一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测系统及方法与流程

本发明涉及一种监测系统，具体涉及一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测系统及基于该全流程状态监测系统的方法。

背景技术：

1、发动机作为火箭的动力装置，是火箭的心脏，其工作性能的好坏对整个火箭的工作起着决定性作用。火箭发动机中各个部件是否能够正常工作均影响着发动机是否能够正常工作，因此，需要对火箭发动机中的各个部件进行地面试验，从而确保火箭发动机能够正常工作。

2、在进行地面试验时，通常采用火箭发动机试验系统对火箭发动机进行试验测试，火箭发动机试验系统的风险因素众多，因此需要对火箭发动机试验系统的全流程状态进行精准感知与掌控，从而在火箭发动机出现故障时，可以精准感知和识别。然而，现有火箭发动机试验系统的状态监测系统由于过度依赖传感器响应，监测精度较低，已经难以满足高精度的试验需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有火箭发动机试验系统的状态监测系统由于过度依赖传感器响应，监测精度较低，已经难以满足高精度试验需求的技术问题，而提供一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测系统，其特殊之处在于：

4、包括分布式采集单元、数据传输单元和工艺参数在线预警单元；

5、所述分布式采集单元具有多个输入端，用于分别获取火箭发动机试验系统不同待监测点处的状态数据；所述分布式采集单元的输出端与数据传输单元的输入端连接；

6、所述数据传输单元的输出端与工艺参数在线预警单元的输入端连接，用于将获取的状态数据输送至工艺参数在线预警单元；

7、所述工艺参数在线预警单元的输出端与外部的工位连接，工艺参数在线预警单元用于根据状态数据判断火箭发动机试验系统是否存在故障，或即将出现故障；若判断火箭发动机试验系统存在故障或即将出现故障，则向工位发送报警信息；若判断火箭发动机试验系统不存在故障，则不输出信息。

8、进一步地，所述分布式采集单元包括多个数据传感器；多个所述数据传感器的采集端分别作为分布式采集单元的多个输入端，安装于火箭发动机试验系统不同待监测点处；

9、所述数据传输单元包括广播数据传输单元和工艺参数采集单元；

10、所述工艺参数采集单元的第一输入端与多个数据传感器的第一输出端连接，作为正常数据传输线路；

11、所述广播数据传输单元的多个输入端分别与多个数据传感器的第二输出端连接，输出端与工艺参数采集单元的第二输入端连接，用于将采集的状态数据通过广播传输给工艺参数采集单元，作为极端恶略环境下的关键数据传输线路；

12、所述工艺参数采集单元的输出端与工艺参数在线预警单元的输入端连接。

13、进一步地，所述广播数据传输单元包括多个数据处理模块；

14、多个所述数据处理模块的输入端分别作为广播数据传输单元的多个输入端，与多个数据传感器的第二输出端连接，用于对接收到的状态数据进行关键数据提取，简化状态数据；

15、各个所述数据处理模块的信号端之间相互接收其它数据处理模块输出端广播传输的简化后状态数据，分别将其接收到的所有简化后状态数据进行整合后，通过各自的输出端将整合的简化后状态数据分别广播传输至工艺参数采集单元。

16、同时本发明提供了一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测方法，基于前述的一种火箭发动机试验系统的全流程状态监测系统，其特殊之处在于，包括以下步骤：

17、步骤1、通过分布式采集单元获取不同待监测点处的状态数据；

18、步骤2、通过数据传输单元将获取的状态数据传输至工艺参数在线预警单元；

19、步骤3、通过工艺参数在线预警单元根据状态数据判断火箭发动机试验系统是否存在故障，或即将出现故障；当判断火箭发动机试验系统存在故障或即将出现故障时，则向工位发送报警信息；当判断火箭发动机试验系统不存在故障时，则不输出信息，并返回步骤1，直至完成监测任务。

20、进一步地，在步骤3中，采用以下步骤判断火箭发动机是否存在故障：

21、步骤3.1、预处理；

22、步骤3.1.1、对状态数据进行互相关分析、自相关分析与阈值分析，筛选出有效状态数据；

23、步骤3.1.2、对有效状态数据进行时间轴补偿与对齐，完成有效状态数据中来自火箭发动机试验系统不同待监测点处状态数据之间的时间同步；

24、步骤3.1.3、将上一步处理后的有效状态数据与火箭发动机试验系统进行映射链接，完成有效状态数据与火箭发动机试验系统不同待监测点处之间的空间匹配；

25、步骤3.2、特征点提取；

26、步骤3.2.1、对经数据预处理后的状态数据进行方差分析，获得方差分析结果，根据方差分析结果判断火箭发动机试验系统是否存在异常，若存在，则完成异常的初步筛查定位；若不存在，则返回步骤1；

27、步骤3.2.2、对方差分析结果进行局部极值分析，获得局部极值分析结果，完成异常的筛查定位；

28、步骤3.3、动态监测；

29、步骤3.3.1、对异常处经数据预处理后的状态数据进行多元统计分析，获得多元统计分析结果；

30、步骤3.3.2、根据多元统计分析结果判断异常是否为火箭发动机试验系统自身故障导致，若是，则根据多元统计分析结果确定故障严重程度，并执行下一步骤；若否，则返回步骤1

31、步骤3.3.3、对故障处经数据预处理后的状态数据进行时间轴上的搜索分析，确定故障发生时间；

32、步骤3.4、安全预警；

33、步骤3.4.1、结合故障严重程度和对应的预设阀值，判断故障严重程度是否达到预设阀值，若达到，则判定火箭发动机试验系统存在故障，向工位发送报警提示；若未达到，则执行下一步骤；

34、步骤3.4.2、根据故障严重程度和故障发生时间预测未来故障严重程度的变化趋势；

35、步骤3.4.3、结合故障严重程度的变化趋势和对应的预设阈值，在故障严重程度达到预设阀值前十至二十分钟，判定火箭发动机试验系统即将出现故障，向工位发送报警提示。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、1、本发明的状态监测系统首先通过分布式采集单元获取火箭发动机试验系统中的各种状态数据，然后利用数据传输单元传输至工艺参数在线预警单元对状态数据依次进行数据预处理、特征点提取、故障动态监测和危险点安全预警，从而可以精准识别出火箭发动机试验系统的异常，从而及时进行报警，避免因过渡依赖传感器自身的响应，导致监测难以满足现有试验需求。

38、2、本发明针对火箭发动机试验系统分布位置广、与发动机相关位置的工作条件由于火箭发动机现场环境振动大、热力耦合环境多，一般的系统监测实现集中监测困难的特点，建立了基于分布式系统的适应现场环境、可以满足全流程工作的系统状态监测系统。

39、3、本发明采用预处理、特征点提取、动态监测和安全预警的故障判断方式，实现了在较少的数据采集点的状态下对多种故障状态的预判，同时可以有效避免环境因素的干扰，确保判断的准确度，可以提前进行故障预警。

40、4、本发明通过采用正常数据传输和广播传输两种信息传输方式，可以在恶劣环境中确保数据传输的完整性，以此确保监测的精度。