机场助航灯信息管理系统及故障预警机制研究

机场助航灯信息管理系统及故障预警机制研究摘要：机场助航灯系统是确保飞机飞行安全的重要视觉导航系统，在飞机行进和着陆过程中起到至关重要的作用，直接影响飞机正常起降的安全性。本文对机场助航灯信息管理系统及故障预警机制研究。关键词：助航灯；信息管理系统；故障预警机制目前，助航灯的故障概率比较高，由于机场的面积很大，设备的覆盖范围广，采用人工检查，将耗费大量人力资源，而且一旦系统出现故障，排查故障点并及时可靠维修也是一个重大难点。一旦助航灯系统发生故障不能运行，将导致飞机场运行瘫痪。因此，检测维修部门必须迅速且准确地对助航灯系统进行维护［4］。机场助航灯维护管理系统对于维护机场的航行灯，并确保整个机场的正常运行具有重要的价值。一、总体设计助航灯光系统原理。机场助航灯光系统分在机场的布范围很广，在每个助航灯具与隔离变压器之间安装一个灯位信息采集模块，该模块实时检测每个助航灯的工作状态，并进行实时数据处理和分析，计算出助航灯的灯光等级和故障类型，然后传送给另一单片机控制的载波通讯单元，该单元以载波通讯方式把助航灯的故障信息发送到主供电回路上，在恒流调光器的主回路电缆上安装定位系统控制单元，把灯位信息采集模块反馈回来的信号进行解码处理，同时把处理后的信息送到灯光站的控制室模块中，通过显示单元把当前机场助航灯具的工作状态和故障信息实时地显示出来，从而达到快速实时准确的定位助航灯光系统的故障。助航灯光故障定位系统的总体设计主要由两部分构成：①定位系统主控单元，主要由载波通讯单元、数据处理单元构成；②灯位信息采集模块，即现场助航灯故障检测部分和载波通信部分，其中助航灯故障检测部分由故障检测单元、传感器构成，载波通讯部分由载波通讯单元、地址编码单元构成。整个系统包括：故障检测单元、载波通讯单元、地址编码单元、电力线接口单元等。故障定位。该系统能自动检测助航灯故障情况，并准确定位故障助航灯的坐标，在控制室中显示出来。隔离变压器和灯具之间安装单片机控制的故障检测单元，实时采集现场助航灯工作状态，分析灯光等级和故障情况，传给灯位信息采集模块，灯位信息采集模块根据接收到的控制室模块命令信号，以FSK载波通讯的方式传输到主次灯光站控制室，完成相应的故障信息采集和上传，经控制室模块处理后显示相关的参数，参数包括：故障助航灯的地址、故障类型等信息。故障定位的过程：（1）塔台计算机直接发命令给灯光站管理计算机，由灯光站管理计算机发布开灯、巡检命令；或由灯光站工作人员在接到塔台的电话通知后，操作灯光站管理计算机发布开灯、巡检命令，命令发送给对应的主控单元。（2）定位系统主控单元在接到灯光站管理计算机的命令后，向指定的调光器发送光级设定命令。（3）调光器设定光级。（4）回路稳定后，灯位检测单元检测灯具状态，将检测结果利用电力线载波分时传送给定位系统主控单元。（5）定位系统主控单元将接收到的信息传送给灯光站管理计算机，灯光站管理计算机进行数据的处理、显示及存储。（6）塔台计算机在必要时查看灯光站管理计算机中的灯位巡检信息。二、助航灯故障预警机制传统的助航灯运维管理方法存在耗时耗力、问题发现不及时、故障只能事后处置无法提前预警等痛点。本文提出的故障预警机制，可以在助航灯设备出现异常时，第一时间发出告警，使运维人员可以及时处理。同时，系统利用大数据挖掘与分析技术，可以对助航灯设备可能发生的故障提前预警，降低助航灯设备发生故障的概率。本文设计的助航灯管理系统在助航灯设备内增加了实时监测设备，该设备主要监测温度、振动和工作电流三个物理量。其中，温度变量与时间变量相结合，作为助航灯设备故障发生的背景条件。振动监测量用于诊断助航灯设备是否出现碎裂或安装部件松动等故障，工作电流监测量用于诊断助航灯设备是否出现断路或短路故障。振动监测类相关故障预警策略关系式如下所示：其中，Vi为第i次振动检测值；Vmean为统计周期内的所有振动检测值的平均值；f为根据统计结果人为确定的振动故障预警累计次数；a为判定振动故障的比例系数。在上式中，当左侧的统计次数大于右侧的振动故障超限次数时，系统将自动发出振动异常预警，相关工作人员则根据此预警信息排查助航灯设备可能存在的碎裂或安装部件松动等故障。为了避免飞机起降过程中强冲击引起振动监测设备频繁出现误报情况，在系统运行过程中，系统管理人员在保障系统漏报概率达标的情况下，根据故障预警与现场诊断反馈情况的匹配程度，人为调整故障预警累计次数f和比例系数a的大小，则可以降低系统的误报概率。飞机起降引起的振动超限报警是瞬时的，而助航灯故障引起的报警持续时间要长一些。因此，通过合理调整a和f的大小，可以在满足一定误报率的情况下，初步判定是否为助航灯故障报警。此方法计算简单，便于提升系统的响应时间。电流监测类相关故障预警策略关系式如下所示：Ireal-lmeannalmean，即Irealn(1+a)Imean其中，a为判定短路故障的比例系数；Imean为统计周期内的所有电流检测值的平均值；Ireal为最新一次的电流检测值。Imean-lreal^Blmea门，即(1-B)Imeannireal其中，B为判定断路故障的比例系数；Imean为统计周期内的所有电流检测值的平均值；Ireal为最新一次的电流检测值。在上式中，助航灯系统管理人员需根据设备的工作时长、工作环境温度、维修保养记录等信息设定合理的短路、断路比例系数，助航灯管理系统便可准确判定设备的电气类故障，在助航灯设备发生断路或短路故障前，给出故障预警。三、机场助航灯光系统故障采取的相关对策机场的面积较大，助航灯光长时间暴露在外，经过风吹雨打、烈日暴晒等外部因素的影响，极易在使用过程中出现故障，助航灯光出现问题后，若未能短时间内检修完毕，会给飞机运行带来的极大安全隐患。相关部门应采用科学的监测系统对助航灯光系统的运行进行日常检测，从而及时预估故障的种类，提前制定应对措施，减少处理故障带来的安全威胁。使用LED灯进行传统灯泡替换。首先，对于助航灯光系统，长时间使用的灯泡类型应进行换代，随着科学技术的不断进步，LED灯具有传统灯泡所不及的优点，如耗电量小、亮度高、使用寿命长、质量好、应对外界的破坏能力强，虽然价格相对于传统的灯泡较高，但是从根本上降低了能耗。其次，要对灯泡的使用寿命进行记录，定时更换灯泡，大大减少灯泡出现故障的频率，从而降低机场助航灯光系统的故障频率。对灯泡进行分区域、分组编号以及使用科学的监测定位系统。由于在助航灯光出现问题后，相关检修人员无法短时间内到达灯光故障地点，对于故障灯光的定位无法迅速锁定，因此，可以对灯泡进行分区域、分组编号，再采用科学的监测定位系统进行助航灯光的观察处理。其次，可以给检测人员配备体积较小的能在机场驾驶的小型交通工具，减少工作人员的时间损耗，从而争分夺秒地完成机器检修。机场应制定合理有效的助航灯光系统维护条例，定期定时地进行助航灯光的维护管理，减少助航灯光的故障概率。要拥有一批专业素质极高的工作人员。及时解决助航灯光的故障问题，就要拥有一批具有专业素质极高的工作人员，因此，机场在招聘工作人员时，要本着实事求是的原则进行人员选择，助航灯光需要能力强的工作人员进行日常维护这是对人们的生命财产尊重的体现。机场助航灯光系统在整个机场的运行中的作用