機(jī)場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機(jī)制研究

機(jī)場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機(jī)制研究摘要：機(jī)場助航燈系統(tǒng)是確保飛機(jī)飛行安全的重要視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，在飛機(jī)行進(jìn)和著陸過程中起到至關(guān)重要的作用，直接影響飛機(jī)正常起降的安全性。本文對(duì)機(jī)場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機(jī)制研究。關(guān)鍵詞：助航燈；信息管理系統(tǒng)；故障預(yù)警機(jī)制目前，助航燈的故障概率比較高，由于機(jī)場的面積很大，設(shè)備的覆蓋范圍廣，采用人工檢查，將耗費(fèi)大量人力資源，而且一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，排查故障點(diǎn)并及時(shí)可靠維修也是一個(gè)重大難點(diǎn)。一旦助航燈系統(tǒng)發(fā)生故障不能運(yùn)行，將導(dǎo)致飛機(jī)場運(yùn)行癱瘓。因此，檢測維修部門必須迅速且準(zhǔn)確地對(duì)助航燈系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)［4］。機(jī)場助航燈維護(hù)管理系統(tǒng)對(duì)于維護(hù)機(jī)場的航行燈，并確保整個(gè)機(jī)場的正常運(yùn)行具有重要的價(jià)值。一、總體設(shè)計(jì)助航燈光系統(tǒng)原理。機(jī)場助航燈光系統(tǒng)分在機(jī)場的布范圍很廣，在每個(gè)助航燈具與隔離變壓器之間安裝一個(gè)燈位信息采集模塊，該模塊實(shí)時(shí)檢測每個(gè)助航燈的工作狀態(tài)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析，計(jì)算出助航燈的燈光等級(jí)和故障類型，然后傳送給另一單片機(jī)控制的載波通訊單元，該單元以載波通訊方式把助航燈的故障信息發(fā)送到主供電回路上，在恒流調(diào)光器的主回路電纜上安裝定位系統(tǒng)控制單元，把燈位信息采集模塊反饋回來的信號(hào)進(jìn)行解碼處理，同時(shí)把處理后的信息送到燈光站的控制室模塊中，通過顯示單元把當(dāng)前機(jī)場助航燈具的工作狀態(tài)和故障信息實(shí)時(shí)地顯示出來，從而達(dá)到快速實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的定位助航燈光系統(tǒng)的故障。助航燈光故障定位系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)主要由兩部分構(gòu)成：①定位系統(tǒng)主控單元，主要由載波通訊單元、數(shù)據(jù)處理單元構(gòu)成；②燈位信息采集模塊，即現(xiàn)場助航燈故障檢測部分和載波通信部分，其中助航燈故障檢測部分由故障檢測單元、傳感器構(gòu)成，載波通訊部分由載波通訊單元、地址編碼單元構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)包括：故障檢測單元、載波通訊單元、地址編碼單元、電力線接口單元等。故障定位。該系統(tǒng)能自動(dòng)檢測助航燈故障情況，并準(zhǔn)確定位故障助航燈的坐標(biāo)，在控制室中顯示出來。隔離變壓器和燈具之間安裝單片機(jī)控制的故障檢測單元，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場助航燈工作狀態(tài)，分析燈光等級(jí)和故障情況，傳給燈位信息采集模塊，燈位信息采集模塊根據(jù)接收到的控制室模塊命令信號(hào)，以FSK載波通訊的方式傳輸?shù)街鞔螣艄庹究刂剖遥瓿上鄳?yīng)的故障信息采集和上傳，經(jīng)控制室模塊處理后顯示相關(guān)的參數(shù)，參數(shù)包括：故障助航燈的地址、故障類型等信息。故障定位的過程：（1）塔臺(tái)計(jì)算機(jī)直接發(fā)命令給燈光站管理計(jì)算機(jī)，由燈光站管理計(jì)算機(jī)發(fā)布開燈、巡檢命令；或由燈光站工作人員在接到塔臺(tái)的電話通知后，操作燈光站管理計(jì)算機(jī)發(fā)布開燈、巡檢命令，命令發(fā)送給對(duì)應(yīng)的主控單元。（2）定位系統(tǒng)主控單元在接到燈光站管理計(jì)算機(jī)的命令后，向指定的調(diào)光器發(fā)送光級(jí)設(shè)定命令。（3）調(diào)光器設(shè)定光級(jí)。（4）回路穩(wěn)定后，燈位檢測單元檢測燈具狀態(tài)，將檢測結(jié)果利用電力線載波分時(shí)傳送給定位系統(tǒng)主控單元。（5）定位系統(tǒng)主控單元將接收到的信息傳送給燈光站管理計(jì)算機(jī)，燈光站管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、顯示及存儲(chǔ)。（6）塔臺(tái)計(jì)算機(jī)在必要時(shí)查看燈光站管理計(jì)算機(jī)中的燈位巡檢信息。二、助航燈故障預(yù)警機(jī)制傳統(tǒng)的助航燈運(yùn)維管理方法存在耗時(shí)耗力、問題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、故障只能事后處置無法提前預(yù)警等痛點(diǎn)。本文提出的故障預(yù)警機(jī)制，可以在助航燈設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，第一時(shí)間發(fā)出告警，使運(yùn)維人員可以及時(shí)處理。同時(shí)，系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)，可以對(duì)助航燈設(shè)備可能發(fā)生的故障提前預(yù)警，降低助航燈設(shè)備發(fā)生故障的概率。本文設(shè)計(jì)的助航燈管理系統(tǒng)在助航燈設(shè)備內(nèi)增加了實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備主要監(jiān)測溫度、振動(dòng)和工作電流三個(gè)物理量。其中，溫度變量與時(shí)間變量相結(jié)合，作為助航燈設(shè)備故障發(fā)生的背景條件。振動(dòng)監(jiān)測量用于診斷助航燈設(shè)備是否出現(xiàn)碎裂或安裝部件松動(dòng)等故障，工作電流監(jiān)測量用于診斷助航燈設(shè)備是否出現(xiàn)斷路或短路故障。振動(dòng)監(jiān)測類相關(guān)故障預(yù)警策略關(guān)系式如下所示：其中，Vi為第i次振動(dòng)檢測值；Vmean為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的所有振動(dòng)檢測值的平均值；f為根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果人為確定的振動(dòng)故障預(yù)警累計(jì)次數(shù)；a為判定振動(dòng)故障的比例系數(shù)。在上式中，當(dāng)左側(cè)的統(tǒng)計(jì)次數(shù)大于右側(cè)的振動(dòng)故障超限次數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出振動(dòng)異常預(yù)警，相關(guān)工作人員則根據(jù)此預(yù)警信息排查助航燈設(shè)備可能存在的碎裂或安裝部件松動(dòng)等故障。為了避免飛機(jī)起降過程中強(qiáng)沖擊引起振動(dòng)監(jiān)測設(shè)備頻繁出現(xiàn)誤報(bào)情況，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)管理人員在保障系統(tǒng)漏報(bào)概率達(dá)標(biāo)的情況下，根據(jù)故障預(yù)警與現(xiàn)場診斷反饋情況的匹配程度，人為調(diào)整故障預(yù)警累計(jì)次數(shù)f和比例系數(shù)a的大小，則可以降低系統(tǒng)的誤報(bào)概率。飛機(jī)起降引起的振動(dòng)超限報(bào)警是瞬時(shí)的，而助航燈故障引起的報(bào)警持續(xù)時(shí)間要長一些。因此，通過合理調(diào)整a和f的大小，可以在滿足一定誤報(bào)率的情況下，初步判定是否為助航燈故障報(bào)警。此方法計(jì)算簡單，便于提升系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。電流監(jiān)測類相關(guān)故障預(yù)警策略關(guān)系式如下所示：Ireal-lmeannalmean，即Irealn(1+a)Imean其中，a為判定短路故障的比例系數(shù)；Imean為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的所有電流檢測值的平均值；Ireal為最新一次的電流檢測值。Imean-lreal^Blmea門，即(1-B)Imeannireal其中，B為判定斷路故障的比例系數(shù)；Imean為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的所有電流檢測值的平均值；Ireal為最新一次的電流檢測值。在上式中，助航燈系統(tǒng)管理人員需根據(jù)設(shè)備的工作時(shí)長、工作環(huán)境溫度、維修保養(yǎng)記錄等信息設(shè)定合理的短路、斷路比例系數(shù)，助航燈管理系統(tǒng)便可準(zhǔn)確判定設(shè)備的電氣類故障，在助航燈設(shè)備發(fā)生斷路或短路故障前，給出故障預(yù)警。三、機(jī)場助航燈光系統(tǒng)故障采取的相關(guān)對(duì)策機(jī)場的面積較大，助航燈光長時(shí)間暴露在外，經(jīng)過風(fēng)吹雨打、烈日暴曬等外部因素的影響，極易在使用過程中出現(xiàn)故障，助航燈光出現(xiàn)問題后，若未能短時(shí)間內(nèi)檢修完畢，會(huì)給飛機(jī)運(yùn)行帶來的極大安全隱患。相關(guān)部門應(yīng)采用科學(xué)的監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)助航燈光系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行日常檢測，從而及時(shí)預(yù)估故障的種類，提前制定應(yīng)對(duì)措施，減少處理故障帶來的安全威脅。使用LED燈進(jìn)行傳統(tǒng)燈泡替換。首先，對(duì)于助航燈光系統(tǒng)，長時(shí)間使用的燈泡類型應(yīng)進(jìn)行換代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，LED燈具有傳統(tǒng)燈泡所不及的優(yōu)點(diǎn)，如耗電量小、亮度高、使用壽命長、質(zhì)量好、應(yīng)對(duì)外界的破壞能力強(qiáng)，雖然價(jià)格相對(duì)于傳統(tǒng)的燈泡較高，但是從根本上降低了能耗。其次，要對(duì)燈泡的使用壽命進(jìn)行記錄，定時(shí)更換燈泡，大大減少燈泡出現(xiàn)故障的頻率，從而降低機(jī)場助航燈光系統(tǒng)的故障頻率。對(duì)燈泡進(jìn)行分區(qū)域、分組編號(hào)以及使用科學(xué)的監(jiān)測定位系統(tǒng)。由于在助航燈光出現(xiàn)問題后，相關(guān)檢修人員無法短時(shí)間內(nèi)到達(dá)燈光故障地點(diǎn)，對(duì)于故障燈光的定位無法迅速鎖定，因此，可以對(duì)燈泡進(jìn)行分區(qū)域、分組編號(hào)，再采用科學(xué)的監(jiān)測定位系統(tǒng)進(jìn)行助航燈光的觀察處理。其次，可以給檢測人員配備體積較小的能在機(jī)場駕駛的小型交通工具，減少工作人員的時(shí)間損耗，從而爭分奪秒地完成機(jī)器檢修。機(jī)場應(yīng)制定合理有效的助航燈光系統(tǒng)維護(hù)條例，定期定時(shí)地進(jìn)行助航燈光的維護(hù)管理，減少助航燈光的故障概率。要擁有一批專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員。及時(shí)解決助航燈光的故障問題，就要擁有一批具有專業(yè)素質(zhì)極高的工作人員，因此，機(jī)場在招聘工作人員時(shí)，要本著實(shí)事求是的原則進(jìn)行人員選擇，助航燈光需要能力強(qiáng)的工作人員進(jìn)行日常維護(hù)這是對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)尊重的體現(xiàn)。機(jī)場助航燈光系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)場的運(yùn)行中的作用