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航天科技一院一部运用大数据技术提升火箭可靠性
来源:中国航天报     日期:2020年08月24日    字体:【】【】【

运载火箭研制发射是一项复杂的系统工程,每一个步骤都需要精准的操作和精确的判断。近年来,高密度发射给航天科研院所带来的压力与日俱增。为了在“密”的同时确保“精”,航天科技集团一院一部打造火箭健康监测系统,对火箭研制过程中的数据进行判读、分析、建模,确保每一个步骤都安全、可靠,让火箭顺利通过每一次检测,拿到出厂通行证。

这如同为运载火箭打造了专属的“健康小屋”,从火箭进入测试阶段开始,一直持续到火箭进入太空,系统会全程进行数据搜集、整理、分析,形成火箭全生命周期的闭环管理。

火箭健康管理走向智能化

徐昊和朱骋是火箭健康管理设计师团队的骨干,2016年入职后不久就参与了火箭健康监测系统的研发工作。徐昊介绍,一枚火箭从研制到生产再到发射,其间有很多有价值的数据,如果将这些数据好好利用,将大大提升研制效率和可靠性。“火箭健康监测系统有两个功能块,一方面可以实时监测火箭的数据和设备状态,另一方面可以进行数据查询比对,查看这发火箭与历史情况有什么区别,迅速锁定问题根源。”徐昊说。

新系统的开发往往伴随着挑战。设计之初,团队因经验不足,采用的数据存储系统在读取查询上效率比较慢,健康监测系统出现了响应慢、延时高等问题,查询一次试验数据需要等待数分钟,无法满足型号任务需求。

由于当时的任务时间紧急,朱骋和徐昊两人主动请缨,解决难题,按照要求在两天内完成了系统的改进工作。改良后的模块性能提升了数十倍,测试效率显著提高,火箭设计师们对此赞不绝口。

数据收集模块是健康监测系统的基础之一。这个模块会从火箭的众多传感器接收大量数据,是后续人工智能分析判读的重要基础。一次偶然的机会,徐昊发现,型号前端监测机柜众多,然而指示灯状态的监控却一直依赖于测试人员肉眼观测。一组机柜往往有上百个指示灯,调试过程中,一旦有人从摄像头旁经过,就会影响监测系统的自动识别精度。

徐昊立即査资料、找源码、调程序,加班加点编写了一套软件,实现指示灯亮灭和颜色的智能化识别。与此同时,朱骋联想到舞台上常用荧光胶布进行定位的方式来确定指示灯位置,他们通力合作,迅速编写出新的程序,两周后的测试结果令人欣喜,难题得到解决。

火箭数据有了“搜索引擎”

大数据时代,火箭健康管理设计师们一直在思考,如何利用先进的信息技术,为数据判读工作“减负”,让火箭真正成为“智能火箭”。因此,火箭数据的搜索引擎成了他们进行的又一项尝试。

在徐昊看来,以往在总装和发射场的技术文件种类繁多且分布分散,技术参数缺乏统一的管理和查阅入口,一旦出现问题,设计人员需要查找各类纸质文件,数据比对手段相对比较原始,不能满足高密度发射的要求。

火箭健康监测系统的到来解决了这些问题。火箭健康管理设计师团队建立了一套航天人自己的、实用好用的搜索引擎,实现测试数据、设计方案、试验细则、故障预案、归零报告等各类文档的检索,帮助研究人员快速锁定问题,改进设计。团队经过大量的学习研究,结合字典分词和词性标注的方法,搜集、整理了上千个专业词语,建立了航天专用词库,并对程序进行优化升级,大大提高了发射场试验人员的工作效率。

“有了健康监测系统后,数据判读不用再靠经验,而且分析又全又快,提高了效率,减少了工作量。”徐昊说。“历史数据准核很重要,有一些数据关联可以提高效率。从生产到测试过程,很多数据都有价值,需要进行整合。”现在,设计人员只需输入一个参数名称,就能查到以往试验中的参数。系统还会列出包含该参数的所有文档,为设计人员的工作带来便利。

“我们走的弯路少,是因为站在前人的肩膀上。”徐昊说。团队每周进行一次分享会,经验丰富的同事在异常数据处理、模块功能划分上给出了很多建议,并帮助他们顺利完成数据收集模块任务。在此基础上,他们再接再厉,又相继实现了数码显示屏和指针式表盘识别功能,进一步提高了监测的可靠性,为火箭安全上天加上了一道健康保险。(任悦鸣 左秋红)

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