大型机大赛红鲤鱼与绿驴民航飞行品质优化系统项目说明书

简 目 项目介 参考资 项目介 项目背 项目目的及意 创作思 创作历 现有技术的缺陷分 创新 系统的建设目 系统建设的性能要 模型设 飞机航迹优化模 发动机部件故障预测模 解决方 解决方案概 涉众特 业务描 系统功能设 用户管 飞机航迹优化子系 发动机部件故障预测子系 实现模 系统的总体模 系统体系结构模 系统的功能模 系统的行为模 系统用例模 系统活动模 6.5.系统数据流 详细设 系统体系结 设计原 系统分层结 数据层的设计说 概念设 物理设 数据层设计说 功能概 分层设计原 设计思 采用JCA的优 Webservice层设计说 功能概 功能结 功能优 功能概 总体功能结 IBM2015校园大赛的参赛作品SmartAviationSystem飞机飞行品质优化系统名称：SmartAviationSystem飞机飞行品质优化系系统应用领域：国内企QuickAccessCICSTransactionCICS网关EnterpriseJavaBeanJavaDatabaseJavaJ2EEConnectorJ2EEService-Oriented[1],,.基于改进微粒群算法的飞机纵向飞行轨迹优化[J].[2],,,.滑油系统动态故障分析[J].科,2015,05:72-[3],.QAR数据在中的应用研究[J].中国大[4].基于滑油分析的磨损监测技术研究[D].沈阳航空航天大学,[5].基于飞行数据分析的飞机燃油估计模型 航空航天大学SyedMansoorSarwar.《Linux》 MichaelBeck.《Linux内核编程指南》 优化公司成本结构，以达到精细化成本管理的目标。现有QAR系统完整地QAR建立统一数据共享，实现运行成本和数据的度管理，已成为航空公司和把握机遇的重要与迫切需要。飞行数据在航空业的多个领域都有非常重要的应用,概括起来说,大概有以QAR数据是分析飞行事故的重要依据QARQAR利用QAR对飞行品质进行是大势所趋，从国内来看，有些航空公司深入开展飞行纵观近年来航空燃油市场,国际油价大幅波动,运行,喷气飞机国际燃油201125.72%337.8744.01%，主要是由于航班量增加及航油价格上升。公司航油成本占营业成本超过44%，同年东（600115.SH航油支出占本公司营运成本的41.49%，另据国际空运（IATA）发布的数据显示，2013年全球航空燃油总支出2080亿，比2012年增长了30亿美元。航空燃油占全球航空运营总支出的33%，2013年全球航空燃油价格为每桶125，导致航空公司的燃油成本飘升,燃油成本基本占到了航空公司主营业务成本的40%-48%,降低燃油消耗就能有效地控制运行成本,于是各航空公司纷制工作的重中之重,己成为增强航空公司竞争力的必由。国内航空公司节油大都是由凭借丰富的飞行经验节油,缺乏系统的节度提高公司的经济效益。直接影响到航空运营的经济性，而且会给航空公司带来巨大地社会影响。严重影响发动机的。据统计，发动机部件故障80%与磨损有着直接或间接的联系，更是早期故障的最主要原因，我在1950至1996由滑油污染2某航空维修厂一年内因滑油污染导15台某型发动机提前返修，使用损失1118小时；我国仅1998年2月就因密封元件、齿轮及轴承等零部件的异常5飞行数据进行分析,可以对发动机状况进行完整连续的,从而掌握发动机在何时发生失效,什么原因导致失效,以及失效后的等等。以此为基础,就可以征兆,自动或半自动地确定故障点,提供排故的方案建议这样就能在提高SmartSmartAviation飞机飞行品质优化系统优化决策表发动机故障预测优化飞行航迹发动机视情维修QAR 针对我国企业当前实际情况，我们提出建立SmartAviation油和发动机排故的目的，全面提高飞机飞行品质（2.1）。QARQARQAR（quickaccessrecorder）为代表的飞行数据记录设备不断更新升级，数量与质量都有很大提高，日益引起各航空运营商的高度重视将其作为提升飞行品质和排故的重要依据自1997年中国以适航指令形式要求所有类飞机加装飞行数据记录设（主要为QAR）以来，国内各航空公司均已建立了自己的QAR和译码系统。但与国外业的先进经验相比，仍一个明显问题：海量QAR数据得不到及时础。随后，NASA的Langely开发了一套有关飞行轨迹剖面优化程序软中在几所航空院校和一些的少量人员做一些零星的理论探讨性研究还没机航线飞行耗油的物理特性出发,结合飞机飞行的多种参数，应用现代系统工程观念和数学规划,推导飞机最小油耗的飞行航线,确立了飞行巡航耗油最小的数学模型另一方面基于飞机飞行数据实现发动机部件故障预故障原因并发出排除故障的指令，从而大大提高了安全性。深度挖掘和应用QAR数据飞行品质数据的应用针对性强目的明确内容具体能够抓住影响飞行安全问题的实质和充分利用飞行数据记录器所记录的飞行数据,对于飞机的安全保障和提高航空公司的经济效益有着非常重要的意义。提供开放性数据接口本系统通过开发接口从各公司导入QAR数据由系统工作人员统一管理数据系统定更新数据不仅增强数据安全性可直接通过数据接口导入本公司飞行数据通过本系统的优化模型得到飞机航迹优化方案和发动机部件故障预测报告，以此提高飞机飞行品质。IBM质优化系统可以参与PowerSystemPool以减少计划内的停机时间。SmartAviation飞机飞行品质优化系统建设的主要目标是基于飞机飞行品质优化网上。QAR面的飞行品质优化对用户开放相应的个人信息查询权限管理等功能。效，还要可以大量的未知的。同时，系统在权限分配管理上必衡容灾网络管理等多种来保证业务数据不会因意外情况丢失或损坏，系统必须是健壮的系统应该能监测出各种的情况并及时给出相关的信息提示当突发性发生时恢复应该可以保证系统的运转数据的完整性，能够让系统管理员在规定的时间和恢复点快速实现数据恢复。一次请求系统都要即时反应，保证每次的执行和反应时间不超过5秒。QAR数据的进一步挖掘和应用，(一 模型总体设4.1.1支持向量机模型线性回归模型巡航阶段油耗线性回归模型巡航阶段油耗(二 算法设采用数学推导海拔与大气温度之间的关系巡航温度=T+（H巡航-H平面）×（-其中T平面、H巡航、H平面均为已知量，T平面代表地面温度，H巡航代表巡航海拔，H平面代表地面海拔。4.1.2NY图 SVM线性映射算法将低维输入空间线性不可分的样本转化为特征空间使其线性可分从而使得特征空间采用线性算法对样本的非线性特征进行线性分析成SVM进行处理。会看到，这种与众不同的方法带来了一系列不可比拟的优势。SVM（KKT选择Working图 算法流程QAR(一 模型设SOM、也称网络，它是由荷兰学者TeuvoKo－honen于1981年。Kohonen认为，，该网络是由一个全连接的神经元阵列组成的无教师、自组织习网、SOMSOMm，竞争层ab14.2.1二维阵列SOMSOMSOM(二 算法流SOM初始化，归一化权向量，得̂j,j=1,2鈥,给定初始化优胜邻域Nj*(0)，以j*为中心，对优胜域Nj*(t)对对wij(t1)P更新优胜域Nj*更新优胜域Nj*(t)t=T图 飞机飞行品质优化系统是由重庆大学红鲤鱼与绿鲤鱼与驴团队为实现飞机节油以及发动机部件故障预测的服务支持面向公司单位内部工24首先，各公司的QAR数据分别到各地区的power服务器中，日渐增长的数据库中的数据进行备份与转储。各地区公司用户使用Web浏power障预测模型由专业负责建模的人员进行开发，保证结果的科学性、可靠性针对公司飞行数据的安全性要求，利用PowerSC通过行业配置文件以统的合规性管理与示范。充分利用大型机中IBM提供的能保护数据免受、免遭未的解决方案,能够保护文件系统、数据和备份的数据加密功能,员、航空公司发动机检修人员、系统管理员。各类涉众的定义和需求如表5.1Web查询QARWeb行预测和预估Web进行系统运行、数据库的人员Web表 根据公司实际需求提出建立本飞机飞行品质优化分析平台平台能够快航空公司发动机检修部航空公司发动机检修部飞机飞行航空公司飞行品质部图 图 发动机故障预测飞机航迹优化发动机故障预测飞机航迹优化图 飞机飞行品质优化系统用于国内各大公司因此账户及权限需要有(一)普通用户进入用户管理模块可进行的操作仅限于查看个人基本信息和更改个人信息、 普通用户分为两类角色飞机航迹优化人员与发动机检修人员为保障各 公司的数据安全及 公司相关秩序不同角色对应不同权限飞(二)用户进行权限设置、增删用户、更改用户信息和修改个人。5.4.3多。根据滑油系统的故障机理分析及该领域的专家知识可以得到滑油系统的7，QARSOM系统故障滑油系统异常健康状况的目的。并且可以根据发动机检修，做特征匹配进而预估发动机使用。SmartSmartAviationZ IBM图 SmartAviationSystem飞机飞行品质优化系统有着安全、健壮和灵活WebWeb门户界面 航迹优化子航迹优化子

EJB业务层

发动机故障预测子系统java-发动机故障预测子系统MAP数 MAP连接中间件连接中间件数据层

图 况 系统管理员：系统和数据库的ucuc系统用例图查询QAR获取飞机航迹优化方选择数据源飞行计划制定人员选择航线、航班管理个人信息查看个人信息选择飞机编号获取发动机故障预测报告发动机维修人员查看发动机部件性能添加账户账户管理删除账户高级管理员修改账户信息权限管理系统管理员图 6.4.2.系统的活动模型（一）飞机航迹优化子系统的主要使用者是公司飞机飞行品质优化人员，6.5actact优化飞机航迹活动图登录系统选择数据源选择航线选择航班导入数据至优化模型巡航阶段成本预测导出优化决策表图 （二）飞机发动机部件故障预测子系统的主要使用者是公司发动机检修6.6所示：actact图 6.5.系统数据流图用户信息Smart 机检修人员计划制定人员图 IBMSOA（面向服务架构）IT架构方法，可以将您-SOA支持更加快速地开发业务流程以及更加轻松地对业务流程进一致性-业务与IT之间更加紧密的合作关系抛开了阻碍IT实现业务需业务流程的改进-一般而言，任何SOA与业务流程的再次思考都是相关灵活性-在SOA中坚持良好的软件工程实践能够提高IT对业务需求的-SOA使用操作平台为服务提供业务功能。这意味着对现有务务ApplicationWebWebWeb业 心服层Web司名高级管理 职 系统管理月度压QAR数据QAR数据度温图 MySQL数据库用于用户信息，总览表如下TableTableTableMongoDB数据库用 公司的QAR数据,总览表如下TableTableTableQARQAR，本节主要介绍数据层的设计原则和设计思路数据层是对数据库操作进行包装数据库物理实现，为上层逻辑提供简单的数据方式的接口，将对数据库的包装为单独的数据层是一种能显著减低业务层开发所有对物理数据库的实际读写操作都在数据层中实现物理数据库的任何改动如迁移更新等只需要修改相应数据层的设计，而无需更改业务逻辑层显著的增加了程序的可性以及可移植性是一种分离业务逻辑和物理实现最常采用的方法。SSHJDBCMongodb-java-driverMySQLMongoDB通过创建实体bean，将数据库的表文件实体化到工程项目中，继而掉底层物理数据的直接读写，通过使用sessionbean来进行业务逻辑的处理。采用JCAJ2EE服务器通过JCAJCAJ2EE应用服务器内建的服务。J2EEJ2EE服务器配置安全认证信息，应用程序并不直接管理与CICS系统连接的安全认证信息。另式是由应用JCACICSJ2EE应用服务器提J2EE应用服务器内产生，在调用CICS应用时，这个调用包含在一个统一的事务当中。在这种情况下，J2EE应用服务器上的事