化，操作时工作人员不用在各个地方来回移动，工作效率高；操作方式简单便捷，便于工作人员掌握；基于虚拟化网络终端的操作方式，迁移方便灵活，便于在地面试验和洞内试验中布置；扩展性较好，便于升级完善。
综上所述，本发明的风洞试验的虚拟化控制台实现了风洞试验的集中操作和控制，提高了资源的利用效率和系统的敏捷性，结构简洁紧凑，操作方式简单便捷。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明的风洞试验的虚拟化控制台的网络拓扑图；
图2为本发明的风洞试验的虚拟化控制台中的风洞控制台组成框图；
图3为本发明的风洞试验的虚拟化控制台中的应急控制台组成框图；
图4为本发明的风洞试验的虚拟化控制台中的应急控制台控制面板。
图中，101.控制系统PLC 102.姿态系统PLC 103.数采系统VXI 104.监视系统105.服务器 106.风洞测控网络 107.动力系统终端 108.姿态系统终端 109.采集系统终端 110.管理系统终端 111.分析系统终端；
204.应急控制台；
301.应急控制面板 303.机房电源 304.整流及稳压电源 305.应急控制电路306.电视墙 308.洞门开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
本发明的风洞试验的虚拟化控制台包括虚拟化系统和应急控制台；虚拟化系统包括服务器、终端、虚拟化软件、应用系统和网络；服务器通过虚拟化软件建立各风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机通过虚拟网络同各PLC系统和设备连接，虚拟机安装并运行相应的应用软件；终端通过RDP远程访问协议连接各个虚拟机，实现在控制台上对各风洞控制测量系统的控制操作；应急控制台包括整流稳压电路、应急控制电路、应急控制面板和洞门开关，整流稳压电路连接应急控制面板和洞门开关的电源输入，应急控制电路连接各PLC系统和应急控制面板。
所述的风洞控制测量系统的虚拟机包括风洞试验的动力系统、姿态系统、采集系统、试验管理系统、数据处理系统、数据分析系统、试验监控系统在内的应用系统，和包括域服务器、DNS服务器、DB服务器、文件服务器的服务器系统；虚拟化系统的前端由负责桌面虚拟化的输入输出终端组成，终端通过RDP远程访问协议连接虚拟机；服务器上的虚拟化平台由虚拟化网络、虚拟化计算资源和虚拟化磁盘组成，虚拟化网络通过虚拟交换机连接，虚拟化计算资源分配采用NUMA架构的计算资源分配策略，虚拟化磁盘的划分采用厚置备方式，虚拟化CPU和物理CPU配置按照8:1的比例进行配置，虚拟化内存和物理内存配置按照1:1的比例进行配置。
所述的应急控制电路包括电源控制、系统联锁控制和运行状态显示电路，同动力控制PLC系统和姿态控制PLC系统形成联锁，实现风洞测控处系统的统一电源管理、运行状态显示和急停处理；应急控制面板包括控制台电源、动力控制系统和姿态控制系统在内的控制单元和显示单元,电源开关连接设备的电源输入并控制设备的上电操作，控制单元同各PLC系统的急停线路连接，显示单元同各PLC系统状态输出连接。
实施例1
本实施例的风洞试验的虚拟化控制台采用Hyper-V架构，通过Hyper-V服务器虚拟化基础架构和工具划分服务器系统虚拟机和应用系统虚拟机。应用系统包括动力控制系统虚拟机，运行动力控制软件，为动力控制系统提供虚拟桌面；姿态控制系统虚拟机，运行姿态控制软件，为姿态控制系统提供虚拟桌面；监控系统虚拟机，运行监控系统软件，为监控终端提供虚拟桌面；试验管理虚拟机，运行试验管理软件，为操作终端提供虚拟桌面；数据分析虚拟机，运行数据分析软件，为数据分析终端提供虚拟桌面；服务器系统包括数据库服务器虚拟机，提供风洞测控系统数据库服务；文件服务器虚拟机，提供风洞测控系统文件存储服务；域服务器虚拟机，提供测控处系统统一用户认证服务；DNS服务器虚拟机，提供测控处系统名字解析服务。虚拟化CPU和物理CPU配置按照8:1的比例进行配置，虚拟化内存和物理内存配置按照1:1的比例进行配置，即实际使用8核的服务器可以按照使用64核的容量进行分配。控制台虚拟化CPU共计需要20个处理器核，每个虚拟机配置2核2.0GHz CPU、4GB内存、50GB硬盘。虚拟机间的网络交换采用虚拟网络交换方式，实现内部虚拟机间的高速通讯。物理服务器按照满足10个虚拟机需求进行配置，其中2个运行windows 2008server，8个运行windows 7操作系统。
控制台测控处系统的人机输入输出采用云终端实现，RDP协议实现虚拟化系统的远程人机交互。云终端采用无风扇高性能CPU、SSD固态盘，支持RDP协议的Linux操作系统，每台终端配置为开机自动连入为其建立的虚拟桌面系统。
如图1所示，动力系统PLC101、姿态系统PLC102、采集系统VXI103和监视系统104通过风洞测控网络106同服务器105、动力系统终端107、姿态系统终端108、采集系统终端109、管理系统终端110、分析系统终端111连接。服务器105通过虚拟化平台虚拟成若干风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机运行相应的应用软件，虚拟机通过虚拟交换网络同风洞测控网络106的各PLC系统和设备连接。终端通过远程访问协议连接各个虚拟机，实现在控制台上对各个系统的控制操作。
如图2所示，风洞控制台包括动力系统终端107、姿态系统终端108、采集系统终端109、应急控制台204、管理系统终端110、分析系统终端111。风洞控制台由运行虚拟化系统的远程桌面终端和应急控制台组成，终端实现对包括动力系统、姿态系统、采集系统、管理系统和分析系统等控制操作。应急控制台实现对各个控制系统的上电、状态集中显示、系统联锁保护和运行应急控制，由风洞测控系统电源管理、应急控制、状态显示、系统联锁等组成。
如图3所示，应急控制台包括应急控制面板301、动力系统PLC101、机房电源303、整流及稳压电源304、应急控制电路305、电视墙306、姿态系统PLC102和洞门开关308。应急控制电路305同动力系统PLC101和姿态系统PLC102形成联锁，实现风洞测控处系统的统一电源管理、运行状态显示和急停处理。应急控制电路305包括电源控制、系统联锁控制、运行状态显示电路。
如图4所示，应急控制面板包括控制台电源、动力系统和姿态系统等的控制和显示器件等。控制台电源包括对数采系统电源、操作台电源、电视墙电源等的操作。洞门状态包括前洞门和后洞门状态，洞门状态同风洞开车联锁，当洞门开时不能开车，在开车时洞门开必须停止。状态指示包括数采系统电源、操作台电源、电视墙电源通断电状态和洞门状态指示。

Claims (3)

1.一种风洞试验的虚拟化控制台，其特征在于，所述的虚拟化控制台包括虚拟化系统和应急控制台；虚拟化系统包括服务器、终端、虚拟化软件、应用系统和网络；服务器通过虚拟化软件建立各风洞控制测量系统的虚拟机，虚拟机通过虚拟网络同各PLC系统和设备连接，虚拟机安装并运行相应的应用软件；终端通过RDP远程访问协议连接各个虚拟机，实现在控制台上对各风洞控制测量系统的控制操作；应急控制台包括整流稳压电路、应急控制电路、应急控制面板和洞门开关，整流稳压电路连接应急控制面板和洞门开关的电源输入，应急控制电路连接各PLC系统和应急控制面板。
2.根据权利要求1所述的风洞试验的虚拟化控制台，其特征在于，所述的风洞控制测量系统的虚拟机包括风洞试验的动力系统、姿态系统、采集系统、试验管理系统、数据处理系统、数据分析系统、试验监控系统在内的应用系统，和包括域服务器、DNS服务器、DB服务器、文件服务器的服务器系统；虚拟化系统的前端由负责桌面虚拟化的输入输出终端组成，终端通过RDP远程访问协议连接虚拟机；服务器上的虚拟化平台由虚拟化网络、虚拟化计算资源和虚拟化磁盘组成，虚拟化网络通过虚拟交换机连接，虚拟化计算资源分配采用NUMA架构的计算资源分配策略，虚拟化磁盘的划分采用厚置备方式，虚拟化CPU和物理CPU配置按照8:1的比例进行配置，虚拟化内存和物理内存配置按照1:1的比例进行配置。
3.根据权利要求1所述的风洞试验的虚拟化控制台，其特征在于，所述的应急控制电路包括电源控制、系统联锁控制和运行状态显示电路，同动力控制PLC系统和姿态控制PLC系统形成联锁，实现风洞测控处系统的统一电源管理、运行状态显示和急停处理；应急控制面板包括控制台电源、动力控制系统和姿态控制系统在内的控制单元和显示单元,电源开关连接设备的电源输入并控制设备的上电操作，控制单元同各PLC系统的急停线路连接，显示单元同各PLC系统状态输出连接。
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