针对发动机状态监控的海量数据管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种针对发动机状态监控的海量数据管理系统，该系统包括：数据层、业务逻辑层、表现层以及客户层；其中，所述数据层使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，实现基础数据与海量监控数据的动态耦合；所述业务逻辑层负责解析所述数据层提供的发动机状态监控数据，并将解析结果提供给所述表现层；所述表现层负责对发动机状态的报警管理及趋势分析；所述客户层负责为系统用户提供统一的服务接口。本发明专利技术方案通过分析航空公司的实际需求，使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，有效地解决了航空公司高效率存储管理海量监控数据的实际需求，实现了航空发动机基础数据与监控数据的动态耦合。

Massive data management system for engine condition monitoring

【技术实现步骤摘要】
针对发动机状态监控的海量数据管理系统
本专利技术属于大数据管理
，涉及一种针对发动机状态监控的海量数据管理系统。
技术介绍
作为飞机的核心组成部分，航空发动机的健康管理是航空公司日常工作的重中之重。航空发动机是一个十分复杂的系统，其日常运营中会产生大量的状态监控数据，这些监控数据能够帮助工程师了解发动机当前状态，判断发动机有无发生故障，并根据当前状态制定相应的维修计划。因此实现对航空发动机数据的有效监控与管理成为各航空公司的迫切需求。以往航空发动机的状态监控数据都存储在关系型数据库中，在存储数据量较小时，采用传统的关系型数据库进行检索，其检索速度是可以满足日常需求的。然而随着发动机状态监控技术的进步以及航空公司机队飞机数量的快速增加，航空公司收集到的状态监控数据量逐渐变的非常庞大，并且还有不断增长的趋势。虽然关系型数据库性能非常好，但传统的关系型数据库需要固定的模式来描述数据，因此难以适应工况数据模式多变的特点，很难进行横向扩展。对于容量扩充的需求只能通过停机维护和数据迁移来实现，时间和财力成本较高。此外，传统的关系型数据库难以满足高并发读写的需求，简单查询时返回结果不够快并且对硬件性能要求较高。由于存在这些缺陷，仅依靠关系型数据库本身的索引或者分区分表等方法来存储规模日趋增长的发动机监控数据，其存储和使用效率会变的非常低下，严重时甚至会导致数据库服务器崩溃。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种针对发动机状态监控的海量数据管理系统，为了克服传统关系型数据库存储管理海量航空发动机状态监控数据的不足，通过分析航空公司的实际需求，使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式；上层利用Oracle实现航空发动机管理机制和基础数据的组织，底层利用HBase分布式文件系统实现对海量数据的高性能存储管理，有效地解决了航空公司高效率存储管理海量监控数据的实际需求，实现了航空发动机基础数据与监控数据的动态耦合。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下的技术方案：一种针对发动机状态监控的海量数据管理系统，该系统包括：数据层、业务逻辑层、表现层以及客户层；其中，所述数据层使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，实现基础数据与海量监控数据的动态耦合；所述业务逻辑层负责解析所述数据层提供的发动机状态监控数据，并将解析结果提供给所述表现层；所述表现层负责对发动机状态的报警管理及趋势分析；所述客户层负责为系统用户提供统一的服务接口。进一步地，所述业务逻辑层主要功能是定制解析协议，将原始ACARS报文和OEM数据解析成标准化、规范化并且可直接操作的有效数据，通过SMI标签管理、子标签管理、标准化参数管理、参数监控类型管理、ACARS模板管理以及OEM模板管理等6个功能实现。进一步地，所述表现层主要由报警管理子模块与趋势分析子模块组成。进一步地，所述报警管理子模块的主要功能是设定报警规则和查询报警历史信息。进一步地，所述趋势分析子模块的主要功能是绘制数据基本图及复合图。本专利技术与现有技术相比具有以下的有益效果：本专利技术方案针对传统关系型数据库存储管理海量航空发动机状态监控数据的不足，通过分析航空公司的实际需求，使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式；上层利用Oracle实现航空发动机管理机制和基础数据的组织，底层利用HBase分布式文件系统实现对海量数据的高性能存储管理，实现了航空公司高效率存储管理海量监控数据的实际需求。附图说明图1是针对发动机状态监控的海量数据管理系统的整体框架图。图2是针对发动机状态监控的海量数据管理系统的大数据文件存储结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。参照图1，本专利技术的一种针对发动机状态监控的海量数据管理系统，该系统包括：数据层、业务逻辑层、表现层以及客户层；其中，所述数据层使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，实现基础数据与海量监控数据的动态耦合；所述业务逻辑层负责解析所述数据层提供的发动机状态监控数据，并将解析结果提供给所述表现层；所述表现层负责对发动机状态的报警管理及趋势分析；所述客户层负责为系统用户提供统一的服务接口。飞机从起飞到降落，发动机各个参数由飞机状态监控系统(ACMS)的传感器实时测得并被编入发动机报，通过飞机通讯寻址与报告系统(ACARS)发往地面站。航空发动机的生产厂家(OEM)也会采用自己研制的发动机状态监控软件对ACARS数据进行处理，并将处理后的数据(OEM数据)发送给航空公司。业务逻辑层的主要功能是定制解析协议，将原始ACARS报文和OEM数据解析成标准化、规范化并且可直接操作的有效数据。该层可进一步分解为SMI标签管理、子标签管理、标准化参数管理、参数监控类型管理、ACARS模板管理和OEM模板管理六个模块：1、SMI标签管理SMI是区分报文的首层标志。报文的形式主要有参数监视报(DFD)、故障报(CFD)、运控报(M10)、厂家报文(OEM)。前三种报文分别来自机载系统的三个不同模块，其中DFD来自发动机参数监视系统ACMS，CFD来自故障监视系统CMC，M10来自运控系统ACARS，这三种类型的报文都通过ACARS统一向地面发送，地面站未对其进行区分。因此需要设置首层标志SMI来区分不同类型的报文。2、子标签管理子标签是区分报文的下一层标志。比如ACARS报文又可以进一步分成起飞状态报(TKO)，巡航状态报(CRZ)等。采用子标签可以对报文进行更加具体的分类。3、标准化参数管理各个发动机厂家对各项参数的命名并没有统一规范。为方便管理数据，需要制定一套统一的发动机参数命名规范。根据该规范将各个厂家提供的数据标准化，这样做有利于日后对发动机数据的管理和利用。4、参数监控类型管理方便用户根据自身需求选择不同的参数监控类型，比如气路监控、振动监控等。5、ACARS模板管理该部分的主要功能是配置参数在报文中的位置，将每种报文中各个参数所在行列记录在xml模板中。因为xml可以明确表示各个参数的属性信息和所处位置，采用dom4j可以对xml文件进行解析和生成。6、OEM模板管理该部分主要确定OEM文件中各行各列的意义及其对应关系。在解析OEM文件时需要获取标题所在行、数据开始行、发动机序列号(ESN)所在列、时间所在列、时间格式、各列参数与标准化参数的对应关系、参数是否需要导入数据库、飞行阶段设定规则等信息。这个模块可以根据用户需求自定义格式，增加操作灵活性。表现层主要包括报警管理和趋势分析两个模块：报警管理的主要功能是设定报警规则和查询报警历史信息；趋势分析的主要功能是绘制数据基本图和复合图。1、报警管理一条报警规则的基本信息包括报警类型、报警条件和是否自动报警。报警类型包括超限报警和突变报警；报警条件设置支持简单的阈值设置(上下限)、逻辑运算(与、或、非、异或等)、简单的数学运算(加、减、乘、除等)和复杂的数学运算(绝对值、平方、立方、平方根、立方根、指数、对数、最大值、最小值等)。报警条件中的参数来自标准化处理以后的参数，可支持多时间点和多发位运算。参数的发位由后缀"_1"(左发)、"_2"(右发)区分，如果只有一个发位，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.针对发动机状态监控的海量数据管理系统，其特征在于，所述系统包括：数据层、业务逻辑层、表现层以及客户层；其中，所述数据层使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，实现基础数据与海量监控数据的动态耦合；所述业务逻辑层负责解析所述数据层提供的发动机状态监控数据，并将解析结果提供给所述表现层；所述表现层负责对发动机状态的报警管理及趋势分析；所述客户层负责为系统用户提供统一的服务接口。

【技术特征摘要】
1.针对发动机状态监控的海量数据管理系统，其特征在于，所述系统包括：数据层、业务逻辑层、表现层以及客户层；其中，所述数据层使用关系型数据库和分布式文件系统构成两级存储模式，实现基础数据与海量监控数据的动态耦合；所述业务逻辑层负责解析所述数据层提供的发动机状态监控数据，并将解析结果提供给所述表现层；所述表现层负责对发动机状态的报警管理及趋势分析；所述客户层负责为系统用户提供统一的服务接口。2.根据权利要求1所述的针对发动机状态监控的海量数据管理系统，其特征在于，所述业务逻辑层主要功能是定制解析协议，将原始ACARS报文和OEM数据解析成标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁建明，周峻松，徐继峰，陈墩金，
申请(专利权)人：广州明领基因科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44