黃清紅+許澤明

摘 要：通信導(dǎo)航設(shè)備的工作狀況，不僅影響著設(shè)備本身的功能，也關(guān)乎著空中交通管理和飛行安全。為滿足空中交通管理和飛行安全，建立通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)是必要的。文章從通信導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控出發(fā)，分析了通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)功能需求，提出了總體設(shè)計(jì)方案，以適應(yīng)集中監(jiān)控系統(tǒng)功能要求。

關(guān)鍵詞：通信導(dǎo)航設(shè)備；集中監(jiān)控；功能需求；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著民航事業(yè)的快速發(fā)展，通信、導(dǎo)航、雷達(dá)等設(shè)備技術(shù)含量越來(lái)越高，以往的通信導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控方式已經(jīng)難以適應(yīng)新時(shí)期工作要求，亟待構(gòu)建一套能夠有效監(jiān)控通信導(dǎo)航設(shè)備工作狀況的集中監(jiān)控系統(tǒng)。從目前來(lái)看，通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，還未形成成熟的技術(shù)體系，技術(shù)人員相關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)也較少，需要認(rèn)真分析、大膽創(chuàng)新，從通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控的功能需求入手，建立與之相適應(yīng)的集中監(jiān)控系統(tǒng)。

1 通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析

1.1 總體功能

基于計(jì)算機(jī)及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)構(gòu)建通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)所有的通信設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備及其運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行集中監(jiān)控，通過(guò)遙信、遙測(cè)和遙控等技術(shù)，測(cè)量和記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)信息，實(shí)現(xiàn)各臺(tái)站無(wú)人值守[1]。

1.2 具體功能

為滿足通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控需求，該集中監(jiān)控系統(tǒng)要具備以下多項(xiàng)功能：（1）對(duì)于已有監(jiān)控軟件的設(shè)備，將監(jiān)控軟件融入集中監(jiān)控系統(tǒng)，節(jié)省設(shè)備資源；對(duì)于沒(méi)有監(jiān)控軟件的設(shè)備，通過(guò)信號(hào)采集、多路信號(hào)采集模擬等實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)集中遠(yuǎn)程監(jiān)控，控制設(shè)備操作；（2）集中監(jiān)控系統(tǒng)要提供視頻監(jiān)控及記錄存儲(chǔ)、回放、查詢等功能，方便隨時(shí)檢索、查看；（3）記錄設(shè)備監(jiān)控信息，并進(jìn)行自動(dòng)分析、評(píng)估，對(duì)接近運(yùn)行參數(shù)極限的設(shè)備及時(shí)發(fā)出預(yù)警，告警工作人員；（4）設(shè)置專家系統(tǒng)，使之與系統(tǒng)自動(dòng)故障檢測(cè)、分析等功能結(jié)合起來(lái)。在故障發(fā)生后，及時(shí)顯示故障和分析結(jié)果，供工作人員使用；（5）設(shè)置告警系統(tǒng)，合理確定告警時(shí)間間隔，若沒(méi)有確認(rèn)告警信息，反復(fù)不停地發(fā)出告警；（6）通過(guò)TCP/IP協(xié)議組建集中監(jiān)控網(wǎng)，各站連接采用光纖等方式，用于數(shù)據(jù)交換與傳輸；（7）數(shù)據(jù)采集采用耦合方式，即使信號(hào)通道與數(shù)據(jù)采集隔離，監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障，也不會(huì)影響通信導(dǎo)航設(shè)備正常運(yùn)行；（8）具備較好的可靠性、適應(yīng)性、實(shí)時(shí)性，確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)安全可靠；（9）主監(jiān)控室采用大屏幕顯示器，直觀、清晰地顯示各臺(tái)站監(jiān)控信息；（10）通過(guò)監(jiān)控軟件對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、控制；（11）輔助管理，如維護(hù)檢修、工作計(jì)劃編制時(shí)，集中監(jiān)控系統(tǒng)提供相關(guān)的資料信息；（12）存儲(chǔ)功能。對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、告警等信息進(jìn)行存儲(chǔ)；（13）自我監(jiān)控。不僅對(duì)通信導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，還要完成自我監(jiān)控，監(jiān)控集中監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；（14）數(shù)據(jù)加密傳輸、檢錯(cuò)等功能；（15）其他功能。

2 通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)總體組成如圖1所示。本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、集中監(jiān)控軟件、網(wǎng)絡(luò)物理連接、顯示系統(tǒng)和復(fù)接設(shè)備（Multiple Equipment，MUE）等[2]。各部分分別負(fù)責(zé)不同的工作，其中集中監(jiān)控軟件在主監(jiān)控器上，負(fù)責(zé)通信導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控工作。

2.2 工作原理

（1）在集中監(jiān)控上，通過(guò)系統(tǒng)采集板采集通信導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，數(shù)字化處理后傳輸?shù)綇?fù)接設(shè)備中；（2）在復(fù)接設(shè)備中對(duì)數(shù)字化參數(shù)進(jìn)行組合并輸出；（3）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)物理連接將輸出的參數(shù)、信號(hào)傳至總監(jiān)控器；（4）對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行處理、分析，將評(píng)估結(jié)果顯示在服務(wù)器上，用于工作人員查看[3]。

在設(shè)備控制上，工作人員通過(guò)主監(jiān)控室大屏幕選擇要控制的設(shè)備，并發(fā)出相應(yīng)的控制命令。命令信號(hào)通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸，先送至選中設(shè)備對(duì)應(yīng)的復(fù)接設(shè)備，再由復(fù)接設(shè)備向選中的設(shè)備發(fā)出具體的控制操作命令。

在設(shè)備告警上，采用雙向通信。主監(jiān)控室服務(wù)器按照周期方式進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控信息查詢，查看設(shè)備的運(yùn)行狀況。若工作人員想要查看某一設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，在電子地圖上點(diǎn)擊該設(shè)備，當(dāng)連接通信建立起來(lái)就可以參看，若有問(wèn)題立即發(fā)出告警信息。當(dāng)某一設(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題，自動(dòng)向主監(jiān)控室發(fā)出告警信息，并清楚顯示設(shè)備位置、故障信息等情況。

2.3 物理連接

通過(guò)光纖、專線等將集中監(jiān)控系統(tǒng)與通信導(dǎo)航設(shè)備連接起來(lái)，建立完整的通信線路，用于傳播監(jiān)控信息和視頻信號(hào)。具體的物理連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心采用雙機(jī)熱備份系統(tǒng)，有主從之分，只有一臺(tái)服務(wù)器屬于主狀態(tài)。若某一時(shí)刻主服務(wù)器發(fā)生故障而失效，監(jiān)控中心立即啟動(dòng)從服務(wù)器，使之處于主監(jiān)控狀態(tài)下，繼續(xù)履行集中監(jiān)控功能。顯示終端設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)、故障告警信息等都由主服務(wù)器提供。

2.5 監(jiān)控設(shè)備

監(jiān)控設(shè)備對(duì)所有的通信導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，集中向監(jiān)控中心發(fā)送監(jiān)控信息。監(jiān)控設(shè)備是通信導(dǎo)航設(shè)備的監(jiān)控者，也是監(jiān)控中心控制命令的執(zhí)行者。有數(shù)字接口設(shè)備，通過(guò)軟協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接監(jiān)控總線；對(duì)于無(wú)數(shù)字接口的設(shè)備，先用采集器采集數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳入復(fù)接設(shè)備中，再進(jìn)行編碼傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的有效控制[4]。監(jiān)控設(shè)備的復(fù)接設(shè)備可以采用嵌入式結(jié)構(gòu)，通過(guò)專用網(wǎng)絡(luò)連接，可與監(jiān)控模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2.6 處理策略

本系統(tǒng)監(jiān)控實(shí)時(shí)性的影響因素主要有系統(tǒng)設(shè)備自身性能和系統(tǒng)處理策略，為保證集中監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，必須根據(jù)監(jiān)控功能需求選用適當(dāng)?shù)谋O(jiān)控設(shè)備，嚴(yán)格篩選各采集設(shè)備。此外，還需建立科學(xué)合理的系統(tǒng)處理策略。

本集中監(jiān)控系統(tǒng)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)如下：（1）監(jiān)控中心定期向所有的通信導(dǎo)航設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，接收應(yīng)答數(shù)據(jù)；（2）在多路數(shù)據(jù)采集方式下，采集到的數(shù)據(jù)要進(jìn)行預(yù)處理，整理成系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字格式，再送至復(fù)接設(shè)備編碼輸出，降低服務(wù)器數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)；（3）數(shù)據(jù)采集分析與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)處理，即使服務(wù)器發(fā)生故障問(wèn)題，也不會(huì)影響數(shù)據(jù)采集與分析工作；（4）主監(jiān)控室服務(wù)器接收的信息要進(jìn)一步處理，進(jìn)行分析、推測(cè)、評(píng)估，判別是否需要發(fā)出告警信息；（5）主監(jiān)控室服務(wù)器要設(shè)置共享機(jī)制，以便工作人員查看利用。

2.7 環(huán)境監(jiān)控

對(duì)各臺(tái)站環(huán)境參數(shù)情況及變化進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，實(shí)時(shí)檢查監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀況，是保證集中監(jiān)控系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。環(huán)境監(jiān)控主要包括兩方面內(nèi)容：（1）對(duì)監(jiān)控機(jī)房及設(shè)備的溫度、濕度等進(jìn)行采集分析。若發(fā)現(xiàn)相關(guān)環(huán)境參數(shù)臨近極限值，及時(shí)發(fā)出告警信息，工作人員立即著手處理，避免影響監(jiān)控設(shè)備功能發(fā)揮；（2）對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，確保這些子系統(tǒng)功能完備，以免降低集中監(jiān)控系統(tǒng)工作能力。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及其他先進(jìn)技術(shù)建立了通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通信導(dǎo)航設(shè)備運(yùn)行隱患及故障，為隱患和故障排除提供有力的支持，同時(shí)保障通信導(dǎo)航設(shè)備正常運(yùn)行。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，本文探討的集中監(jiān)控系統(tǒng)在通信導(dǎo)航設(shè)備監(jiān)控上有著顯著作用，值得推廣應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李建峰.通信導(dǎo)航設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2015（9）：165-167.

[2]耿曉劍.基于2.4G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航設(shè)備參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2014（7）：159，161.

[3]倪昀煒.通信網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力與環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究分析[D].上海：上海交通大學(xué)，2015.

[4]胡治永.通信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[D].南京：南京郵電大學(xué)，2015.

Abstract： The working status of communication and navigation equipment， not only affect the function of the equipment itself， but also related to the air traffic management and flight safety. In order to meet the air traffic management and flight safety， the establishment of centralized monitoring system for communication and navigation is necessary. Based on the monitoring of communication and navigation equipment， this paper analyzes the functional requirements of centralized monitoring system for communication and navigation， and puts forward the overall design scheme， in order to meet the functional requirements of the centralized monitoring system.

Key words： communication and navigation equipment； centralized monitoring； functional requirements； system design