CN110264695B - 基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，接口转换设备提供电力线载波局端设备到控制服务器的硬件通信接口转换；电力线载波局端设备通过局端隔离设备耦合至灯光一次电缆；助航灯光供电回路包括供电输入、调光器、灯光一次电缆、隔离变压器、探测传感器和助航灯具；其中调光器通过局端隔离设备耦合至灯光一次电缆；助航灯具控制器与助航灯具电连接；扩展控制器：与探测传感器电连接；通信隔离器实现将助航灯具或探测传感器控制器的数据耦合至灯光一次电缆上。该系统不需要部署额外的通信线路，工程易实现性好。另外，通信隔离器利用了电缆的屏蔽层作为信号回路，不受隔变影响，缩短了传输路径，减小了链路衰减，增强了信号质量。

Description

基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统及方法

技术领域

本发明属于机场助航灯光技术领域，具体涉及基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统及方法。

背景技术

机场助航灯光系统作为保障飞机在夜间、低能见度或者其它复杂运行条件下，进行正常的起飞、着陆、滑行的必要目视助航系统，其运行状况直接关系到飞机起降安全，是保障机场安全运行的重要基础设施之一。

随着民航领域的快速发展，机场助航灯光系统仅仅实现目视助航设备的照明功能已不能满足当前安全运行保障的需求。A-SMGCS(先进机场场面引导与控制系统)是国际民航组织提出的当前最先进的场面运行控制系统，该系统综合运用多种传感器技术获取机场场面运动物体的位置信息，并通过对机场助航灯光的单灯控制来实现对航空器在场面的运行态势进行冲突预警、滑行引导等功能，以保障飞行安全。目前机场大多采用调光器控制的方式对整条助航灯光回路的助航灯具进行开关控制，存在工程建设成本高、灯具失效检测困难、不能实现单灯控制、人工控制及维护成本高等问题。

由于机场助航灯具根据功能特性分布安装在机场飞行区特定的位置区域，对于现有或新建机场的助航灯具单灯可控的升级需求，受限于机场飞行区面积以及助航灯具安装位置区域，敷设助航灯具控制器通信线路的工程成本都是极高的。

电力线载波通信(PLC，Power line Communication)是电力系统特有的通信方式，是指利用现有电力线通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，其最大特点是不需要重新架设网络，只要有电力线就能进行数据传输，电力线载波通信技术在许多领域的应用已经比较成熟。

如图1所示，目前市面上已有的采用电力线载波通信技术的助航监控系统产品均采用了在隔离变压器的次级实现信号调制解调传输的设计方案。由于电力线载波通信信号的调制解调需要经过一个隔离变压器，并且在利用助航灯光一次电缆进行串行回路传输时需要经过多个助航灯具，信号回传路径过长，该设计经过多个机场长期应用后发现，受隔离变压器衰减及环境工况影响，实际效果欠佳。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统及方法，不需要部署额外的通信线路，工程易实现性好，能够大幅减少智能助航灯光监控系统的建设和改造成本。

第一方面，一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，包括：

控制服务器；

接口转换设备：分别与所述控制服务器和电力线载波局端设备连接，提供电力线载波局端设备到控制服务器的硬件通信接口转换；

电力线载波局端设备：靠近调光器设置，通过局端隔离设备耦合至灯光一次电缆上；

局端隔离设备；

助航灯光供电回路：包括供电输入、所述调光器、所述灯光一次电缆、隔离变压器、探测传感器和助航灯具；其中所述调光器通过所述局端隔离设备耦合至所述灯光一次电缆；

助航灯具控制器：与所述助航灯具电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

扩展控制器：与所述探测传感器电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

通信隔离器：与所述灯光一次电缆连接，实现将助航灯具或探测传感器控制器的数据耦合至灯光一次电缆上。

优选地，所述控制服务器还与所述调光器进行通讯连接。

优选地，控制服务器、助航灯光供电回路和通信隔离器的数量可配置。

优选地，所述助航灯光供电回路中的调光器、隔离变压器、探测传感器和助航灯具的数量可配置。

优选地，

所述助航灯具控制器和扩展控制器还设有保护电路。

第二方面，一种助航灯光监控系统，包括：

数据层：用于实现数据存储、数据接入和数据交互汇聚；

应用层：用于实现系统维护管理、调光器监控、助航灯具监控和探测传感器监控。

第三方面，一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控方法，包括以下步骤：

控制服务器接收用户的控制指令；

控制服务器判断该用户是否具有控制权限，如果没有，生成告警信息；如果有，控制服务器将所述控制指令通过电力线载波发送给所述助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。

优选地，该方法在所述控制服务器生成异常信息之后，还包括：

控制服务器通过电力线载波访问助航灯具的实时数据。

优选地，该方法在所述控制服务器生成异常信息之后，还包括：

控制服务器接收用户针对助航灯具发起的状态查询指令；

控制服务器判断该用户是否具有查询权限，如果没有，生成告警信息；如果有，控制服务器将所述查询指令通过电力线载波发送给所述助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。

本发明实施例提供的基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统及方法，不需要部署额外的通信线路，工程易实现性好，能够大幅减少智能助航灯光监控系统的建设和改造成本。

另外，通信隔离器利用了电缆的屏蔽层作为信号回路，不受隔变影响，缩短了传输路径，减小了链路衰减，增强了信号质量，这与现有的电力载波系统有很大不同，能够解决现有的电力载波系统使用年限不长，信号衰减大的问题。同时，该方法也使得助航灯具控制器和扩展控制器采用电力载波通信时，能够在确保信号质量的基础上实现高速中继、转发、能够解决现有系统传输速度上不去的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为背景技术中提到的现有助航监控系统的框架图。

图2为实施例一提供的助航灯光监控系统的框架图。

图3为实施例二提供的助航灯光监控系统的框架图。

图4为实施例三提供的助航灯光监控方法中用户操作流程的流程图。

图5为实施例三提供的助航灯光监控方法中用户查询流程的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

实施例一：

一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，参见图2，包括：

控制服务器；

具体地，控制服务器上可以安装助航灯光监控系统。控制服务器数量及拓扑根据助航灯光供电回路数量、助航灯具数量、系统处理能力以及主备冗余需求等因素进行配置，主要实现对所监控的助航灯光回路里的所有可监控设备(例如助航灯具、助航灯具控制器、探测传感器、扩展控制器、调光器等助航灯光电力设备)进行监视与控制。

接口转换设备：分别与所述控制服务器和电力线载波局端设备连接，提供电力线载波局端设备到控制服务器的硬件通信接口转换；

具体地，该设备可以集成在电力线载波局端设备，也可以单独进行部署安装，主要用于电力线载波局端设备到控制服务器的硬件通信接口转换，提供可靠的通信功能。转换后的数据信号可采用RS484、R232或LAN等方式传输。该设备部署安装的数量取决于电力线载波局端设备的数量。

电力线载波局端设备：靠近调光器设置，通过局端隔离设备耦合至灯光一次电缆上；

具体地，该设备通常位于调光器附近，是电力线载波通信网络的核心管理者，主要负责网络管理、数据集中采集、命令传送等工作，同时通过上行通信链路与控制服务器进行数据交换，一台局端设备可管理几十至几百个助航灯具控制器或扩展控制器。

局端隔离设备；

具体地，该设备用于调光器、电力线载波局端等设备接入助航灯光供电回路，以减少电力线载波信号在供电回路中传输的相互影响。

助航灯光供电回路：包括供电输入、所述调光器(图2中选用恒流调光器CCR)、所述灯光一次电缆、隔离变压器、探测传感器和助航灯具；其中所述调光器通过所述局端隔离设备耦合至所述灯光一次电缆；

具体地，调光器、灯光一次电缆、隔离变压器按照助航灯光串行连接方式组成助航灯光供电回路。每条助航灯光供电回路中在接入电力线载波局端设备、局端隔离设备、通信隔离器、助航灯具控制器、扩展控制器后构成了基于电力线载波技术的通信回路。助航灯具、探测传感器通过助航灯光二次电缆接至隔离变压器，从助航灯光供电回路取电工作。一般来说，一台调光器可以带载一条助航灯光供电回路，每条助航灯光供电回路可以带载多部设备，调光器的功率不同，助航灯光供电回路的带载能力也不同。如果需要接入更多数量的设备，需要更多的助航灯光供电回路。

助航灯光供电回路根据设计需求可以配置调光器及供电回路的数量，实现一备一、多备一、隔灯供电等系统硬件冗余功能。灯光一、二次电缆的长度根据供电回路的设计需求进行配置，每条回路带载的隔离变压器、助航灯具、探测传感器的数量根据系统设计能力进行配置。

灯光一次电缆由一次电缆主芯及一次电缆屏蔽层共同构成，通过通信隔离器将电力线载波信号耦合至助航灯具控制器进行调制解调或中继传输。

助航灯具控制器：与所述助航灯具电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

扩展控制器：与所述探测传感器电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

具体地，助航灯具控制器通过通信链路直接对助航灯光供电回路上耦合进来的电力线载波通信信号进行调制解调，实现与电力线载波局端设备间的通信交互。该设备还提供了在助航灯光供电回路上至下一助航灯具控制器或扩展控制器的通信中继功能。该部分设计有保护电路，用于防止正常工作过程中助航灯光串行供电回路上的雷击、欠压、欠流、过压、过流等情况对助航灯具控制器造成的损坏。扩展控制器与助航灯具控制器基本功能类似，主要区别在于扩展控制器提供了与探测传感器匹配的通信接口。

通信隔离器：与所述灯光一次电缆连接，实现将助航灯具或探测传感器控制器的数据耦合至灯光一次电缆上。

具体地，该设备主要负责将电力线载波信号耦合至助航灯具控制器或扩展控制器进行调制解调或中继传输，同时不影响原有的助航灯光供电回路功能，通信隔离器的数量取决于需要监控的设备数量。

该系统在助航灯光供电回路中接入电力线载波通信设备，并创新的利用了助航灯光一次电缆及屏蔽层构成物理通信链路，通过通信隔离器进行信号耦合，避免了隔离变压器及环境工况对信号衰减的影响，同时不影响原有的助航灯光供电回路功能。同时该系统使用基于电力线载波通信技术的助航灯具控制器，利用串行供电回路原地返回通信信号，很好的避免了回传路径过长对信号的影响。并且助航灯具控制器还利用信号回路结构特性，提供了中继功能，当需要将电力线载波信号传送至下一助航灯具控制器或扩展控制器时，自动判断是否启用中继功能。

该系统通过电力线载波局端设备与助航灯具控制服务器间进行通信交互，实现对助航灯具供电回路上的灯具、探测传感器、控制器等设备的工作状态监视及控制功能。该系统还能够与调光器进行通信交互，实现对助航灯具供电回路上的调光器的工作状态监视及控制功能。该系统在提高通信传输可靠性的同时，不需要部署额外的通信线路，工程易实现性好，能够大幅减少智能助航灯光监控系统的建设和改造成本。

另外，通信隔离器利用了电缆的屏蔽层作为信号回路，不受隔变影响，缩短了传输路径，减小了链路衰减，增强了信号质量，这与现有的电力载波系统有很大不同，能够解决现有的电力载波系统使用年限不长，信号衰减大的问题。同时，该方法也使得助航灯具控制器和扩展控制器采用电力载波通信时，能够在确保信号质量的基础上实现高速中继、转发、能够解决现有系统传输速度上不去的问题。

实施例二：

一种助航灯光监控系统，如图3所示，包括：

数据层：用于实现数据存储、数据接入和数据交互汇聚；

应用层：用于实现系统维护管理、调光器监控、助航灯具监控和探测传感器监控。

具体地，该系统可以安装在控制服务器上。该系统包括数据层和应用层，数据层实现数据存储、数据接入和数据交互汇聚。应用层实现系统维护管理、调光器监控、助航灯具监控和探测传感器监控等功能。控制服务器及拓扑根据助航灯具回路数量、助航灯具数量、系统处理能力以及主备冗余需求等因素进行配置。该系统支持多种拓扑结构的服务器部署安装方式。另外系统也支持如UPS、柴油发电机等助航灯光附属设备的监控通信接口。

本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

实施例三：

一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控方法，参见图4，包括以下步骤：

控制服务器接收用户的控制指令；

具体地，例如用户通过控制服务器上安装的助航灯光监控系统程序申请对助航灯光设备的控制。

控制服务器判断该用户是否具有控制权限，如果没有，生成告警信息，进行告警；如果有，控制服务器将所述控制指令通过电力线载波发送给所述助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，例如：将助航灯光设备的执行结果及实时工作状态显到人机交互界面。如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。此时控制服务器还可以执行后台数据处理程序。

用户在获得授权后，可以通过电力线载波访问助航灯具的实时数据。

优选地，该方法在所述控制服务器生成异常信息之后，参见图5，还包括：

控制服务器接收用户针对助航灯具发起的状态查询指令；

具体地，例如用户通过控制服务器上安装的助航灯光监控系统程序申请对助航灯光设备的状态进行查询。

控制服务器判断该用户是否具有查询权限，如果没有，生成告警信息进行告警；如果有，控制服务器将所述查询指令通过电力线载波发送给所述助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，例如将助航灯光设备的实时工作状态显到人机交互界面上。如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。此时控制服务器还可以执行后台数据处理程序。

本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，其特征在于，包括：

控制服务器；

接口转换设备：分别与所述控制服务器和电力线载波局端设备连接，提供电力线载波局端设备到控制服务器的硬件通信接口转换；

电力线载波局端设备：靠近调光器设置，通过局端隔离设备耦合至灯光一次电缆上；

局端隔离设备；

助航灯光供电回路：包括供电输入、所述调光器、所述灯光一次电缆、隔离变压器、探测传感器和助航灯具；其中所述调光器通过所述局端隔离设备耦合至所述灯光一次电缆；

助航灯具控制器：与所述助航灯具电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

扩展控制器：与所述探测传感器电连接；通过通信链路连接通信隔离器，还通过所述隔离变压器连接通信隔离器；

通信隔离器：与所述灯光一次电缆连接，实现将助航灯具或探测传感器控制器的数据耦合至灯光一次电缆上；

助航灯具、探测传感器通过助航灯光二次电缆接至隔离变压器，从助航灯光供电回路取电工作；通信隔离器利用了电缆的屏蔽层作为信号回路，不受隔变影响。

2.根据权利要求1所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，其特征在于，

所述控制服务器还与所述调光器进行通讯连接。

3.根据权利要求1所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，其特征在于，

控制服务器、助航灯光供电回路和通信隔离器的数量可配置。

4.根据权利要求3所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，其特征在于，

所述助航灯光供电回路中的调光器、隔离变压器、探测传感器和助航灯具的数量可配置。

5.根据权利要求3所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控系统，其特征在于，

所述助航灯具控制器和扩展控制器还设有保护电路。

6.一种适用于权利要求1-5中任一权利要求所述助航灯光监控系统的基于电力线载波通信技术的助航灯光监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制服务器接收用户的控制指令；

控制服务器判断该用户是否具有控制权限，如果没有，生成告警信息；如果有，控制服务器将所述控制指令通过电力线载波发送给助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。

7.根据权利要求6所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控方法，其特征在于，该方法在所述控制服务器生成异常信息之后，还包括：

控制服务器通过电力线载波访问助航灯具的实时数据。

8.根据权利要求6所述基于电力线载波通信技术的助航灯光监控方法，其特征在于，该方法在所述控制服务器生成异常信息之后，还包括：

控制服务器接收用户针对助航灯具发起的状态查询指令；

控制服务器判断该用户是否具有查询权限，如果没有，生成告警信息；

如果有，控制服务器将所述查询指令通过电力线载波发送给所述助航灯具；

控制服务器通过电力线载波局端设备等待接收助航灯具的反馈消息，并显示接收到的反馈消息，如果接收反馈消息等待超时后，生成异常信息。