环境试验数据管理系统的应用

环境试验数据管理系统的应用

梁晓花

太原航空仪表有限公司山西太原030000

摘要：随着国家对生产制造企业的重视，国家发展需要生产制造企业推动，因此生产制造企业的任务逐渐增加，产品的质量在制造的过程中验证与试验环节是掌握质量的最后障碍，目前大多数环境试验进程调度都是采用表格排班、人员值守、手抄记录，纸质归档，已经无法满足研发和生产进度的需要。使用数字化方式，实现数字实验室，让计算机计算试验资源的合理利用，自动采集试验数据的实时监控，实现无人值守的过程，让计算机有条不紊地安排试验任务，自动形成一个目标数字重建的实验室报告，是工业领域迫在眉睫的一个任务，也是遵循国家发展智能制造2025的方向。为解决业务挑战，进行环境试验数据管理系统的构建和应用。

关键词：环境试验；数据管理系统；应用效果分析

1前言

随着国防科技的发展，大型军工企业的任务越来越多。为了适应新形势和新任务，传统的军事企业管理模式亟待改变。军事产品设计、生产和制造的过程中的试验工作是质量控制的重要环节。目前在我国，大多数的环境试验过程在军事工业企业使用的是人工调度，人员24小时轮班值守，手写记录，各种各样的纸质记录存档，工作方式原始且落后。试验信息和试验数据分散管理，存在“数据岛”，甚至在一些航天领域的军工企业中，产品设计是通过PDM（产品数据管理）系统管理、设计文档通过文档管理系统管理，也未能实现仿真和试验数据的统一管理。目前的各种现状，已经不能满足现代军工产业高新技术企业管理的需要。

通过信息化技术，构建试验数据管理系统，实现对试验数据的自动获取、设备实时监控、试验无人值守的试验过程，是现代军用企业数字化实验室建设实现的首要目标。更重要的是，建立试验数据管理系统可以积累和有效管理试验数据，最大限度地发现每个试验任务的有效信息，提高实验能力的质量和新产品的开发。

2系统功能模块

通过分析和组织业务需求，设计试验数据管理系统的功能架构如图1所示。

图1试验数据管理系统功能架构图

试验数据管理系统分为两个子系统，一个是在实验室环境试验数据管理子系统（ETDM）环境中运行，一个是在企业总部的产皮试验数据管理子系统（PTDM）运行。

环境试验数据管理子系统，实现实时数据采集、试验设备、远程监控、安全报警和实时数据仓库试验曲线功能，包含实验室资源管理、实验设备管理、人员管理、知识管理等多个功能模块。

产品试验数据管理子系统、实验任务管理、产品数据管理产品试验模型，数据可视化显示、试验报告和产品试验报告生成等功能，资源管理，包括试验管理、产品试验标本等几个功能模块管理，知识管理，针对产品的环境试验试验数据，提供数据同步和数据分析工具。

所有功能模块均由一个统一的集成技术平台支持，提供统一的数据模型和数据总线技术，提供能够满足试验数据管理系统配置管理功能的需求，通过标准化的WebService接口和质量管理系统实现无缝集成。

3关键技术研究

3.1设备的远程控制

系统实现了设备运行数据采集、设备远程控制和试验数据自动数据仓库的功能。系统远程数据架构如图2：

图2远程数据架构图

实验室设备包括环境试验箱、振动台、老炼台等，设备分为以下几类，采用不同的方法进行实验数据采集和监测。

（1）通过设备上的远程通讯接口进行通讯

大多数实验室试验设备都是程控设备，设备控制器通常配有USB、232、485或光纤接口，得到厂家通信协议后，数据管理系统，可以直接与设备进行通信，与控制器进行通信，实时采集参数，实现控制。

（2）对试验设备进行改造

在实验室使用的许多旧的试验设备中，控制器没有通信接口，设备也没有现代控制器。需要改造试验设备的显示器或键盘电路，对试验设备进行模拟按键操作，拦截显示屏电路的电压、电流值和矩阵键盘和按键值，将截获的值处理成设备监控或操作参数和相关数据上传到试验监控系统进行监控试验设备。改造原理如图3：

图3设备改造原理图

3.2大数据处理技术

企业试验设备多，同时对数据采集量以及系统的数据处理能力要求都高，所以，需要采用一定的技术手段来达到大数据的快速处理。

（1）优化数据库

对于数据库问题，应该首先优化查询和存储过程。

如果单表数据量太大，不能考虑分区或使用程序来控制表，如果请求的数量太大，请考虑使用集群模式。

代码运行效率优化也是优化的关键，代码框架和高效算法也会影响服务器的数据处理能力。优化数据库是确保大型数据访问和访问数据库不会瘫痪的有效和关键的方法。

（2）缓存处理

利用固定数量的缓存对客户端进行实时监控，以存储本地数据点，防止过多的数据占用的内存过大，导致客户端没有响应或瘫痪，通过调整时间轴可以是局部的或全局的查看数据。

（3）提高网络性能

优化客户端和客户端，客户端和服务器，服务器与设备之间的UDP和TCP连接，改善网络性能，并使用千兆网卡，千兆交换机，提高网络传输能力，以防止客户端和服务器由于网络资源不足，导致系统故障或瘫痪。

3.3多线程技术

因为系统的多任务的特点，需要实现数据采集、实时控制、动态图形显示、数据存储和人机交互功能，和运行速度和时间精度要求的任务，利用多线程技术和消息传递机制可以有效地同步完成不同的任务，从一个任务运行缓慢或长或异常和影响其他任务实时控制。

4建设成效

系统完成后，实现了所有设计功能，试运行后功能稳定。系统设备数据采集的功能界面如图4所示，试验任务统计功能界面如图5所示：实验数据管理系统的建设，使企业的环境试验工作手工化转变成了信息化，大大提高了工作效率。试验过程实现少人化，实现了自动试验数据采集、设备实现了自动控制，数据及时入库，并具备了查找、统计、分析功能更重

要的是深度挖掘试验数据库，也可以为提升产品质量和可靠性模型提供足够的技术支持。

图4设备数据采集图图5试验任务统计图

5结束语

试验数据管理系统不仅加速了产品模型的开发过程，提高了试验任务的执行速度，还实现了试验任务各类型产品的统计比较，为产品模型的改进提供了依据。不仅实现了各种类型的测试数据，集成、分析和提高了数据的利用效率，还采用了模板技术、测试技术和固化方法，实现了知识的共享和传递。通过质量管理系统与公司总部的无缝集成，实现了设计、质量、试验人员的试验任务验证设计，促进试验和设计的目的。试验数据管理系统的建造应用效果显著，在企业信息化建设中起着重要作用，也是企业环境实验室智能化、信息化道路上的重要一步。

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