民用机场助航灯光智能监测监控系统设计与分析

冯相国

山东省机场管理集团有限公司总工办，山东 济南 250107

0 引言

监测监控系统的正常运行，是确保机场安全的重要基础，随着科学技术的不断发展，航空行业对新型材料以及技术的应用不断深入，高科技的传感器装置和自动化控制系统等也不断完善[1]。在此背景下，机场助航灯光检测监控系统的设计也在不断发展，但是现阶段系统设计的过程中仍然存在一些问题，在今后的发展中需要不断对系统进行优化和完善，为机场工作提供更加良好的安全性。

1 硬件设计

1.1 多参数组合式传感器

新型民用机场一般采用由多参数组合式传感器构成的助航灯光安全智能监测监控系统，主要包括如下传感器：1台KG3033型号的民用机场用光感型传感器，以半导体压力敏感电桥作为主要的运行原理，不间断地对机场的光感进行检测；1台KG3088型号的民用机场用光感型传感器，该传感器的运行原理为超声波涡街，用以连续不断地检测机场内部光感；1台KG3044型号的民用机场用环境光感型传感器，对机场的光感环境实行不间断检测。

1.2 模入接口卡

新型机场助航灯光安全智能监测监控系统中，主要由PC-6310模入接口卡组成，模入接口卡的输出方式主要有32线路单端或者16线路的多端、单极性信号或者双极性信号。在实际应用过程中，各机场可以根据自身的实际需求，选择合理的方式。在信号输出方面，一般选择0～10 V或者-5～5 V，增益的放大效果可以设置为1、2、5、10倍，在此区间内的放大效果最佳[2-3]。

1.3 开关量输出卡

新型机场助航灯光安全智能监测监控系统中，主要是由PC-6407D开关量输出卡组成，需要在输出卡的外部接入12 V的直流电源，以此确保设备的稳定运行。这种输出模式主要是以共地方式进行输出，每组有16个线路，两组共计32个，需保证每组线路的电流输出量不超过200 mA，从而确保继电器的直接驱动。此外，在运行中需保证每组输出电流不低于2 A。

2 软件设计

2.1 系统初始化设置模块

（1）采集系统设置页面设计。在设计新型机场助航灯光安全智能监测监控系统软件时，初始化模块以人机交流的方式为主来设计系统中的各项参数，再结合硬件设备并参考实际的生产要求加以调整。同时，需分别设置4种属性不同的页面，进而完成系统初始化的模块设置。

（2）光门初始状态设置页面设计。光门初始状态的设置页的属性页面主要由主传感器位置的预测、计算校正曲线、检测分支断面积组成。传感器的输出信号以电压信号为主，为了有效模拟及检测真实环境中的各种数据，必须通过校正曲线将之转化为模拟类信号，进而提高检测效果。并且，新型智能监测监控系统中运用的是直线型校正曲线，工作效率更高，通过2组模拟量的相关数值便可得到校正曲线设置中的光门初始状态。此外，光门状态有开启、半开启、关闭3种模式，可根据实际需要进行设置。

（3）开关位置设定页面设计。开关位置的设置属性页面主要有控制量的位置及类型两大部分。位置控制主要是控制仪器设备所在位置，类型控制包括分光门关闭、开启、断点等。在调整控制量类型时，需保证位置与类型是相匹配的。例如，选取控制量位置有断电设备或者报警设备后，才可以选择关闭电源或者报警；控制量位置安装光门后，才可以对光门进行开启或者关闭。

2.2 自动控制光门模块

新型机场助航灯光安全智能监测监控系统软件中，自动控制光门模块能够同时控制多个（1～10个）光门。在系统初始化设置中，需保持两组设置相一致，一是要保证开关位置的内容设置需要与控制需要相一致，二是要保证位置和类型设置一致。需要在系统软件中自动生产，状态需要保证为只读形式。软件根据系统初始化设置中的光门初始状态和分支中的光门数量，自动生成实际状态，需注意的是，状态也需要保证为只读模式。

控制状态主要分为动作与不动作2种形式。动作状态指的是控制量对其所控制的光门给出相应的控制指令，不动作状态则是指控制量不输出任何指令（控制的默认状态为不动作）。控制量是否能够进行选择，取决于控制量的类型及相关光门状态。若是光门状态与控制量类型不一致，控制量可自动进行智能调整——选择动作状态，反之则不调整控制状态。

在使用过程中，相关人员在页面选择确定后，系统便会自动按照顺序读取相关进度。在控制量保持动作状态的情况下，系统软件检测发现后则会运行D06407Bit()函数，并输出开启或关闭的指令，用以控制光门。调整结束后，运行D0647Bit()函数，并输出复位命令，同时对更改记录进行保存，确保各个光门当前的状态与指令保持一致。机场助航灯光设备的所属系统往往具有综合性设计较强的特点，一般情况下机场助航灯光设备主要涵盖了机场内电气灯光设备实行子系统的监测、机场助航灯光设备的运维管理与维护机场助航灯光子系统、机场助航灯光监控类集成化子系统。机场助航灯光类系统甚至可以对正在使用的灯光设备实行远程遥控与运营管理，系统将会自动记录各个灯光设备的实时情况，并结合灯光设备反馈出的信息统计数据进行运营，该系统可以监测范围内灯光设备的整体运行状况、相关协议、报警系统、实际运转状况，并保存处理。

机场助航灯光设备一体化系统大都是借助GIS技术作为技术支撑基础，并整合出系统监测到的各种灯光设备呈现的数据资源，将使用者人工存储的相关数据融合到机场进行电力灯光设备管理的GIS技术数据分析管理中心。这实质上是进一步发挥出关系系统的集成作用，还可以比较高效地对灯光设备管理系统进行管控，从而确使研究人员可以获取更加详细的资源和相关管理信息数据。机场管理人员借助一体化管理方式，使用集成化的服务管理系统可以有效地优化整个监控维护系统。在进行机场灯光设备监控维护系统的应用过程中，这种一体化设计往往可以在系统功能方面、用户类型选择的过程中以及系统操作相关的技术层面都具有一定的独立管理能力。一体化系统基本可以做到全时间监控。在系统进行灯光设备监控管理与灯光设备维护的过程中，其所具有的通信安全稳定性会获得大幅度提高，还可以进一步提升灯光设备的整体通信安全效果，一定程度上可以避免一体化系统在进行集成处理的过程中，在数据信息保存和数据资源实行管理等层面出现各种问题，将会使两个类型的管理系统在进行升级和维护管理的过程中处于比较独立的状态。

3 民用机场助航灯光系统结构设计

通过塔台、东灯光站、西灯光站以及维修站这四个物理点之内的设备，经过以太网、CAN总线网络相互构建而成的助航灯光系统结构，在任何一台计算机上都配置有网卡，能够利用光纤交换机将其连接到远程主干网上面，使计算机之间实现数据共享。

民用机场助航灯光的智能监测监控构成层次分为三个部分，即主干光纤网、各站局域网以及灯光站现场网，每一层网络都进行了冗余设计。其中，系统主干网是利用快速以太网、传输媒介作为单模光缆，促使塔台、东灯光站、西灯光站连接形成一个环状，每一台适配的计算机都安装了LNTEL冗余网卡，这样就能够实现主网络和备网络两者之间的快速切换，却不会影响到系统的运行能力，提高了网络的稳定性。站内每一台工作计算机都能够经过网桥建立起局域网进而连接光纤交换机，每个站点的局域网再利用光纤交换机接入系统主干网中。系统现场网络和控制对象两者之间实现有效连接是建立在CAN现场总线的设置上。这也使得民用机场助航灯光智能化系统在构建上更加合理清晰，多个模块实现紧密连接，而在冗余设置上则更加科学充分。

民用机场助航灯光系统完全依靠当前智能化的计算机网路技术来发挥监视、控制以及运行管理的作用，因此需要分别在塔台位置、维修中心位置以及东西灯光站位置安装监控计算机，每个站点之间需要利用光缆来实现通信信息的传递。为了促使系统运行更加稳定，强化其应用的可靠性，因此需要运用双冗余光纤以太网来进行辅助。

功能板块主要包括控制系统、监视系统、自检测系统。自检测系统中容纳了对网络实时状态、系统控制权限检测、现场控制设备检测以及系统资源检测等子系统，能够对当前网络中计算机监控运行情况、主机、备用机应用状态以及现场设备运行情况进行实时的监控，当出现故障问题的时候，能够采取隔离处理的方法，将该设备机器从系统链表中及时剔除。OPC驱动系统主要功能是利用现场控制设备，通过读取数据进而对数据进行分析。数据维护系统实时数据更新后，需要加以存取、删减和改动。权限管理数据则是能够将助航灯光系统当中的塔台、灯光站等站点所有的控制权限合理进行配置和管理。

4 结束语

文章通过对新型机场助航灯光检测监控系统的设计，对机场的各项安全数据进行检测，并同步显示数据，不仅能预防机场灾害，而且能为救援提供有效的保障。通过对机场情况的安全数据进行检测，适当地对光量进行调节，减少机场因人为因素产生的灾害。目前智能监测监控系统依旧处于试验阶段，与实际使用情况存在一定的偏差，希望在后期能够更好地对试验进行完善，最终实现对机场情况的控制。