劉偉秋

摘 要：將工頻載波通訊技術(shù)和助航燈光檢測技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成工頻載波助航燈光監(jiān)控巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)了助航燈光巡檢監(jiān)控的自動化。系統(tǒng)可以實時監(jiān)控?zé)艄庠O(shè)備運行情況，保證飛機進(jìn)近和著陸安全。雙向工頻通信技術(shù)的使用，使得無需重新鋪設(shè)通訊線路，降低了成本。監(jiān)控計算機可以合理安排燈光維修時間，提高維修效率。對監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如工頻載波通訊技術(shù)和基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通訊實現(xiàn)進(jìn)行了討論。該系統(tǒng)的使用可提高燈光系統(tǒng)的可靠性，增強機場地面的保障能力。

關(guān)鍵詞：雙向工頻通信；助航燈光；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)；故障檢測

機場助航燈光系統(tǒng)是保障飛機在夜間和復(fù)雜天氣條件下進(jìn)行順利起飛、著陸、滑行的重要目視助航設(shè)備，系統(tǒng)通過燈光構(gòu)形、光強、顏色及其有效范圍提供動態(tài)的三維定位信息，部分燈光的失效會影響飛行安全。與傳統(tǒng)的設(shè)備不同，助航燈光系統(tǒng)規(guī)模龐大，設(shè)備數(shù)量多，大型機場助航燈數(shù)量上千盡，若采用傳統(tǒng)的停機維修方式，必然造成維修時間增加，而且可釀會下降。所以有必要增加麗雖齡整個維修過程中比例，對助航燈實行健康管理。

2.助航燈光系統(tǒng)基本原理

國際民航組織（ICAO）對機場助航燈光系統(tǒng)的顏色、構(gòu)型、光強和有效范圍等標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的要求，因此機場定時巡檢，及時更換、修復(fù)故障燈泡。對于一般大型機場而言，助航燈的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)千，如果選擇發(fā)生故障后再進(jìn)行更換、修復(fù)，很可能會影響跑道的正常使用，所以通過對燈具故障預(yù)測來提前獲取燈具的使用壽命，能夠為視情維修贏得充分的時間。機場助航燈光系統(tǒng)主要由調(diào)光器、變壓器、燈具以及遠(yuǎn)控單元組成，具體原理圖如圖1所示。燈具通過隔離變壓器構(gòu)成恒流回路，從而保證所有燈泡光強相同。預(yù)測模型采用的采樣數(shù)據(jù)主要來自遠(yuǎn)控單元對燈具兩端帳雜，由于燈具功率P和電流I為恒定，當(dāng)燈具因使用時間長而導(dǎo)致老化，會進(jìn)而導(dǎo)致燈具內(nèi)部電阻R減小，根據(jù)U=IR得到燈具兩端電壓隨著使用時間增長而降低，所以通過電壓值的變化來間接預(yù)測燈具的使用壽命的方法是可行、有效的。

3.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能描述

導(dǎo)航與照明檢測系統(tǒng)由4部分組成：塔式計算機（PC）、照明站控制與管理計算機（上位機）、主控單元（下位機）、遠(yuǎn)程檢測單元和通信回路。助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能包括：

3.1用戶操作權(quán)限管理

它分為系統(tǒng)管理員和用戶，用戶只具有操作和查詢權(quán)限。系統(tǒng)管理員具有系統(tǒng)刪除功能、系統(tǒng)功能參數(shù)設(shè)置和用戶管理功能。

3.2三級數(shù)據(jù)通訊

該系統(tǒng)利用局域網(wǎng)實現(xiàn)了塔式計算機與照明站管理計算機之間的通信，通過串口技術(shù)實現(xiàn)了光站管理計算機與多個主控單元之間的通信。通過低壓電力線通信技術(shù)實現(xiàn)各主控單元與遠(yuǎn)方燈位巡檢單元之間的通信。

3.3助航燈光的監(jiān)控

使用VisualC++6.0開發(fā)機場助航燈分布圖，對應(yīng)于單個光的物理位置和狀態(tài)信息以圖形界面的形式顯示給用戶。燈位置的狀態(tài)也可以以故障圖表的形式呈現(xiàn)。設(shè)置嚴(yán)格的監(jiān)控和提示功能，控制航行燈（如開關(guān)燈和燈位變化），防止誤操作。開關(guān)燈用聲音形式控制操作的每一步，以使用用戶。

3.4數(shù)據(jù)的保存與查詢

將現(xiàn)場光檢測數(shù)據(jù)實時存儲到access小數(shù)據(jù)庫中，提供快捷、方便的歷史數(shù)據(jù)查詢、相關(guān)表單生成等服務(wù)。數(shù)據(jù)庫與光圖形之間實現(xiàn)雙向查詢功能。

4.單燈監(jiān)控系統(tǒng)功能實現(xiàn)

4.1系統(tǒng)功能實現(xiàn)

單燈監(jiān)控系統(tǒng)WindowsXP操作系統(tǒng)下工作，采用Visual C++ 6編程語言和數(shù)據(jù)庫采用Access2000。通信采用3種通信方式：工頻載波通信、RS485串行通信和基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)通信。監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是對航標(biāo)燈的實時監(jiān)控，包括機場信息交互、歷史數(shù)據(jù)查詢和視景維護(hù)服務(wù)。監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖2所示。

4.2通訊功能實現(xiàn)

系統(tǒng)采用局域網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)了塔式計算機與照明站管理計算機之間的通信。它能滿足系統(tǒng)安全性的要求和快速穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。導(dǎo)航燈光監(jiān)控系統(tǒng)有塔臺控制和燈光站控制兩種工作模式。站在燈光控制模式下，光臺工作人員在接到接收塔燈的檢查命令后，站管理計算機發(fā)出檢查命令，使用照明和顯示、查詢、檢查結(jié)果；輕站計算機也可獲取飛行信息，從塔臺提供氣象信息供工作人員參考。還可選擇塔臺控制方式，塔式計算機可直接控制照明站進(jìn)行計算機管理。檢查完畢后，有必要將檢測結(jié)果送到照明站計算機上。

利用串口技術(shù)實現(xiàn)了照明站管理計算機與主控單元之間的通信。主控單元是由AT89S52單片機組成的應(yīng)用系統(tǒng)。每個主控單元，每個主控單元的調(diào)光器相應(yīng)負(fù)責(zé)一個調(diào)光器，該電路的所有光檢測單元電路的控制，主要控制單元的任務(wù)包括：光接收站的計算機發(fā)送檢查發(fā)送到調(diào)光命令；和光檢測單元的通信。由于照明站有許多調(diào)光器，管理控制計算機需要與多個主控單元進(jìn)行通信。因此，RS-485采用主從方式進(jìn)行串行通信。從屬計算機遵從主機的調(diào)度和控制。該系統(tǒng)以照明站管理和控制計算機為主機，另一個主控單元為下位機。利用工頻載波通信技術(shù)實現(xiàn)主控單元與遠(yuǎn)程燈位檢測單元之間的通信。利用工頻通信技術(shù)實現(xiàn)主控單元與燈位檢測單元之間的通信，是實現(xiàn)測控系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

在發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要對信號進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制信號先裝在變壓器次級線圈上，信號通過變壓器耦合傳到主變壓器，然后通過變壓器主電路發(fā)送到主控單元解調(diào)信號。在接收光位檢測單元發(fā)送的數(shù)據(jù)后，主控制單元將每個燈位的狀態(tài)信息發(fā)送給照明站管理計算機。

4.3智能化監(jiān)控管理與數(shù)字化視情維修功能

如何提高運行可靠性、維修性和機場設(shè)備保障，確保機場運行安全，提高維修效率和機場保障能力，降低設(shè)備運行維護(hù)成本，是民航機場維修[ 8 ]關(guān)注。為了避免人工開關(guān)燈和照明電平選擇誤差，開關(guān)燈操作具有嚴(yán)格的提醒和警示功能。通過語音提示、圖片監(jiān)控等措施，系統(tǒng)能有效避免人為差錯。同時，監(jiān)控系統(tǒng)的建立為維護(hù)人員的視覺維護(hù)提供了良好的保障。燈具位置檢測信息可以為合理安排維修時間提供科學(xué)依據(jù)，為制定合理的照明維修計劃提供參考。在Windows環(huán)境下使用Access建立數(shù)據(jù)庫，光的狀態(tài)信息到機場，根據(jù)天氣情況機場維修人員、跑道是開放的，相鄰的燈打開或光暗的存在，水是否超過國際民航組織變壓器桶條件如指定的天數(shù)來建立專家系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)維修突發(fā)事件生成相應(yīng)的維修計劃，為維修人員提供維修方便，大大提高了照明維修的效率。

4.4燈具

對于不需要調(diào)節(jié)光線的燈，如下滑道燈，可采用新型LED光源燈具。LED具有功耗低、使用壽命長、亮度高的特點，價格略高于傳統(tǒng)燈具。LED燈不僅降低了照明電纜的要求，節(jié)約了調(diào)光器的投資成本，而且大大降低了功耗，值得跟蹤和推廣。當(dāng)然，目前使用的領(lǐng)導(dǎo)或者系列回到最初的隔離變壓器，有活躍的力量損失降低，無功功率損耗增加，使電網(wǎng)的質(zhì)量下降，未來應(yīng)該從調(diào)光器，隔離變壓器和電纜改變，真正發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)的優(yōu)越性能，避免了使用現(xiàn)有的不合理的因素。

結(jié)論

本文研究了自動檢測系統(tǒng)的構(gòu)建和關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)。結(jié)論：雙向功率頻率通信技術(shù)應(yīng)用于航行燈檢測監(jiān)控系統(tǒng)，無需重新路由通信線路，解決機場現(xiàn)有問題不允許敷設(shè)線路。燈光檢測數(shù)據(jù)庫的建立和良好的人機交互界面使數(shù)字視覺維護(hù)工作得以實現(xiàn)?？梢源蟠筇岣邫C場的照明和維護(hù)效率，節(jié)約人力物力。導(dǎo)航光檢查系統(tǒng)的發(fā)展對提高照明系統(tǒng)的可靠性、提高機場地面導(dǎo)航能力、保證飛行安全具有重要意義。

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