机场助航灯光

机场助航灯光（精选五篇）

机场助航灯光 篇1

(一) 技术难度大, 专业水平高

助航灯光工作人员的主要职责是保证助航灯光系统设施设备能够正常使用和日常的检查维护任务。其工作不仅涉及电学、机械学、航空安全、机场设计、机场管理等方面的知识, 还需要专门的业务技能和长期的经验积累。

(二) 保障飞行安全, 责任重大

助航灯光系统对保障飞行安全起着重要作用。所以, 从事助航灯光运行维护人员工作的责任非常重大, 看似很小很简单的问题, 若得不到及时处理, 往往会造成不可估量的损失。以2010年“8.24”事件为例, 在事故发生后, 民航局事故调查组在调查事故原因时, 调查助航灯光运行情况是不可缺少的一个环节。

(三) 工作任务重, 工作压力大

为了保障助航灯光的正常运行, 不发生责任事故, 员工必须严格按照相关的行业标准对灯光系统进行维护维修。在系统出现问题时, 必须以最快的速度及时地、高质量地解决问题。

二、培训内容体系

(一) 专业理论知识培训。学员应该掌握系统的助航灯光专业理论知识, 这是做好本岗位技术工作的基础。

(二) 专业技术培训。

在掌握了一定的助航灯光理论知识的基础上, 进行助航灯光实际操作培训, 做到理论与实践相结合, 达到学以致用的效果。这就需要有一个相对逼真的模拟环境, 需要在专业的实验室中进行, 实验室需要涵盖LED光源、单灯监控等一系列目前助航灯光领域的前沿技术。

(三) 文化知识培训。

为了不断提高员工素养, 打造高素质员工, 就需要进行基础文化方面的培训。如对于中国传统文化的现代解析, 社会心理学 (尤其是民航旅客心理学方面) , 现代文学的欣赏, 现代社会热点问题的探讨。

(四) 工作态度培训。

“态度决定一切”。这话虽然有些片面, 但是对待工作能否认真负责, 能否细致严谨, 的确可以决定工作的成败。对于工作态度的培训包括:企业文化, 价值观, 职业化素质等培训。

三、制定培训计划

培训计划是实施培训的前提和依据, 培训计划主要包括以下内容:

(一) 培训目标

根据企业需求和员工的具体情况, 制定助航灯光员工的培训目标。制定培训目标应该考虑以下要素:

1. 培训目标应该与助航灯光工作的开展目标相结合。

培训的近期目标应该以提高员工知识技能水平, 保证设施设备的正常运行为主;中长期目标以机场整体的发展水平为背景, 可以采用每三年为一个培训阶段的方式进行, 重点培养助航灯光专业技术骨干。

2. 培训目标应该与员工的职业生涯发展相结合。

以“为企业谋发展, 为员工谋利益的企业文化”为引导, 根据企业特点, 行业特色, 再结合每个员工的专长, 制定员工个人的职业生涯规划, 使培训目标与企业、个人的发展前景相一致。

(二) 选择培训课程

根据目标选择适合实际情况的培训课程, 是实施培训的关键。选择培训课程应该注意以下问题:

(1) 课程的针对性。培训课程应该针对实际工作的需要进行设计和开发, 以解决工作中遇到的具体问题为宗旨, 实用性强。

(2) 课程的系统性。培训的课程应该具有系统性, 包含理论和实践环节, 以便于学员提高综合能力。

(三) 培训时间

各地机场需要根据本单位的运营现状, 合理安排员工培训时间。根据培训要求再结合实际情况, 可以安排员工外出学习培训或者在岗培训。保证员工每年实际参加培训的总量符合培训计划。引导员工养成自觉学习、终生学习的良好习惯, 逐步形成一个学习型的助航灯光工作团队。

四、培训质量保障体系

(一) 师资组织与管理

在发展培训教育的过程中, 对于师资的组织与管理工作需要继续做好以下几方面的工作。首先, 在专业教师的授课内容方面需要不断改进, 以适应机场工作实际需求;其次, 授课方法需要不断创新, 增加案例教学, 小组讨论, 师生互动, 学员互动, 鼓励来自不同机场的员工之间信息共享, 分享经验。

(二) 师资的培养

随着我国民航的发展, 助航灯光专业师资队伍不断发展壮大。1995年, 民航大学成立“航空港工程系”, 助航灯光开始作为一门专业课由教师筹划。目前, 助航灯光已经成为一个独立的专业。随着新技术的发展和机场规模的发展, 对助航灯光专业技术人员的要求也不断提高。民航局、学校也为专业教师的培养和发展提供了广阔的平台。包括出国学习、考察, 国内参观, 学习等。比如:2010年7月, 民航大学组织5名教师去欧洲学习, 及时了解到国外先进的机场运营管理方式, 掌握了助航灯光设计方面的新理念、新产品、新技术。同时, 民航局机场司、民航各管理局、机场单位也非常支持教学水平高, 技术能力强的资深员工以兼职教师的身份参与到培训工作中。

(三) 培训硬件设施建设

培训的硬件设施包括:教室, 投影仪, 电脑等基础设施。目视助航灯光专业是强实践的特性, 需要与其对应的实验室支撑。实验室应该具有国际先进水平, 涵盖过去、现在的常见技术, 包括灯具、计算机监控、单灯引导、L E D等方面的模块。

(四) 培训服务质量保障

培训服务质量管理包括教学的管理、学员食宿管理、与学员单位 (机场、管理局或监管局) 的信息反馈。

1. 教学管理。

在借鉴我校先进的本科教学、研究生教学管理的基础上, 对于培训教学的管理将采取更加科学的管理。

2. 学员食宿管理。

目前, 我校在培训学员的食宿均为统一安排, 由校外宾馆负责食宿。在食宿管理方面, 我校主要承担监控职责。随着培训规模的扩大, 我校将选择更适合的食宿地点或建立本校的培训中心, 为学员食宿提供更舒适的环境。

3. 与学员单位的信息交流。

培训工作是为机场服务的, 培训最终效果是让机场满意。所以, 只有建立与机场的有效沟通途径, 才能够保证培训的实用性, 提高员工的业务水平。

五、培训方式

根据助航灯光的专业特点, 培训可以采用以下几种方式:

(一) 外派学习。

由各个机场选派学员到外地脱产集中学习, 这样既可以保证学习时间充裕, 便于组织优秀师资集中授课, 又可以为不同机场的学员们提供相互交流经验的机会, 使同行间增进交流。

(二) 内部培训。

灯光站根据自身的需求, 聘任专业或兼职教师进行内部培训。这样可以保证所有员工都有学习的机会, 更重要的是使培训工作更具有针对性, 解决具体的实际问题, 并且培训成本也较低。

(三) 远程教育。

网络技术、多媒体技术的不断发展, 使远程教育的实现越来越容易。通过远程教育可以实现信息共享, 资源共享, 学员可以不受时间的限制参加培训, 不同机场的学员可以跨越时间与空间的制约进行交流。

六、结论

助航灯光光强检测数据处理方法研究 篇2

给出了一种在线快速测量灯光光强的方法,建立了照度测量的数学模型,给出了光程的测量方法和补偿方法、动态测量中照度和光强的换算,通过软件实现了单灯光等强曲线的.绘制和回路光强参数的统计.通过与静态测量结果的比较证明了此方法的可行性且能满足机场生产时的精度要求.

作 者：王云岭 高建树 王立文 石旭东 WANG Yun-ling GAO Jian-shu WANG Li-wen SHI Xu-dong 作者单位：王云岭,WANG Yun-ling(中国民航大学,工程技术训练中心,天津,300300)

高建树,王立文,石旭东,GAO Jian-shu,WANG Li-wen,SHI Xu-dong(中国民航大学,航空地面特种设备研究基地,天津,300300)

助航闪光灯光强检测系统研究 篇3

关键词：助航灯,闪光灯,光强检测,数值积分算法

随着我国民航事业的高速发展, 在空中交通管理和机场管理方面也面临着越来越大的压力。目视助航灯光系统作为目视助航设施中的重要组成部分, 对飞行安全起关键性作用, 通常被称为飞机的眼睛。它是低能见度或夜间保障机场安全运行的重要设施, 其运行的可靠性、稳定性直接关系到航空飞行的安全。因此, 国际民航组织 (ICAO) 在附件十四中对各类助航灯具的颜色、光强等级、光照射角度、最小光源有效范围、安装位置等都规定了具体的参数标准。因为闪光灯特有的发光特性, 极易引起飞行员的注意, 所以助航灯中存在着不同种类的闪光灯, 包括:进近顺序闪光灯、跑道入口识别灯、跑道警戒灯A型、跑道警戒灯B型、障碍灯及机场灯标等。

然而目前在研究检测助航灯的单位集中在一些研究所、高校及少数公司中, 这些单位检测助航灯的重点都是针对稳定光的检测, 缺乏对闪光灯的测量。由于闪光灯发光持续时间很短, 不能采用稳定光的测量方法。以助航灯中的进近顺序闪光灯为研究重点, 开发了一套助航闪光灯光强检测系统, 完成对闪光灯峰值光强、有效光强的检测, 同时采用软件校正的算法绘制助航闪光灯的光强曲线图。

1 检测原理与方法

由于闪光灯的发光强度是随时间不断变化的, 因此在衡量闪光灯闪光强弱上通常使用有效光强作为测量标准。有效光强定义:同时观察闪光和稳定光, 并调节稳定光的强度, 当稳定光与闪光看上去一样亮时, 此时的稳定光强被称为有效光强[1]。

国内外在长期研究和实践中, 对闪光灯的光强测量提出了许多方法, 比如Form Factor法、Allard法、波形系数法等, 以上三种方法由于对光脉冲设置了许多约束条件, 因此在实际光强测量中很少使用。目前国际民航组织 (ICAO) 、国际航标协会 (IALA) 及我国交通行业标准“JT7007-93航标灯光强和灯光射程计算”中对闪光灯有效光强的计算均采用Blondel-Rey法[2]。1911年法国学者Blondel和Rey在总结前人的研究基础上, 先利用白炽灯和快门产生持续时间为0.001 s到3 s闪光[1], 推倒出公式

式 (1) 中对应的闪光的光强波形近似为方波, 而实际应用中生物闪光灯光强随时间逐渐上升和升降的如图1所示。鉴于实际应用需要, Blondel和Rey又提出了一个积分公式

式 (2) 中Ie表示有效光强;I (t) 瞬时光强;t为持续时间;a为常数。在使用式 (2) 对闪光灯光强测量时需要重点考虑常数a及积分限t1和t2两个问题。常数a不是固定的, 随着人眼上照度的增大而减小。在阈值照度 (大约1 000l×) 下为0.21, 照度59 000l×时为0.05, 当照度达到180 000l×时为0.02[1]。助航灯中各类闪光灯光强最高值多数在20 000cd, 在5 m以外距离测量时, 照度值在阈值照度左右, 因此本文在计算闪光灯光强时取a值为0.21即可。在积分限t1和t2的选择上目前没有一个严格的规定标准值, C.A.Donglas曾向美国照明工程协会提交了一篇论文, 选择的t1和t2时要使Ie达到最大值。然而要确定这样一个积分限目前只能采取不断比较的方法, 计算量太大, 操作不方便。实际计算中积分限常依靠经验而定, 其中大量实验结果表明当积分限定义为两个五分之一的峰值所对应的时间点时, 计算的有效光强偏差仅为1%左右。

现在定义积分限时采用三角面积对比法。第一, 先以五分之一的峰值标定出积分时间限的初始比较值;第二, 如图2中表示将求积分限中的曲线面积转换为求内接三角形的面积。内接三角形的面积与曲线的面积随时间的变化趋势是相同的。列方程来断定在哪个积分时间段内达到最大值, 从而得到积分时间限。该方法结合了实际计算中的经验办法, 同时进行了多点的简化运算, 实验证明该方法有效可靠, 虽然仍存在误差, 但不影响对助航闪光灯发光强度是否满足要求的判断。

2 进近闪光灯测量规定

除跑道警戒灯外, 各种闪光灯在《附件十四、卷Ⅰ》中都不曾用等光强图。因此, 机场设计手册中规定, 闪光灯光强的测量包括一些规定的空间点上的最低要求和在垂直方向上的最小光束扩散角的验证[3]。此外, 对于电容放电灯具要求: (1) 测试中应带有如同在最关键性的安装中实际使用的最大长度和规格的电缆; (2) 测量应在灯具运行10 min后进行; (3) 闪光失效率应不大于百分之一; (4) 放电时可能由于不稳定因素, 以致每一次闪光的峰值光强不是准确地重复出现。在对一序列的单个短闪光的测量应至少测量五个闪光、取测量值的平均值以取得一个cd·s的平均值, 然后乘以5[3]。从国际民航组织附件十四中关于对闪光灯具的测量可以看出, 闪光灯的测量不需要像恒定光源绘制光强曲线图, 只需测量出近似光束主光轴方向上的有效光强值、峰值光强及垂直方向上有效光强值用来判断灯具的合格性。

系统设计时检测对象为精密进近灯光系统中的顺序闪光灯, 《民用机场飞行区技术标准 (MH5001—2006) 》中对进近顺序闪光灯做出了明确的规定“顺序闪光灯必须每秒闪光两次, 从最外端的灯向入口逐个顺序闪光。每个闪光灯的光度特性应如下:在电源电压为额定值时, 三个亮度级的有效光强在距光轴水平方向±15°和垂直方向±5°形成的椎体范围应符合表1中的数值。”

根据技术标准中给定的要求, 在测量高亮度时最大有效光强可达到20 000 cd, 则光强峰值大约在100 000 cd左右, 如果按设计中测量距离5 m, 光电探测器上的照度会超过阈值照度值, 因此在测量最大有效光强值达到20 000 cd的顺序闪光灯时测量距离选取10 m。测量前查看灯具的产品规范[8]。

3 系统结构设计

在研究了传统闪光灯测量方法的基础上, 同时结合机场环境下对闪光灯测量的要求, 设计了一种用于机场助航闪光灯的光强检测系统。在传统闪光灯的光强测量时常需要在暗室中进行, 为了减少杂散光对测试光的影响。然而, 在检测机场中正在使用的闪光灯时采取这种条件显然不可能, 因此在设计检测系统时需考虑如何减少杂散光的影响。目前机场实际对闪光灯的检测通常是以目视研究为主, 同时考虑到附件十四中对于灯具的光强规定是空间上的光强值不小于各个规定值, 因此在助航闪光灯的光强检测时数据不需要太精确。所以, 在系统设计时对杂散光的处理采用两种解决方法。第一, 在感光探头上加装一个套筒, 减小杂散光 (主要为日光) 的入射角度, 从而达到减少杂散光的目的;第二, 每次在对测试灯具检测之前, 先对现场的背景光强, 即杂散光产生的光强, 做出测量, 然后在后续的数据处理时做出相应的算法处理。在套筒上加装一个简装的红外线, 用来实现与灯具中心的对准, 2~3 cm的误差不会对系统造成太大的影响, 从而省去了用激光准直仪的对焦[6]。图3所示为系统的硬件结构图。

3.1 光线处理

以进近闪光灯为例, 其发光闪光面尺寸为13cm, 设计中检测系统距离为5 m。根据光学测量中规定, 如果测量距离大于光源尺寸的20倍时即视光源为点光源, 因此系统在测量时将闪光灯看做点光源。根据传统照度计中采用的照度余弦定理, 光线先经过余弦校正器 (C) , 用来修正由于探测器表面的反射作用及固定部件遮挡所造成的误差[4]。

目视助航灯的主要是为飞行员在着陆、滑行中起指引作用, 因此需要助航闪光灯的光线满足人眼视敏函数。系统中选择的PIN光电传感元件响应特性与CIE标准人眼视觉函数曲线V (λ) 不完全符合, 因此需按照CIE光谱标准利用V (λ) 对探测器进行校正, 以符合人眼光谱响应[4]。

3.2 光电信号处理

按照传统的光电信号处理流程, 由光电探测器转换的光电流信号先经过放大器将若电流信号转换成较高的电压信号, 系统中选择的PIN光电探测器响应特性比CCD要好很多, 因此为了保持最原始信号的信息量完整性, 在放大电路之后直接通过高速A/D转换电路将模拟电信号转换为数字信号, 同时经过数据缓存器后将规定采样时间内的扩展数据存储器内。A/D转换器选用美国ADI公司生产的AD1672芯片, 该芯片作为工业级的模数转换器件, 具有高速、精确、误差校正等优点, 其采样频率可达到3 MHz, 转换时间为330 ns, 在采样时间维持在μs级别时, 完全满足检测需求;同时12位的分辨率更符合检测系统的精度规定。

检测系统的主控制单元选用ARM9 (S3C2440) 芯片。S3C2440是一款高性能RISC微处理器, 采用先进的ARM920T内核, 最高主频可达400 MHz, 同时ARM9外围可以扩展许多功能电路, 如USB通信模块、GSM模块、射频模块等, 可以对后续电路的改进提供方便。系统设计中采用USB通信方式完成与上位机的数据信息交互。

3.3 各部分控制电路

检测系统在测量顺序闪光灯时需要在光轴水平±15°和垂直±5°二维方向上运动, 出于对顺序闪光灯目视使用的考虑, 光轴垂直0°以下的角度不要测量, 减少了测量范围。检测系统选用两台伺服电机作为携动机构带动探测装置运动。伺服电机运转非常平稳, 在低速时不会像步进电机出现低频振荡现象, 同时交流伺服系统具有共振抑制功能, 可涵盖机械的刚性不足。由于助航灯具常常存在内倾角, 内倾角为2°~3°, 同时系统为了适应所有助航闪光灯的光强测量, 在以灯具为点光源的水平±20°和垂直+20°的范围内测量。图4为伺服电机的组成机构。

由于闪光灯的瞬时光强从1~104cd的范围变化, 且变化时间在200~300μs即可完成, 所以在测量过程中需要针对瞬时光强值选择不同的量程测量, 而且要在μs的时间内完成量程的切换。在放大电路中设置了多个精密采样电阻实现量程的选择, 每一次AD转换后的数据送到主控器中与提前设置的各量程阈值比较, 通过反馈控制电路实现采样量程的快速切换[7]。

系统中选用的AD1672芯片采样频率最高可达3 MHz, 在实际使用中出于对数据处理和光强变化的综合考虑, 采样频率用1 MHz, 即采样时间1μs。系统通过主控单元的定时中断和采样频率调节电路对采样时间的设定。采样频率调节电路还有另外一个功能对测试时间的设定, 上位机的软件检测系统将设定的测试时间发送给主控单元电路, 然后通过频率调节电路控制AD转换器在测试时间内工作。

4 算法处理数字信号

4.1 背景光数字信号的处理

杂散光产生的背景光强分为两种情况处理。第一种情况, 当背景光强Ib小于1/5的峰值Ip时, 由于该情况下选取的持续时间为所对应的时间, 因此在闪光灯持续时间段内, 闪光灯的各瞬时光强都比背景光强值大, 此时背景光强值对闪光灯光强的测量影响很小, 即按设计中所说的三角对比法计算;第二种情况, 当背景光强值Ib大于时, 闪关灯持续时间内的小于Ib的光强信号被淹没, 其中包括设计种选用的信号, 这种情况下表明当时的天气晴朗, 能见度很高或者在能见度一般的情况下, 闪光灯光强等级设置得较低。出于对助航闪光的实际需要分析可得, 在白天光照环境很好的情况下, 助航灯可不使用;对于精密进近跑道灯光系统要求在白天能见度良好的情况下使用时, 一方面此时的光强值会非常高, 此时可以用背景光强来替代, 另一方面该情况下对峰值光强的测量会比有效光强的测量更有意义。综上所述, 系统在实际测量时选择能见度差的白天或者晚上测量, 不仅测量的准确度可以保障, 而且在实际应用环境中测量可以应用。图5所示为两种情况下的示意图。

4.2 复化数值求积处理

根据Blondel和Rey提出的公式 (2) 计算有效光强时, 计算机不能像分析数学中那样, 用原函数法计算积分值。通常公式中的I (t) 的函数表达式是不知道, 即使用差值或多项式拟合的方法将函数表达式拟合出来, 该函数也很难用初等函数表达。因此在计算机计算积分值时常采用数值积分法。检测系统对数据的处理计算采用了复化梯形求积公式。假设在积分限或持续时间t1~t2范围内有n个等间距点, 步长h= (b-a) /n (即为采样时间1μs) , 求积时间点可表示为tk=t1+kh, k=0, 1, …, n在每个小区间[tk, tk+1] (k=0, 1, …, n-1) 上应用梯形公式

然后将它们累加求和, 作为所求积分的近似值。

记

式 (4) 为复化梯形求积公式, 其中I (tk) 为闪光灯的瞬时光强值, I (t1) 和I (t2) 为三角面积比较法之后得到持续时间t1和t2时刻所对应的光强值。

5 检测结果

检测系统在测试之前必须经过光强标准灯的定标, 用来确定光强与电压的对应关系。定标时根据计量学要求至少需要3个标准灯, 然后取其平均值, 从而消除可能出现的偏差[5]。本系统取4盏标准灯在实验室光照环境下进行定标, 取其平均值。

定标确定了光强-电压对应关系, 开始测量闪光灯的光强。首先测量实验室的背景光强, 计算机记录背景光强值;然后按照规定让闪光灯运行10 min, 再开始测量。系统测量ADB公司的立式顺序闪光灯, 由于实验室的空间有限, 系统取测量距离5 m对顺序闪光灯的二级光进行了测量。伺服电机带动探测器先测量垂直方向上的各间距点的有效光强值, 然后在水平方向双向运动, 得到水平±20°方向上各点有效光强值。图6和图7所示为测量结果绘制的曲线图。

从图6中可以看出, 闪光灯有效光强的最大值不在灯具几何中心水平和垂直0°处, 由于助航灯的面对对象是空中的飞行员, 因此各助航灯在生产时在垂直和水平方向都有俯仰角和内倾角, 在图5测量的进近顺序闪光灯中, 光轴内倾了2°, 俯仰角度为5°, 在要求的光轴水平±15°、垂直5°的范围内有效光强值在800~1 800 cd之间, 满足飞行技术标准规定。图7中描绘了光轴方向瞬时光强值虽时间的变化, 瞬时光强的峰值达到12 367 cd, 闪光持续时间为32.18 ms。

6 结论

通过对助航闪光灯发光特性和民航规范对于闪光灯测量的要求的综合分析, 在传统测量闪光灯光强的基础上提出了机场助航闪光灯光强检测系统, 系统突破了在暗室中测量的限制, 提高了其在现场测量的可行性。采用三角面积比较法定积分限, 提高了传统闪光灯测量中靠经验定积分限的方法, 同时使用二维携动机构在二维平面内实现对点光源方向水平±20°和垂直+20°的不同角度测量, 光强测量范围可达到101~104cd, 满足了机场助航闪光灯的检测要求。

参考文献

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助航灯光监控系统的研究与发展 篇4

机场助航灯光系统是指在夜间和复杂天气条件下能有效保障飞机顺利起飞、着陆和滑行的目视助航设备,其已从过去单纯地只是为飞机夜间飞行提供目视指示和引导信号,发展到如今与无线电进场着陆系统有机结合使用,能保障飞机在昼夜间低能见度及其它极端条件下的安全运行[1]。随着社会的进步,现代航空业迅速发展,现在的机场建设越来越完善,在控制方式和效果上要求更加精密,发展相应的更为先进的助航灯光监控系统也势在必行。

1 助航灯光监控系统的总体发展

上世纪九十年代初,北京首都机场和广东珠海机场先后引进的助航灯计算机监控系统来自美国的CLOUSE-HINDS公司和德国的SEMENS ADB公司[2]。首都机场监控系统在确定控制方案时选择了并行控制模式,其特点是采用集中式网络,各灯光站的控制和维修中心的信息,均来源于塔台计算机。该方案要求塔台计算机的绝对可靠,而且对通信电缆的需求量大,从而导致了接线复杂,安装与维修困难以及投资大等问题的出现。而德国西门子公司选用的是串行控制模式,因此,所有控制单元的数据可以相互共享,能节省大量的通信电缆,而且接线简单,但在控制速度上明显要比并行方案慢。

近年来,国内先后开展的有关设备监控系统的研究取得一定的进展,但仍需深入研究[3,4,5,6]。湖北武汉天河机场、福建武夷山机场以及陕西西安咸阳机场等先后与国内研究所开展的有关助航灯光监控系统的开发与应用,在大规模使用时并不能达到预期的目标。广州白云机场、上海浦东机场等则使用的是国外的助航灯光监控系统,如瑞典、英国的灯泡断芯监测与助航灯光监控系统,然而这些系统存在的问题是故障检测功能单一,并不能满足我国机场的实际需求。

民用助航灯监控系统发展的主要趋势是自动化、网络化以及智能化。利用计算机网络可以实现对助航灯监控系统功能、开关柜、变压器和灯光系统线路实行远程监控。网络化监控的优势在于能利用监控系统收集到的系统故障信息,能对故障性质进行快速判断,从而进一步的对故障位置和故障距离的检测也随之更加精准,进而可以实现民用助航灯监控系统运行的自适应。助航灯监控系统自动化、网络化和智能化的发展将能有效提高助航灯系统设备运行的可靠性。

2 调光器的发展历程

调光器最初起源于可变电阻调光,后来经过不断的技术改进演变为自耦变压器调光方式,这些方法都是直接控制强电,由于进出调光器的均为正弦电流,波形未发生畸变,不会产生无线电干扰,被称为绿色调光[7]。但因其占空比大、操控不易、效率低、安全性差和能耗高而被逐渐淘汰。之后又经历了磁饱和变压器调光和可控硅调光这两个非正弦波调光的阶段。而随着可控硅的大量应用,开始进入用微弱电信号控制大电流和高电压的时代,这种从未有过的特性在应用于调光领域时显示出了巨大的优越性,也迅速为人们所接受和应用于实际之中。

迄今为止,可控硅移相调压式恒流调光器广泛应用于世界绝大多数机场的助航灯光监控系统,它的核心元件为可控硅,体积小、控制简单、操作方便灵活、安全性高,相比较之前的绿色调光器,效率更高。该类型调光器一般由恒流控制电路、相控调压主电路、交直流转换电路、触发电路、同步电路和单片机系统组成[8]。其工作原理是通过改变触发角的方式对正弦波进行切割从而实现对控制电流大小的输出,但在切割瞬间极其容易产生强烈脉冲,脉冲的出现会对整个系统造成破坏性的影响,严重时能导致同一电网及其附近的用电设备不能正常工作。这种调光器存在的缺点是对负载的适应能力差、对电网的要求较高、波形畸变大、有噪声污染以及严重的电磁干扰等。上述缺点出现的本质问题在于可控硅的自身特性,因为其不能控制触发脉冲的关断,只能控制其导通,因此输出的交流电压不是完整的正弦波,产生大量的谐波,包括危害大的高次谐波,使得电网正弦波发生畸变,会进一步导致功率因数的降低和电能质量的下降,若不采取有效措施,随着调光设备容量的增加,谐波干扰会日益严重,严重危害设备的正常运行,从而导致使用寿命的降低。欲想彻底消除谐波所带来的危害,必须从源头上加以改变,要从本质上改变元器件本身,使其在能控制导通的同时又能控制关断,该类元件即为全控型元件,全控型元件的发展随着技术的需求而出现的。新型的正弦波调光技术主要采用的是脉宽调制技术(Pulse Width Modulation, PWM),实现了交流斩波调压,这样,控制系统也愈加完善。它的主要是实现了正弦波输出,采用“交流-交流”逆变技术,控制输入与输出频率相同,频率响应宽,滤除有害的高次谐波,减少噪音污染等,很大程度地降低了对电网和电力设备的破坏,相应的延长了设备的使用寿命。

3 巡检系统的研究现状

近年来,在助航灯光巡检监控系统的研究上,虽然国内已经逐步取得一定的进展,但技术仍不够成熟,因此国内一些较大的枢纽机场引进了国外的助航灯光巡检监控系统[9]。如英国、瑞典的助航灯光监控与灯泡断芯监测系统。但是这些系统的故障检测都只单纯的完成灯泡的断芯检测的功能,但是一般国外机场在最初建设时,考虑到会进行系统的升级改造,都预埋好布线管,对于更多检测数据的通讯,施工时只需进行光纤铺设[10]。这种模式效率高,安全可靠,无电磁污染,并从根本上解决了巡检系统功能单一这个难点。但是除了近几年新建的机场外,一般都未预铺设布线管道。在国内要想照搬这种方案实施难度会有相当大,成本太高,效果还不一定理想,而且势必会影响机场的正常运行,显然对处于运行中的机场进行大规模的施工并不现实。

在逐步完善助航灯光巡检监控系统研究过程中,研究人员不断发掘应用如电力载波通讯等新的控制原理和方法。在国内外,机场助航灯光自动巡检系统应用工频通信技术成为一个方向。工频通信技术中数据检测信号传输媒介选用中、低压配电线路,这种电力数据传输方式能够跨变压器。双向工频通信技术的使用,重点解决了重新施工建设布线管道,大量铺设光纤的问题,节约成本,在故障信息的监测和维护上更方便,提高了工作效率[11]。

灯光在巡检时,现场故障巡检单元与主控制单元之间的信息交换以电力线载波的方式进行,信号的调制与解调是其核心技术。助航灯的调光回路是恒流的,灯位信息等调制信号在电压波形上利用电压畸变提取,信号在解调时通常需两个信号,即同步信号和调制位置的主回路电压信号,二者均通过调光器主回路电压经电压互感器采样获取。

4 上层监控系统的研究

上层监控系统主要是指计算机网络监控系统,包括对人机交互界面和数据通讯的设计。随着助航灯光监控系统的逐渐广泛应用,在人机交互界面部分的设计,有些研究所或是研究设计人员会采Visual C ++ 6.0来实现,数据库的设计一般采用Access数据库,对于一些少数特殊的大型枢纽机场及许多客流量较大的机场,需要存储和操作的数据量相对较大,会采用的大型数据库诸如SQL Sevrer等。在某些监控系统的设计中,网络通信采用WinSock技术,使用UDP协议,各系统的现场数据定时通过CAN总线、485总线采集读入,定时向网络总线上广播,并为各个监控机提供实时的现场状态信息[12]。

为保证系统运行的可靠性、稳定性和高效性,克服人为因素的影响,缩短软件生成周期,随着国内外的组态软件的不断发展,功能不断完善,助航灯光计算机软件监控的设计采用完全自主开发的方式是借助于已经相对成熟的软件平台:组态软件。Windows操作系统性能稳定,具有企业间通信的安全性、数据安全性以及企业和 Internet 网的单点安全登录等诸多特性,所以大多数设计者一般采用此操作系统[13]。目前国内企业在计算机监控系统中常采用的组态软件大多数是从国外引进的,如Cimplicity、WinCC、Intouch和iFix等,还有一些是软件开发商经过二次开发所形成的,如:力控、组态王等。由于国外产品价格比较昂贵,且不能完全满足我国机场及操作人员的实际需要,有些还对计算机操作系统有选择,在兼容性上稍差,而国内组态软件是在借鉴国际同类产品的基础上而发展起来的,起点较国外软件相比拥有明显的优势,而且发展速度也快,故越来越多的设计采用国内组态软件。在数据通讯的设计上,远程监控采用基于TCP/IP协议的以太网,现场控制网络常用的有RS-485总线和CAN总线,可以二者结合使用,也有的设计单独使用,实现分布式的数据库配置,在通讯协议上大多数会选择Modbus协议[14]。

5 总结

随着航空业的迅猛发展,飞机的性能也在不断的攀升,机场安装使用助航灯监控系统的趋势不可阻挡,使用助航灯计算机监控系统可以有效的缩短故障处理时间以及节省人力和电力资源,同时也是II类助航灯光系统的核心。未来的助航灯光监控系统将会更加高效和先进,并有可能和其他机场自动化系统集成在一起,形成一个完整有机的机场自动化监控体系。因此,使用助航灯计算机监控系统具有十分深远的意义。

机场助航灯光 篇5

目前民航机场尤其是繁忙机场飞行区内改扩建涉及的场道工程、助航灯光工程、围界和给排水工程等大多是在机场不关闭或分时段关闭的情况下实施, 也就是不停航条件下进行施工。不停航施工最大限度降低了改扩建施工期间对民航机场运行的不良影响, 但在保障机场运行的同时造成施工间断、有效时间短、夜间施工、每天恢复通航、进出场程序繁琐。如何有效利用有限的作业时间, 高效紧凑施工, 是摆在民航机场相关专业施工企业面前的最大难题。本文就民航机场跑道、滑行道沥青盖被不停航施工中场道工程与目视助航工程专业施工单位间的配合做简单探讨。

1 不停航施工主要特点及难点

不停航条件下施工, 相对于停航条件下的正常施工对机场管理当局、建设单位、产权单位、设计单位、施工单位都提出了更高的管理和技术要求。本文只探讨不停航条件下施工单位面临的相关问题。

对于施工单位来说, 不停航施工的特点就是其施工过程的主要难点。

不影响机场的正常运行就意味着只能在计划不接收和放行航班间隙施工, 当日施工结束后必须具备开航条件, 且符合民航机场运行相关技术标准。这就要求施工单位进场必须在航班结束得到允许后, 必须在计划开航前撤离现场, 且必须按照MH5001—2013 民用机场飞行区技术标准对施工区域进行恢复。每天作业面的申请、工程量的计划、人员设备的配备、进出场时间及路线的确认、施工困难的协调、相关证件的办理都是每个参建单位每天必须谨慎考虑安排的重点。而需要两个或以上专业共同配合完成的施工, 是不停航施工管控的最大难点。因为不同专业施工队伍往往属于不同企业, 相互配合时不仅考虑技术问题, 同时经济问题往往是各自关注的重点。所以民航机场不停航施工场道工程与目视助航工程专业配合其实主要指施工技术的互补与经济效益的互让。

2 某繁忙机场跑滑区域沥青盖被不停航施工配合实例

2. 1 工程概况

主要对滑行道道肩进行拓宽, 同时对道面部分进行沥青加盖, 加盖后对该区域助航灯光设施进行重新改造安装并对目视助航标志标线进行重新施划, 本工程为不停航施工。

2. 2 不停航施工要求

1) 不停航施工基本要求。由于本工程施工影响跑道运行, 所以需要在跑道停航后进场施工, 撤场时相关区域必须达到CCAR—140 民用机场运行安全管理规定和MH 5001—2013 民用机场飞行区技术标准规定的运行条件。

2) 不停航施工对场道工程和目视助航工程专业的要求。道肩拓宽施工不能影响机场运行, 土质区开挖不能挖断目视助航设备电缆, 施工机械不能对目视助航设施造成伤害, 且开航前需保障目视助航设施正常。道面沥青加盖分为底层和面层, 底层施工时允许目视助航灯光设施关闭, 但开航前需确保目视助航标志标线按规范重新施划完毕。沥青面层铺设完毕后需要在规定时间内完成目视助航灯具的安装及目视助航标志标线的施划。

2. 3 场道工程与目视助航工程专业需要配合的主要工作内容

1) 道肩基础施工中的配合。

道肩拓宽施工, 主要是采用机械将施工区域土方开挖并外运, 在基层重新铺设砂砾石和碾压混凝土, 开航前施工区域高程与未施工部分标高相同, 不留坑, 留台阶。

机场内土质区线缆复杂, 不但有导航光纤、助航电缆又有消防水管、航油管线。首先需要施工单位在土质区开挖探沟, 对施工范围内受影响的管线进行提前处理。一般来说场道工程专业和目视助航工程专业会按照各自施工工艺特点各自开挖探沟, 场道工程专业对整个施工区域的管线进行探测, 而目视助航工程专业则只探寻助航电缆, 并对施工范围内的助航电缆采取深埋下沉、套管保护、倒改保护等措施。如果场道与目视助航专业配合密切、信息沟通顺畅, 则双方探沟开挖工作都会减轻, 在较短时间内保护助航电缆, 减少双方在探沟开挖中人力财力的投入, 有效控制施工成本, 缩短探沟开挖工期。

场道工程专业进行道肩基础施工时需要目视助航工程专业配合临时拆除相关助航灯具 ( 主要是立式助航灯具) , 移除临时二次电缆, 用带有梅花灯的锥桶对相关设施进行隔离保护。基础施工完毕后, 需要目视助航工程专业及时恢复临时拆除的助航灯具, 对临时二次电缆进行固定, 并检查相关线缆、灯具是否完好, 在各方检查完毕确认彻底恢复后方可撤场。

道肩基础施工, 目视助航工程专业主要负责助航电缆的保护、助航设施的拆除和恢复。每天进场后目视助航工程专业应迅速开展工作, 为场道工程施工创造工作面, 最后在场道专业施工收尾的同时进行相关恢复工作。由于场道工程专业施工主要为工程机械作业, 土方开挖位置边线的划定尤为重要, 边线外的土方超挖极易损伤土质区线缆。压路机在碾压过程中需对道肩边缘的二次电缆进行避让, 二次线缆在基础施工时一旦受损, 在撤场前很难修复。场道工程专业进行施工时必须有目视助航工程专业人员现场配合。

2) 沥青摊铺前后的配合。

底层沥青摊铺前需由目视助航工程专业进行二次电缆保护管的敷设。由于机场跑道、滑行道面层混凝土强度高硬度大, 切槽、破碎难度大, 撤场清理时间长, 所以二次管施工往往在沥青盖被工程中占用工期最长。为了整体工期考虑, 往往需要目视助航工程专业投入更多的人力、机械进行切槽埋管作业。目视助航工程专业在切槽埋管时特别要注意最大限度保护原道面尤其是道肩结构的完整性, 沟槽破碎原则上不允许使用大型破碎机械, 一般采用风镐破碎。二次电缆保护管敷设完毕后沟槽回填采用快干水泥回填, 需保证沟槽填充密实、平整, 确保在撤场时达到足够飞机轮胎碾压的强度。破碎时对原道面的损伤、沟槽恢复的质量, 将对沥青摊铺后期质量造成很大影响。一般要求在底层沥青摊铺前对道面裂缝、沟槽加铺油毡隔离, 避免后期出现反射裂缝。

底层摊铺前场道工程专业会对埋头区域进行铣刨作业, 目视助航工程专业人员需随时关注二次电缆保护管是否被破坏, 如被破坏第一时间修复, 避免影响摊铺作业。原则上在二次管敷设时两个专业必须对埋头铣刨位置、深度进行沟通, 双方共同确定埋管及铣刨深度, 避免二次管在铣刨时被破坏。目视助航工程专业根据铣刨放线位置, 安排人员拆除铣刨区域助航设施, 避免无关设施受损, 同时保护铣刨机刀头不被灯具打断。

面层沥青摊铺是场道工程专业施工最重要的步骤, 面层沥青摊铺质量对工程最终能否通过验收起到关键作用, 同时面层摊铺压实度也对嵌入式助航灯具安装质量起到决定性因素。场道工程专业在摊铺施工时应严格控制施工质量, 尤其避免后期返工, 因为返工时往往需要重新安装助航灯具。目视助航工程专业在沥青面层钻孔施工时需严格按照设计图纸定位, 并经过复测后进行施工, 一旦定位错误, 将对加铺沥青层造成不可弥补的伤害。目视助航工程施工要注意对沥青摊铺层的成品保护, 尽量减少对新道面的污染, 同时也要加强对新装助航设施的保护, 避免被施工机械碾压。

3 结语

不停航施工场道工程与目视助航工程专业配合的关键就是信息的沟通与共享, 各自清楚对方的施工范围、施工流程、质量控制关键点, 尤其是交叉作业区域施工前相互进行施工数据的通报, 做到互相心中有数。对于存在矛盾的技术方案, 及时与业主、监理、设计单位沟通, 尽早解决。施工过程中注重对自身及对方成品的保护, 各自对己方施工质量负责。

本文只是针对某个案例对不停航施工中场道工程与目视助航工程专业间的配合做简单探讨, 如有片面、不足之处还请指正。

参考文献

[1]MH 5001—2013, 民用机场飞行区技术标准[S].

[2]全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会.民航机场工程管理与实务[M].北京:中国建筑工业出版社, 2014:297-308.