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助航燈是飛機在跑道上著陸航行的路標。飛機夜間起飛或降落時，參照助航燈，可方便地找到機場跑道中線，安全地沿路面跑道航行。因此，需要對助航燈的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，保證其正常工作。機場助航燈狀態(tài)的監(jiān)測一直處在人工檢查和維修的階段，這增加了后勤保障部門的工作量，更無法保證助航燈即壞即修。此種工作方式存在檢修不方便、易漏檢、工作效率低下、費時費力，人為因素影響較大等諸多問題，同時，采用手工記錄其工作狀態(tài)，不方便存儲歷史數(shù)據(jù)和瀏覽歷史記錄。
針對這些問題，研制開發(fā)出智能型基于網(wǎng)絡監(jiān)控的助航燈監(jiān)測系統(tǒng)是十分必要的，它可以實現(xiàn)全自動監(jiān)測、用戶界面友好，很方便地存儲和瀏覽歷史數(shù)據(jù)；能完全摒棄人工巡檢的弊端，及時準確地定位損壞的助航燈的數(shù)量和位置，具有省時、省力、效率高、可靠性高和實時性好的顯著優(yōu)點，同時也可以節(jié)約大量人力、物力和財力。
1 助航燈監(jiān)測系統(tǒng)的設計思想
由于監(jiān)控中心和測試現(xiàn)場距離較遠，所以監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模式很關鍵，考慮到客觀開發(fā)條件和現(xiàn)場的施工狀況，采用了CAN[1-3]（Control Area Network）總線的數(shù)據(jù)傳輸模式，它具有如下優(yōu)點：
• CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從；
• CAN采用非破壞總線仲裁技術；
• CAN的直接通信距離最遠可達10km（速率5Kbps以下）；通信速率最高可達1Mbps（此時通信距離為40m）；
• CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他驗錯措施，
此外采用CAN總線還具有成本低，性能高，易于開發(fā)，容易掌握，適合在惡劣的環(huán)境下工作等優(yōu)點。
確定了采用基于CAN總線的分散控制、集中管理的思想進行整個系統(tǒng)的設計后，監(jiān)測系統(tǒng)的設計特點如下：
(1) 采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡通訊技術進行測控，將工業(yè)控制計算機與被監(jiān)測現(xiàn)場分隔在兩處，實現(xiàn)遠距離的遙測；
(2) 采用智能傳感器、儀表作為測控系統(tǒng)終端，即以智能模塊為測控系統(tǒng)的底層核心；
(3) 上位機在Windows操作系統(tǒng)下運行由VC++6.0開發(fā)出來的圖形監(jiān)控界面，生動靈活，實時性強；它通過專用的PCI-CAN控制卡，藉由CAN總線與底層測控終端通信，完成狀態(tài)的采集；
(4) 真正實現(xiàn)了全自動監(jiān)測。
2 監(jiān)控系統(tǒng)的組成及工作原理
監(jiān)控系統(tǒng)包括2個子系統(tǒng)：底層CAN總線智能檢測子系統(tǒng)和工業(yè)計算機測控子系統(tǒng)。工控機測控子系統(tǒng)和底層檢測子系統(tǒng)是基于CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡測控系統(tǒng)。底層以微處理器為核心，負責采集試驗數(shù)據(jù)，而工控機測控子系統(tǒng)是上位機以CAN總線發(fā)布測控命令指揮底層CAN總線監(jiān)測子系統(tǒng)工作，并取回底層子系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理、分析，形成試驗報告，建立數(shù)據(jù)庫。圖1為監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖，可以看到，該監(jiān)測系統(tǒng)結構緊湊。
圖1 監(jiān)測系統(tǒng)結構圖
2.1 底層CAN總線智能終端檢測子系統(tǒng)
底層CAN總線智能終端檢測子系統(tǒng)由若干個智能節(jié)點組成，每個智能節(jié)點由電流檢測模塊、I/V模塊、微控制器AT89C51、獨立的CAN通信控制器SJA1000、高速光耦6N137，CAN總線收發(fā)器82C250等組成。每個節(jié)點負責檢測8個助航燈的工作狀態(tài)，通過CAN總線與工控機測控子系統(tǒng)通信，完成狀態(tài)的檢測任務。
智能節(jié)點通訊程序設計采用8051的C語言，按照模塊化的設計思想編寫。單片機Ｃ語言，具有匯編語言的優(yōu)點，代碼解釋效率高，可移植性好，方便二次開發(fā)，易于維護，開發(fā)周期短。主程序里，首先調用自檢子程序，然后調用初始化子程序對CAN控制器進行設置。利用定時器中斷子程序采集燈的狀態(tài)，并根據(jù)系統(tǒng)設定的功能和參數(shù)，作相應的計算機控制輸出，發(fā)送報文，從而實現(xiàn)對助航燈工作狀態(tài)的監(jiān)測，如圖2所示為軟件定時器中斷子程序流程圖。
圖2定時器中斷子程序
2.2 工控機測控子系統(tǒng)
工控機測控子系統(tǒng)硬件主要包括北京華控公司生產(chǎn)的內置PCI-CAN轉換卡HK30B、激光打印機、液晶顯示器等相關外設組成。HK-CAN30B是PCI總線CAN非智能隔離型通訊板，是一種將CAN通訊協(xié)議與PC機PCI總線標準相連接的非智能CAN插卡，非智能CAN卡可以充分滿足CAN網(wǎng)絡高實時性的要求，通過該卡可對底層現(xiàn)場進行監(jiān)控。
在考慮到監(jiān)測系統(tǒng)的特點，開發(fā)平臺的軟件資源后，測控軟件是由VC++6.0開發(fā)的，它具有編程靈活，對底層的控制能力強，而且是面向對象編程的語言平臺，很容易地構造出豐富、生動的界面，同時方便數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā)等諸多優(yōu)點。測控軟件由主監(jiān)控模塊、命令發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、報表打印模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和報警模塊等組成。各個模塊的功能如下：
(1) 主監(jiān)控模塊 控制軟件的核心，負責對其他模塊的調度，用以實現(xiàn)各種通訊、控制、數(shù)據(jù)的存儲和打印等功能。
(2) 發(fā)送命令模塊 由主監(jiān)控模塊調度，負責發(fā)送進行數(shù)據(jù)采集的命令。
(3) 數(shù)據(jù)接收模塊 主動接受底層控制系統(tǒng)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并送給主監(jiān)控模塊。
(4) 報表打印模塊 根據(jù)操作者的命令，繪制報表，并把壞燈的數(shù)量和所處位置進行打印。
(5) 報警模塊 當發(fā)現(xiàn)壞燈時，控制軟件提醒操作者及時對壞燈進行更換。
3 應用實例
該監(jiān)控系統(tǒng)在實驗室調試完成后，在現(xiàn)場試驗期間，從穩(wěn)定性、實時性、靈活性、可靠性、獨立性等若干方面對監(jiān)控系統(tǒng)的性能進行了考核。系統(tǒng)的運行結果表明該系統(tǒng)達到了預期的設計目標。
4 結語
機場助航燈監(jiān)測系統(tǒng)由于采用CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸模式，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，避免了以往同類設備采用RS-485總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃梨i問題，實現(xiàn)了數(shù)字化通信，真正實現(xiàn)了監(jiān)控和現(xiàn)場的遠距離遙測，易于計算機聯(lián)網(wǎng)。它的研發(fā)成功具有一定的實際參考價值。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號