民用機場助航燈光智能監測監控系統設計與分析

馮相國

山東省機場管理集團有限公司總工辦，山東 濟南 250107

0 引言

監測監控系統的正常運行，是確保機場安全的重要基礎，隨著科學技術的不斷發展，航空行業對新型材料以及技術的應用不斷深入，高科技的傳感器裝置和自動化控制系統等也不斷完善[1]。在此背景下，機場助航燈光檢測監控系統的設計也在不斷發展，但是現階段系統設計的過程中仍然存在一些問題，在今后的發展中需要不斷對系統進行優化和完善，為機場工作提供更加良好的安全性。

1 硬件設計

1.1 多參數組合式傳感器

新型民用機場一般采用由多參數組合式傳感器構成的助航燈光安全智能監測監控系統，主要包括如下傳感器：1臺KG3033型號的民用機場用光感型傳感器，以半導體壓力敏感電橋作為主要的運行原理，不間斷地對機場的光感進行檢測；1臺KG3088型號的民用機場用光感型傳感器，該傳感器的運行原理為超聲波渦街，用以連續不斷地檢測機場內部光感；1臺KG3044型號的民用機場用環境光感型傳感器，對機場的光感環境實行不間斷檢測。

1.2 模入接口卡

新型機場助航燈光安全智能監測監控系統中，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、單極性信號或者雙極性信號。在實際應用過程中，各機場可以根據自身的實際需求，選擇合理的方式。在信號輸出方面，一般選擇0～10 V或者-5～5 V，增益的放大效果可以設置為1、2、5、10倍，在此區間內的放大效果最佳[2-3]。

1.3 開關量輸出卡

新型機場助航燈光安全智能監測監控系統中，主要是由PC-6407D開關量輸出卡組成，需要在輸出卡的外部接入12 V的直流電源，以此確保設備的穩定運行。這種輸出模式主要是以共地方式進行輸出，每組有16個線路，兩組共計32個，需保證每組線路的電流輸出量不超過200 mA，從而確保繼電器的直接驅動。此外，在運行中需保證每組輸出電流不低于2 A。

2 軟件設計

2.1 系統初始化設置模塊

（1）采集系統設置頁面設計。在設計新型機場助航燈光安全智能監測監控系統軟件時，初始化模塊以人機交流的方式為主來設計系統中的各項參數，再結合硬件設備并參考實際的生產要求加以調整。同時，需分別設置4種屬性不同的頁面，進而完成系統初始化的模塊設置。

（2）光門初始狀態設置頁面設計。光門初始狀態的設置頁的屬性頁面主要由主傳感器位置的預測、計算校正曲線、檢測分支斷面積組成。傳感器的輸出信號以電壓信號為主，為了有效模擬及檢測真實環境中的各種數據，必須通過校正曲線將之轉化為模擬類信號，進而提高檢測效果。并且，新型智能監測監控系統中運用的是直線型校正曲線，工作效率更高，通過2組模擬量的相關數值便可得到校正曲線設置中的光門初始狀態。此外，光門狀態有開啟、半開啟、關閉3種模式，可根據實際需要進行設置。

（3）開關位置設定頁面設計。開關位置的設置屬性頁面主要有控制量的位置及類型兩大部分。位置控制主要是控制儀器設備所在位置，類型控制包括分光門關閉、開啟、斷點等。在調整控制量類型時，需保證位置與類型是相匹配的。例如，選取控制量位置有斷電設備或者報警設備后，才可以選擇關閉電源或者報警；控制量位置安裝光門后，才可以對光門進行開啟或者關閉。

2.2 自動控制光門模塊

新型機場助航燈光安全智能監測監控系統軟件中，自動控制光門模塊能夠同時控制多個（1～10個）光門。在系統初始化設置中，需保持兩組設置相一致，一是要保證開關位置的內容設置需要與控制需要相一致，二是要保證位置和類型設置一致。需要在系統軟件中自動生產，狀態需要保證為只讀形式。軟件根據系統初始化設置中的光門初始狀態和分支中的光門數量，自動生成實際狀態，需注意的是，狀態也需要保證為只讀模式。

控制狀態主要分為動作與不動作2種形式。動作狀態指的是控制量對其所控制的光門給出相應的控制指令，不動作狀態則是指控制量不輸出任何指令（控制的默認狀態為不動作）。控制量是否能夠進行選擇，取決于控制量的類型及相關光門狀態。若是光門狀態與控制量類型不一致，控制量可自動進行智能調整——選擇動作狀態，反之則不調整控制狀態。

在使用過程中，相關人員在頁面選擇確定后，系統便會自動按照順序讀取相關進度。在控制量保持動作狀態的情況下，系統軟件檢測發現后則會運行D06407Bit()函數，并輸出開啟或關閉的指令，用以控制光門。調整結束后，運行D0647Bit()函數，并輸出復位命令，同時對更改記錄進行保存，確保各個光門當前的狀態與指令保持一致。機場助航燈光設備的所屬系統往往具有綜合性設計較強的特點，一般情況下機場助航燈光設備主要涵蓋了機場內電氣燈光設備實行子系統的監測、機場助航燈光設備的運維管理與維護機場助航燈光子系統、機場助航燈光監控類集成化子系統。機場助航燈光類系統甚至可以對正在使用的燈光設備實行遠程遙控與運營管理，系統將會自動記錄各個燈光設備的實時情況，并結合燈光設備反饋出的信息統計數據進行運營，該系統可以監測范圍內燈光設備的整體運行狀況、相關協議、報警系統、實際運轉狀況，并保存處理。

機場助航燈光設備一體化系統大都是借助GIS技術作為技術支撐基礎，并整合出系統監測到的各種燈光設備呈現的數據資源，將使用者人工存儲的相關數據融合到機場進行電力燈光設備管理的GIS技術數據分析管理中心。這實質上是進一步發揮出關系系統的集成作用，還可以比較高效地對燈光設備管理系統進行管控，從而確使研究人員可以獲取更加詳細的資源和相關管理信息數據。機場管理人員借助一體化管理方式，使用集成化的服務管理系統可以有效地優化整個監控維護系統。在進行機場燈光設備監控維護系統的應用過程中，這種一體化設計往往可以在系統功能方面、用戶類型選擇的過程中以及系統操作相關的技術層面都具有一定的獨立管理能力。一體化系統基本可以做到全時間監控。在系統進行燈光設備監控管理與燈光設備維護的過程中，其所具有的通信安全穩定性會獲得大幅度提高，還可以進一步提升燈光設備的整體通信安全效果，一定程度上可以避免一體化系統在進行集成處理的過程中，在數據信息保存和數據資源實行管理等層面出現各種問題，將會使兩個類型的管理系統在進行升級和維護管理的過程中處于比較獨立的狀態。

3 民用機場助航燈光系統結構設計

通過塔臺、東燈光站、西燈光站以及維修站這四個物理點之內的設備，經過以太網、CAN總線網絡相互構建而成的助航燈光系統結構，在任何一臺計算機上都配置有網卡，能夠利用光纖交換機將其連接到遠程主干網上面，使計算機之間實現數據共享。

民用機場助航燈光的智能監測監控構成層次分為三個部分，即主干光纖網、各站局域網以及燈光站現場網，每一層網絡都進行了冗余設計。其中，系統主干網是利用快速以太網、傳輸媒介作為單模光纜，促使塔臺、東燈光站、西燈光站連接形成一個環狀，每一臺適配的計算機都安裝了LNTEL冗余網卡，這樣就能夠實現主網絡和備網絡兩者之間的快速切換，卻不會影響到系統的運行能力，提高了網絡的穩定性。站內每一臺工作計算機都能夠經過網橋建立起局域網進而連接光纖交換機，每個站點的局域網再利用光纖交換機接入系統主干網中。系統現場網絡和控制對象兩者之間實現有效連接是建立在CAN現場總線的設置上。這也使得民用機場助航燈光智能化系統在構建上更加合理清晰，多個模塊實現緊密連接，而在冗余設置上則更加科學充分。

民用機場助航燈光系統完全依靠當前智能化的計算機網路技術來發揮監視、控制以及運行管理的作用，因此需要分別在塔臺位置、維修中心位置以及東西燈光站位置安裝監控計算機，每個站點之間需要利用光纜來實現通信信息的傳遞。為了促使系統運行更加穩定，強化其應用的可靠性，因此需要運用雙冗余光纖以太網來進行輔助。

功能板塊主要包括控制系統、監視系統、自檢測系統。自檢測系統中容納了對網絡實時狀態、系統控制權限檢測、現場控制設備檢測以及系統資源檢測等子系統，能夠對當前網絡中計算機監控運行情況、主機、備用機應用狀態以及現場設備運行情況進行實時的監控，當出現故障問題的時候，能夠采取隔離處理的方法，將該設備機器從系統鏈表中及時剔除。OPC驅動系統主要功能是利用現場控制設備，通過讀取數據進而對數據進行分析。數據維護系統實時數據更新后，需要加以存取、刪減和改動。權限管理數據則是能夠將助航燈光系統當中的塔臺、燈光站等站點所有的控制權限合理進行配置和管理。

4 結束語

文章通過對新型機場助航燈光檢測監控系統的設計，對機場的各項安全數據進行檢測，并同步顯示數據，不僅能預防機場災害，而且能為救援提供有效的保障。通過對機場情況的安全數據進行檢測，適當地對光量進行調節，減少機場因人為因素產生的災害。目前智能監測監控系統依舊處于試驗階段，與實際使用情況存在一定的偏差，希望在后期能夠更好地對試驗進行完善，最終實現對機場情況的控制。