民航发动机健康管理数据库的

Equipment Manufacturing Technology No.11，2012

航空发动机健康管理系统（ＥｎｇｉｎｅＨｅａｌｔｈＭａｎ－

ａｇｅｍｅｎｔ，简称ＥＨＭ）［１￣２］

，是在综合利用了状态监控、故

障诊断、信息技术、人工智能等科技成果的基础上，

产生的一种全新的航空发动机使用和管理方案。其可以最大限度的预测发动机以及各部件的健康状况，以进行及时维护，避免发动机在服役期间无法正常工作，同时又可避免不必要的检查和维修，从而达到经济性和可靠性的统一。

数据管理是实施ＥＨＭ的基础。其管理的对象是来自不同部门、不同型号的发动机数据信息。ＥＨＭ系统需求和产生的数据种类多、逻辑结构复杂、诊断和预测数据需求大，且对数据的实时性和安全性要求高。数据库技术是数据管理的成熟技术，具有数据结构化、最低冗余度、较高的数据独立性、易于扩充、便于共享等优点。为了提高ＥＨＭ系统的通用性和使用效率，降低成本，因此，设计了一个数据库，以供各种诊断、预测算法以及可视化等各种处理程序使用，对来自不同平台的发动机数据进行管理十分必要。

１健康管理数据库的设计流程

建立民航发动机健康管理数据库的目的，是对健康管理的对象信息进行有效地管理，让使用人员能够对相关数据进行快速的查询、分析和计算，完善发动机的使用和维护方案；利用数据库存储的历史数据和案例与故障诊断和状态监控的结果进行比较、分析及验证，以提高发动机的使用效率，降低其维修成本。

数据库的设计可以分为六个阶段［３］，第一阶段为

需求分析，了解数据和相关处理，综合用户的应用需求；第二阶段为概念结构设计，设计系统的Ｅ－Ｒ（Ｅｎ－

ｔｉｔｙ－ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＭｏｄｕｌｅ）图；第三阶段为逻辑结构设计，将Ｅ－Ｒ图转化成数据库支持的数据模型，形成数据库的逻辑模式，并对其进行优化；第四阶段为物理设计，形成数据库内模式，安排数据库的物理存储，建立索引；第五阶段为数据库实施，设计数据库系统的应用程序；第六阶段为数据库运行和维护。

２健康管理数据库的开发应用平台

２．１健康管理数据库的硬件平台构架

民航发动机健康管理数据库系统，采用的分布式的运行结构，同时又对Ｗｅｂ有应用要求，因此，采用以Ｗｅｂ技术为中心的Ｂ／Ｓ构架［４］。Ｂ／Ｓ结构是目前数据库应用和发展的趋势，其具有应用方便，可扩展性好，容易部署和管理，有很好的通用性和跨平台性，数据安全性和一致性好，升级维护简单等优点。如图１所示为健康管理数据库的Ｂ／Ｓ结构图。

２．２健康管理数据库的软件平台构架

数据库的重要应用是数据的存储和管理，考虑到系统的稳定性、事物处理能力、响应速度、数据管理范

民航发动机健康管理数据库的研究

荆楠，李书明

（中国民航大学航空工程学院，天津３００３００）

摘要：分析了民航发动机健康管理数据的特点，研究利用Ｏｒａｃｌｅ数据库管理系统实现对民航发动机健康管理数据的管理。从健康管理数据库的设计流程、

Ｂ／Ｓ体系结构、数据结构与组成、Ｅ－Ｒ概念结构图、数据库功能、系统的安全和维护等方面阐述了民航发动机健康管理数据库的构建。关键词：数据库；民航发动机；数据管理；健康管理中图分类号：ＴＰ３１１

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２－５４５Ｘ（２０１２）１１－００６６－０４

收稿日期：２０１２－０８－０７

作者简介：荆楠，中国民航大学航空工程学院李书明（１９６４—），男，河北邢台人，教授，工学博士，研究方向为民航发动机健康管理。

图１健康管理数据库Ｂ／Ｓ结构图

Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／ｉｎｔｒａｎｅｔ互联网／局域网

ＨＴＴＰ

ＨＴＴＰ

客户浏览器

客户浏览器

ＷＥＢ应用服务器提供处理用户请求

访问数据库返回处理结果

Ｏｒａｃｌｅ数据库提供数据库存和

检索

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《装备制造技术》２０１２年第１１期

围、并发处理等能力，后台采用Ｏｒａｃｌｅ数据库系统［５］；

操作系统采用Ｗｉｎｄｏｗｓ系统，以保证软件的安全性

和可移植性。

２．３健康管理数据的应用开发平台

数据库应用系统在ＮＥＴ环境下开发，同时利用

ＡＤＯ．ＮＥＴ数据访问技术连接数据库。在民航发动机

健康管理数据库的设计和开发中，主要利用ＮＥＴ实

现接受客户端的数据请求，处理查询条件、连接数据

库进行数据操作并得到相应记录，将记录生成结果

页面、结果页面的生成与提交等。

３健康管理数据库的系统设计

在数据库的设计过程中，不仅要结合用户需求和数据库系统设计的要求，同时，还要解决数据的一致性、冗余性、访问效率等问题，设计出满足用户需求、便于维护和扩充、具有好的可读性、能够满足空间和效率要求的数据库系统。

３．１需求分析

民航发动机健康管理系统数据按照应用要求，具体可以分为选型清单信息、航线数据信息、车间数据信息，分析数据信息四大部分。每一部分所包含的内容如表１中所示。

数据流图可以直观的表现出系统中数据处理的过程，能够对用户需求进行更进一步的分析和表达。在分析数据在系统内部逻辑流向和逻辑转换的基础上，用图形的方式表示了民航发动机健康管理数据库所完成的逻辑功能，如图２所示。

３．２概念结构

概念结构设计，就是将用户需求抽象为信息结构，也就是概念模型的过程。本文数据库的概念模型采用的是Ｅ－Ｒ模型，其构成成分是实体集、属性和联系集，这个模型了数据库系统所管理的数据信息之间的关系。根据民航发动机健康管理数据库用户的需求可以得系统的Ｅ－Ｒ图，如图３所示：

建立了Ｅ－Ｒ模型后，就可以将概念模型转换为逻辑模型。逻辑模型与数据库管理系统相联系。因为民航发动机健康管理数据库采用的是Ｏｒａｃｌｅ数据库管理系统，所以，概念模型转换为逻辑模型就是Ｅ－Ｒ模型转换为关系模型［６］。

４健康管理数据库的功能设计

健康管理数据库功能可以分为用户登录和管理、数据查询、图像处理和生成、数据上传和下载、系统管理等部分。

４．１用户登录和管理

健康管理数据库的数据对于保密性和安全性有很高的要求，为了保证系统和数据的安全性、可靠性，用户登录和管理模块需要进行严格的管理［７］。用户必须通过用户名、密码、验证码验证后才能登录界面进行应用管理和浏览。基于本系统采用的Ｂ／Ｓ结构，系统采用Ｓｅｓｓｉｏｎ对象来有效阻止用户通过猜测

表１健康管理数据库数据结构表数据结构名

用户信息

选型清单信息航线数据信息车间数据信息分析数据信息发动机基本信息

发动机几何和热力参数信息

发动机性能参数

发动机维护信息

编号、型号、适用机型、国别、制造商、单台售价、图片、文字介

绍、运营航班信息、使用信息

长度、进口直径、最大直径、结构形式、涵道比、流量、涡轮前

最高温度、低压增压比、高压增压比、总增压比

海平面最大推力、海平面中间推力、海平面最大耗油率、海平

面平均耗油率

服务通告转改清单，适航指令状态清单，发动机维护手册

组成

用户名、密码、级别、部门、职位、注册时间、上次登陆时间、登陆次数

空地数据链下行的原始报文，由健康监控软件根据ＱＡＲ记录的原始报文产生的性能参数

和机械参数，孔探检查数据，磁堵化验数据，滑油消耗量数据，滑油光谱分析数据，航线故

障，定检故障，航线技术偏差记录，拆换发记录，飞行小时／循环数据，限寿件使用信息，全

球重要事件

每次修理后的构型清单、服务通告状态清单、适航指令状态清单、车间故障记录、报废件记

录、采用的ＰＭＡ（ｐａｒｔｓｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒａｐｐｒｏｖａｌ）件记录、ＤＥＲ（ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ）

修理记录、修理进程、试车数据、维修成本和周转件库存

空中停车率、平均故障间隔时间、提前换发率、返修率、延误／取消率、故障诊断和性能预

测软件产生的数据

图２健康管理数据库的数据流图

入库结果

入库要求

删除结果

删除要求

查询结果

查询要求

修改结果

修改要求

用户

用户权限

数据入库

选型清单航线数据

车间数据分析数据

数据删除

数据查询数据修改

民航发动机

健康管理

数据库

图３健康管理数据库的Ｅ－Ｒ模型

选型

航线

分析

车间

发动机信息

空

地

数

据

链

下

行

报

文

ＱＡＲ

记

录

的

原

始

报

文

孔

探

检

查

数

据

磁

堵

化

验

数

据

滑

油

消

耗

量

数

据

航

线

故

障

数

据

定

检

故

障

数

据

航

线

数

据

偏

差

数

据

拆

换

发

数

据

飞

行

数

据

／

循

环

数

据

限

寿

件

使

用

信

用

滑

油

光

谱

分

析

数

据

全

球

重

要

事

件

发动机制造信息及图片

航空公司机航空信息

飞机型号及编号

发动机型号及编号

发

动

机

基

本

信

息

发动机航线数据信息

发动机可靠参数

发动机故障诊断参数

发动机趋势预测参数

发动机维修建议

发

动

机

起

始

数

据

发动机热力和几何参数

发动机性能参数

服务通告状态清单

适航指令状态清单

发动机维护手册

发动机车间数据信息

修

理

后

的

构

型

清

单

服

务

通

告

清

单

适

航

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令

清

单

车

间

故

障

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录

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件

记

录

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件

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维

修

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件

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