機場導航臺設備監控系統的改造設計

摘 要：在現代機場的基礎建設當中，對于機場導航臺設備監控系統來說還是存在某些功能上的不足，所以對機場導航臺監控系統的改造和設計就顯得尤為重要。

關鍵詞：機場導航臺設備監控 集中監控系統的實施 遠程網絡監控

中圖分類號：V37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0007-02

目前，我國的各大機場幾乎都配備了導航臺及其相關的設施。然而，對于導航臺的的監控系統來說，卻只有某些大型機場完全具備了較高科技含量以及自動化程度較高的導航臺的監控系統。而對于那些中小型的機場來說，對于導航臺的監控唯有用機場的工作人員和導航臺的值班人員通過電話來取得聯系來得到相關設備的運行狀況。這樣來對機場導航臺進行監控，不僅無法及時了解導航臺各個設備的詳細信息，而且還會因此無法在第一時間得到設備故障信息而延誤航班，或者即使導航臺整個系統的監控、調度和維護工作不能及時運作，又浪費人力以及時間和物力。所以，對于以上的狀況來說，應該對機場導航臺來進行自動化和科技化的重新改造設計顯得至關重要。我們可以用集中監控系統來進行機場導航臺的監控，同時也可以利用GSM網絡或專線網絡來集中對導航臺監控設備進行控制，并且在導航臺設備發生故障的時候可以通過遠程網絡系統來發送消息到相關工作人員的手機上。這兩種改造設計導航臺監控系統的方法目前在機場監控中已經得到了相應的應用和普及。

1 機場導航臺設備監控系統的簡介

何為導航臺？導航臺即是指在飛機飛行過程中來檢測和確定飛機的飛行位置，并引導飛機按照原定的正確航線飛行的地面的基站或站臺。導航臺的工作原理是利用無線電來測定飛機飛行的距離，方向，航速等相關導航參量，并依此來為正在飛行的航班進行導航，以確保飛機飛行的正確航向。所謂的導航臺監控系統就是指對機場導航臺及其相關設備進行監控和故障檢測的系統，這種系統對于確保導航臺的正常工作來說十分重要。在一方面，對機場導航臺進行監控不僅確保了導航系統的正常工作，同時也提高了機場的導航設備的準確性，在另一方面，對導航臺進行監控也就意味著對正常飛行的航班進行空中交通指揮，來確保空中交通的秩序，也為飛行員以及乘客的生命負責。

對于導航臺設備的監控來說是通過相關的監控系統來進行監控的。在過去，主要是機場的工作人員通過對導航臺的值班人員打電話詢問相關情況來監控導航臺的正常工作的。而現在一般通過遠程網絡，用以太網，因特網等或者是其他網絡媒介來對機場導航臺進行實時監測和管理控制的，同時采用先進的計算機技術，測控技術以及網絡通訊技術來隨時監測導航臺相關的信息。機場導航臺的監控系統主要是由前端機場監視設備，傳送信息設備，后端控制顯示設備（顯示器）來完成整個監視系統的。在后端通過機場工作人員的不同分工來進一步細分為總控制臺和分控制臺來完成對導航臺的控制的，后端的顯示主要是通過光纖，電纜，網絡從導航臺的值班人員以及機場監視器哪里傳入的。

2 集中監控系統的簡介及其應用效果

集中監控系統指的是在目前各種環境下，通過現在先進的3G網絡技術以及互聯網技術，開發出來的一種管理監控的平臺。應用這種監控平臺到機場導航臺的優點是：可以實時對導航臺的一切進行監視，可以在往后通過錄像回放，截屏等對以前導航臺發生的一切進行回視。這大大地節約了導航臺工作人員的工作量，提高了他們的工作效率，減少了各個監控流程，更便于對導航臺進行監控和管理。

以下是機場導航臺集中監控系統的應用。

2.1 整體方案說明

該系統將為機場導航臺提供完全全天候的監控實況，實現機場導航臺各個主要部分的錄像及其監控。系統采用網絡傳輸，在機場地下布線，不影響機場的建設。其前端直接在機場導航臺附近各個地點安裝可旋轉監視器，通過對各個角度的拍攝來對機場導航臺進行集中的和全方位的監測。

2.2 前端設備

成像設備：紅外一體旋轉高清攝像機。

其攝像機的水平分辨率為彩色560～620，總體上可以更加清晰地看清每一點的圖像。其成像靈敏度為1lux，在夜間光線較弱時可以根據環境自動轉換其的成像靈敏度以達到最佳拍攝效果。

攝像機供電設備：220伏特的交流電供電電源，采用機場大頻率的電壓箱統分電壓。

電子快門和成像尺寸：可調節的自動電子快門，盡可能的獲取高清圖像。Ccd1/4'的成像尺寸，其視角較大，可監測的區域較廣。

云臺：采用左右水平均可以旋轉的云臺，可以使攝像機獲得全方位的視角。

2.3 視屏傳輸系統

通過光端機讓監視器的信號以光信號的方式傳輸。在導航臺的監視器上連有光端機的發射機在來發射光信號，通過發射機來完成電信號和光信號之間的轉換，把轉換完成的光信號通過攝像機底部的光纖通信設備傳遞給導航臺的監控平臺。導航臺的監控平臺采用光接收機來進行接收，從而再把光信號還原為電信號，完成光電信號之間的轉換，再把電信號傳給導航臺的監控平臺以及機場工作室來看到清晰地監控畫面，且用這種方式同時集中地來監控機場導航臺的各個部分。利用光端機主要是提高視屏傳輸的圖像質量及其速度，使其可以即時即刻的監視機場的導航臺。（如圖1）

2.4 機場局域網絡

利用光端機傳輸的信號，通過硬盤錄像來把監控畫面及時地刻錄在機場導航臺的硬盤之中，來方便日后的重新觀看和調用錄像，并把所刻錄的監控錄像上傳至機場實時監控平臺的局域網上以供工作人員的查看。因此，在機場的監控系統當中建立一個局域網絡就顯得至關重要。

2.5 終端顯示系統

顯示器：顯示器一般是用液晶，等離子等不同的顯示設備來構成的，鑒于機場導航臺監視器較多情況下來說，一般直接利用計算機技術和機場的局域網絡來播放實時的監控畫面。在眾多的顯示器需要統一管理的情況下，就不得不創建一個機場數字化的總PC機來控制各個顯示器正常的數據顯示。由一臺類似于服務器的總PC機來全面管理各個顯示設備，同時要空缺幾臺可以時刻查詢各個不同時段的監控畫面的分PC機，并且以此來構建一個終端顯示系統網絡。

2.6 整體系統論述

綜上所述，以上各部分所構成為統一的機場導航臺監控設備。通過前端設備，傳輸數據設備和機場局域網，以及終端系統來構成了最基礎的機場監控系統，在目前的機場當中這種系統還處于試驗和測試階段，但是通過整體的構造來說，這種監控系統十分適合于現代機場的維護和監控，是未來機場建設中發展的重頭戲。

2.7 機場導航臺監視系統保養及其維修

在機場監視系統的長期使用過程中難免會出現故障，所以對于其保養也是一個重要問題。為此，我們必須確保前端設備的正常運轉以及監視功能，刻錄回訪功能，顯示功能以及機場局域網的正常工作，還要確保圖像的及時誤差不超過20秒。所以在必要的時間內必須對機場導航臺監控設備進行定期維護，派專人定期檢測，以確保其的正常工作。

3 遠程網絡監控系統

3.1 導航設備中網絡監控的概念

在機場的通信導航檢測中，采用成熟的計算機網絡科技對在不同地域的導航設備，雷達站以及其他監控點來進行遠程的監控和測試飛行器的航行參數，并及時發現故障及時處理。通過建立網絡監控使導航臺的監控變得自動化，現代化和無人化。測距機，全向信標和儀表著陸儀器是機場導航臺的主要導航設備，我們通常以數字化，自動化和網絡化的網絡監控系統來完成對這些導航設備的監控。

3.2 監控系統的簡介

遠程監控系統實際上是一種遠程網絡控制軟件，其的工作及機理是由一臺計算機通過遠程監控系統去遠距離的控制另一臺電腦的技術。實際上把它應用在機場監控系統中，就是指用機場總控制臺的計算機來控制各個導航臺的計算機的過程。通常情況下，我們所說的遠程指的是局域網中的遠程，而不是距離上的遠程。遠程監控系統就是一款電腦軟件，它類似于木馬病毒可以控制遠程的局域網中的計算機來執行一系列程序。

3.3 系統的設計目標

在進行導航臺的網絡監控系統設計的同時，還要依照著遠程網絡監控系統的特點來設計，主要是讓系統安全可靠，并降低系統的維護費用和設計成本來設計系統。

3.4 系統的幾個主要功能模塊

一般來說，整個系統的檢測基礎是系統檢測模塊，它主要用來協調各個系統模塊的工作：它來完成相關數據之間的圖像，信息等的傳送，完成對數據庫服務器中的網絡數據庫的更新，完成與各控制計算機之間的網絡通訊。通訊處理模塊：它用來收集現場的數據，并向監控模塊轉發其收集的數據。現場采集模塊：其主要分布于各個導航臺的監測點，用其來完成圖像，信號，模擬量等的收集。信息發布模塊：這個模塊主要把收集的信息網絡化，并是這些信息以網頁的形式供讀者閱讀。

3.5 遠程網絡監控系統的特色

首先其的特色是使用者依照實際情況來取舍各個應用模板，靈活配置適合的本身監控的相關軟件及其系統；其次是，使用這個系統操作簡單，保密性較好，不容易使保存的數據丟失，最后這個系統實用性簡單，方便本系統及其它系統的二次開發。

3.6 本系統的硬件結構

本系統由一個中心臺來帶動多個端站臺。中心臺采用輪流詢問的方式發出詢問信號，機場導航臺的端站點接受信號后解碼，符合本端站臺發出的導航信號，中心臺接受信號的解碼并在顯示器銀屏上顯示端站臺監控設備的工作狀態，然后向下一端點站臺發出詢問信號。

3.7 系統的基本功能

本系統會通過計算機對監控資料的處理來判斷監控的數據是否正常，如若發生異常狀況則可以自動發出相應的報警聲來讓機場工作人員知道導航臺及其設備存在故障。并且，本系統的基本功能是在一定的時間內可以對檢測到的所有數據進行存儲。

3.8 監控系統的組成及其原理

導航臺設備監控系統構由PC作為上位機和單片機作為下位機組成。監控中心的PC機先通過網絡向串口服務器發送命令，于單片建立握手鏈接，或者是先通過GSM MODEM向GSM網絡上的目標GSM MODEM發送信息。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上的虛擬串口以及GSM網絡上的SMS服務互傳數據。

監控系統的硬件組成為：主體PC機，通訊器件，下位機，相關軟件系統，網絡傳輸器具，監視器具，IP監控器畫面處理器，切換器，分配器等遠程拓展器材。現在的計算機性能無論在處理速度上還是穩定度上都達到了較好的水平，所以一般的PC機就可以替代。通訊器件分為兩種，分別為用于以太網的串口服務器和用于GSM網絡的調制解調器。專用網絡上的串口服務器選用有深圳埃網通訊技術開發有限公司生產的設備串口聯網服務器M2-1001S，它支持RS-232通訊接口，能夠滿足所有工業串口設備的應用及傳輸方式，使用高性能網絡處理器。完全勝任本系統。對于下位機的選擇來說的話，依據功能的需要下位機有以下幾個部分構成：led指示電路，信號采集電路，控制設備電路，cpu電路，電源及其串口接口電路。下位機的CPU采用STC89C52單片機來完成。

4 結語

綜上所述，通過對機場導航臺接口系統的改造設計來使機場在導航臺監控系統的功能得到更加的完善，加快了我國機場現代化的建設步伐。在以上對導航臺監控系統的改造當中，通過對導航臺的兩種改造方法，在具體實施之后一方面可以免去機場工作人員的繁瑣的工作任務，提高其工作效率。另一方面，改造后的導航臺監控系統大大提高了機場現代化的建設要求，從側面保障了飛行員的生命安全，使飛行器可以及時與地面人員聯系，也維持了空中交通的秩序。即使在改造后的機場導航臺監控系統中，可能還會存在某些不足的地方需要改進，對機場導航臺監控系統的改造設計來說還有很長的路要走。所以研究和設計更新型的監控系統及其設備在未來的機場建設當中，還是有重要的意義的。

參考文獻

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