浅谈机场助航灯光巡检监控系统的设计.doc

1、浅谈机场助航灯光巡检监控系统的设计摘要： 对机场助航灯光设备灯光站低压配电柜、灯光站备用柴油发电机设备、灯光站设备录像监视设备进行集中监视和控制。实时获取机场气象信息及航班信息，实现对助航灯光各个回路的自动、半自动、手动操作控制。 关键词： 场助航灯光设备 集中监视 控制 获取机场气象信息及航班信息 对助航灯光各个回路 自动、半自动、手动操作控制 中图分类号：X924 文献标识码： A 系统概述 系统利用 Visual Basic 6.0、Visual C+ 6.0、组态王开发，运行平台为中文版 Windows 2000 Service Pack 4。 系统包括助航灯光单灯故障巡检系统、计算机

2、联动监控系统（含低压配电及柴油发电机系统） 。可对机场所有灯光设备、南北灯光站低压配电柜、南北灯光站备用柴油发电机设备、南北灯光站设备录像监视设备进行集中监视和控制，可以实时获取机场气象信息及航班信息。可以实现对助航灯光各个回路的自动、半自动、手动操作控制。系统设塔台、监控中心、南灯光站、北灯光站四个站点，四个站点分三级控制权利（该权力仅对调光器的监控） ，依次为塔台、控制中心、南（北）灯光站，在同一时间内，该权利具有唯一性。操作员在塔台只要用手指触摸显示屏，即可对助航灯光的亮度和开关进行控制。系统可以根据对机场气象信息、航班信息的监测自动或提示性开关机场助航灯光各个回路，系统还可以实时监视系

3、统自身的工作情况以及灯光设备的工作状态，在设备发生故障时，可立即报警并指出故障发生的位置，从而做到快速诊断和修复。 本系统的远程主干网络、本地现场总线网络、各站点计算机及其它网络设备/子系统都采用冗余设计。这样的设计，保证了系统的任一部分出现故障时，不会影响到系统任何功能。 系统远程网络采用对等网络系统，各站点间通讯联络为闭环方式并设定主备通讯回路，不依靠服务器进行网络调度，对等网络系统的优点是系统内任意计算机故障不影响系统的其它计算机运行。 系统本地网为 CAN 总线冗余双网，任何一条网络出现故障，仍能够完成所有通讯，系统的功能完全不受影响。 系统组成 本系统采用模块化设计思想，从需求分析的

4、要求出发，助航灯光巡检监控系统内部由以下七个系统组成： 监视系统 控制系统 检测维护系统 数据库管理系统 远程冗余网络系统 本地冗余现场总线网络系统 安全管理系统 接口系统 以上几个系统，有机的结合，共同作用，完成了监控系统的各项功能。 1 控制系统 控制系统是为了完成对机场灯光回路、机场灯光设备(柴油发电机、低压配电柜)的控制和控制权限的管理而设计的。它所完成的主要功能包括： 机场控制人员根据机场的实际运行条件和飞机的起落状态、方向，完成对灯光回路的单独、成组、模式和全部灯光控制； 可以综合各种信息（气象信息、航班信息）智能决策开灯时间、光级设定、关灯时间，可以实现全（半）自动控制。 塔台可

5、以主动授权给监控中心，也可主动收回。当塔台由于不可预知的情况导致无法完成灯光控制时，监控中心可自动获得控制权利进行灯光控制。塔台恢复正常时可自动收回授权。 2 监视系统 监视系统是为了完成对灯光回路、调光器、低压配电柜、柴油发电机各种控制器的运行情况进行监视而设计的。同时可以获取机场气象信息及航班信息。各站点均能显示助航灯光布平布置及模拟的灯光适时运行状况，监视系统的主要功能包括： 系统根据从现场设备所采集的数据分析调光器和灯光回路的实际运行状态，并显示。 系统把必要的信息如调光器状态的改变、回路情况的改变等在各个站点通过不同的方式向机场人员报告并将分析所得的信息交由数据库管理系统进行存储、管

6、理。 3 检测维护系统 检测维护系统是为了完成对整个系统运行状态的检测并对系统进行各种自动维护而设计的。检测维护系统对整个系统的运行状态进行监视。一旦系统出现故障，及时对故障定性、定位，对网络故障、计算机故障等进行自动应急处理，并把故障信息通过各种报警形式（声音报警、文显方式警告信息报警）通知给操作人员和维护人员，同时将故障的信息交给数据库管理系统进行保存。 4 数据库管理系统 数据库管理系统接收控制系统、监视系统、检测维护系统的信息并进行处理，然后分类储存、管理。在监控中心，数据库管理系统还提供了与用户之间灵活的交互界面。维护人员可以在监控中心对系统的历史数据和实时信息用不同的关键字进行分类

7、查询，并生成各类报表。 5 远程冗余网络系统 远程冗余网络系统是指塔台与南北灯光站之间的连接。 远程干线网络采用 100M 光纤以太网，传输介质为直埋单模光纤。各个站点内的设备，通过物理上完全分离的两套网络设备连接，组成了双网冗余的监控网络。由于双网在物理上是完全隔离的，两条网络中的任意一条出现故障，无需任何网络处理，另外一条网络仍然正常工作，系统的监控功能完全不受影响。充分保证了系统的可靠性，确保系统的各项功能安全运行。 系统采用对等网络系统，不依靠服务器进行网络调度，对等网络系统的优点是系统内任意一台计算机故障不影响系统的其它计算机运行。 6 本地冗余现场总线网络系统 本地网络是在灯光站将

8、计算机与被控对象(调光器等)相连的控制网络。 本地冗余通讯网络采用的是控制器局域网（CAN- Controller Area Network） 。传输速率 1M/S，传输介质为双绞线。双网互为冗余，同时工作，一条网络出现故障，完全不会影响到另一条网络，系统功能不受任何影响。 CAN 总线规范现已被国际标准组织制定为国际标准，它广泛地应用于集散控制领域，其信号传输介质可为双绞线、同轴电缆，光纤等；直接传输的最远距离为 10 公里，CAN 的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为 8 个，因而传输时间短，具有较强的抗干扰能力。 CAN 总线的采用提高了系统的可靠性和标准化程度 多主站依据优先权

9、进行总线访问。 无破坏性的基于优先权的总线仲裁。 借助接收滤波的多地址帧传送。 远程数据请求。 配置灵活性。 错误检测和出错信号。 发送期间若丢失仲裁或由于出错而破坏的帧可自动重发送。 暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离。 本地网通讯主要完成三方面的功能。首先，它完成与本地被监控设备的通讯功能，即下发控制命令，采集设备的数据、报警等信息，监视本地网设备是否通讯正常；其次，它完成与控制模块的数据交换，即将控制模块下发的控制命令转发给本地网设备，将本地设备的情况转发给控制模块；同一时刻，本地网中只有主计算机具有讲的权利，备计算机只听不讲。当主计算机发生故障时，备计算机成为讲者。

10、7 安全管理系统 操作权控制 本系统只有系统控制权的计算机，才能控制系统，否则只能处在监视状态，不能执行控制，这样就充分的保证了系统的操作安全。权限高的操作站可以根据实际需要，主动的把权限授予下级操作站，或者把权限从下级操作站收回。相反，如果当前的控制权在权限高的操作站，而下级操作站如果要获得控制权，必须通过电话申请或系统内申请，请求上级操作站把权限授予它。另外，在系统初始化设置的时候，还可以设置是否允许权限自动转移，以便在极端的情况下，当高一级的操作站全部故障时，系统可以自动判别是否自动的把控制权转移到下一级工作正常的操作站。本系统内的计算机在同一时间内只有一台计算机具有系统控制权。 高权限

11、单位可向低权限单位授权，但需被授权单位确认后，方算授权成功；低权限单位因工作需要可向高权限单位申请权力（电话或系统内申请） ；系统故障时，权力转移不受权限限制，但权力转移时，获权单位会有响亮的告示警音。 本系统的控制权级别由高到低依次为： 第一级：塔台； 第二级：监控中心； 第三级：南灯光站。 第四级：北灯光站。 在各站点软件上显示当前控制权位于何处。另外，还可以设置是否允许权限自动转移。 密码管理 操作人员只有输入自己的密码后，才能进入整个系统,在此期间的所有操作，全部记录到系统数据库中，以便查询检索。当操作人员 30 分钟内没有任何操作，用户会自动注销，再次操作时需重新登陆。 8 接口系统

12、 接口系统是提供对灯光站辅助设备，如低压柜、柴油发电机、气象系统、航班信息系统等的接入的系统。通过接口系统接入机场助航灯光辅助设备的信息，提高机场监控的集成度和自动化程度。 参考文献： MH5001-2000 民用机场飞行区技术标准 国际民航组织（ICAO） 机场设计手册附件 14 国际民航组织（ICAO） 机场设计手册第四部分 张均东,任光;基于局域网的助航灯光综合监控设计J;交通运输工程学报;2002 年 01 期 马楠;周江;潘高峰;基于组态王的分布式监控系统研制J;无线电工程;2009 年 10 期 作者简介： 孙成录同志毕业于大连大学计算机科学与技术专业，目前任辽宁万恒信息技术有限公司技术部副经理、项目经理职位。主要产品、项目有：机场助航灯光巡检监控系统 城市路灯（亮化）无线监控系统，获省科技成果 机场助航灯光专用磁控正弦波调光器，获国家科技部创新基金支持