控制系統(tǒng)開發(fā)的任務(wù)書

1、助航燈光控制系統(tǒng)開發(fā)任務(wù)書1：公司目前控制系統(tǒng)的需求概況      鑒于我上海航安機(jī)場設(shè)備有限公司在民航領(lǐng)域的不斷發(fā)展，隨著知名度的不斷提高，和市場份額的逐漸擴(kuò)大，我公司的市場影響力逐漸加大。同時(shí)中國在對外的援助和投資的力度逐漸加強(qiáng)，獲得大型的基礎(chǔ)建設(shè)工程，其中不乏有第三世界的機(jī)場類基礎(chǔ)建設(shè)工程，而擁有FAA許可證的公司，目前在國內(nèi)僅有一家，我們成為他們當(dāng)仁不讓的合作伙伴，隨著中國在第三世界國家的投資發(fā)展速度比以前增快了很多，我們近來不斷接到這方面的信息和項(xiàng)目合作要求。主要原因是目前這些中國公司之前主要的工作是道路、橋梁、鐵路、大型公共建筑等，機(jī)場的工程相對于他們

2、比較陌生，而這類的公司在民航助航領(lǐng)域不管是設(shè)備安裝、還是人員調(diào)試等方面基本上還處于空白階段?，F(xiàn)如今國內(nèi)安裝公司逐漸進(jìn)入此領(lǐng)域希望能夠分得一杯羹，但是作為同行業(yè)（同為施工方）不可調(diào)和的矛盾，此類的大型國有公司不會(huì)一直這樣下去，以后的他們直接操作的可能極大，為保證我們將來的國際市場的蛋糕在國內(nèi)這一方面的份額我們需要完善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和供應(yīng)商體系成為一家真正的助航設(shè)備成套供應(yīng)商，建立同這些“中”字頭公司的直接合作已經(jīng)是提到日程上來了。分析之后，我們公司目前助航燈具已經(jīng)處于全套設(shè)備的生產(chǎn)能力，同時(shí)隔離變壓器和燈箱也不是難題，調(diào)光器和監(jiān)控系統(tǒng)是我公司目前的短板，其中調(diào)光器的問題是可以解決的因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)有多家企

3、業(yè)可以生產(chǎn)調(diào)光器比較多，我們和合作伙伴完全能夠采用商業(yè)合作的方式解決，但是監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際上均由各個(gè)公司自主開發(fā)的，也是他們主要的利潤來源，如果我們能夠解決這個(gè)難題，將對于我們今后在助航燈光領(lǐng)域有著極高的自主性而不再依賴于其他廠家。所以監(jiān)控系統(tǒng)是我們目前所需要攻克的重要科目。其設(shè)計(jì)的要求必須滿足如下標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范機(jī)場助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)（ALCMS）的設(shè)計(jì)，主要依據(jù)ICAO（國際民航組織）、IEC（國際電工協(xié)會(huì)）、FAA（美國聯(lián)邦航空署）已經(jīng)制定和發(fā)布的以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，在使用時(shí)將以最新版本為準(zhǔn)：民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（MH5001-2006）IEC61822-2002恒流調(diào)光器技術(shù)要求IEEE

4、802.3x / MAP3.0ICAO 附件14 第四版ICAO 機(jī)場設(shè)計(jì)手冊第四部分FAA AC 150/5345-56（L-890）機(jī)場燈光監(jiān)視和控制系統(tǒng)（ALCMS）技術(shù)要求GB/T 14394-93 計(jì)算機(jī)軟件可靠性和可維護(hù)性ISO11898 工業(yè)CAN現(xiàn)場總線EN 60 529/10.91標(biāo)準(zhǔn) IP55保護(hù)等級(jí)2：目前需要開發(fā)的控制系統(tǒng)的應(yīng)用 目前需要開發(fā)的系統(tǒng)應(yīng)隸屬于小型系統(tǒng)，它的主要客戶對象為第三世界的國家機(jī)場項(xiàng)目和馬上就要在國內(nèi)實(shí)施的小型通用型機(jī)場的控制系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、易操作、便于擴(kuò)展、維護(hù)費(fèi)用低等功能。原因是國外的第三世界國家的機(jī)場運(yùn)行并不像國內(nèi)那樣的高要求，屬于在

5、硬件上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國內(nèi)的要求。他們的燈光站基本上均是無人值守站，塔臺(tái)控制、氣象、導(dǎo)航、無線電信標(biāo)、燈光控制等控制系統(tǒng)均在塔臺(tái)一個(gè)建筑物內(nèi)全部包含了，以至于他們的燈光監(jiān)控系統(tǒng)的要求不需要向國內(nèi)這樣的高標(biāo)準(zhǔn)，完全可以簡單化、功能需滿足簡易機(jī)場和一類運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。3：構(gòu)成此系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖：塔臺(tái)燈光計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)在線式UPS不間斷電源 調(diào)光器監(jiān)控接口單元冗余現(xiàn)場CAN網(wǎng)絡(luò)其基本設(shè)備是由一臺(tái)主控計(jì)算機(jī)、一臺(tái)UPS電源、HUB（集線器）、FSU(兼容數(shù)字接口)、8-10臺(tái)調(diào)光器、和若干CAN總線電纜和若干米單模6芯光纜組成。圖1：控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D本地冗余現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本地網(wǎng)絡(luò)是在監(jiān)視計(jì)算機(jī)與被控對象(調(diào)光器

6、等)相連的控制網(wǎng)絡(luò)。本地冗余通訊網(wǎng)絡(luò)采用的是控制器局域網(wǎng)（CAN- Controller Area Network）。傳輸速率1M/S，傳輸介質(zhì)為雙絞線。雙網(wǎng)互為冗余，同時(shí)工作，一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，完全不會(huì)影響到另一條網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)功能不受任何影響。CAN總線規(guī)范現(xiàn)已被國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，它廣泛地應(yīng)用于集散控制領(lǐng)域，其信號(hào)傳輸介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜，光纖等；直接傳輸?shù)淖钸h(yuǎn)距離為10公里，CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，因而傳輸時(shí)間短，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。CAN總線的采用提高了系統(tǒng)的可靠性和標(biāo)準(zhǔn)化程度l 塔臺(tái)燈光站計(jì)算機(jī)依據(jù)優(yōu)先權(quán)進(jìn)行總線訪問。l 無破壞性的基于優(yōu)先

7、權(quán)的總線仲裁。l 借助接收濾波的多地址幀傳送。l 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求。l 配置靈活性。l 錯(cuò)誤檢測和出錯(cuò)信號(hào)。l 發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯(cuò)而破壞的幀可自動(dòng)重發(fā)送。l 暫時(shí)錯(cuò)誤和永久性故障節(jié)點(diǎn)的判別以及故障節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)脫離。本地網(wǎng)通訊主要的功能是與本地被監(jiān)控設(shè)備的通訊功能，即下發(fā)控制命令，采集設(shè)備的數(shù)據(jù)、報(bào)警等信息，監(jiān)視本地網(wǎng)設(shè)備是否通訊正常。4：客戶端功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)監(jiān)控程序的人機(jī)交互部分圖形界面，采取多文檔結(jié)構(gòu)，主窗體設(shè)為主文檔，只有一個(gè)；子窗體設(shè)為子文檔，有很多個(gè)。運(yùn)行時(shí)，主文檔界面保持不變，通過主文檔上工具條及其子菜單的點(diǎn)擊實(shí)現(xiàn)子文檔的切換。由于子文檔中的內(nèi)容非常豐富，程序運(yùn)行耗時(shí)較大，

8、因此采用事件觸發(fā)和子文檔不顯示即卸載的機(jī)制，達(dá)到實(shí)時(shí)、快速和有效的要求。同時(shí)采用定時(shí)播放動(dòng)畫的方式向操作者提供程序正在運(yùn)行的標(biāo)志，采用定時(shí)閃爍的標(biāo)志向操作者提示各VC+動(dòng)態(tài)鏈接庫和網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)。在主文檔窗體中，有一個(gè)自制的動(dòng)畫控件，用來顯示當(dāng)前子窗體的名稱，有幾個(gè)自制的可變邊框、文字、顏色的控件，用來顯示機(jī)場運(yùn)行類別，能見度信息，當(dāng)前系統(tǒng)控制權(quán)在哪個(gè)機(jī)器上，本機(jī)有無控制權(quán)，操作員姓名，主備狀態(tài)，單燈故障檢測系統(tǒng)燈光站狀態(tài)，燈光，電力和油機(jī)的通信狀態(tài)等內(nèi)容（此部分看開發(fā)難度，決定是否需要）。國外的機(jī)場油機(jī)大多是處于24小時(shí)工作狀態(tài)。鑒于本次所需要開發(fā)的系統(tǒng)我們要求具有結(jié)構(gòu)簡單、直觀、操作方便的

9、特點(diǎn)。同時(shí)功能著重于助航燈光的控制，不需要目前流行于大型控制系統(tǒng)的場景化按鍵的設(shè)置，能夠在界面上之顯示所需控制的回路名稱，包括進(jìn)近燈光、入口及末端燈光、PAPI燈光、跑道燈光、滑行引導(dǎo)標(biāo)記牌、滑行道燈光、停機(jī)坪燈光等使其能夠直接控制場道上的所有燈光。下面就界面的形式做詳細(xì)的分析：建議選用類似于下圖的方式作為主界面：在界面的中上部要求能夠顯示跑道運(yùn)行狀況和停止排燈的工作狀態(tài)級(jí)在界面的左上測 在界面右側(cè)上部顯示滑行道顯示相關(guān)的跑道回路名稱 運(yùn)行狀況（包括滑行道燈具和（依次為：進(jìn)近、入口及末端、PAPI、跑道燈具） 標(biāo)記牌和機(jī)位牌回路） 和跑道回路一樣可以顯示工作狀態(tài)并可以調(diào)節(jié)光級(jí)同時(shí)顯示燈光運(yùn) 行

10、等級(jí)（1-5級(jí)光）文件要求可以鏈接或嵌入map view 文件，可直接導(dǎo)入相應(yīng)項(xiàng)目的cad文件形成直觀的機(jī)場構(gòu)型文件設(shè)立可調(diào)節(jié)光級(jí)按鍵顯示停機(jī)坪部分和其他的燈光狀態(tài)以及跑道的信息圖2：監(jiān)控系統(tǒng)主界面系統(tǒng)界面簡介下面一個(gè)助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹機(jī)場助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)主要的系統(tǒng)界面，對于機(jī)場助航燈光監(jiān)視和控制系統(tǒng)項(xiàng)目，根據(jù)機(jī)場助航燈光飛行區(qū)構(gòu)型設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面。系統(tǒng)操作控制程序系統(tǒng)控制程序被安裝在燈光站，該程序提供一個(gè)圖形化的人機(jī)界面，以便機(jī)場操作人員對機(jī)場的燈光系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制，并且能夠顯示和打印系統(tǒng)各個(gè)部分的實(shí)時(shí)信息；當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)某一設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，產(chǎn)生聲光報(bào)警和文字提示。燈

11、光系統(tǒng)機(jī)場平面上的燈光通過顏色的變化來表示關(guān)閉、打開和調(diào)整光級(jí)的狀態(tài)。只有當(dāng)該工作站具有控制權(quán)限時(shí)，才可以設(shè)置和調(diào)整光級(jí)，否則只能處于監(jiān)視狀態(tài)?？刂品绞剑簡为?dú)控制、組控制、停止排控制光級(jí)信息：分別顯示各個(gè)回路的命令光級(jí)和實(shí)際光級(jí)能見度設(shè)置：分別將白天和黑夜的能見度分為五個(gè)級(jí)別，可以根據(jù)具體情況，使每個(gè)級(jí)別對應(yīng)一定的光級(jí)，設(shè)置了能見度即設(shè)置了光級(jí)。通訊設(shè)置及歷史數(shù)據(jù)查詢在通訊系統(tǒng)的菜單中，可以實(shí)現(xiàn)：通訊參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢，每個(gè)選項(xiàng)對應(yīng)相應(yīng)的對話框。通訊參數(shù)設(shè)置：設(shè)定與電力模擬屏通訊的通訊端口和通訊參數(shù)數(shù)據(jù)查詢：通過設(shè)定查詢條件（例如：數(shù)據(jù)文件、起止時(shí)間、系統(tǒng)、地點(diǎn)、事件），可以查詢某一部分的

12、詳細(xì)信息，例如：回路工作時(shí)間、權(quán)限轉(zhuǎn)移、絕緣電阻等。控制系統(tǒng)需要提供如下功能：燈光站應(yīng)具有與塔臺(tái)工作站不同的特點(diǎn)。由于塔臺(tái)燈光站主要用于設(shè)備監(jiān)視和維護(hù)，因此其設(shè)備告警資料應(yīng)比塔臺(tái)工作站更加豐富，所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示，任何故障告警，包括調(diào)光器的某項(xiàng)告警、發(fā)電機(jī)的某項(xiàng)告警等均會(huì)在工作站上顯示，從而提示維護(hù)人員及時(shí)進(jìn)行設(shè)備檢修和維護(hù)。 同時(shí)，工作站還能將每個(gè)燈光串聯(lián)回路的電壓、電流、功率、工作累計(jì)時(shí)間、回路絕緣電阻、調(diào)光器電源等進(jìn)行顯示與記錄。至少包括下列信息：1. 燈光回路名稱及各回路光級(jí)；2. 被控對象的通訊狀態(tài)及本地/遙控狀態(tài)；3. 燈光回路的電流、電壓；4. 燈光回路故障；5. 計(jì)算機(jī)工作

13、情況；6. 系統(tǒng)控制權(quán)。7. 它們應(yīng)對下列異常情況顯示預(yù)警信號(hào)：調(diào)光器本地；l 燈光回路絕緣電阻下降超過設(shè)定的下限值；l 調(diào)光器執(zhí)行的亮度等級(jí)與塔臺(tái)指令亮度等級(jí)不符；l 失效閃光燈超過預(yù)置數(shù)（如果有順序閃光燈的配置情況下）；8. 下列故障應(yīng)有事故聲光報(bào)警：l 燈光串聯(lián)回路開路短路；l 調(diào)光器過流保護(hù)動(dòng)作跳閘；這部分有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組的功能可以暫時(shí)作為備用功能暫不開發(fā)。但需要預(yù)留功能位置。l 調(diào)光器失去輸入電源；l 柴油發(fā)電機(jī)頻率越限；l 柴油發(fā)電機(jī)過載；l 柴油發(fā)電機(jī)水溫油壓超限；l 電源故障跳閘；l 通信通道故障；9. 以下切換應(yīng)有顯示與記錄：l 電源切換；l 調(diào)光器的主備機(jī)切換；l 塔臺(tái)燈光

14、站的操作權(quán)授予與收回；l 調(diào)光器的光級(jí)變化；l 通信通道故障時(shí)通信路由的切換。異常情況和故障出現(xiàn)的時(shí)間、類型、特征及所在系統(tǒng)的位置和相關(guān)信息均儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)，在維修中心可隨時(shí)顯示并打印出來 圖3：監(jiān)控系統(tǒng)故障記錄界面10. 燈光回路光級(jí)的變化、監(jiān)控授權(quán)的變化等信息發(fā)出聲光提示，以提醒維護(hù)人員注意。11. 根據(jù)需要可顯示選定的某段時(shí)間內(nèi)的歷史紀(jì)錄，系統(tǒng)位置的歷史紀(jì)錄。可隨時(shí)提取實(shí)時(shí)運(yùn)行紀(jì)錄、12 個(gè)月內(nèi)的歷史報(bào)告圖4：歷史記錄存儲(chǔ)模擬圖12. 網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)備功能l 網(wǎng)絡(luò)和接口設(shè)備用于與具體監(jiān)控設(shè)備（調(diào)光器、順序閃光燈等）進(jìn)行接口。該接口設(shè)備主要完成協(xié)議轉(zhuǎn)換的功能，將各設(shè)備廠商提供的接口協(xié)議轉(zhuǎn)換成

15、監(jiān)控系統(tǒng)能識(shí)別的協(xié)議，并將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。由于要轉(zhuǎn)換接口協(xié)議，所以需要監(jiān)控的系統(tǒng)必須能夠提供給監(jiān)控系統(tǒng)以足夠的接口協(xié)議參數(shù)和說明。監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能支持絕大多數(shù)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，對于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備應(yīng)能提供特殊接口進(jìn)行連接。5：通信方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1. 計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)使用穩(wěn)定的UNIX或WIN 2000以上的操作系統(tǒng)。助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的硬件和軟件單元，這樣能使得維護(hù)更加便利和便宜?？梢允瓜到y(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的接口（RS485、TCP/IP 等）同其它系統(tǒng)相集成，而不需要使用專用的硬件和協(xié)議。2. 系統(tǒng)性能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有完整的性能監(jiān)控用于監(jiān)測系統(tǒng)的死鎖和其它系統(tǒng)命令的錯(cuò)誤執(zhí)行情況。任何性能的缺損或者任務(wù)的

16、掛斷都會(huì)被檢測到，并報(bào)告在錯(cuò)誤日志中，同時(shí)在維護(hù)工作站顯示。3. 助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)l 塔臺(tái)工作站通信應(yīng)基于LAN（局域網(wǎng)）的方式。l 應(yīng)采用內(nèi)置服務(wù)功能來規(guī)范數(shù)據(jù)的通信，并限制各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)所使用的帶寬，以避免擁塞。l 網(wǎng)絡(luò)中的信號(hào)衰減應(yīng)不影響通訊質(zhì)量。應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。系統(tǒng)須有抗干擾能力。l 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展；系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間4. 系統(tǒng)的總體響應(yīng)時(shí)間l 助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)滿足以下所有響應(yīng)時(shí)間的要求：l 從塔臺(tái)工作站輸入命令至系統(tǒng)接受或拒絕命令所消耗的時(shí)間< 0.5秒；l 從輸入命令開始，到控制信號(hào)輸出至受控設(shè)備所消耗的時(shí)間< 1.0 秒；l 從受控設(shè)備發(fā)出響應(yīng)到信息在塔臺(tái)工作站顯示所消耗的時(shí)間< 1.0 秒；l 從發(fā)出單條路由命令開始至路由打開所消耗的時(shí)間< 1.0 秒；l 從路由打開到塔臺(tái)燈光工作站出現(xiàn)該事件的指示的時(shí)間< 1.0 秒；l 燈光發(fā)生故障到信息在塔臺(tái)燈光工作站顯示所消耗的時(shí)間<5.0 秒。5. 系統(tǒng)接口l 燈光監(jiān)控系統(tǒng)接口總體要求助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)與調(diào)光器的接口與市場上的調(diào)光器兼容能夠無縫連接市場上的調(diào)光器。l 兼容典型的幾個(gè)控制總線系統(tǒng)，能夠針對市場上主要的幾種總線如：CAN-BUS、J-BUS、PRO-BUS