機場導航臺設備監(jiān)控系統(tǒng)的改造

陳增杰 余世明 雷 霞

（浙江工業(yè)大學信息工程學院，浙江 杭州 310014）

引言

當前民航機場都配備了遠近導航臺，但機場的相關(guān)人員只能通過與導航臺值班人員的電話聯(lián)系來獲取設備的運行狀況，這樣使各導航臺站的設備故障往往無法及時了解，使整個系統(tǒng)的維護和調(diào)度工作不能有效的運轉(zhuǎn)[1]。

針對上述情況，結(jié)合導航臺的實際情況，本文給出了實現(xiàn)邊遠導航臺的監(jiān)控系統(tǒng)的二種方法，該系統(tǒng)可以通過專線網(wǎng)絡或GSM網(wǎng)絡對邊遠導航臺設備進行控制和監(jiān)視，并在設備狀態(tài)發(fā)生變化時能自動發(fā)送手機短信息到技術(shù)人員手機上。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的組成及原理

導航臺設備監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。

導航臺設備監(jiān)控系統(tǒng)由PC作為上位機和單片機作為下位機組成。監(jiān)控中心的PC機先通過網(wǎng)絡向串口服務器發(fā)送命令，與單片機建立握手連接；或者先通過GSM Modem向GSM網(wǎng)絡上的目標GSM Modem發(fā)送信息，再由其與單片機建立握手連接。當連接成功后，兩者就可以通過以太網(wǎng)絡上的虛擬串口或者GSM網(wǎng)絡上的SMS服務互傳數(shù)據(jù)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件

2.1 監(jiān)控計算機

現(xiàn)在的計算機性能無論在處理速度還是穩(wěn)定度上都達到了較好的水平，所以它用一般的PC機就可以代替。

2.2 通信器件

通信器件分為二種，分別為用于以太網(wǎng)上的串口服務器和用于GSM網(wǎng)絡的調(diào)制解調(diào)器。專線網(wǎng)絡上的串口服務器選用由深圳埃網(wǎng)通技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的設備串口聯(lián)網(wǎng)服務器M2_1001S[2]，它支持RS-232通訊接口，能夠滿足所有工業(yè)串口設備的應用及傳輸方式，使用高性能網(wǎng)絡處理器，完全勝任本系統(tǒng)。

GSM MODEM采用華為GTM900無線模塊。華為 GTM900無線模塊是一款三頻段GSM/GPRS無線模塊。它支持標準的 AT命令及增強AT命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務等功能，是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應用的理想解決方案。

2.3 下位機

根據(jù)系統(tǒng)功能需要，下位機有以下幾個部分組成：CPU電路、LED指示電路、按鍵開關(guān)電路、信號采集電路、設備控制電路、電源供給及串口接口電路。

下位機的CPU采用STC89C52單片機[3]來完成。STC89C52單片機芯片的主要特點[4]：STC89C52系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復位電路。

信號采集電路用光電耦合器P521進行電源隔離，采集到的信號通過單片機來進行處理。控制設備的電路正好與采集電路相反，但同樣通過光電耦合器進行電源隔離和信號放大。單片機串行口的電平需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能與RS232接口進行通信，電平轉(zhuǎn)換采用MAX232芯片來實現(xiàn)。

3 軟件實現(xiàn)

3.1 下位機的程序

單片機的程序流程圖如圖2所示：

下位機的單片機程序分二部分，主程序執(zhí)行設備狀態(tài)信號的采集；串口中斷程序監(jiān)視串口的接收數(shù)據(jù)，根據(jù)通信的協(xié)議判斷接收的數(shù)據(jù)為控制設備的數(shù)據(jù)還是要求傳送當前設備狀態(tài)的請求信號。對于控制設備的接收數(shù)據(jù)則經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后直接發(fā)送至控制端口；對于請求獲取當前設備狀態(tài)的信號則傳送當前設備狀態(tài)。

對于通過串口服務器的通信方式，只要直接傳送和接收數(shù)據(jù)即可；對于通過GSM MODEM的通信方式則需要用AT指令[5]進行讀取和發(fā)送短信息。在發(fā)送狀態(tài)時經(jīng)過編碼把數(shù)據(jù)加入到短信息內(nèi)容中發(fā)送出去；在接收到新短信息時，先讀取短信息內(nèi)容，再把短信息內(nèi)容經(jīng)過譯碼確認，最后獲得所需要的真正數(shù)據(jù)。主要用到的AT指令如下。

AT+CMGF：短信息格式，本程序選擇PDU方式

AT+CMGR：讀短信，信息從設定的存儲器讀取

AT+CMGS：發(fā)送短信息

AT+CMGD：刪除短信息

3.2 上位機監(jiān)控軟件

監(jiān)控軟件運行在WINXP操作系統(tǒng)平臺上，采用VC++.NET[6]編程語言設計。軟件啟動時首先進行導航臺的選擇，然后發(fā)送信息與該導航臺的下位機進行連接，并顯示監(jiān)控系統(tǒng)主界面。監(jiān)控系統(tǒng)主界面分三個窗口視圖，分別為當前設備狀態(tài)面板視圖、設備歷史記錄視圖和設備控制面板。當監(jiān)控中心收到設備告警信息時，在顯示發(fā)生變化同時發(fā)出聲音告警，并且通過監(jiān)控中心的GSM MODEM發(fā)送短信息到技術(shù)人員手機。在當前設備狀態(tài)面板視圖中設置按鈕圖標來允許或禁止告警聲音的產(chǎn)生。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)實現(xiàn)了對邊遠導航臺站的導航設備狀態(tài)的實時監(jiān)控。尤其在無專線網(wǎng)絡的導航臺使用GSM調(diào)制解調(diào)器的短信息功能,使系統(tǒng)具有了遠距離監(jiān)控的能力。設備告警時自動發(fā)送設備告警短信息給技術(shù)員的功能，大大提高了工作效率，減少了人工通知的工作量。

[1]金喜平,邊英杰.機場導航設備集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].遙測遙控，1999，20(5)：42.

[2]深圳埃網(wǎng)通技術(shù)有限公司.MARS1001串口服務器產(chǎn)品說明書 [EB/OL].http://www.aineton.com/m1000.htm，2006.7.

[3]黃智偉.單片無線收發(fā)集成電路原理與應用[M].北京:人民郵電出版社,2005：56-88.

[4]曹巧媛.單片機原理及應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002：59-89.

[5]余臻.基于AT指令集的遠程通信的實現(xiàn)[J].廈門大學學報，2004，(2)：168.

[6]彭忠良.Visual C++.NET程序設計[M],1-1.北京：機械工業(yè)出版社，2003.