MicroStrain的無線傳感器分布式網(wǎng)絡(luò)及其基于云的數(shù)據(jù)管理門戶SensorCloud被NASA用于監(jiān)控聲震對肯尼迪航天中心設(shè)備的影響。

航天飛機發(fā)射事件期間火箭尾氣產(chǎn)生的噪音對航天器，地面設(shè)施和設(shè)備的安全產(chǎn)生了相當大的影響。累積的壓力會威脅暴露系統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)的遠場穿梭發(fā)射聲學(xué)監(jiān)測。測試結(jié)果證實了具有準，易于訪問的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預(yù)測模型。此外，部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)為NASA提供了實施可擴展遠程傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，該網(wǎng)絡(luò)能夠主動監(jiān)控高價值的危險系統(tǒng)。

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

MicroStrain與NASA的項目是量化聲學(xué)和振動對遠場設(shè)備的影響。嚴格的任務(wù)協(xié)議阻止研究人員在發(fā)射前后幾天進入測試區(qū)域。與發(fā)射序列啟動的時間有關(guān)的不確定性進一步復(fù)雜的測試條件。結(jié)果，部署的傳感器系統(tǒng)需要保持通電并且在預(yù)期啟動時間窗口時發(fā)出警報。這些條件要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在有限的功率下工作，同時仍然提供能夠捕獲發(fā)射聲學(xué)的短暫但動態(tài)性質(zhì)的測量頻率。

基于Web的數(shù)據(jù)管理
在這段時間內(nèi)不斷收集信息會產(chǎn)生大量難以導(dǎo)航和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。需要強的數(shù)據(jù)管理策略來識別和分析關(guān)鍵閾值數(shù)據(jù)。MicroStrain的解決方案通過結(jié)合電源管理技術(shù)，無線節(jié)點和基于Web的數(shù)據(jù)管理平臺SensorCloud?，解決了NASA項目提出的數(shù)據(jù)收集問題和測試環(huán)境考慮因素。 

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

MicroStrain為NASA提供了硬件，軟件和支持，以在此應(yīng)用中實現(xiàn)無線傳感器系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件包括兩個無線G-Link?加速節(jié)點，一個無線SG-Link?應(yīng)變儀，一個無線WSDA?數(shù)據(jù)采集基站和SensorCloud?。節(jié)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(fā)射已經(jīng)發(fā)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(xué)和振動發(fā)射效應(yīng)，并且在那里感興趣的是遠場聲學(xué)。

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

在航天器成功離開后，數(shù)據(jù)減少被用于隔離發(fā)射事件的傳感器數(shù)據(jù)。最初，數(shù)據(jù)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(jié)的信息。NASA通過將其上傳到SensorCloud來解決查看，導(dǎo)航和共享大量數(shù)據(jù)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(guān)鍵的threashold數(shù)據(jù)。MicroStrain SG-Link應(yīng)變計的兩組加速度數(shù)據(jù)清楚地顯示了峰值振動水平。結(jié)果使NASA能夠計算火箭產(chǎn)生的等效靜載荷并將數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來以分析預(yù)測。

可擴展平臺

除了模型驗證之外，所描述的傳感器網(wǎng)絡(luò)對NASA研究人員的價值還包括在多個位置和設(shè)備類型上進行無線擴展的能力。無線網(wǎng)絡(luò)可以在研究人員無法維護有線網(wǎng)絡(luò)所需的訪問權(quán)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(chǎn)（如COPV）施加的應(yīng)變來節(jié)省寶貴的NASA資源。智能數(shù)據(jù)管理可降低潛在的維護成本，防止過早更換或故障。其結(jié)果是提了受監(jiān)控組件的安全性，并且是一種工具，可以按條件支持設(shè)備和結(jié)構(gòu)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(yīng)用細節(jié)和經(jīng)驗。

本文不代表NASA對任何特定產(chǎn)品或應(yīng)用的認可。