试验数据管理系统的研究

张伟

摘要：介绍了环境试验数据管理系统的功能及组成，对系统的关键技术进行了分析和阐述，并分析了应用成效。

关键词：数据管理系统；关键技术；应用成效

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）08-0249-02

1现状与需求

随着国家对国防科技的重视，大型军工企业的任务的逐渐增大，为了应对新形势、新任务，传统的军工企业管理方式迫切需要进行变革。军工产品设计、生产制造过程中的试验验证工作是质量管控的重要的环节，目前在我国军工企业中大多数环境试验过程都是采用人工排班、24小时人员轮班值守、手抄试验记录，各种规格纸质记录归档等方式，工作方式原始而落后。试验信息和试验数据分散管理，存在“数据孤岛”，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）系统进行管理，设计文档则通过文档管理系统进行管理，而对仿真与试验数据还未能实现统一管理。种种现状，已经无法满足现代军工高科技企业管理的需要。

采用信息化的手段，建设试验数据管理系统，实现试验数据的自动采集、设备实时监控、实现试验过程的无人值守，是现代军工企业数字化实验室建设首先要达到的目标。更重要的是，建立试验数据管理系统能积累并有效管理试验数据，最大限度的发掘每项试验任务中的有效信息，提高试验能力和新产品的研制质量。

2系统功能模块

通过对业务需求进行分析与整理，设计试验数据管理系统

功能架构如图1。

试验数据管理系统分为两个子系统，即运行在环境试验室的环境试验数据管理子系统（ETDM），和运行在企业总部的产品测试数据管理子系统（PTDM）。

环境试验数据管理子系统，实现试验实时数据采集、设备远程监控、安全报警和试验实时数据曲线入库功能，包含试验室资源管理、试验设备管理、试验人员管理、知識管理等几项功能模块。

产品测试数据管理子系统，具备型号产品试验任务管理、产品试验测试数据管理、数据可视化显示、试验报告和产品测试报告生成等功能，包含测试资源管理、被试件管理、产品试验委托方管理、知识管理等几项功能模块，针对环境试验的产品测试数据，提供数据同步工具和数据分析处理工具。

所有功能模块均以一个统一集成的技术平台为支撑，提供统一数据模型和数据总线技术，提供符合试验数据管理需求的系统配置管理功能，并通过标准化的Web Service接口与质量管理系统实现无缝集成。

3关键技术研究

1）设备的远程控制

系统实现设备运行数据采集、设备远程控制、试验数据自动入库的功能。系统远程数据架构如图2：

试验室的设备包括环境试验箱、振动台和老炼台等，种类繁多、制造年代不一。把设备分成以下几个类别，分别采取不同的办法进行试验数据采集和监控：

通过设备上的远程通讯接口进行通讯

试验室大多数试验设备都是程控设备，设备的控制器通常自带USB、232、485或光纤接口，在得到设备厂家提供的通讯协议后，数据管理系统可直接与设备上的控制器进行通讯，实时采集试验参数并实施控制。

对试验设备进行改造

对于实验室在用的很多老旧试验设备，其控制器无通讯接口或设备根本不具备现代化的控制器。则需要改造试验设备的显示屏或键盘的电路，对试验设备的键盘进行模拟按键操作，从显示屏电路中截获电压、电流的值和矩阵键盘及按键的值，将截获的值处理成设备监控或运行参数等相关数据上传到试验监控系统进行试验设备的监控。改造原理如图3：

2）大数据处理技术

由于企业试验设备多，数据采集量大，对系统数据处理能力要求非常高。因此，在系统设计采用以下手段，实现大数据处理。

优化数据库

对于数据库的问题，首先要优化查询、存储过程。

如单表数据量过大考虑做分割或者用用程序来控制分表，如果请求量过大，考虑使用集群方式。

代码运行效率优化同时也是优化的一个关键，代码框架和高效的算法也将影响服务器的数据处理能力。优化数据库是保证大数据进出数据库不会出现瘫痪的一种有效和关键途径。

缓存处理

客户端实时监控用固定的缓存数对局部数据点进行存储，防止数据过多占用内存过大造成客户端无响应或瘫痪，通过调整时间轴可以对数据进行局部或全局查看。

提高网络性能

优化客户端与客户端、客户端与服务器、服务器与设备之间的UDP、TCP连接，提升网络性能，并采用千兆网卡、千兆交换机提高网络传输能力，防止客户端与服务器因网络资源不足而导致系统崩溃或瘫痪。

3）多线程技术

由于系统的多任务的特点，需实现数据采集、实时控制，动态显示图形，数据存储和人机交互功能，而且各任务的运行速度和时间精度要求不同，采用多线程技术和消息传递的机制可有效地同步完成不同的任务，不受单个任务运行速度慢或时间长或出现异常而影响其他任务实时控制用。

4建设成效

系统建成后，实现了全部设计功能，经试运行后，功能稳定。系统设备数据采集功能界面见图4，试验任务统计功能界面见图5：

通过试验数据管理系统的建设，使企业的环境试验工作实现了手工化到信息化的跨越，大大提高了工作效率。试验过程实现了少人化、试验数据实现了自动采集、设备实现了自动控制、数据及时入库并具备了查找、统计、分析等功能，更重要的是对采集的试验数据库深度挖掘，还可以为型号产品质量和可靠性的提升提供充分的技术支持。