一种运载火箭健康监测系统及方法与流程

本发明涉及一种运载火箭健康监测系统及方法，属于运载火箭监测技术领域。

背景技术：

新一代大型低温运载火箭由于自身复杂性及其电气测试和测控技术发展，用以表征、监测火箭健康状态的测点、数据规模越来越大，每发试验均生成了大量的测试数据，需要现场人员进行在线判断或事后判读使用，容易出现漏判问题。同时，大量的专家知识分散于各个设计文件，难以在故障处理时快速应用，当出现突发情况时，不利于现场及时地查找，对现场人员的原理/知识储备和现场处置等综合能力提出了极高的要求，无法满足后续国家重大工程对快速排查、快速定位、快速处置的高度响应时效要求。目前火箭测试和射前监测的信息主要依赖于各系统的上网数据，测试信息比较单一，对于测试现场中大量的图像信息、声音信息未加以获取和应用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种运载火箭健康监测系统及方法，应用大数据、图像识别、语音识别和智能搜索技术，充分利用多发次、多场地测试数据，实现对大型低温运载火箭测发控的实时健康监测、快速数据分析、辅助故障分析定位及发射预案支持功能。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种运载火箭健康监测系统，包括人机交互子系统、数据服务子系统、数据管理子系统、数据获取子系统；

所述数据获取子系统用于获取运载火箭的实时测试数据和历史测试数据，然后数据获取子系统将实时测试数据和历史测试数据发送给所述数据服务子系统；

所述数据管理子系统包括元数据库、实时数据库和历史数据库，数据管理子系统将所述实时测试数据存储到实时数据库、将所述历史测试数据存储到历史数据库，数据管理子系统将运载火箭的技术数据存入元数据库；

所述数据服务子系统根据人机交互子系统的用户指令，对数据管理子系统中的数据进行判断、监测；

所述人机交互子系统用于人机交互，然后人机交互子系统将用户指令发送给数据服务子系统。

上述运载火箭健康监测系统，所述历史数据库采用分布式结构；历史数据库部署于三台大数据服务器，其中一台同时作为master和slave1节点，另外两台分别为slave2节点和slave3节点，所述3台大数据服务器采用并行计算及数据处理架构。

上述运载火箭健康监测系统，所述实时数据库采用冗余结构；实时数据库部署于两台大数据服务器，其中一台作为主节点，另外一台作为从节点。

上述运载火箭健康监测系统，所述实时数据库所部署的两台大数据服务器，和，历史数据库所部署的slave2节点和slave3节点共用。

上述运载火箭健康监测系统，所述运载火箭的技术数据包括发射预案、研制数据、设计图纸、质量归零信息。

上述运载火箭健康监测系统，所述运载火箭的实时测试数据包括测量数据、口令音频数据和图像监测数据。

上述运载火箭健康监测系统，所述数据服务子系统对数据管理子系统中的数据进行判断、监测，所述数据管理子系统中的数据包括：发射前的必保参数、测试流程的时序、设备运行状态。

上述运载火箭健康监测系统，所述用户指令包括数据实时监测指令、历史数据浏览指令和信息搜索指令。

一种运载火箭健康监测方法，上述运载火箭健康监测系统实现，包括如下步骤：

步骤一、数据获取子系统通过tcp/ip、modbus/tcp通信协议获取运载火箭的测试数据和单机bit信息，然后数据获取子系统将运载火箭的测试数据和单机bit信息存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；

步骤二、数据获取子系统通过图像采集装置监测视频信息，然后将视频信息中的指示灯和仪表盘信息同时存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；数据获取子系统通过音频获取设备采集测试发射口令，然后将测试发射口令同时存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；

步骤三、数据服务子系统根据数据管理子系统中的历史数据库和元数据库，判断运载火箭的测试数据是否正常，判断测试流程的时序是否正确，判断单机运行状态是否正常；数据服务子系统将测试数据的判断结果、测试流程的判断结果、单机运行状态的判断结果均发送给人机交互子系统；人机交互子系统对测试数据的判断结果、测试流程的判断结果、单机运行状态的判断结果进行显示。

上述运载火箭健康监测方法，所述人机交互子系统将用户的历史数据浏览指令发送给数据服务子系统；所述历史数据浏览指令包括型号和或发次和或测试类型和或测试节点信息。

上述运载火箭健康监测方法，所述人机交互子系统将用户的信息搜索指令发送给数据服务子系统；所述信息搜索指令包括关键字和或测试数据和或系统原理图和或历史质量归零信息和或参数释义和或发射预案信息。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)应用大数据和搜索引擎技术，实现运载火箭多发次多场地的测试数据的集中存储，对全箭发射预案、历史归零问题等知识的统一归档及其便捷、快速的检索查询；

(2)从数据、流程、设备三个维度提高全箭健康监测的全面性和实时性；

(3)增加了语音、图像等测试信息，丰富运载火箭测试信息资源。

附图说明

图1为本发明运载火箭健康监测系统的硬件架构；

图2为本发明运载火箭健康监测系统的子系统构成；

图3为本发明历史数据库和实时数据库的架构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

一种运载火箭健康监测系统，包括人机交互子系统、数据服务子系统、数据管理子系统、数据获取子系统。

所述数据获取子系统用于获取运载火箭的实时测试数据和历史测试数据，然后数据获取子系统将实时测试数据和历史测试数据发送给所述数据服务子系统。所述运载火箭的实时测试数据包括测量数据、口令音频数据和图像监测数据。

所述数据管理子系统包括元数据库、实时数据库和历史数据库，数据管理子系统将所述实时测试数据存储到实时数据库、将所述历史测试数据存储到历史数据库，数据管理子系统将运载火箭的技术数据存入元数据库，所述运载火箭的技术数据包括发射预案、研制数据、设计图纸、质量归零信息。所述历史数据库采用分布式结构；历史数据库部署于三台大数据服务器，其中一台同时作为master和slave1节点，另外两台分别为slave2节点和slave3节点，所述3台大数据服务器采用并行计算及数据处理架构。所述实时数据库采用冗余结构；实时数据库部署于两台大数据服务器，其中一台作为主节点，另外一台作为从节点。所述实时数据库所部署的两台大数据服务器，和，历史数据库所部署的slave2节点和slave3节点共用。

所述数据服务子系统根据人机交互子系统的用户指令，对数据管理子系统中的数据进行判断、监测。所述数据管理子系统中的数据包括：发射前的必保参数、测试流程的时序、设备运行状态。所述用户指令包括数据实时监测指令、历史数据浏览指令和信息搜索指令。

所述人机交互子系统用于人机交互，然后人机交互子系统将用户指令发送给数据服务子系统。

一种运载火箭健康监测方法，利用所述运载火箭健康监测系统实现，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、数据获取子系统通过tcp/ip、modbus/tcp通信协议获取运载火箭的测试数据和单机bit信息，然后数据获取子系统将运载火箭的测试数据和单机bit信息存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；

步骤二、数据获取子系统通过图像采集装置监测视频信息，然后将视频信息中的指示灯和仪表盘信息同时存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；数据获取子系统通过音频获取设备采集测试发射口令，然后将测试发射口令同时存入数据管理子系统的实时数据库和历史数据库中；

步骤三、数据服务子系统根据数据管理子系统中的历史数据库和元数据库，判断运载火箭的测试数据是否正常，判断测试流程的时序是否正确，判断单机运行状态是否正常；数据服务子系统将测试数据的判断结果、测试流程的判断结果、单机运行状态的判断结果均发送给人机交互子系统；人机交互子系统对测试数据的判断结果、测试流程的判断结果、单机运行状态的判断结果进行显示。

所述人机交互子系统将用户的历史数据浏览指令发送给数据服务子系统；所述历史数据浏览指令包括型号和或发次和或测试类型和或测试节点信息。

所述人机交互子系统将用户的信息搜索指令发送给数据服务子系统；所述信息搜索指令包括关键字和或测试数据和或系统原理图和或历史质量归零信息和或参数释义和或发射预案信息。

实施例：

运载火箭健康监测系统的硬件包括4台服务器、语音、图像采集设备。其中3台服务器组成大数据分布式服务集群，1台服务器用于完成数据通信和逻辑服务等功能。ip摄像头和ip语音调度用于采集视频信息和语音信息。配置一套网络交换机，实现健康监测设备互联互通。运载火箭健康监测交换机通过光纤接入总控网交换机，如图1所示。

运载火箭健康监测系统可以分为四个子系统，如图2所示：

人机交互子系统：分为监测、大数据、搜索功能模块，实现对数据测实时监测、历史数据浏览和信息搜素。

数据服务子系统：从数据管理层获取数据进行上下限判断、流程监测、设备监测等数据服务；

数据管理子系统：包括元数据、实时数据库和历史数据库，实现对知识、实时数据和历史数据的管理。一份存实时，一份存历史；设计文件和图纸；

数据获取子系统：实现数据获取，根据不同的协议及采集方式，开发不同的数据通信接口，接口可扩展。实时数据和导入数据，

运载火箭健康监测系统数据库部署如图3所示，其中：

历史数据库hbase为分布式结构，部署于3台大数据服务器，其中一台同时作为master和slave1节点，另外两台为slave2节点和slave3节点，采用并行计算及数据处理架构，提高计算数据处理和存储任务的效率，并具备线性扩展能力。

实时数据库redis设计为冗余结构，主节点部署于大数据服务器3，从节点部署于大数据服务器2。

元数据库mysql部署于数据通信服务器。

运载火箭健康监测系统的处理流程如下：

第一步，通过数据采集子系统制定tcp/ip、modbus/tcp通信协议接收运载火箭的测试数据和单机bit信息，存入实时数据库和历史数据库中；通过摄像头采集监测视频信息,识别视频中的指示灯和仪表盘信息，存入实时数据库和历史数据库中；通过麦克风设备采集指挥员和操作手的测试发射口令，存入实时数据库和历史数据库中；将发射预案、技术资料、原理图、质量归零信息存入元数据库中。

第二步，数据服务子系统从数据库中提取数据，进行监测和分析，具体如下：

(1)对射前必保参数进行上下限判断；

(2)对测试流程的时序执行正确性和精度分析；

(3)对设备的运行状态进行监测。

第三步，将监测信息输出至人机交互层用于界面实时监测显示。

第四步，在大数据模块中，选择历史试验数据、包括型号、发次、测试类型、测试节点对历史数据进行查询。

第五步，在搜索模块中输入关键字，可查询测试数据、系统原理图、历史质量归零信息、参数释义、发射预案。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。