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北京临近空间飞艇技术开发有限公司分布式实时仿真与试验数据管理分析系统

 

客户概况

北京临近空间飞艇技术开发有限公司是中国航天系统工程有限公司控股的下属企业,是中国航天科工集团有限公司平流层飞艇和对流层飞艇总体单位。公司主要从事飞艇系统及其应用系统的设计、开发、研制、生产、试验和集成制造等业务。公司汇集国内优势资源,为用户提供各空域飞艇平台的应用整体解决方案,承担多项飞艇领域试任务,形成覆盖全空域的体系化飞艇产品总体方案,现已成为国内该领域的重要技术力量。

项目背景

目前,随着各类科研试验的不断拓展,试验技术的要求也在不断提高,与之对应的试验数量、种类和复杂程度也在不断增加,对试验及其相关数据、资源的管理和应用的要求也随之增大。现有试验业务的管理手段和应用方式较为落后,信息化应用程度较低,已经不能满足现行及未来发展的业务需求和试验管理需求。科研与试验业务管理问题正逐步成为影响科研效率的瓶颈,主要表现在以下几个方面:

1)试验业务没有统一的平台支持,试验管理的标准化、规范化不够健全,缺乏对各类试验资源(业务数据、试验数据)的有效整合及试验业务的全周期管理;

2)试验数据采集、管理、应用的方式简单,无法保证数据的完整性、一致性、安全性及共享性,没有深层次利用试验数据的手段和方法;

3)试验业务相关的经验、知识无法通过信息化手段进行积累和传承。

因此,在已建设的地面半实物仿真验证系统基础上,进行试验数据管理与分析系统的扩展,建立一套完善的适用于本单位的分布式实时仿真与试验数据管理分析系统,把所有的试验数据和所有与试验相关的信息和业务流程进行统一管理,实现数据管理规范化、试验过程流程化,提高试验数据的利用价值,提高科研试验的管理效率与应用水平。特别是要通过试验数据管理与分析系统的建设,实现试验任务的过程可控、可追溯,确保试验数据的准确性、完整性、共享性和有效性,实现多平台的数据融合,为“智慧研究所”的建设奠定坚实的基础,真正提升科研竞争力和科研创新能力。

建设内容

系统组成

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主要功能

▷ 试验数据采集与分析子系统

提供数据采集与状态监控,并能对采集的数据进行专业的数据处理和可视化展示。提供常用算法处理、专业工程算法、开放式的算法扩充和检测数据自动判读。支持批量处理、支持超大试验数据(单个数据文件超过2GB)的专业处理,可以方便调用Origin及Matlab,进行深入分析和显示。

  ◆ 实时数据采集入库

系统将采用多线程的机制处理数据实时显示延迟的问题,如下图所示:

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  ◆ 数据处理分析

可以将不同的数据通过添加进一个Chart或者Sheet中实现数据的对比功能,并且可以设定数据起始与终止位置,从而实现数据的范围显示,如下图所示。

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图:历史数据比较曲线

同时用户可以在图中任意位置添加相应标签用来标注曲线,如下图所示。

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  ◆ 数据可视化

数据可以以曲线、图表、柱形图、温度计、电压表等形式显示,显示颜色、辨识名称、线型、曲线粗细可选择,可在多个终端上显示相同或不同的曲线,系统软件包含二维云图、三维曲面、二维曲线、多表格数据显示、图片与视频显示等多种数据显示方法。

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多种显示方式

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仪表盘显示

用户可以通过直方图显示插件,设定不同类型的直方图形式,用以分析数据的组成和分布等,如下图所示。

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C:\Users\pc\Desktop\TestBarGraph.png


 

图:不同类型的直方图形式

  ◆ 仿真数据与实测数据比对分析

试验数据和仿真数据的对比提供了基础框架,它可以很方便地从数据库中加载试验数据和仿真数据,并提供数据列表、2D曲线、3D云图等多种可视化组件来显示数据,并支持数据之间的一些量化对比和分析。

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通过组合不同的组件节点,可以搭建仿真数据和试验数据可视化对比流程,搭建试验数据直观回放流程,搭建试验数据跨状态、跨任务及跨型号比对分析流程。

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图:测点设置

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图:仿真与实测数据对比分析

▷ 试验数据管理子系统

  ◆ 试验项目管理

根据试验项目功能模型,对于试验的采用工程项目的方式来进行组织管理,通过试验项目管理模块来实现功能支撑。

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  ◆ 试验数据管理

管理试验过程中的全数据、增强数据间的关联性与共享性,满足各类数据解析与应用需要,提高数据利用率/共享性/定位准确性,通过数据比对实现对设计过程的支撑。

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