通信導航設備集中監控系統分析及設計研究

黃清紅+許澤明

摘 要：通信導航設備的工作狀況，不僅影響著設備本身的功能，也關乎著空中交通管理和飛行安全。為滿足空中交通管理和飛行安全，建立通信導航設備集中監控系統是必要的。文章從通信導航設備運行監控出發，分析了通信導航設備集中監控系統功能需求，提出了總體設計方案，以適應集中監控系統功能要求。

關鍵詞：通信導航設備；集中監控；功能需求；系統設計

隨著民航事業的快速發展，通信、導航、雷達等設備技術含量越來越高，以往的通信導航設備監控方式已經難以適應新時期工作要求，亟待構建一套能夠有效監控通信導航設備工作狀況的集中監控系統。從目前來看，通信導航設備集中監控發展時間不長，還未形成成熟的技術體系，技術人員相關的工作經驗也較少，需要認真分析、大膽創新，從通信導航設備集中監控的功能需求入手，建立與之相適應的集中監控系統。

1 通信導航設備集中監控系統功能需求分析

1.1 總體功能

基于計算機及相關應用技術構建通信導航設備集中監控系統，對所有的通信設備、導航設備及其運行環境進行集中監控，通過遙信、遙測和遙控等技術，測量和記錄設備運行參數、維護信息，實現各臺站無人值守[1]。

1.2 具體功能

為滿足通信導航設備集中監控需求，該集中監控系統要具備以下多項功能：（1）對于已有監控軟件的設備，將監控軟件融入集中監控系統，節省設備資源；對于沒有監控軟件的設備，通過信號采集、多路信號采集模擬等實現設備參數集中遠程監控，控制設備操作；（2）集中監控系統要提供視頻監控及記錄存儲、回放、查詢等功能，方便隨時檢索、查看；（3）記錄設備監控信息，并進行自動分析、評估，對接近運行參數極限的設備及時發出預警，告警工作人員；（4）設置專家系統，使之與系統自動故障檢測、分析等功能結合起來。在故障發生后，及時顯示故障和分析結果，供工作人員使用；（5）設置告警系統，合理確定告警時間間隔，若沒有確認告警信息，反復不停地發出告警；（6）通過TCP/IP協議組建集中監控網，各站連接采用光纖等方式，用于數據交換與傳輸；（7）數據采集采用耦合方式，即使信號通道與數據采集隔離，監控設備發生故障，也不會影響通信導航設備正常運行；（8）具備較好的可靠性、適應性、實時性，確保監控數據安全可靠；（9）主監控室采用大屏幕顯示器，直觀、清晰地顯示各臺站監控信息；（10）通過監控軟件對遠程監控設備參數進行設置、控制；（11）輔助管理，如維護檢修、工作計劃編制時，集中監控系統提供相關的資料信息；（12）存儲功能。對監控數據、設備運行參數、告警等信息進行存儲；（13）自我監控。不僅對通信導航設備運行參數進行監控，還要完成自我監控，監控集中監控系統的運行狀況；（14）數據加密傳輸、檢錯等功能；（15）其他功能。

2 通信導航設備集中監控系統設計

2.1 系統組成

通信導航設備集中監控系統總體組成如圖1所示。本系統包括數據采集、集中監控軟件、網絡物理連接、顯示系統和復接設備（Multiple Equipment，MUE）等[2]。各部分分別負責不同的工作，其中集中監控軟件在主監控器上，負責通信導航設備監控工作。

2.2 工作原理

（1）在集中監控上，通過系統采集板采集通信導航設備運行參數，數字化處理后傳輸到復接設備中；（2）在復接設備中對數字化參數進行組合并輸出；（3）通過網絡物理連接將輸出的參數、信號傳至總監控器；（4）對監控信息進行處理、分析，將評估結果顯示在服務器上，用于工作人員查看[3]。

在設備控制上，工作人員通過主監控室大屏幕選擇要控制的設備，并發出相應的控制命令。命令信號通過TCP/IP網絡傳輸，先送至選中設備對應的復接設備，再由復接設備向選中的設備發出具體的控制操作命令。

在設備告警上，采用雙向通信。主監控室服務器按照周期方式進行設備監控信息查詢，查看設備的運行狀況。若工作人員想要查看某一設備的運行參數，在電子地圖上點擊該設備，當連接通信建立起來就可以參看，若有問題立即發出告警信息。當某一設備出現了問題，自動向主監控室發出告警信息，并清楚顯示設備位置、故障信息等情況。

2.3 物理連接

通過光纖、專線等將集中監控系統與通信導航設備連接起來，建立完整的通信線路，用于傳播監控信息和視頻信號。具體的物理連接結構如圖2所示。

2.4 監控中心

監控中心采用雙機熱備份系統，有主從之分，只有一臺服務器屬于主狀態。若某一時刻主服務器發生故障而失效，監控中心立即啟動從服務器，使之處于主監控狀態下，繼續履行集中監控功能。顯示終端設備的運行參數、故障告警信息等都由主服務器提供。

2.5 監控設備

監控設備對所有的通信導航設備進行全程跟蹤監控，實時采集設備運行參數，集中向監控中心發送監控信息。監控設備是通信導航設備的監控者，也是監控中心控制命令的執行者。有數字接口設備，通過軟協議轉換器連接監控總線；對于無數字接口的設備，先用采集器采集數據，經A/D轉換后傳入復接設備中，再進行編碼傳輸，進而實現對設備的有效控制[4]。監控設備的復接設備可以采用嵌入式結構，通過專用網絡連接，可與監控模塊進行實時通信。

2.6 處理策略

本系統監控實時性的影響因素主要有系統設備自身性能和系統處理策略，為保證集中監控系統的實時性，必須根據監控功能需求選用適當的監控設備，嚴格篩選各采集設備。此外，還需建立科學合理的系統處理策略。

本集中監控系統處理的關鍵環節如下：（1）監控中心定期向所有的通信導航設備發送數據請求，接收應答數據；（2）在多路數據采集方式下，采集到的數據要進行預處理，整理成系統標準數字格式，再送至復接設備編碼輸出，降低服務器數據處理負擔；（3）數據采集分析與數據存儲分開處理，即使服務器發生故障問題，也不會影響數據采集與分析工作；（4）主監控室服務器接收的信息要進一步處理，進行分析、推測、評估，判別是否需要發出告警信息；（5）主監控室服務器要設置共享機制，以便工作人員查看利用。

2.7 環境監控

對各臺站環境參數情況及變化進行跟蹤監控，實時檢查監控設備的運行狀況，是保證集中監控系統正常工作的基礎。環境監控主要包括兩方面內容：（1）對監控機房及設備的溫度、濕度等進行采集分析。若發現相關環境參數臨近極限值，及時發出告警信息，工作人員立即著手處理，避免影響監控設備功能發揮；（2）對監控系統中的視頻系統、通信系統等進行跟蹤監控，確保這些子系統功能完備，以免降低集中監控系統工作能力。

3 結語

綜上所述，本文基于計算機技術、通信技術及其他先進技術建立了通信導航設備集中監控系統，及時發現通信導航設備運行隱患及故障，為隱患和故障排除提供有力的支持，同時保障通信導航設備正常運行。經實踐應用，本文探討的集中監控系統在通信導航設備監控上有著顯著作用，值得推廣應用。

[參考文獻]

[1]李建峰.通信導航設備集中監控系統分析及設計[J].工業設計，2015（9）：165-167.

[2]耿曉劍.基于2.4G無線網絡導航設備參數集中監控系統的設計與實現[J].工業控制計算機，2014（7）：159，161.

[3]倪昀煒.通信網絡動力與環境集中監控系統的設計與研究分析[D].上海：上海交通大學，2015.

[4]胡治永.通信機房動力環境監控系統[D].南京：南京郵電大學，2015.

Abstract： The working status of communication and navigation equipment， not only affect the function of the equipment itself， but also related to the air traffic management and flight safety. In order to meet the air traffic management and flight safety， the establishment of centralized monitoring system for communication and navigation is necessary. Based on the monitoring of communication and navigation equipment， this paper analyzes the functional requirements of centralized monitoring system for communication and navigation， and puts forward the overall design scheme， in order to meet the functional requirements of the centralized monitoring system.

Key words： communication and navigation equipment； centralized monitoring； functional requirements； system design