導航設備參數集中監控系統的設計與實現

文/王臻

2.4G無線網絡技術是我國廣泛使用的，一種實現中短距離數據傳輸的網絡技術，2.4是全球內公開使用的一個無線網絡的頻段，該頻段頻寬相比其他頻段更為寬廣，可以讓無線信號傳播功率最大化，同時具有優秀的抗干擾能力，同時2.4g模塊結構簡單、體積小、能耗表現優秀，無線技術廠家均較為重視2.4g頻段無限技術研究，使得該技術有著廣泛的應用前景和研發空間。課題設計的導航設備集中監控系統是基于2.4g大功率AP無限網絡技術，提高了設備的采集效率，降低了設備能耗。

1 導航監控系統簡介

機場導航監控系統從布局和功能角度一般分為導航監控中控主機、導航軟件系統、和無線數據采集模塊三個主要組成部分。根據導航系統的功能需要以及機場現狀分布在各個導航臺中。導航監控系統各個組成模塊一般通過無線網絡服務器與監控主機相連接。通過導航軟件完成硬件間的配合實現導航監控系統的各項功能。在導航系統的運行過程中，首先中控主機通過無線網絡向串口服務器與各無線模塊建立連接，其次在連接成功后，中控主機和各無線數據采集模塊通過以太網以及功率放大器實現數據的交互功能。

2 導航設備集中監控系統功能需求分析

2.1 總體功能

導航設備參數集中監控系統首先應具備對通信導航各個組成設備、運行環境的全面監控監察能力。應具備遙感通信、遙感監測、遙感控制等功能。結合計算機應用軟件以及通信技術實現對設備的運行參數、維護信息的整體監控功能，最終實現各剛站臺的無人值守。

2.2 具體功能

根據我國民航導航設備參數集中監控系統的實際需求，以及我國民航導航系統的運行現狀，課題研究的導航參數集中系統應對導航設備參數監控能力、監控效率、監控精度有進一步的提升和強化，并提高系統自控性和自我檢查維護的功能。具體功能如下：

（1）對已經安裝監控采集硬件設備的導航系統，應對其監控設備進行硬件融合，實現硬件資源的節約利用，簡化系統結構，優化系統能耗。對沒有安裝信息采集硬件的監控系統應根據及系統規模和監測需求，安裝信息號采集設備、多路信號埃及模擬設備以及其他參數遠程監控以及控制的設備。

（2）參數集中監控系統應具備對采集的參數信息，增加、修改、刪除、回放、查詢以及時時視頻監控調取的功能。同時根據數據監測內容應制定科學的信息檢索流程。

（3）應具備參數異常自動報警的功能，對設備各項參數的極限數值以及異常數值錄入系統后，系統在自動參數監測過程中發現參數異常后會自動的進行分析評價，確定風險級別及時發出對應的風險警報，以及預知工作人員復檢處理，降低設備的運營風險。

（4）建立異常參數評價體系，在發生設備參數異常后，對異常數據、處理方法、以及處理效果進行記錄。再次反生參數異常時，自動生成故障分析和評價報告，給處理人員提供參考。

（5）設置告警系統，在發生參數異常時，發出光音警告，直到工作人員進行警報確認后停止，如未得到工作人員確認操作責反復發出報警。

（6）建立集中監控網絡，各監控網點間基于TCP/IP協議建立網絡連接。

（7）才有耦合的數據采集模式，避免在監控設備發生故障時通信系統的各項功能也受到影響。實現通信設備和數據采集設備之間的獨立控制。

（8）建立對應的數據安全評級系統，并針對不同級別的參數信息設定對應的保護措施，數據保護措施應具備全面性、適用性、實時性。同時對不同階段的參數信息數據的保護應采用差異化的保護方式，根據數據類型以及保護需要制定對應的保護措施，全面確保數據信息的安全可靠。

（9）總控制安裝大屏幕的監控顯示器，顯示界面應簡潔、清晰。各參數信息顯示布局科學合理，并安裝備用外置限制設備借口，確保主顯示器故障時，系統具有繼續運行的能力。

（10）可以通過對應的控制軟件，對遠程監控設備的參數進行控制。

采用目的抽樣法，選取2017年9月—2017年10月在徐州醫科大學附屬醫院腫瘤中心口服升白細胞藥物的病人作為研究對象。納入標準：①已確診腫瘤；②服用升白細胞藥物且目前接受藥物治療>1個月；③Morisky服藥依從性量表[9]得分<6分；④知情同意并自愿參加本研究。排除標準：①有認知障礙，溝通困難者；②有其他嚴重器質性疾病者。訪談人數以資料飽和為原則，即訪談直至沒有新的主題出現。最終選取12例口服升白細胞藥物腫瘤病人，其中，男6例，女6例；年齡(48.3±9.78)歲；文盲3例，小學3例，初中5例，高中1例。病人一般資料見表1。

（11）設置輔助管理功能，在系統發生故障時，向維修人員提供對應的故障報告以及維修所需的信息。

（12）具備大容量的存儲空間，對參數信息進行長期的記錄保存，以備隨時調取。

（13）系統應具備完善的自我監控機制，實現對系統信息的自我監控和檢查，及時發現運行異常。

圖1：導航設備參數信息監控系統的網絡連接結構圖

（14）具備數據加密以及檢錯功能。才用加密的數據傳輸信號，降低信號被劫持或盜取時的數據信息泄漏風險。

（15）其他功能。

3 導航設備參數集中監系統的詳細設計

3.1 系統組成

根據前文所述的系統需求分析，導航設備參數集中監控系統應包括參數信息采集設備、參數信息監控設備、網絡設備、顯示設備以及復連設備等五個主要部分，并建立設備間的寫作運行機制。

3.2 工作原理

3.2.1 集中監控

3.2.2 設備控制

系統根據需求開發了對應的操作軟件，操作人員通過中控主機電腦安裝的控制軟件實現對目標設備的參數的控制。操作人員在主機電腦進行設備參數控制操作后，操作命令信號通過物理網絡線路傳輸制復接設備中，復接設備將操作命令數字化，向目標設備發送對應的控制信號。

3.2.3 設備告警

設備告警采用的是雙向傳輸系統，監控主機按照預定的程序對目標設備進行運行參數的監控，并對參數信息進行時時對比，對存在異常的參數設備發出告井信息，并在總控屏幕上顯示異常設備的位置以及異常狀態。

3.3 物理連接

導航設備參數信息監控系統的物理網絡線路采用光纖作為數據傳輸媒介，完成監控系統中各主要硬件的網絡連接。實現系統的各項功能。如圖1所示。

3.4 監控中心

監控中心采用了雙機備份的設計思路，通過設立主次兩臺監控主機，實現24小時無間斷的監控功能。兩個主機交替使用，既降低了設備的鼓掌發生率，也為維護檢修工作提供了方便，同時在一臺主機發生故障時，無需停運系統就可以完成維修工作。監控主機采用的數字結構，通過軟協議來連接監控總線。通過監控總線將監控信息傳輸這復接設備，復接設備完成數字化信號轉換后，向系統主機進行編碼輸出。實現監控系統的各項功能。

3.5 處理策略

本系統在參數信息處理中的具體環節如下：

（1）監控中心會定期向系統中所有具備通信功能的設備發送對應的檢測數據信號，并根據通信部件的回執情況，判斷自身的通信功能是否存在故障。

（2）系統采用多路的信息采集模式，系統對采集的參數信息信號進行了數字化處理，統一了參數信息的傳輸格式，降低了參數信息傳輸誤差，也減輕了數字信息傳輸服務器的負擔。

（3）采用雙模的數據處理模式，將數據采集系統和數據儲存分析系統區分，獨立運營。在數據采集服務器發生故障時，不會導致數據丟失風險。

（4）系統的自控功能設置了人工強制介入和調試模式，在系統自檢功能發生鼓掌或存在偏差時，方便人工調試以及維護。

3.6 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。