陳裕通 劉志剛 陳裕芹 劉玉芬

1(廣州民航職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東 廣州 510403) 2(華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 廣東 廣州 510800)

0 引 言

鳥類的飛行路線是難以預(yù)測(cè)的，而人類的飛行卻是有規(guī)劃的，因此當(dāng)兩者同時(shí)在有限空間里飛行時(shí)就必然會(huì)發(fā)生相撞的事故，也就是鳥擊又名鳥撞。鳥撞從人類第一次試飛起就一直存在。1903年萊特兄弟在首次試飛后就在日記里記載了鳥撞的情形；1912年在美國(guó)北部更是發(fā)生了人類歷史上的首次鳥撞事故并造成了嚴(yán)重的人員傷亡[1]。2017年中國(guó)民用航空局公布了近6年的鳥撞數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以得到如圖1所示的趨勢(shì)圖?？梢钥闯觯?007年—2016年的鳥撞事故征候次數(shù)雖然相對(duì)保持在一個(gè)較低的水平，但在平穩(wěn)中亦有增長(zhǎng)，而鳥撞的次數(shù)則在不斷地增加且增長(zhǎng)的速度更是呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢(shì)[2]。

圖1 2007年—2016年鳥擊及鳥擊事故征候數(shù)量

鳥撞具有必然性、危害性、普遍性、規(guī)律性等特點(diǎn)，必須尋找有效的辦法來遏制此類事件的發(fā)生。當(dāng)前機(jī)場(chǎng)常用的驅(qū)鳥方法如表1所示，基本都是在對(duì)鳥類各生物特性進(jìn)行研究后提出的方法，因此具有一定的局限性[3]。這些方法在引進(jìn)初期確實(shí)會(huì)有一定的效果，但時(shí)間長(zhǎng)了其使用效果就會(huì)大大降低，以致機(jī)場(chǎng)內(nèi)的鳥撞事件逐年上升。

表1 機(jī)場(chǎng)常用驅(qū)鳥方法

近年來，航空安全的問題已引起了人們的高度重視，在2017年8月更是召開了首屆航空保障設(shè)備發(fā)展論壇，將機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥設(shè)備的效果不佳問題作為一個(gè)重要研究專題。從現(xiàn)有的研究成果來看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者所提出的改進(jìn)驅(qū)鳥效果的方法主要分為兩類：設(shè)備改進(jìn)法與設(shè)備聯(lián)動(dòng)法[4]。本文所設(shè)計(jì)的驅(qū)鳥系統(tǒng)屬于設(shè)備聯(lián)動(dòng)法，其利用物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等最新科學(xué)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)周邊鳥類的有效驅(qū)趕，為機(jī)場(chǎng)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1 總體方案設(shè)計(jì)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)是信息化與自動(dòng)化的融合，其最高目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)與智能控制，從而給人類帶來便利。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度看，物聯(lián)網(wǎng)可劃分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層，各層所包含的內(nèi)容如圖2所示[5]。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)

1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于感知層，為物聯(lián)網(wǎng)的最底層，它負(fù)責(zé)的是與物體直接接觸并將物體的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到外部網(wǎng)絡(luò)中去。其具有低成本、低功耗、多跳自組織和分布式的特點(diǎn)，因此非常適用于機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)搭建。

從網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)看，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)包含傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、外網(wǎng)、服務(wù)器等，如圖3所示。傳感器節(jié)點(diǎn)分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，負(fù)責(zé)對(duì)用戶關(guān)注的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與處理；路由節(jié)點(diǎn)則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與信號(hào)放大；監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)最終到達(dá)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，由網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)與外網(wǎng)的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換；最后數(shù)據(jù)經(jīng)外網(wǎng)到達(dá)服務(wù)器并給到用戶。

1.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

機(jī)場(chǎng)內(nèi)的大部分驅(qū)鳥設(shè)備都布設(shè)在飛機(jī)跑道兩側(cè)且ZigBee網(wǎng)絡(luò)存在通信距離短的特性，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)充分考慮這一特性，為此本文利用路由節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)通信距離，提出利用若干個(gè)星型拓?fù)鋪斫M建網(wǎng)狀拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)形式，如圖4所示。在實(shí)際的機(jī)場(chǎng)跑道兩側(cè)上每大約100 m就布設(shè)一個(gè)驅(qū)鳥設(shè)備，而在鳥撞事件多發(fā)區(qū)域如飛機(jī)起飛與降落點(diǎn)則更是會(huì)縮小到50 m左右布設(shè)一個(gè)。在圖4中設(shè)計(jì)的是跑道中間兩側(cè)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)(本文中即為路由節(jié)點(diǎn))一般與3個(gè)終端節(jié)點(diǎn)相連且距離為100 m；同側(cè)跑道的中心節(jié)點(diǎn)之間大約相距400 m；跑道兩側(cè)中心節(jié)點(diǎn)的最近距離則可根據(jù)直角三角形公式得知為224 m，如圖5所示[6]。

圖4 跑道上組建網(wǎng)狀拓?fù)涞氖疽鈭D

圖5 中心節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系圖

因此，在機(jī)場(chǎng)智能驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中路由節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信，任一驅(qū)鳥設(shè)備的控制及狀態(tài)信息都必須經(jīng)由路由節(jié)點(diǎn)，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

1.4 系統(tǒng)組成框圖及拓?fù)鋱D

本文所設(shè)計(jì)的機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控中心四部分組成，如圖6所示。各傳感器節(jié)點(diǎn)通過ZigBee短距離無(wú)線通信技術(shù)構(gòu)成自組網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控中心與無(wú)線網(wǎng)關(guān)之間則通過GPRS進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)信息及控制命令的傳遞。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通過燃?xì)鈮毫鞲衅鳌⑽?dòng)開關(guān)、限位開關(guān)、電池電量檢測(cè)電路等器件自動(dòng)地采集設(shè)備信息，并結(jié)合預(yù)設(shè)的上下限值進(jìn)行分析，判斷是否需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。對(duì)于使用太陽(yáng)能電池進(jìn)行供電的設(shè)備，其電池電壓被隨時(shí)監(jiān)控，一旦電量過低就會(huì)由節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并強(qiáng)制節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直到電池電量充滿為止。網(wǎng)關(guān)用于連接GPRS網(wǎng)絡(luò)與ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)的管理。

圖6 系統(tǒng)總體組成框圖

組建基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是給機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有驅(qū)鳥設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)支持，是搭建可遠(yuǎn)程控制的機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)平臺(tái)的硬件基礎(chǔ)，也是核心部分。本文根據(jù)某空軍機(jī)場(chǎng)場(chǎng)務(wù)部的需求，提出采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式技術(shù)等設(shè)計(jì)的驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)方案，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7所示。系統(tǒng)采用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)混合的方式進(jìn)行組網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)有效覆蓋整個(gè)機(jī)場(chǎng)區(qū)域的目的。在網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域內(nèi)，只需要將煤氣炮、鈦雷炮、二踢腳、攔鳥網(wǎng)、攝像頭、語(yǔ)音驅(qū)鳥器等驅(qū)鳥設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)鳥情狀況、設(shè)備狀態(tài)的信息查詢，以及相關(guān)控制命令的發(fā)送等功能。

圖7 驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

用于捕捉鳥情的設(shè)備采用4G無(wú)線視頻監(jiān)控的方案，以保證圖像清晰、實(shí)時(shí)、高速的傳輸。手持機(jī)與一般的手機(jī)不同，其裝載了能夠接入ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)的相關(guān)模塊，不僅保證和接入ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的煤氣炮、攔鳥網(wǎng)、鈦雷炮、二踢腳、語(yǔ)音驅(qū)鳥器等設(shè)備進(jìn)行通信，還可以保證驅(qū)鳥工作的及時(shí)開展。基站通過短波網(wǎng)絡(luò)與主站進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與底層驅(qū)鳥設(shè)備的遠(yuǎn)程通信，完成控制命令的解析、發(fā)送、下發(fā)與處理等工作。同時(shí)，攔鳥網(wǎng)、煤氣炮、二踢腳、鈦雷炮、語(yǔ)音驅(qū)鳥器等設(shè)備的工作狀態(tài)感知數(shù)據(jù)也會(huì)通過基站反饋到上位機(jī)。

2 路由節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中的任一路由節(jié)點(diǎn)與附近的終端節(jié)點(diǎn)大約相距100 m，而路由節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)之間卻至少相距224 m，這樣很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的路由節(jié)點(diǎn)電路時(shí)必須考慮場(chǎng)內(nèi)各終端節(jié)點(diǎn)的地理布局特性及通信距離問題，加入合適的功率放大器來增加發(fā)射功率。

2.1 核心電路設(shè)計(jì)

CC2591是TI公司推出的一款射頻前端芯片，其內(nèi)部的集成功率放大器增益可達(dá)22 dB，最大發(fā)射功率為+22 dBm，輸出1 dB壓縮點(diǎn)+19 dBm，接收部分內(nèi)部集成的LNA(低噪聲放大器)分高低接收增益，分別為11 dBm、1 dBm，噪聲系數(shù)為4.8 dB，接收靈敏度可改善6 dB，其接線電路如圖8所示[7]。

圖8 CC2591接線電路

本文提出“CC2530+CC2591”的方案，如圖9所示。其中CC2530的I/O口P0.6、P0.5、P0.4分別與CC2591的PA_EN、LNA_EN、HGM_EN相連。當(dāng)HGM_EN為低電平時(shí)，表示CC2591接收數(shù)據(jù)時(shí)，LNA的模式為低增益；當(dāng)HGM_EN為高電平時(shí)，則表示CC2591接收數(shù)據(jù)時(shí)，LNA的模式為高增益。

圖9 路由節(jié)點(diǎn)核心電路設(shè)計(jì)

2.2 電源電路設(shè)計(jì)

路由節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)具有相同的最小系統(tǒng)，與終端節(jié)點(diǎn)不同的是它沒有數(shù)據(jù)采集的任務(wù)。作為獨(dú)立的個(gè)體，路由節(jié)點(diǎn)的電源應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。路由節(jié)點(diǎn)的電源主要由太陽(yáng)能電池板、充電控制單元、Li+充電電池、供電管理單元組成，如圖10所示。

圖10 電源系統(tǒng)組成框圖

由于路由節(jié)點(diǎn)的體積不大，因此設(shè)計(jì)中選用110 mm×80 mm的電池板，其最大輸出電壓為5.6 V，短路電流為200 mA；充電控制芯片選用一款非常適用于連續(xù)和斷續(xù)、低功率充電的LTC4070芯片，其具體充電控制電路如圖11所示。在電路設(shè)計(jì)時(shí)考慮到LTC4070在不充電時(shí)仍然會(huì)帶來一定的功耗，因此增加三極管VT1。當(dāng)VT1的基極電壓下降時(shí)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，鋰電池與LTC4070被三極管隔離；當(dāng)VT1的基極電壓上升時(shí)三極管導(dǎo)通，大部分電流通過VT1流向鋰電池。鋰電池充電飽和時(shí)，LBO引腳輸出高電平，發(fā)光二極管VD1點(diǎn)亮；電壓低于3.2 V時(shí)，HBO引腳輸出高電平，VD2點(diǎn)亮。此外，在電路的設(shè)計(jì)中加入熱敏電阻，該電阻在溫度升高時(shí)會(huì)因阻值降低而影響浮點(diǎn)電壓的值。

圖11 充電控制單元原理圖

為了更好地保護(hù)路由節(jié)點(diǎn)上的鋰電池，在設(shè)計(jì)中還加入預(yù)防鋰電池深度放電的單元。該單元由MAXIM公司的電壓轉(zhuǎn)換芯片MAC680與電壓檢測(cè)芯片MAX8211構(gòu)成鋰電池放電門限設(shè)置電路，如圖12所示。當(dāng)R5與R7所決定的門限電壓和鋰電池電壓相等時(shí)，MAX8211便會(huì)切斷供電并使得IRF541截止，電池?cái)嚅_對(duì)負(fù)載電路的供電。截止門限V1、啟動(dòng)門限Vu與電阻R5、R6和R7之間的關(guān)系為：

圖12 電池門限設(shè)置電路

R5=R6(V1/1.15-1)

(1)

R7=1.15R5/(Vu-V1)

(2)

為了可以實(shí)行電源的有效管理，需實(shí)時(shí)地獲取電池電量值，根據(jù)電池電量值及任務(wù)需求調(diào)整其工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)中加入LM4041電壓基準(zhǔn)芯片，結(jié)合CC2530的ADC引腳對(duì)其端電壓進(jìn)行采樣并計(jì)算實(shí)際電池電壓值，該電路如圖13所示。

圖13 電池電壓測(cè)量電路

U4為L(zhǎng)M4041，該芯片為微功耗精密穩(wěn)壓管[8]，RS的計(jì)算公式如下：

RS=(VS-VR)/(IL+IQ)

(3)

在使用CC2530計(jì)算電池電壓時(shí)，可使用CC2530的ADC1測(cè)量穩(wěn)定電壓VQ，并將Vref作為ADC參考電壓。當(dāng)PC0置0時(shí)VT3導(dǎo)通，ADC1的讀數(shù)為ADC_Data。ADC_Data與參考電壓Vref的關(guān)系如下：

ADC_Data/VQ=ADC_FS/Vref

(4)

式中：VQ為固定值1.2 V；ADC_FS為輸入滿量程的測(cè)量值。由式(4)可計(jì)算出Vref，也就得到電池的當(dāng)前電壓值。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

ZigBee終端節(jié)點(diǎn)一般工作在2.4 GHz頻段上，其傳輸距離有限，因此有必要用到路由器進(jìn)行傳輸距離的延伸。本文針對(duì)機(jī)場(chǎng)特殊環(huán)境設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即由若干個(gè)星型拓?fù)浣M成的網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中，一個(gè)路由節(jié)點(diǎn)與附近三個(gè)終端節(jié)點(diǎn)相連，并由路由節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)木嚯x延伸及路徑選擇。除此之外，路由節(jié)點(diǎn)還能夠?yàn)橥ㄐ烹p方尋找最通暢、最快捷的路徑，從而大大地提高通信速度，減輕通信負(fù)荷，節(jié)約通信資源。在路由節(jié)點(diǎn)中，路由算法毫無(wú)疑問是其關(guān)鍵所在，而Z-Stack已為用戶提供了AODV路由算法，該算法能夠較好地解決各種連接問題，如數(shù)據(jù)包丟失、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、連接失敗等。

為了能讓CC2530配置成路由節(jié)點(diǎn)，在Z-Stack協(xié)議棧工程文件中需對(duì)頭文件里的一些配置進(jìn)行修改：1)配置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，“#define NWK_MODE NWK_MODE_ MESH”；2)配置路徑期滿時(shí)間(即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)通過這條路徑發(fā)送，則該路徑就被表示為期滿)，“DROUTE_EXPIRY_TIME=30”；3)配置路由表的大小(路由表中的每一條路由表記錄都包含下一級(jí)節(jié)點(diǎn)、目的地址以及連接狀態(tài)等信息)，“DMAX_RTG_ ENTRIES=40”；4)路徑尋找表記錄個(gè)數(shù)的設(shè)置(路徑尋找表的記錄個(gè)數(shù)決定了在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中能夠同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的路徑尋找的最大個(gè)數(shù))，“DMAX_RREQ_ ENTRIES=8”。

路由節(jié)點(diǎn)程序流程如圖14所示，節(jié)點(diǎn)上電后首先對(duì)硬件進(jìn)行初始化，然后檢測(cè)是否有ZigBee網(wǎng)絡(luò)，若有則向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)申請(qǐng)，得到允許后便以路由節(jié)點(diǎn)的角色加入網(wǎng)絡(luò)，開始偵聽是否有數(shù)據(jù)需要處理以及是否有節(jié)點(diǎn)需要加入網(wǎng)絡(luò)。

圖14 路由節(jié)點(diǎn)程序流程圖

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

由于外場(chǎng)的驅(qū)鳥設(shè)備與服務(wù)器間有一定的連接距離，因此在ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的短距離傳輸特性下路由節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)就直接影響到了整個(gè)驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，有必要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試。

3.1 數(shù)據(jù)通信測(cè)試

Texas Instrument Packet Sniffer為ZigBee網(wǎng)絡(luò)常用的數(shù)據(jù)包抓取軟件，利用該軟件可以分析ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳遞信息。為了測(cè)試所設(shè)計(jì)的路由節(jié)點(diǎn)功能本文使用Packet Sniffer進(jìn)行數(shù)據(jù)包抓取實(shí)驗(yàn)并得到如圖15所示的數(shù)據(jù)包?？梢钥吹矫總€(gè)數(shù)據(jù)包都由很多段組成，這是與ZigBee協(xié)議一一對(duì)應(yīng)的，其數(shù)據(jù)包格式如圖16所示。因?yàn)閆igBee協(xié)議棧是按照分層結(jié)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)的，故在顯示數(shù)據(jù)包時(shí)使用了不同的顏色。在下位機(jī)組建網(wǎng)絡(luò)的過程中，一旦網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體確定好一個(gè)PANID，便會(huì)即刻選擇一個(gè)0x0000的16位網(wǎng)絡(luò)地址。而路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)在沒有加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)使用的是64位物理地址，只有在成功入網(wǎng)后才會(huì)給予一個(gè)“合法ID號(hào)”即16位短地址，其目的就是為了減少資源占用，降低發(fā)射功率，提高通信的有效性指標(biāo)。

圖16 ZigBee數(shù)據(jù)包格式

從Packet Sniffer抓取的數(shù)據(jù)包可以知道終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)已建立正常的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥設(shè)備間的正常通信。

3.2 設(shè)備通信測(cè)試

當(dāng)USB線與下位機(jī)連接好后，在主界面通過串口連接功能實(shí)現(xiàn)軟件上的連接。開啟相應(yīng)的設(shè)備后，可在串口打印窗口觀察到發(fā)送命令數(shù)據(jù)，這表明串口已正常工作，并且能與下位機(jī)通信，如圖17所示。當(dāng)USB與下位機(jī)斷開連接后，在軟件上無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟件連接，這符合預(yù)期[9]。

圖17 通信接口測(cè)試

3.3 設(shè)備控制測(cè)試

場(chǎng)內(nèi)驅(qū)鳥設(shè)備有煤氣炮、鈦雷炮、語(yǔ)音驅(qū)鳥器、攔鳥網(wǎng)、二踢腳等設(shè)備，本文以煤氣炮的設(shè)備通信作為測(cè)試設(shè)備。

煤氣罐圖標(biāo)直觀地顯示氣罐中的煤氣量，分紅色、黃色、淺綠色和深綠色四個(gè)檔，當(dāng)顯示紅色時(shí)，表示煤氣量不足，需要更換煤氣罐。煤氣量不足時(shí)，左側(cè)設(shè)備基本信息欄中的氣罐壓力接近100 kPa，也就是接近大氣壓。當(dāng)煤氣炮關(guān)機(jī)時(shí)，設(shè)備狀態(tài)為“關(guān)閉”，設(shè)備圖標(biāo)顯示灰色；煤氣炮開機(jī)時(shí)，裝備狀態(tài)為“可控”，裝備圖標(biāo)顯示黃色。點(diǎn)擊“刷新”按鍵獲取煤氣炮狀態(tài)，即氣罐壓力和蓄電池電壓。點(diǎn)擊“發(fā)射”按鍵，旁邊的指示燈閃爍，表示煤氣炮正在發(fā)射。發(fā)射完成后，開始發(fā)射間隔倒計(jì)時(shí)(15 秒)，倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，方可再次發(fā)射，其控制界面如圖18所示。由測(cè)試結(jié)果可知，路由節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)終端設(shè)備的正?？刂啤?/p>

圖18 煤氣炮發(fā)射控制界面

3.4 效果對(duì)比測(cè)試

系統(tǒng)搭建好后，需對(duì)其作出客觀性的評(píng)估以證實(shí)使用該系統(tǒng)后場(chǎng)內(nèi)驅(qū)鳥效果具有一定的提升。原有的驅(qū)鳥方法就是在飛機(jī)飛行前由場(chǎng)務(wù)人員開啟場(chǎng)內(nèi)的驅(qū)鳥設(shè)備讓設(shè)備不停地工作，這種方法存在一定的盲目性從而容易導(dǎo)致鳥類對(duì)設(shè)備產(chǎn)生慣性適應(yīng)。智能化驅(qū)鳥方法則是有針對(duì)性地開啟設(shè)備，它在原有驅(qū)鳥方法的基礎(chǔ)上對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，并且加入鳥類圖像識(shí)別與智能驅(qū)鳥決策等功能，使得設(shè)備能夠根據(jù)不同的鳥類開啟不同的設(shè)備，較好地解決鳥類的慣性適應(yīng)問題。設(shè)備的評(píng)估方法使用的是觀測(cè)法，即在機(jī)場(chǎng)不同功能區(qū)安排對(duì)應(yīng)的工作人員蹲點(diǎn)觀察記錄，對(duì)場(chǎng)內(nèi)常見的38種鳥類的飛行路線進(jìn)行記錄(圖19、圖20為戴勝與家燕的飛行軌跡示意圖)，并通過鳥類的飛行路線分析設(shè)備的驅(qū)趕效果。每一種鳥的觀察數(shù)量都為100只，根據(jù)觀察人員繪制的飛行路線及逗留時(shí)間判斷設(shè)備的驅(qū)趕效果。從鳥類飛行路線軌跡示意圖對(duì)比可知，使用該驅(qū)鳥聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)后機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥的效果具有一定的提升。

圖19 戴勝飛行軌跡示意圖

圖20 家燕飛行軌跡示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)機(jī)場(chǎng)特殊環(huán)境并結(jié)合路由節(jié)點(diǎn)的功能設(shè)計(jì)由若干星型拓?fù)錁?gòu)建網(wǎng)狀拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)，解決ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸距離短、丟包率大以及難以部署等問題。特別是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的路由節(jié)點(diǎn)，本文對(duì)其硬件與軟件作詳細(xì)的設(shè)計(jì)，不僅實(shí)現(xiàn)路由節(jié)點(diǎn)的路由、中繼功能，還增強(qiáng)路由節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率及接收靈敏度，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器對(duì)遠(yuǎn)端驅(qū)鳥設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制，提高原有驅(qū)鳥設(shè)備的驅(qū)鳥效果。