機場助航燈光系統的研究

劉偉秋

摘 要：將工頻載波通訊技術和助航燈光檢測技術相結合，構成工頻載波助航燈光監控巡檢系統，實現了助航燈光巡檢監控的自動化。系統可以實時監控燈光設備運行情況，保證飛機進近和著陸安全。雙向工頻通信技術的使用，使得無需重新鋪設通訊線路，降低了成本。監控計算機可以合理安排燈光維修時間，提高維修效率。對監控系統關鍵技術，如工頻載波通訊技術和基于TCP/IP協議的局域網通訊實現進行了討論。該系統的使用可提高燈光系統的可靠性，增強機場地面的保障能力。

關鍵詞：雙向工頻通信；助航燈光；遠程監控系統；故障檢測

機場助航燈光系統是保障飛機在夜間和復雜天氣條件下進行順利起飛、著陸、滑行的重要目視助航設備，系統通過燈光構形、光強、顏色及其有效范圍提供動態的三維定位信息，部分燈光的失效會影響飛行安全。與傳統的設備不同，助航燈光系統規模龐大，設備數量多，大型機場助航燈數量上千盡，若采用傳統的停機維修方式，必然造成維修時間增加，而且可釀會下降。所以有必要增加麗雖齡整個維修過程中比例，對助航燈實行健康管理。

2.助航燈光系統基本原理

國際民航組織（ICAO）對機場助航燈光系統的顏色、構型、光強和有效范圍等標準有嚴格的要求，因此機場定時巡檢，及時更換、修復故障燈泡。對于一般大型機場而言，助航燈的數量可以達到數千，如果選擇發生故障后再進行更換、修復，很可能會影響跑道的正常使用，所以通過對燈具故障預測來提前獲取燈具的使用壽命，能夠為視情維修贏得充分的時間。機場助航燈光系統主要由調光器、變壓器、燈具以及遠控單元組成，具體原理圖如圖1所示。燈具通過隔離變壓器構成恒流回路，從而保證所有燈泡光強相同。預測模型采用的采樣數據主要來自遠控單元對燈具兩端帳雜，由于燈具功率P和電流I為恒定，當燈具因使用時間長而導致老化，會進而導致燈具內部電阻R減小，根據U=IR得到燈具兩端電壓隨著使用時間增長而降低，所以通過電壓值的變化來間接預測燈具的使用壽命的方法是可行、有效的。

3.系統總體結構及功能描述

導航與照明檢測系統由4部分組成：塔式計算機（PC）、照明站控制與管理計算機（上位機）、主控單元（下位機）、遠程檢測單元和通信回路。助航燈光監控系統結構如圖1所示。

監控系統的主要功能包括：

3.1用戶操作權限管理

它分為系統管理員和用戶，用戶只具有操作和查詢權限。系統管理員具有系統刪除功能、系統功能參數設置和用戶管理功能。

3.2三級數據通訊

該系統利用局域網實現了塔式計算機與照明站管理計算機之間的通信，通過串口技術實現了光站管理計算機與多個主控單元之間的通信。通過低壓電力線通信技術實現各主控單元與遠方燈位巡檢單元之間的通信。

3.3助航燈光的監控

使用VisualC++6.0開發機場助航燈分布圖，對應于單個光的物理位置和狀態信息以圖形界面的形式顯示給用戶。燈位置的狀態也可以以故障圖表的形式呈現。設置嚴格的監控和提示功能，控制航行燈（如開關燈和燈位變化），防止誤操作。開關燈用聲音形式控制操作的每一步，以使用用戶。

3.4數據的保存與查詢

將現場光檢測數據實時存儲到access小數據庫中，提供快捷、方便的歷史數據查詢、相關表單生成等服務。數據庫與光圖形之間實現雙向查詢功能。

4.單燈監控系統功能實現

4.1系統功能實現

單燈監控系統WindowsXP操作系統下工作，采用Visual C++ 6編程語言和數據庫采用Access2000。通信采用3種通信方式：工頻載波通信、RS485串行通信和基于TCP/IP協議的局域網通信。監控系統的核心功能是對航標燈的實時監控，包括機場信息交互、歷史數據查詢和視景維護服務。監控系統界面如圖2所示。

4.2通訊功能實現

系統采用局域網技術，實現了塔式計算機與照明站管理計算機之間的通信。它能滿足系統安全性的要求和快速穩定的數據傳輸。導航燈光監控系統有塔臺控制和燈光站控制兩種工作模式。站在燈光控制模式下，光臺工作人員在接到接收塔燈的檢查命令后，站管理計算機發出檢查命令，使用照明和顯示、查詢、檢查結果；輕站計算機也可獲取飛行信息，從塔臺提供氣象信息供工作人員參考。還可選擇塔臺控制方式，塔式計算機可直接控制照明站進行計算機管理。檢查完畢后，有必要將檢測結果送到照明站計算機上。

利用串口技術實現了照明站管理計算機與主控單元之間的通信。主控單元是由AT89S52單片機組成的應用系統。每個主控單元，每個主控單元的調光器相應負責一個調光器，該電路的所有光檢測單元電路的控制，主要控制單元的任務包括：光接收站的計算機發送檢查發送到調光命令；和光檢測單元的通信。由于照明站有許多調光器，管理控制計算機需要與多個主控單元進行通信。因此，RS-485采用主從方式進行串行通信。從屬計算機遵從主機的調度和控制。該系統以照明站管理和控制計算機為主機，另一個主控單元為下位機。利用工頻載波通信技術實現主控單元與遠程燈位檢測單元之間的通信。利用工頻通信技術實現主控單元與燈位檢測單元之間的通信，是實現測控系統的基礎和關鍵。

在發送數據時，需要對信號進行調制。調制信號先裝在變壓器次級線圈上，信號通過變壓器耦合傳到主變壓器，然后通過變壓器主電路發送到主控單元解調信號。在接收光位檢測單元發送的數據后，主控制單元將每個燈位的狀態信息發送給照明站管理計算機。

4.3智能化監控管理與數字化視情維修功能

如何提高運行可靠性、維修性和機場設備保障，確保機場運行安全，提高維修效率和機場保障能力，降低設備運行維護成本，是民航機場維修[ 8 ]關注。為了避免人工開關燈和照明電平選擇誤差，開關燈操作具有嚴格的提醒和警示功能。通過語音提示、圖片監控等措施，系統能有效避免人為差錯。同時，監控系統的建立為維護人員的視覺維護提供了良好的保障。燈具位置檢測信息可以為合理安排維修時間提供科學依據，為制定合理的照明維修計劃提供參考。在Windows環境下使用Access建立數據庫，光的狀態信息到機場，根據天氣情況機場維修人員、跑道是開放的，相鄰的燈打開或光暗的存在，水是否超過國際民航組織變壓器桶條件如指定的天數來建立專家系統。監控系統根據維修突發事件生成相應的維修計劃，為維修人員提供維修方便，大大提高了照明維修的效率。

4.4燈具

對于不需要調節光線的燈，如下滑道燈，可采用新型LED光源燈具。LED具有功耗低、使用壽命長、亮度高的特點，價格略高于傳統燈具。LED燈不僅降低了照明電纜的要求，節約了調光器的投資成本，而且大大降低了功耗，值得跟蹤和推廣。當然，目前使用的領導或者系列回到最初的隔離變壓器，有活躍的力量損失降低，無功功率損耗增加，使電網的質量下降，未來應該從調光器，隔離變壓器和電纜改變，真正發揮領導的優越性能，避免了使用現有的不合理的因素。

結論

本文研究了自動檢測系統的構建和關鍵技術的實現。結論：雙向功率頻率通信技術應用于航行燈檢測監控系統，無需重新路由通信線路，解決機場現有問題不允許敷設線路。燈光檢測數據庫的建立和良好的人機交互界面使數字視覺維護工作得以實現。可以大大提高機場的照明和維護效率，節約人力物力。導航光檢查系統的發展對提高照明系統的可靠性、提高機場地面導航能力、保證飛行安全具有重要意義。

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