機場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機制研究

機場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機制研究摘要：機場助航燈系統(tǒng)是確保飛機飛行安全的重要視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，在飛機行進和著陸過程中起到至關(guān)重要的作用，直接影響飛機正常起降的安全性。本文對機場助航燈信息管理系統(tǒng)及故障預(yù)警機制研究。關(guān)鍵詞：助航燈；信息管理系統(tǒng)；故障預(yù)警機制目前，助航燈的故障概率比較高，由于機場的面積很大，設(shè)備的覆蓋范圍廣，采用人工檢查，將耗費大量人力資源，而且一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，排查故障點并及時可靠維修也是一個重大難點。一旦助航燈系統(tǒng)發(fā)生故障不能運行，將導(dǎo)致飛機場運行癱瘓。因此，檢測維修部門必須迅速且準(zhǔn)確地對助航燈系統(tǒng)進行維護［4］。機場助航燈維護管理系統(tǒng)對于維護機場的航行燈，并確保整個機場的正常運行具有重要的價值。一、總體設(shè)計助航燈光系統(tǒng)原理。機場助航燈光系統(tǒng)分在機場的布范圍很廣，在每個助航燈具與隔離變壓器之間安裝一個燈位信息采集模塊，該模塊實時檢測每個助航燈的工作狀態(tài)，并進行實時數(shù)據(jù)處理和分析，計算出助航燈的燈光等級和故障類型，然后傳送給另一單片機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進行解碼處理，同時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)前機場助航燈具的工作狀態(tài)和故障信息實時地顯示出來，從而達到快速實時準(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控制的故障檢測單元，實時采集現(xiàn)場助航燈工作狀態(tài)，分析燈光等級和故障情況，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，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）塔臺計算機直接發(fā)命令給燈光站管理計算機，由燈光站管理計算機發(fā)布開燈、巡檢命令；或由燈光站工作人員在接到塔臺的電話通知后，操作燈光站管理計算機發(fā)布開燈、巡檢命令，命令發(fā)送給對應(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算機的命令后，向指定的調(diào)光器發(fā)送光級設(shè)定命令。（3）調(diào)光器設(shè)定光級。（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算機，燈光站管理計算機進行數(shù)據(jù)的處理、顯示及存儲。（6）塔臺計算機在必要時查看燈光站管理計算機中的燈位巡檢信息。二、助航燈故障預(yù)警機制傳統(tǒng)的助航燈運維管理方法存在耗時耗力、問題發(fā)現(xiàn)不及時、故障只能事后處置無法提前預(yù)警等痛點。本文提出的故障預(yù)警機制，可以在助航燈設(shè)備出現(xiàn)異常時，第一時間發(fā)出告警，使運維人員可以及時處理。同時，系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)挖掘與分析技術(shù)，可以對助航燈設(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)計的助航燈管理系統(tǒng)在助航燈設(shè)備內(nèi)增加了實時監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備主要監(jiān)測溫度、振動和工作電流三個物理量。其中，溫度變量與時間變量相結(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次振動檢測值；Vmean為統(tǒng)計周期內(nèi)的所有振動檢測值的平均值；f為根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果人為確定的振動故障預(yù)警累計次數(shù)；a為判定振動故障的比例系數(shù)。在上式中，當(dāng)左側(cè)的統(tǒng)計次數(shù)大于右側(cè)的振動故障超限次數(shù)時，系統(tǒng)將自動發(fā)出振動異常預(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等故障。為了避免飛機起降過程中強沖擊引起振動監(jiān)測設(shè)備頻繁出現(xiàn)誤報情況，在系統(tǒng)運行過程中，系統(tǒng)管理人員在保障系統(tǒng)漏報概率達標(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)的誤報概率。飛機起降引起的振動超限報警是瞬時的，而助航燈故障引起的報警持續(xù)時間要長一些。因此，通過合理調(diào)整a和f的大小，可以在滿足一定誤報率的情況下，初步判定是否為助航燈故障報警。此方法計算簡單，便于提升系統(tǒng)的響應(yīng)時間。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、機場助航燈光系統(tǒng)故障采取的相關(guān)對策機場的面積較大，助航燈光長時間暴露在外，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，若未能短時間內(nèi)檢修完畢，會給飛機運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)對助航燈光系統(tǒng)的運行進行日常檢測，從而及時預(yù)估故障的種類，提前制定應(yīng)對措施，減少處理故障帶來的安全威脅。使用LED燈進行傳統(tǒng)燈泡替換。首先，對于助航燈光系統(tǒng)，長時間使用的燈泡類型應(yīng)進行換代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，LED燈具有傳統(tǒng)燈泡所不及的優(yōu)點，如耗電量小、亮度高、使用壽命長、質(zhì)量好、應(yīng)對外界的破壞能力強，雖然價格相對于傳統(tǒng)的燈泡較高，但是從根本上降低了能耗。其次，要對燈泡的使用壽命進行記錄，定時更換燈泡，大大減少燈泡出現(xiàn)故障的頻率，從而降低機場助航燈光系統(tǒng)的故障頻率。對燈泡進行分區(qū)域、分組編號以及使用科學(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)檢修人員無法短時間內(nèi)到達燈光故障地點，對于故障燈光的定位無法迅速鎖定，因此，可以對燈泡進行分區(qū)域、分組編號，再采用科學(xué)的監(jiān)測定位系統(tǒng)進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場駕駛的小型交通工具，減少工作人員的時間損耗，從而爭分奪秒地完成機器檢修。機場應(yīng)制定合理有效的助航燈光系統(tǒng)維護條例，定期定時地進行助航燈光的維護管理，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，機場在招聘工作人員時，要本著實事求是的原則進行人員選擇，助航燈光需要能力強的工作人員進行日常維護這是對人們的生命財產(chǎn)尊重的體現(xiàn)。機場助航燈光系統(tǒng)在整個機場的運行中的作用