機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

李興旺

摘要：為了進(jìn)一步滿足機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的建設(shè)需求，從宏觀上對(duì)具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開了分析，旨在促進(jìn)機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)跑道;燈光照明;控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)跑道燈光助航是確保飛機(jī)飛行安全的重要舉措，在飛機(jī)進(jìn)行與著陸中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，尤其是在夜間或者陰雨天等能見度相對(duì)較低的條件下，跑道助航燈就顯得尤為重要了。因此，現(xiàn)代化機(jī)場(chǎng)都將跑道助航燈光建設(shè)納入到機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)設(shè)施建設(shè)之中，但由于不同國家與地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)存在差異，不同基層跑道燈光的設(shè)計(jì)方式也存在著較大的差異。為了進(jìn)一步提升國際航空發(fā)展的統(tǒng)籌性，國際民用航空組織（ICAO）逐步推出了統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)化的國際通用準(zhǔn)則，并對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的分析與研究。

1.機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)前階段機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際需求，跑道燈孔控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：獨(dú)立的變壓器房、柴油機(jī)房、恒流調(diào)光器、燈光電纜、隔離變壓器、燈箱。其中恒流調(diào)光器是系統(tǒng)的最關(guān)鍵組成，恒流調(diào)光器主要包含外圍電路、檢測(cè)與采樣電路、液晶顯示電路以及相關(guān)保護(hù)電路等組成。整體設(shè)計(jì)過程應(yīng)采用搭積木式的設(shè)計(jì)思路，不同部門的組成電路之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)，共同運(yùn)行，從而為整體系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)提供必要保障。如下圖1中所示，為機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖。

2.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 IGBT設(shè)計(jì)

根據(jù)總體設(shè)計(jì)的需求，機(jī)場(chǎng)跑道助航燈光控制系統(tǒng)硬件部分分為強(qiáng)電與弱點(diǎn)兩個(gè)，其中弱電部分的組成為主控制器與輔助電路，強(qiáng)電部分則主要由功率驅(qū)動(dòng)電路變壓器構(gòu)成，其中IGBT是最為常用的開關(guān)器件，也是整個(gè)強(qiáng)電部分最核心的硬件，所以需要圍繞其設(shè)置一系列的故障保護(hù)電路以維護(hù)其安全穩(wěn)定運(yùn)行。一般情況下，選擇關(guān)鍵功率放大元件電子權(quán)期間IGBT，這會(huì)對(duì)助航燈光系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響。目前階段市場(chǎng)上常見的IGBT生產(chǎn)商主要有德國英飛凌、西門康，瑞士ABB，美國仙童等公司，日本的三菱以及富士等。其中歐美國家所生產(chǎn)的產(chǎn)品主要應(yīng)用于電子與通信行業(yè)，而日本產(chǎn)品則主要應(yīng)用于感應(yīng)。對(duì)于機(jī)場(chǎng)助航燈光控制系統(tǒng)而言，其使用更傾向于感應(yīng)。為此，建議機(jī)場(chǎng)助航燈光控制系統(tǒng)應(yīng)盡量選擇日本產(chǎn)品。

2.2 DSP及其外圍電路設(shè)計(jì)

DSP是整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，也是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總要組成部分，DSP及其外圍電路的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整體系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)合當(dāng)前階段國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的綜合水平以及機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的使用需求，一般情況下可以選擇T1公司所生產(chǎn)的TMS320F2812作為數(shù)字信號(hào)處理器，該系列的DSP采用了高性能靜態(tài)COMS技術(shù)，同時(shí)支持JTAG邊界掃描接口，具備快速中斷響應(yīng)和處理的能力，此外還需要配置高性能的32位CPU。如下圖2、3中所示分別為DSP的時(shí)鐘信號(hào)與JTAG接口電路。通信板是以NXP有限公司的LPC2294HBD144單片機(jī)為核心控制芯片。在短距離的情況下，選擇通信接口電路，恒定電流的調(diào)光控制單元和控制面板的設(shè)計(jì)是通過RS232連接。

2.3 系統(tǒng)的安全保護(hù)

為了提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，還需要提升系統(tǒng)的安全保護(hù)能力，具體而言，系統(tǒng)需要具備過熱保護(hù)與故障自動(dòng)報(bào)警兩方面的保護(hù)措施。在具體設(shè)計(jì)中過熱保護(hù)主要采用三種保護(hù)方式：（1）在電路中增設(shè)溫度繼電器，一旦超過設(shè)定的溫度值就會(huì)觸發(fā)自動(dòng)保護(hù);（2）在IGBT模塊中增裝散熱片。設(shè)置在散熱器保護(hù)溫度為攝氏度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)被包圍的繼電器和小的敏感區(qū)域，通常與常閉觸點(diǎn)，溫度繼電器是由雙金屬熱保護(hù)元件。故障自動(dòng)報(bào)警保護(hù)主要是通過恒流調(diào)光器來實(shí)現(xiàn)的，如果恒流調(diào)光器出現(xiàn)故障，則會(huì)通過聲音和燈光向周圍發(fā)出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警。

3.軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從機(jī)場(chǎng)跑道燈光控制系統(tǒng)的實(shí)際實(shí)用情況來看，軟件系統(tǒng)主要為監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)采用CAN總線設(shè)計(jì)方式，采用雙機(jī)雙網(wǎng)模式，同時(shí)需要具備燈光控制、信息查詢、數(shù)據(jù)采集等功能，現(xiàn)場(chǎng)恒流調(diào)光器系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基本功能，以及系統(tǒng)基本的電流環(huán)控制回路的設(shè)計(jì)，

設(shè)計(jì)通信方式有總線，總線以高速度，高容錯(cuò)的特點(diǎn)被選擇，助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)用編程實(shí)現(xiàn)，界面把機(jī)場(chǎng)的幾何形狀，燈的位置顯示出來，同時(shí)設(shè)計(jì)了每個(gè)回路的控制，光級(jí)的控制，還設(shè)計(jì)了不同的顏色表示不同的光級(jí)，簡(jiǎn)單明了。

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