[发明专利]一种基于隔离耦合的风洞群数据采集方法及其装置

说明书

本发明公开了一种基于隔离耦合的风洞群运行状态数据采集方法及其装置，目的在于解决目前现有的监测系统主要是针对单个风洞设备的本地监测，未见面向风洞群的跨层级数据传输和异地集中监测方案的公开报道，且现有监控系统均通过TCP/IP网络直接接入风洞测控网，存在相应技术风险的问题。该采集方法中，基于“耦合层—数据层—监测层”三层架构，为每座风洞设置独立的数据服务器，通过Profibus网络与风洞主PLC通信，从风洞主PLC中获取风洞状态数据；同时，远程监测工作站通过以太网与数据服务器通信，从而获取风洞主PLC的监测数据。本发明中，通过电气屏蔽和公共数据区的只读设置保证数据通信的保密性和安全性，实现数据的实时传输和有效隔离。

技术领域

本发明涉及风洞测试控制领域，具体为一种基于隔离耦合的风洞群数据采集方法及其装置。本发明提供的是一种基于隔离耦合的风洞群运行状态数据采集方法及装置，主要用于风洞群运行状态的集中监测。

背景技术

随着风洞的集中建设、集中管理，风洞群开展的高频度、多种类气动试验与多种动力资源形成的交错对应关系给试验任务统一组织及动力资源集中保障增加了很大难度。因此，迫切需要借助信息技术，打破各风洞设备及动力资源生产设备运行管理系统数据壁垒，推动各风洞设备实时运行状态信息的集中采集、共享及综合应用。

但是，多重因素给风洞设备状态信息集中采集带来了较多困难。首先，由于各套风洞设备的工作原理、技术指标、归属单位、承研单位及建设时间各不相同，所采用的测控设备、控制软件等软硬件接口标准各异；同时，考虑安全保密要求及设备运行可靠性需求，各风洞设备试验现场的测控网均与办公网相互隔离。

因此，迫切需要开发异源风洞数据采集及现场隔离控制技术，针对风洞试验设备和动力资源生产设备不同的特点要求，采用新的技术手段，在不影响风洞设备本身运行安全的前提下，建立统一框架完成多源数据的采集传输，实现各风洞设备及动力设备实时运行状态的集中采集和统一监测。

通过初步调研，针对风洞设备运行过程集中监测需求，世界先进空气动力研究机构开展了相应工作。

美国NASA兰利中心建立了高压空气监测计量系统，对其在用的高压空气站进行了实时监测管理，并根据长期的数据分析、评估结论制定了更有针对性的维修维护策略，以提高动力资源设备的可靠性、可用性和可维护性；中国航空工业空气动力研究院针对某低速增压风洞风扇段轴系研制了实时温度监测系统，实现该风洞风扇段轴系温度的实时监测管理，有效提高了设备运行安全性；同济大学在其地面交通工具风洞中建立了风洞能耗监测系统，实现了对该风洞各种能耗数据的实时可视化查询、统计与分析。

但是，现有系统主要是针对单个风洞或单台设备的本地监测，未见面向风洞群的异地集中监测方案的公开报道；并且现有监控系统均通过TCP/IP网络直接接入风洞测控网，可能带来较大的技术风险。而现有的Profibus DP/DP耦合器应用主要局限于本地测控系统中现场总线层级的系统级联和多主站间通信，无法满足本发明涉及技术领域跨层级数据传输和风洞群集中监测的应用需求。

为此，迫切需要一种新的装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前现有的监测系统主要是针对单个风洞设备的本地监测，未见面向风洞群的跨层级数据传输和异地集中监测方案的公开报道，且现有监控系统均通过TCP/IP网络直接接入风洞测控网，存在相应技术风险的问题，提供一种基于隔离耦合的风洞群数据采集方法及其装置。一方面，风洞现场主PLC已包含所有需要集中监测的洞体状态、执行机构状态、风洞运行参数等试验运行状态数据；另一方面，从风洞运行安全考虑，不建议将风洞测控网与外部IP网络直接相连。因此，不能直接通过现场风洞测控系统主PLC的以太网接口获取监测数据。为克服这一矛盾，本发明基于“耦合层—数据层—监测层”三层架构，设计了一种“隔离耦合+统一数据访问”的技术方案，从而有效解决了前述问题。