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        航天航空2019-08-01

        NASA部署了MICROSTRAIN無線傳感器網絡

        MicroStrain的無線傳感器分布式網絡及其基于云的數據管理門戶SensorCloud被NASA用于監控聲震對肯尼迪航天中心設備的影響。


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        航天飛機發射事件期間火箭尾氣產生的噪音對航天器,地面設施和設備的安全產生了相當大的影響。累積的壓力會威脅暴露系統的安全運行。MicroStrain與美國宇航局肯尼迪航天中心的研究人員合作,實施無線傳感器解決方案。該解決方案支持基于網絡的遠場穿梭發射聲學監測。測試結果證實了具有準確,易于訪問的現場數據的預測模型。此外,部署的傳感器網絡為NASA提供了實施可擴展遠程傳感器網絡的基礎,該網絡能夠主動監控高價值的危險系統。

        NASA火箭聲學計劃的首要目標是遠程監控危險系統。NASA監測的一個特別感興趣的系統是用于容納各種類型的加壓流體的復合包裹壓力容器(COPV)。COPV嚴重受到內部壓力和靠近航天飛機發射的影響。這些系統的失效對任務安全和保障構成重大威脅。由于可接近性和極端操作條件的限制,傳統的硬連線解決方案無法監控這些危險系統所經受的應變。NASA考慮了各種系統,發現MicroStrain的傳感解決方案滿足了這個特定項目的所有要求。

        MicroStrain與NASA的項目重點是量化聲學和振動對遠場設備的影響。嚴格的任務協議阻止研究人員在發射前后幾天進入測試區域。與發射序列啟動的時間有關的不確定性進一步復雜的測試條件。結果,部署的傳感器系統需要保持通電并且在預期啟動時間窗口時發出警報。這些條件要求無線傳感器網絡在有限的功率下工作,同時仍然提供能夠捕獲發射聲學的短暫但動態性質的測量頻率。



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        基于Web的數據管理
        在這段時間內不斷收集信息會產生大量難以導航和傳輸的數據。需要強大的數據管理策略來識別和分析關鍵閾值數據。MicroStrain的解決方案通過結合先進的電源管理技術,高性能無線節點和創新的基于Web的數據管理平臺SensorCloud?,解決了NASA項目提出的數據收集問題和測試環境考慮因素。 

        通過實施MicroStrain傳感器和傳感器服務的組合,NASA研究人員能夠遠程監控肯尼迪航天中心STS-134 Endeavor和STS-135 Atlantis發射場的遠場聲學,壓力和振動水平。

        MicroStrain為NASA提供了所有必要的硬件,軟件和支持,以在此應用中實現無線傳感器系統。系統硬件包括兩個無線G-Link?加速節點,一個無線SG-Link?應變儀,一個無線WSDA?數據采集基站和SensorCloud?。節點安裝在一個低固有頻率的懸臂板上。該板安裝在Shuttle PAD 39B上,該接口與Shuttle PAD 39A相鄰,最后幾次發射已經發生。在這個位置,該板暴露于距離航天飛機升空約7000英尺處的聲學和振動發射效應,并且在那里感興趣的是遠場聲學。

        NASA先前進行的計算估算了不同距離的峰值聲學負載,但是,這些水平并未用于確定損傷效應。 

        在航天器成功離開后,數據減少被用于隔離發射事件的傳感器數據。最初,數據是在本地PC上收集的。由于五天的測量時間表,計算機收集了超過3千兆字節的信息。NASA通過將其上傳到SensorCloud來解決查看,導航和共享大量數據的問題。在SensorCloud上,MicroStrain支持工程師與NASA研究人員合作,尋找和分析關鍵的threashold數據。MicroStrain SG-Link應變計的兩組加速度數據清楚地顯示了峰值振動水平。結果使NASA能夠計算火箭產生的等效靜載荷并將數據關聯起來以分析預測。


        可擴展平臺

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        除了模型驗證之外,所描述的傳感器網絡對NASA研究人員的價值還包括在多個位置和設備類型上進行無線擴展的能力。無線網絡可以在研究人員無法維護有線網絡所需的訪問權限的情況下實施。

        通過這種方式,MicroStrain的傳感器解決方案能夠通過主動測量對高價值和潛在危險資產(如COPV)施加的應變來節省寶貴的NASA資源。智能數據管理可降低潛在的維護成本,防止過早更換或故障。其結果是提高了受監控組件的安全性,并且是一種工具,可以按條件支持設備和結構的可用性和可維護性問題。


        致謝
        作者感謝美國宇航局肯尼迪航天中心的Rudy Werlink和Ravi Margasahayam分享了他們在此案例研究中的應用細節和經驗。

        本文不代表NASA對任何特定產品或應用的認可。


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