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摘 要：将工频载波通讯技术和助航灯光检测技术相结合，构成工频载波助航灯光监控巡检系统，实现了助航灯光巡检监控的自动化。系统可以实时监控灯光设备运行情况，保证飞机进近和着陆安全。双向工频通信技术的使用，使得无需重新铺设通讯线路，降低了成本。监控计算机可以合理安排灯光维修时间，提高维修效率。对监控系统关键技术，如工频载波通讯技术和基于TCP/IP协议的局域网通讯实现进行了讨论。该系统的使用可提高灯光系统的可靠性，增强机场地面的保障能力。
关键词：双向工频通信；助航灯光；远程监控系统；故障检测
机场助航灯光系统是保障飞机在夜间和复杂天气条件下进行顺利起飞、着陆、滑行的重要目视助航设备，系统通过灯光构形、光强、颜色及其有效范围提供动态的三维定位信息，部分灯光的失效会影响飞行安全。与传统的设备不同，助航灯光系统规模庞大，设备数量多，大型机场助航灯数量上千盡，若采用传统的停机维修方式，必然造成维修时间增加，而且可酿会下降。所以有必要增加丽雖齡整个维修过程中比例，对助航灯实行健康管理。
2.助航灯光系统基本原理
国际民航组织（ICAO）对机场助航灯光系统的颜色、构型、光强和有效范围等标准有严格的要求，因此机场定时巡检，及时更换、修复故障灯泡。对于一般大型机场而言，助航灯的数量可以达到数千，如果选择发生故障后再进行更换、修复，很可能会影响跑道的正常使用，所以通过对灯具故障预测来提前获取灯具的使用寿命，能够为视情维修赢得充分的时间。机场助航灯光系统主要由调光器、变压器、灯具以及远控单元组成，具体原理图如图1所示。灯具通过隔离变压器构成恒流回路，从而保证所有灯泡光强相同。预测模型采用的采样数据主要来自远控单元对灯具两端帳雜，由于灯具功率P和电流I为恒定，当灯具因使用时间长而导致老化，会进而导致灯具内部电阻R减小，根據U=IR得到灯具两端电压随着使用时间增长而降低，所以通过电压值的变化来间接预测灯具的使用寿命的方法是可行、有效的。
3.系统总体结构及功能描述
导航与照明检测系统由4部分组成：塔式计算机（PC）、照明站控制与管理计算机（上位机）、主控单元（下位机）、远程检测单元和通信回路。助航灯光监控系统结构如图1所示。
监控系统的主要功能包括：
3.1用户操作权限管理
它分为系统管理员和用户，用户只具有操作和查询权限。系统管理员具有系统删除功能、系统功能参数设置和用户管理功能。
3.2三级数据通讯
该系统利用局域网实现了塔式计算机与照明站管理计算机之间的通信，通过串口技术实现了光站管理计算机与多个主控单元之间的通信。通过低压电力线通信技术实现各主控单元与远方灯位巡检单元之间的通信。
3.3助航灯光的监控
使用VisualC++6.0开发机场助航灯分布图，对应于单个光的物理位置和状态信息以图形界面的形式显示给用户。灯位置的状态也可以以故障图表的形式呈现。设置严格的监控和提示功能，控制航行灯（如开关灯和灯位变化），防止误操作。开关灯用声音形式控制操作的每一步，以使用用户。
3.4数据的保存与查询
将现场光检测数据实时存储到access小数据库中，提供快捷、方便的历史数据查询、相关表单生成等服务。数据库与光图形之间实现双向查询功能。
4.单灯监控系统功能实现
4.1系统功能实现
单灯监控系统WindowsXP操作系统下工作，采用Visual C++ 6编程语言和数据库采用Access2000。通信采用3种通信方式：工频载波通信、RS485串行通信和基于TCP/IP协议的局域网通信。监控系统的核心功能是对航标灯的实时监控，包括机场信息交互、历史数据查询和视景维护服务。监控系统界面如图2所示。
4.2通讯功能实现
系统采用局域网技术，实现了塔式计算机与照明站管理计算机之间的通信。它能满足系统安全性的要求和快速稳定的数据传输。导航灯光监控系统有塔台控制和灯光站控制两种工作模式。站在灯光控制模式下，光台工作人员在接到接收塔灯的检查命令后，站管理计算机发出检查命令，使用照明和显示、查询、检查结果；轻站计算机也可获取飞行信息，从塔台提供气象信息供工作人员参考。还可选择塔台控制方式，塔式计算机可直接控制照明站进行计算机管理。检查完毕后，有必要将检测结果送到照明站计算机上。
利用串口技术实现了照明站管理计算机与主控单元之间的通信。主控单元是由AT89S52单片机组成的应用系统。每个主控单元，每个主控单元的调光器相应负责一个调光器，该电路的所有光检测单元电路的控制，主要控制单元的任务包括：光接收站的计算机发送检查发送到调光命令；和光检测单元的通信。由于照明站有许多调光器，管理控制计算机需要与多个主控单元进行通信。因此，RS-485采用主从方式进行串行通信。从属计算机遵从主机的调度和控制。该系统以照明站管理和控制计算机为主机，另一个主控单元为下位机。利用工频载波通信技术实现主控单元与远程灯位检测单元之间的通信。利用工频通信技术实现主控单元与灯位检测单元之间的通信，是实现测控系统的基础和关键。
在发送数据时，需要对信号进行调制。调制信号先装在变压器次级线圈上，信号通过变压器耦合传到主变压器，然后通过变压器主电路发送到主控单元解调信号。在接收光位检测单元发送的数据后，主控制单元将每个灯位的状态信息发送给照明站管理计算机。
4.3智能化监控管理与数字化视情维修功能
如何提高运行可靠性、维修性和机场设备保障，确保机场运行安全，提高维修效率和机场保障能力，降低设备运行维护成本，是民航机场维修[ 8 ]关注。为了避免人工开关灯和照明电平选择误差，开关灯操作具有严格的提醒和警示功能。通过语音提示、图片监控等措施，系统能有效避免人为差错。同时，监控系统的建立为维护人员的视觉维护提供了良好的保障。灯具位置检测信息可以为合理安排维修时间提供科学依据，为制定合理的照明维修计划提供参考。在Windows环境下使用Access建立数据库，光的状态信息到机场，根据天气情况机场维修人员、跑道是开放的，相邻的灯打开或光暗的存在，水是否超过国际民航组织变压器桶条件如指定的天数来建立专家系统。监控系统根据维修突发事件生成相应的维修计划，为维修人员提供维修方便，大大提高了照明维修的效率。
4.4灯具
对于不需要调节光线的灯，如下滑道灯，可采用新型LED光源灯具。LED具有功耗低、使用寿命长、亮度高的特点，价格略高于传统灯具。LED灯不仅降低了照明电缆的要求，节约了调光器的投资成本，而且大大降低了功耗，值得跟踪和推广。当然，目前使用的领导或者系列回到最初的隔离变压器，有活跃的力量损失降低，无功功率损耗增加，使电网的质量下降，未来应该从调光器，隔离变压器和电缆改变，真正发挥领导的优越性能，避免了使用现有的不合理的因素。
结论
本文研究了自动检测系统的构建和关键技术的实现。结论：双向功率频率通信技术应用于航行灯检测监控系统，无需重新路由通信线路，解决机场现有问题不允许敷设线路。灯光检测数据库的建立和良好的人机交互界面使数字视觉维护工作得以实现。可以大大提高机场的照明和维护效率，节约人力物力。导航光检查系统的发展对提高照明系统的可靠性、提高机场地面导航能力、保证飞行安全具有重要意义。
参考文献：
[1]伍星，陈进，李如强，等.设备远程监控与诊断体系结构的研究[J].计算机工程与应用，2005，41（9）：192-196.
[2]鲍可进，吴建勇.基于嵌入式WebServer的电力系统远程监控实现[J].计算机工程与设计，2007，28（13）：3178-3180.
[3]彭道刚，张浩，李辉.大型发电机组嵌入式远程状态监测与故障诊断研究[J].华东电力，2008，36（2）：127-130.
[4]王丙元，李宝胜，苏庆福，等.机场助航灯光巡检系统工频载波技术研究[J].电气自动化，2007，29（4）：59-63.
[5]陈辉，陈虎，奚建清.嵌入式系统TCP/IP协议性能测试与分析[J].计算机工程，2007，33（21）：99-101.
关键词：双向工频通信；助航灯光；远程监控系统；故障检测
机场助航灯光系统是保障飞机在夜间和复杂天气条件下进行顺利起飞、着陆、滑行的重要目视助航设备，系统通过灯光构形、光强、颜色及其有效范围提供动态的三维定位信息，部分灯光的失效会影响飞行安全。与传统的设备不同，助航灯光系统规模庞大，设备数量多，大型机场助航灯数量上千盡，若采用传统的停机维修方式，必然造成维修时间增加，而且可酿会下降。所以有必要增加丽雖齡整个维修过程中比例，对助航灯实行健康管理。
2.助航灯光系统基本原理
国际民航组织（ICAO）对机场助航灯光系统的颜色、构型、光强和有效范围等标准有严格的要求，因此机场定时巡检，及时更换、修复故障灯泡。对于一般大型机场而言，助航灯的数量可以达到数千，如果选择发生故障后再进行更换、修复，很可能会影响跑道的正常使用，所以通过对灯具故障预测来提前获取灯具的使用寿命，能够为视情维修赢得充分的时间。机场助航灯光系统主要由调光器、变压器、灯具以及远控单元组成，具体原理图如图1所示。灯具通过隔离变压器构成恒流回路，从而保证所有灯泡光强相同。预测模型采用的采样数据主要来自远控单元对灯具两端帳雜，由于灯具功率P和电流I为恒定，当灯具因使用时间长而导致老化，会进而导致灯具内部电阻R减小，根據U=IR得到灯具两端电压随着使用时间增长而降低，所以通过电压值的变化来间接预测灯具的使用寿命的方法是可行、有效的。
3.系统总体结构及功能描述
导航与照明检测系统由4部分组成：塔式计算机（PC）、照明站控制与管理计算机（上位机）、主控单元（下位机）、远程检测单元和通信回路。助航灯光监控系统结构如图1所示。
监控系统的主要功能包括：
3.1用户操作权限管理
它分为系统管理员和用户，用户只具有操作和查询权限。系统管理员具有系统删除功能、系统功能参数设置和用户管理功能。
3.2三级数据通讯
该系统利用局域网实现了塔式计算机与照明站管理计算机之间的通信，通过串口技术实现了光站管理计算机与多个主控单元之间的通信。通过低压电力线通信技术实现各主控单元与远方灯位巡检单元之间的通信。
3.3助航灯光的监控
使用VisualC++6.0开发机场助航灯分布图，对应于单个光的物理位置和状态信息以图形界面的形式显示给用户。灯位置的状态也可以以故障图表的形式呈现。设置严格的监控和提示功能，控制航行灯（如开关灯和灯位变化），防止误操作。开关灯用声音形式控制操作的每一步，以使用用户。
3.4数据的保存与查询
将现场光检测数据实时存储到access小数据库中，提供快捷、方便的历史数据查询、相关表单生成等服务。数据库与光图形之间实现双向查询功能。
4.单灯监控系统功能实现
4.1系统功能实现
单灯监控系统WindowsXP操作系统下工作，采用Visual C++ 6编程语言和数据库采用Access2000。通信采用3种通信方式：工频载波通信、RS485串行通信和基于TCP/IP协议的局域网通信。监控系统的核心功能是对航标灯的实时监控，包括机场信息交互、历史数据查询和视景维护服务。监控系统界面如图2所示。
4.2通讯功能实现
系统采用局域网技术，实现了塔式计算机与照明站管理计算机之间的通信。它能满足系统安全性的要求和快速稳定的数据传输。导航灯光监控系统有塔台控制和灯光站控制两种工作模式。站在灯光控制模式下，光台工作人员在接到接收塔灯的检查命令后，站管理计算机发出检查命令，使用照明和显示、查询、检查结果；轻站计算机也可获取飞行信息，从塔台提供气象信息供工作人员参考。还可选择塔台控制方式，塔式计算机可直接控制照明站进行计算机管理。检查完毕后，有必要将检测结果送到照明站计算机上。
利用串口技术实现了照明站管理计算机与主控单元之间的通信。主控单元是由AT89S52单片机组成的应用系统。每个主控单元，每个主控单元的调光器相应负责一个调光器，该电路的所有光检测单元电路的控制，主要控制单元的任务包括：光接收站的计算机发送检查发送到调光命令；和光检测单元的通信。由于照明站有许多调光器，管理控制计算机需要与多个主控单元进行通信。因此，RS-485采用主从方式进行串行通信。从属计算机遵从主机的调度和控制。该系统以照明站管理和控制计算机为主机，另一个主控单元为下位机。利用工频载波通信技术实现主控单元与远程灯位检测单元之间的通信。利用工频通信技术实现主控单元与灯位检测单元之间的通信，是实现测控系统的基础和关键。
在发送数据时，需要对信号进行调制。调制信号先装在变压器次级线圈上，信号通过变压器耦合传到主变压器，然后通过变压器主电路发送到主控单元解调信号。在接收光位检测单元发送的数据后，主控制单元将每个灯位的状态信息发送给照明站管理计算机。
4.3智能化监控管理与数字化视情维修功能
如何提高运行可靠性、维修性和机场设备保障，确保机场运行安全，提高维修效率和机场保障能力，降低设备运行维护成本，是民航机场维修[ 8 ]关注。为了避免人工开关灯和照明电平选择误差，开关灯操作具有严格的提醒和警示功能。通过语音提示、图片监控等措施，系统能有效避免人为差错。同时，监控系统的建立为维护人员的视觉维护提供了良好的保障。灯具位置检测信息可以为合理安排维修时间提供科学依据，为制定合理的照明维修计划提供参考。在Windows环境下使用Access建立数据库，光的状态信息到机场，根据天气情况机场维修人员、跑道是开放的，相邻的灯打开或光暗的存在，水是否超过国际民航组织变压器桶条件如指定的天数来建立专家系统。监控系统根据维修突发事件生成相应的维修计划，为维修人员提供维修方便，大大提高了照明维修的效率。
4.4灯具
对于不需要调节光线的灯，如下滑道灯，可采用新型LED光源灯具。LED具有功耗低、使用寿命长、亮度高的特点，价格略高于传统灯具。LED灯不仅降低了照明电缆的要求，节约了调光器的投资成本，而且大大降低了功耗，值得跟踪和推广。当然，目前使用的领导或者系列回到最初的隔离变压器，有活跃的力量损失降低，无功功率损耗增加，使电网的质量下降，未来应该从调光器，隔离变压器和电缆改变，真正发挥领导的优越性能，避免了使用现有的不合理的因素。
结论
本文研究了自动检测系统的构建和关键技术的实现。结论：双向功率频率通信技术应用于航行灯检测监控系统，无需重新路由通信线路，解决机场现有问题不允许敷设线路。灯光检测数据库的建立和良好的人机交互界面使数字视觉维护工作得以实现。可以大大提高机场的照明和维护效率，节约人力物力。导航光检查系统的发展对提高照明系统的可靠性、提高机场地面导航能力、保证飞行安全具有重要意义。
参考文献：
[1]伍星，陈进，李如强，等.设备远程监控与诊断体系结构的研究[J].计算机工程与应用，2005，41（9）：192-196.
[2]鲍可进，吴建勇.基于嵌入式WebServer的电力系统远程监控实现[J].计算机工程与设计，2007，28（13）：3178-3180.
[3]彭道刚，张浩，李辉.大型发电机组嵌入式远程状态监测与故障诊断研究[J].华东电力，2008，36（2）：127-130.
[4]王丙元，李宝胜，苏庆福，等.机场助航灯光巡检系统工频载波技术研究[J].电气自动化，2007，29（4）：59-63.
[5]陈辉，陈虎，奚建清.嵌入式系统TCP/IP协议性能测试与分析[J].计算机工程，2007，33（21）：99-101.