馮相國(guó)

山東省機(jī)場(chǎng)管理集團(tuán)有限公司總工辦，山東 濟(jì)南 250107

0 引言

監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是確保機(jī)場(chǎng)安全的重要基礎(chǔ)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，航空行業(yè)對(duì)新型材料以及技術(shù)的應(yīng)用不斷深入，高科技的傳感器裝置和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等也不斷完善[1]。在此背景下，機(jī)場(chǎng)助航燈光檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也在不斷發(fā)展，但是現(xiàn)階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題，在今后的發(fā)展中需要不斷對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和完善，為機(jī)場(chǎng)工作提供更加良好的安全性。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 多參數(shù)組合式傳感器

新型民用機(jī)場(chǎng)一般采用由多參數(shù)組合式傳感器構(gòu)成的助航燈光安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，主要包括如下傳感器：1臺(tái)KG3033型號(hào)的民用機(jī)場(chǎng)用光感型傳感器，以半導(dǎo)體壓力敏感電橋作為主要的運(yùn)行原理，不間斷地對(duì)機(jī)場(chǎng)的光感進(jìn)行檢測(cè)；1臺(tái)KG3088型號(hào)的民用機(jī)場(chǎng)用光感型傳感器，該傳感器的運(yùn)行原理為超聲波渦街，用以連續(xù)不斷地檢測(cè)機(jī)場(chǎng)內(nèi)部光感；1臺(tái)KG3044型號(hào)的民用機(jī)場(chǎng)用環(huán)境光感型傳感器，對(duì)機(jī)場(chǎng)的光感環(huán)境實(shí)行不間斷檢測(cè)。

1.2 模入接口卡

新型機(jī)場(chǎng)助航燈光安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，主要由PC-6310模入接口卡組成，模入接口卡的輸出方式主要有32線路單端或者16線路的多端、單極性信號(hào)或者雙極性信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，各機(jī)場(chǎng)可以根據(jù)自身的實(shí)際需求，選擇合理的方式。在信號(hào)輸出方面，一般選擇0～10 V或者-5～5 V，增益的放大效果可以設(shè)置為1、2、5、10倍，在此區(qū)間內(nèi)的放大效果最佳[2-3]。

1.3 開(kāi)關(guān)量輸出卡

新型機(jī)場(chǎng)助航燈光安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，主要是由PC-6407D開(kāi)關(guān)量輸出卡組成，需要在輸出卡的外部接入12 V的直流電源，以此確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。這種輸出模式主要是以共地方式進(jìn)行輸出，每組有16個(gè)線路，兩組共計(jì)32個(gè)，需保證每組線路的電流輸出量不超過(guò)200 mA，從而確保繼電器的直接驅(qū)動(dòng)。此外，在運(yùn)行中需保證每組輸出電流不低于2 A。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)初始化設(shè)置模塊

（1）采集系統(tǒng)設(shè)置頁(yè)面設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)新型機(jī)場(chǎng)助航燈光安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件時(shí)，初始化模塊以人機(jī)交流的方式為主來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的各項(xiàng)參數(shù)，再結(jié)合硬件設(shè)備并參考實(shí)際的生產(chǎn)要求加以調(diào)整。同時(shí)，需分別設(shè)置4種屬性不同的頁(yè)面，進(jìn)而完成系統(tǒng)初始化的模塊設(shè)置。

（2）光門(mén)初始狀態(tài)設(shè)置頁(yè)面設(shè)計(jì)。光門(mén)初始狀態(tài)的設(shè)置頁(yè)的屬性頁(yè)面主要由主傳感器位置的預(yù)測(cè)、計(jì)算校正曲線、檢測(cè)分支斷面積組成。傳感器的輸出信號(hào)以電壓信號(hào)為主，為了有效模擬及檢測(cè)真實(shí)環(huán)境中的各種數(shù)據(jù)，必須通過(guò)校正曲線將之轉(zhuǎn)化為模擬類(lèi)信號(hào)，進(jìn)而提高檢測(cè)效果。并且，新型智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用的是直線型校正曲線，工作效率更高，通過(guò)2組模擬量的相關(guān)數(shù)值便可得到校正曲線設(shè)置中的光門(mén)初始狀態(tài)。此外，光門(mén)狀態(tài)有開(kāi)啟、半開(kāi)啟、關(guān)閉3種模式，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。

（3）開(kāi)關(guān)位置設(shè)定頁(yè)面設(shè)計(jì)。開(kāi)關(guān)位置的設(shè)置屬性頁(yè)面主要有控制量的位置及類(lèi)型兩大部分。位置控制主要是控制儀器設(shè)備所在位置，類(lèi)型控制包括分光門(mén)關(guān)閉、開(kāi)啟、斷點(diǎn)等。在調(diào)整控制量類(lèi)型時(shí)，需保證位置與類(lèi)型是相匹配的。例如，選取控制量位置有斷電設(shè)備或者報(bào)警設(shè)備后，才可以選擇關(guān)閉電源或者報(bào)警；控制量位置安裝光門(mén)后，才可以對(duì)光門(mén)進(jìn)行開(kāi)啟或者關(guān)閉。

2.2 自動(dòng)控制光門(mén)模塊

新型機(jī)場(chǎng)助航燈光安全智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件中，自動(dòng)控制光門(mén)模塊能夠同時(shí)控制多個(gè)（1～10個(gè)）光門(mén)。在系統(tǒng)初始化設(shè)置中，需保持兩組設(shè)置相一致，一是要保證開(kāi)關(guān)位置的內(nèi)容設(shè)置需要與控制需要相一致，二是要保證位置和類(lèi)型設(shè)置一致。需要在系統(tǒng)軟件中自動(dòng)生產(chǎn)，狀態(tài)需要保證為只讀形式。軟件根據(jù)系統(tǒng)初始化設(shè)置中的光門(mén)初始狀態(tài)和分支中的光門(mén)數(shù)量，自動(dòng)生成實(shí)際狀態(tài)，需注意的是，狀態(tài)也需要保證為只讀模式。

控制狀態(tài)主要分為動(dòng)作與不動(dòng)作2種形式。動(dòng)作狀態(tài)指的是控制量對(duì)其所控制的光門(mén)給出相應(yīng)的控制指令，不動(dòng)作狀態(tài)則是指控制量不輸出任何指令（控制的默認(rèn)狀態(tài)為不動(dòng)作）。控制量是否能夠進(jìn)行選擇，取決于控制量的類(lèi)型及相關(guān)光門(mén)狀態(tài)。若是光門(mén)狀態(tài)與控制量類(lèi)型不一致，控制量可自動(dòng)進(jìn)行智能調(diào)整——選擇動(dòng)作狀態(tài)，反之則不調(diào)整控制狀態(tài)。

在使用過(guò)程中，相關(guān)人員在頁(yè)面選擇確定后，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)按照順序讀取相關(guān)進(jìn)度。在控制量保持動(dòng)作狀態(tài)的情況下，系統(tǒng)軟件檢測(cè)發(fā)現(xiàn)后則會(huì)運(yùn)行D06407Bit()函數(shù)，并輸出開(kāi)啟或關(guān)閉的指令，用以控制光門(mén)。調(diào)整結(jié)束后，運(yùn)行D0647Bit()函數(shù)，并輸出復(fù)位命令，同時(shí)對(duì)更改記錄進(jìn)行保存，確保各個(gè)光門(mén)當(dāng)前的狀態(tài)與指令保持一致。機(jī)場(chǎng)助航燈光設(shè)備的所屬系統(tǒng)往往具有綜合性設(shè)計(jì)較強(qiáng)的特點(diǎn)，一般情況下機(jī)場(chǎng)助航燈光設(shè)備主要涵蓋了機(jī)場(chǎng)內(nèi)電氣燈光設(shè)備實(shí)行子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、機(jī)場(chǎng)助航燈光設(shè)備的運(yùn)維管理與維護(hù)機(jī)場(chǎng)助航燈光子系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)助航燈光監(jiān)控類(lèi)集成化子系統(tǒng)。機(jī)場(chǎng)助航燈光類(lèi)系統(tǒng)甚至可以對(duì)正在使用的燈光設(shè)備實(shí)行遠(yuǎn)程遙控與運(yùn)營(yíng)管理，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)記錄各個(gè)燈光設(shè)備的實(shí)時(shí)情況，并結(jié)合燈光設(shè)備反饋出的信息統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)，該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)燈光設(shè)備的整體運(yùn)行狀況、相關(guān)協(xié)議、報(bào)警系統(tǒng)、實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，并保存處理。

機(jī)場(chǎng)助航燈光設(shè)備一體化系統(tǒng)大都是借助GIS技術(shù)作為技術(shù)支撐基礎(chǔ)，并整合出系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的各種燈光設(shè)備呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)資源，將使用者人工存儲(chǔ)的相關(guān)數(shù)據(jù)融合到機(jī)場(chǎng)進(jìn)行電力燈光設(shè)備管理的GIS技術(shù)數(shù)據(jù)分析管理中心。這實(shí)質(zhì)上是進(jìn)一步發(fā)揮出關(guān)系系統(tǒng)的集成作用，還可以比較高效地對(duì)燈光設(shè)備管理系統(tǒng)進(jìn)行管控，從而確使研究人員可以獲取更加詳細(xì)的資源和相關(guān)管理信息數(shù)據(jù)。機(jī)場(chǎng)管理人員借助一體化管理方式，使用集成化的服務(wù)管理系統(tǒng)可以有效地優(yōu)化整個(gè)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)。在進(jìn)行機(jī)場(chǎng)燈光設(shè)備監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中，這種一體化設(shè)計(jì)往往可以在系統(tǒng)功能方面、用戶(hù)類(lèi)型選擇的過(guò)程中以及系統(tǒng)操作相關(guān)的技術(shù)層面都具有一定的獨(dú)立管理能力。一體化系統(tǒng)基本可以做到全時(shí)間監(jiān)控。在系統(tǒng)進(jìn)行燈光設(shè)備監(jiān)控管理與燈光設(shè)備維護(hù)的過(guò)程中，其所具有的通信安全穩(wěn)定性會(huì)獲得大幅度提高，還可以進(jìn)一步提升燈光設(shè)備的整體通信安全效果，一定程度上可以避免一體化系統(tǒng)在進(jìn)行集成處理的過(guò)程中，在數(shù)據(jù)信息保存和數(shù)據(jù)資源實(shí)行管理等層面出現(xiàn)各種問(wèn)題，將會(huì)使兩個(gè)類(lèi)型的管理系統(tǒng)在進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)管理的過(guò)程中處于比較獨(dú)立的狀態(tài)。

3 民用機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)塔臺(tái)、東燈光站、西燈光站以及維修站這四個(gè)物理點(diǎn)之內(nèi)的設(shè)備，經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)、CAN總線網(wǎng)絡(luò)相互構(gòu)建而成的助航燈光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上都配置有網(wǎng)卡，能夠利用光纖交換機(jī)將其連接到遠(yuǎn)程主干網(wǎng)上面，使計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

民用機(jī)場(chǎng)助航燈光的智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控構(gòu)成層次分為三個(gè)部分，即主干光纖網(wǎng)、各站局域網(wǎng)以及燈光站現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)，每一層網(wǎng)絡(luò)都進(jìn)行了冗余設(shè)計(jì)。其中，系統(tǒng)主干網(wǎng)是利用快速以太網(wǎng)、傳輸媒介作為單模光纜，促使塔臺(tái)、東燈光站、西燈光站連接形成一個(gè)環(huán)狀，每一臺(tái)適配的計(jì)算機(jī)都安裝了LNTEL冗余網(wǎng)卡，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)主網(wǎng)絡(luò)和備網(wǎng)絡(luò)兩者之間的快速切換，卻不會(huì)影響到系統(tǒng)的運(yùn)行能力，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。站內(nèi)每一臺(tái)工作計(jì)算機(jī)都能夠經(jīng)過(guò)網(wǎng)橋建立起局域網(wǎng)進(jìn)而連接光纖交換機(jī)，每個(gè)站點(diǎn)的局域網(wǎng)再利用光纖交換機(jī)接入系統(tǒng)主干網(wǎng)中。系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和控制對(duì)象兩者之間實(shí)現(xiàn)有效連接是建立在CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)置上。這也使得民用機(jī)場(chǎng)助航燈光智能化系統(tǒng)在構(gòu)建上更加合理清晰，多個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)緊密連接，而在冗余設(shè)置上則更加科學(xué)充分。

民用機(jī)場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)完全依靠當(dāng)前智能化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)路技術(shù)來(lái)發(fā)揮監(jiān)視、控制以及運(yùn)行管理的作用，因此需要分別在塔臺(tái)位置、維修中心位置以及東西燈光站位置安裝監(jiān)控計(jì)算機(jī)，每個(gè)站點(diǎn)之間需要利用光纜來(lái)實(shí)現(xiàn)通信信息的傳遞。為了促使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，強(qiáng)化其應(yīng)用的可靠性，因此需要運(yùn)用雙冗余光纖以太網(wǎng)來(lái)進(jìn)行輔助。

功能板塊主要包括控制系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)、自檢測(cè)系統(tǒng)。自檢測(cè)系統(tǒng)中容納了對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)狀態(tài)、系統(tǒng)控制權(quán)限檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備檢測(cè)以及系統(tǒng)資源檢測(cè)等子系統(tǒng)，能夠?qū)Ξ?dāng)前網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行情況、主機(jī)、備用機(jī)應(yīng)用狀態(tài)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)故障問(wèn)題的時(shí)候，能夠采取隔離處理的方法，將該設(shè)備機(jī)器從系統(tǒng)鏈表中及時(shí)剔除。OPC驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要功能是利用現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，通過(guò)讀取數(shù)據(jù)進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新后，需要加以存取、刪減和改動(dòng)。權(quán)限管理數(shù)據(jù)則是能夠?qū)⒅綗艄庀到y(tǒng)當(dāng)中的塔臺(tái)、燈光站等站點(diǎn)所有的控制權(quán)限合理進(jìn)行配置和管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)新型機(jī)場(chǎng)助航燈光檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)場(chǎng)的各項(xiàng)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并同步顯示數(shù)據(jù)，不僅能預(yù)防機(jī)場(chǎng)災(zāi)害，而且能為救援提供有效的保障。通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)情況的安全數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，適當(dāng)?shù)貙?duì)光量進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少機(jī)場(chǎng)因人為因素產(chǎn)生的災(zāi)害。目前智能監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)依舊處于試驗(yàn)階段，與實(shí)際使用情況存在一定的偏差，希望在后期能夠更好地對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行完善，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)情況的控制。