CN109212438A - 基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统及监控方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于航班动态的机场高杆灯监控系统。其包括至少一个现场监测模块、高杆灯监控终端和基于航班动态的灯光开关决策模块；现场监测模块包括数据采集单元、PLC控制单元和GPRS无线通信单元；高杆灯监控终端包括监控中心服务器和监控显示器；基于航班动态的灯光开关决策模块包括航班动态分析单元和高杆灯控制单元。本发明具有现场监测、无线数据传输、航班动态分析、远程控制、故障判断定位及回放功能，利用电量参数和光照度并根据机场的航班动态信息对机场各区域的卤素高杆灯开断自动做出决策，可降低机场能源消耗，对所有正在工作的卤素高杆灯进行统一监控，能准确地判断出卤素高杆灯是否出现故障，提高维护效率。
Description
技术领域
本发明属于民用航空地面保障技术领域，特别是涉及一种基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统及监控方法。
背景技术
近年来，我国的民航运输业发展迅速，随着国内各地机场的旅客和货邮吞吐量的不断攀升，航班动态也变得越来越复杂，而为航班运行提供照明作业的智能灯光系统也变得越来越复杂。所以，作为机场灯光系统的重要部分，高杆灯监控系统的监控和故障处理工作量也越来越大。尤其是对于那些卤素高杆灯尚未升级为LED高杆灯的机场来说，这类机场往往没有统一的卤素高杆灯监控系统，在一些需要卤素高杆灯照明的机场，如果在光照条件差的情况下进行作业势必会影响完成作业的速度和质量。同时，考虑到一般的老式卤素高杆灯由两根动力线分别控制其中的三盏和六盏，实现对作业区域的光照强度的分级控制，为避免卤素高杆灯长时间在环境光照度足够或者在不需照明工作的时间段工作而浪费大量能源，因此机场有必要对各个作业区域的老式卤素高杆灯进行统一监控。
目前，我国机场卤素高杆灯的开断和故障判断基本都是依靠工作人员现场操作和巡检来进行的，由于不同的班次对应不同的登机口，进而需要开启不同区域的卤素高杆灯照明来完成作业，又由于卤素高杆灯在机场的分布往往较为分散且不规律，这就导致了巡检的工作效率和耗费的人力资源都与相应的期望不符。可见，建立基于航班动态的卤素高杆灯监控系统，可以大幅度减轻机场地面保障部门工作人员的工作量，提高工作效率，间接提高航班正点率，同时也可以节省大量的能量和人力资源。
但是在我国很少有机场对带有编号的卤素高杆灯来监控和管理，更没有将航班动态加以考虑并应用在卤素高杆灯监控系统中，而根据航班动态来对相应作业区域的卤素高杆灯进行监控是大多数机场的需求。因此，需要一套基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统，可以对机场卤素高杆灯运行状态实时监控，具有故障报警功能，考虑到航班动态并综合各区域现场光照度情况来实现对机场各个区域卤素高杆灯的开关决策，为机场灯光统一监控提供技术支持与平台。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统及监控方法。
为了达到上述目的，本发明提供的机场卤素高杆灯监控系统包括至少一个现场监测模块、高杆灯监控终端和基于航班动态的灯光开关决策模块；其中，每个现场监测模块安装在机场上一个带有编号的卤素高杆灯处，包括数据采集单元、PLC控制单元和GPRS无线通信单元；所述的数据采集单元为电量参数采集模块和光照度传感器，用于实时采集卤素高杆灯工作时的电压、电流参数和区域环境光照度；PLC控制单元与卤素高杆灯相连接，用于接收基于航班动态的灯光开关决策模块发出的指令并根据该指令对卤素高杆灯进行开关控制；GPRS无线通信单元同时与数据采集单元和PLC控制单元相连接；数据采集单元通过GPRS无线通信单元上传数据至高杆灯监控终端，为本监控系统的运行提供实时数据；
所述的高杆灯监控终端包括监控中心服务器和监控显示器；其中，监控中心服务器为一台工业控制计算机且与GPRS无线通信单元以及监控显示器相连接，监控显示器上带有报警模块；
所述的基于航班动态的灯光开关决策模块包括航班动态分析单元和高杆灯控制单元；其中航班动态分析单元同时与监控中心服务器(4和高杆灯控制单元相连。
所述的GPRS无线通信单元是基于4G公网进行无线传输的通信模块，其数据的上传和下载利用SIM卡来对数据快速交互。
所述的数据采集单元安装在卤素高杆灯处受光较好的位置，以便准确监测卤素高杆灯工作区域光照度情况。
所述的监控中心服务器还与机场云平台连接。
本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统的监控方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)在监控中心服务器的控制下，数据采集单元中的电量参数采集模块和光照度传感器实时采集卤素高杆灯工作时的电压、电流参数和本工作区域的环境光照度，经处理后由GPRS无线通信单元发送到4G公网；
步骤2)监控中心服务器接收经GPRS无线通信单元传输的电压、电流参数和环境光照度，监控显示器则显示各工作区域内卤素高杆灯的实时运行状况，当卤素高杆灯出现故障时立即利用报警模块发出报警信号，以便工作人员及时掌握卤素高杆灯的开断和运行状况；同时对机场环境光照度进行监测，并将接收到的机场环境光照度数据存储在监控中心服务器的数据库中；
步骤3)航班动态分析单元根据当前航班机型、登机口信息、作业车辆种类数量和路线信息分析得出当前对于航班而言需要照明的作业区域；
步骤4)高杆灯控制单元根据当前航班需要照明的作业区域并结合实时光照度情况，参照机场光照度相关要求与标准，对机场各作业区域的卤素高杆灯的开断情况进行决策，然后将开关指令依次通过航班动态分析单元、监控中心服务器和GPRS无线通信单元下发给PLC控制单元，由PLC控制单元对卤素高杆灯进行现场控制，逐级提高卤素高杆灯的照明亮度，直至达到机场要求标准。
本发明提供的基于航班动态的卤素高杆灯监控系统及监控方法具有现场监测、无线数据传输、航班动态分析、远程控制、故障判断定位及回放功能，利用电量参数和光照度并根据机场的航班动态信息对机场各区域的卤素高杆灯开断自动做出决策，可降低机场能源消耗，对所有正在工作的卤素高杆灯进行统一监控，能准确地判断出卤素高杆灯是否出现故障，能够对故障卤素高杆灯定位并在监控显示器发出报警信号，提高维护效率。
附图说明
图1为本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统中各区域中带有编号的卤素高杆灯和现场监测模块分布、传输方式与监控终端关系示意图。
图2为本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统及监控方法进行详细说明。
如图2所示，本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统包括至少一个现场监测模块、高杆灯监控终端和基于航班动态的灯光开关决策模块；其中，每个现场监测模块安装在机场上一个带有编号的卤素高杆灯5处，包括数据采集单元1、PLC控制单元2和GPRS无线通信单元3；所述的数据采集单元1为电量参数采集模块和光照度传感器，用于实时采集卤素高杆灯5工作时的电压、电流参数和区域环境光照度；PLC控制单元2与卤素高杆灯5相连接，用于接收基于航班动态的灯光开关决策模块发出的指令并根据该指令对卤素高杆灯5进行开关控制；GPRS无线通信单元3同时与数据采集单元1和PLC控制单元2相连接；数据采集单元1通过GPRS无线通信单元3上传数据至高杆灯监控终端，为本监控系统的运行提供实时数据。
所述的GPRS无线通信单元3是基于4G公网进行无线传输的通信模块，其数据的上传和下载利用SIM卡来对数据快速交互。
所述的数据采集单元1安装在卤素高杆灯5处受光较好的位置，以便准确监测卤素高杆灯5工作区域光照度情况。
所述的高杆灯监控终端包括监控中心服务器4和监控显示器6；其中，监控中心服务器4为一台工业控制计算机且与GPRS无线通信单元3以及监控显示器6相连接，监控显示器6上带有报警模块。运行时监控显示器6用于显示机场作业区域内带有编号的卤素高杆灯5的位置和运行状况，同时实现机场各区域环境光照度的实时显示，辅助监控中心服务器4对卤素高杆灯5进行实时监控，并将机场光照度数据传送给基于航班动态的灯光开关决策模块，以此作为进行开关决策的数据来源和判断依据之一；通过采集卤素高杆灯5运行的电流、电压参数，对比正常运行状况时的上下波动阈值电流和电压来判断当前是否出现故障，若判定出现故障，可以根据卤素高杆灯5的编号信息快速定位故障地点。同时将测得的卤素高杆灯5的正常运行及故障数据实时存储在监控中心服务器4的数据库中，工作人员可随时查询故障数据，进行故障回放。
所述的监控中心服务器4还与机场云平台连接，能够将数据库中存储的卤素高杆灯5的运行参数、故障信息、功率消耗以及航班动态上传到机场平台，为机场方面大数据处理、云计算提供数据来源。
所述的基于航班动态的灯光开关决策模块包括航班动态分析单元7和高杆灯控制单元8；其中航班动态分析单元7同时与监控中心服务器4和高杆灯控制单元8相连；在监控中心服务器4的控制下，由航班动态分析单元7根据实时航班的机型、登机口信息、作业车辆种类数量和路线信息确定出对于当前航班而言机场需进行照明的作业区域；高杆灯控制单元8利用航班动态分析单元7确定出的照明作业区域结果作为机场各区域卤素高杆灯5的开关决策依据之一，结合各区域实时光照度情况，根据机场光照度相关要求与标准，对机场各区域的卤素高杆灯5的开关情况进行决策，控制指令依次通过航班动态分析单元7、监控中心服务器4和GPRS无线通信单元3传输并被现场监测模块中的PLC控制单元2接收，以对卤素高杆灯5实现远程控制。综合考虑航班动态信息、照明作业区域，实时光照度和机场光照度标准既满足了机场作业需要，又可为卤素高杆灯5的节能高效运行提供依据。
如表1所示，所述的卤素高杆灯5的电流值、电压值都处于正常工作范围时为正常工作，否则即为发生故障。电流Imin≤I≤Imax时为1，否则为0；电压Umin≤U≤Umax时为1，否则为0。电流电压的工作阈值在不同环境实测得到，因具体条件有所改变。通过对卤素高杆灯5的电流、电压参数的采集，对比正常运行状况下的上下波动阈值电流和电压来判断当前是否出现故障。若判定出现故障，可以根据卤素高杆灯5的编号信息快速定位故障地点，从而可以大大减轻工作人工巡检的工作量，提高检修维护工作的效率，间接提高航班正点率。
如图1所示，本发明提供的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统的监控方法如下：
在监控中心服务器4的控制下，利用数据采集单元1中的电量参数采集模块和光照度传感器，实时采集卤素高杆灯5工作时的电压、电流参数和本工作区域的环境光照度，经处理后由GPRS无线通信单元3发送到4G公网；
监控中心服务器4接收并存储GPRS无线通信单元3传输的电压、电流参数和环境光照度，监控显示器6则实时显示各工作区域内卤素高杆灯5的运行状况，当卤素高杆灯5出现故障时立即利用报警模块发出报警信号，以便工作人员及时掌握卤素高杆灯5的开断和运行状况；同时对机场环境光照度进行监测，并将接收到的机场光照度数据存储在监控中心服务器4的数据库中。
航班动态分析单元7根据当前航班机型、登机口信息、作业车辆种类数量和路线信息分析得出对于当前航班而言需要照明的作业区域；
高杆灯控制单元8根据当前航班需要照明的作业区域并结合实时光照度情况，同时参照机场光照度相关要求与标准，对机场各区域的卤素高杆灯5的开断情况进行决策，然后将开关指令依次通过航班动态分析单元7、监控中心服务器4和GPRS无线通信单元3下发给PLC控制单元2，由PLC控制单元2对卤素高杆灯5进行现场控制，逐级提高卤素高杆灯5的照明亮度，直至达到机场要求的光照度标准，从多方面保证了卤素高杆灯5的高效和节能运行。例如相关规定表明飞行区楼前服务车道的水平光照度应不低于25 1x，在此标准下，对比飞行区楼前服务车道区域的实时光照度，如果实时光照度大于25 1x，那么本监控系统将不打开该区域内的卤素高杆灯5；否则逐级打开该区域内的卤素高杆灯5。本监控系统综合考虑了航班动态以及实时环境光照度对机场照明作业的影响，可对机场各区域的卤素高杆灯5进行高效监控和管理，兼顾了机场照明作业以及节省机场能源的要求。
表1、卤素高杆灯故障判断原理和真值表
| 电流I | 电压U | 故障F |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Claims (5)
1.一种基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统，其特征在于：所述的机场卤素高杆灯监控系统包括至少一个现场监测模块、高杆灯监控终端和基于航班动态的灯光开关决策模块；其中，每个现场监测模块安装在机场上一个带有编号的卤素高杆灯(5)处，包括数据采集单元(1)、PLC控制单元(2)和GPRS无线通信单元(3)；所述的数据采集单元(1)为电量参数采集模块和光照度传感器，用于实时采集卤素高杆灯(5)工作时的电压、电流参数和区域环境光照度；PLC控制单元(2)与卤素高杆灯(5)相连接，用于接收基于航班动态的灯光开关决策模块发出的指令并根据该指令对卤素高杆灯(5)进行开关控制；GPRS无线通信单元(3)同时与数据采集单元(1)和PLC控制单元(2)相连接；数据采集单元(1)通过GPRS无线通信单元(3)上传数据至高杆灯监控终端，为本监控系统的运行提供实时数据；
所述的高杆灯监控终端包括监控中心服务器(4和监控显示器(6；其中，监控中心服务器(4)为一台工业控制计算机且与GPRS无线通信单元(3)以及监控显示器(6)相连接，监控显示器(6)上带有报警模块；
所述的基于航班动态的灯光开关决策模块包括航班动态分析单元(7)和高杆灯控制单元(8)；其中航班动态分析单元(7)同时与监控中心服务器(4)和高杆灯控制单元(8)相连。
2.根据权利要求1所述的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统，其特征在于：所述的GPRS无线通信单元(3)是基于4G公网进行无线传输的通信模块，其数据的上传和下载利用SIM卡来对数据快速交互。
3.根据权利要求1所述的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统，其特征在于：所述的数据采集单元(1)安装在卤素高杆灯(5)处受光较好的位置，以便准确监测卤素高杆灯(5)工作区域光照度情况。
4.根据权利要求1所述的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统，其特征在于：所述的监控中心服务器(4)还与机场云平台连接。
5.一种如权利要求1所述的基于航班动态的机场卤素高杆灯监控系统的监控方法，其特征在于：所述的监控方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)在监控中心服务器(4)的控制下，数据采集单元(1)中的电量参数采集模块和光照度传感器实时采集卤素高杆灯(5)工作时的电压、电流参数和本工作区域的环境光照度，经处理后由GPRS无线通信单元(3)发送到4G公网；
步骤2)监控中心服务器(4)接收经GPRS无线通信单元(3)传输的电压、电流参数和环境光照度，监控显示器(6)则显示各工作区域内卤素高杆灯(5)的实时运行状况，当卤素高杆灯(5)出现故障时立即利用报警模块发出报警信号，以便工作人员及时掌握卤素高杆灯(5)的开断和运行状况；同时对机场环境光照度进行监测，并将接收到的机场环境光照度数据存储在监控中心服务器(4)的数据库中；
步骤3)航班动态分析单元(7)根据当前航班机型、登机口信息、作业车辆种类数量和路线信息分析得出当前对于航班而言需要照明的作业区域；
步骤4)高杆灯控制单元(8)根据当前航班需要照明的作业区域并结合实时光照度情况，参照机场光照度相关要求与标准，对机场各作业区域的卤素高杆灯(5)的开断情况进行决策，然后将开关指令依次通过航班动态分析单元(7)、监控中心服务器(4)和GPRS无线通信单元(3)下发给PLC控制单元(2)，由PLC控制单元(2)对卤素高杆灯(5)进行现场控制，逐级提高卤素高杆灯(5)的照明亮度，直至达到机场要求标准。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190115 |