CN111089566B - 机场跑道道面沉降监测系统 - Google Patents

机场跑道道面沉降监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机场跑道道面沉降监测系统，包括：至少一个道面检测雷达单元和沉降监测管控平台，沉降监测管控平台与道面检测雷达单元通信连接；道面检测雷达单元设置于机场跑道旁，雷达基于沉降监测管控平台的扫描指令扫描机场跑道道面的指定区域，以获取指定区域的扫描数据，并将扫描数据上传至沉降监测管控平台；沉降监测管控平台根据扫描数据计算指定区域内的沉降区域信息。能够实时采集跑道沉降数据，便于机场方根据沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。

Description

机场跑道道面沉降监测系统
技术领域
本发明涉及于机场跑道监测技术领域，更具体地，涉及一种机场跑道道面沉降监测系统。
背景技术
机场跑道是用于飞机进行滑行、起降的区域。跑道在长时间的使用以及各种天气情况的作用下，可能会出现道面不完整情况，如破损、凹陷、裂缝、跑道沉降等，这些情况会对飞机起降安全造成严重影响。而机场跑道沉降监测一般采用常规测量方法，即按年或月采用水准测量，以对机场跑道进行定期沉降监测。此方法主要由人工完成，受天气等外界条件影响较大，且无法对监测体进行连续、动态的监测，难以及时获取全面准确的资料，无法满足自动化、即时化的要求。
因此需要提出一种机场跑道道面沉降监测系统，能够自动实时采集机场跑道的道面沉降数据，便于根据道面沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。
发明内容
本发明的目的是提出一种机场跑道道面沉降监测系统，实现自动实时采集机场跑道的道面沉降数据，便于根据道面沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。
为实现上述目的，本发明提出了一种机场跑道道面沉降监测系统，包括：至少一个道面检测雷达单元和沉降监测管控平台，所述沉降监测管控平台与所述道面检测雷达单元通信连接；
所述道面检测雷达单元设置于机场跑道旁，所述雷达基于所述沉降监测管控平台的扫描指令扫描机场跑道道面的指定区域，以获取所述指定区域的扫描数据，并将所述扫描数据上传至所述沉降监测管控平台；
所述沉降监测管控平台根据所述扫描数据计算所述指定区域内的沉降区域信息。
可选地，所述道面检测雷达单元包括雷达和塔架，所述雷达设置于所述塔架的顶端。
可选地，所述雷达为毫米波雷达，所述毫米波雷达采用调频连续波体制且工作在W波段。
可选地，所述毫米波雷达包括天线、收发前端、中频分系统、信号处理机、雷达伺服系统、二次电源和天线罩。
可选地，所述沉降检测管控平台包括服务器和监控终端，所述服务器与所述道面检测雷达单元通过以太网进行数据传输，所述监控终端具有显示器。
可选地，所述服务器用于根据所述扫描数据计算所述指定区域内的沉降区域信息，所述监控终端用于向所述道面检测雷达单元下发所述扫面指令以及通过所述显示器显示所述沉降区域信息。
可选地，所述沉降区域信息包括沉降区域在机场跑道上的位置和产生沉降区域的警报时间。
可选地，所述道面检测雷达单元为多个，多个所述道面检测雷达单元等间距分布在机场跑道的一侧；
或者，多个所述道面检测雷达单元交替分布在机场跑道的两侧。
可选地，多个所述道面检测雷达单元的扫描区域覆盖所述机场跑道，且相邻述道面检测雷达单元的扫描区域具有重叠区域。
可选地，还包括便携式用户终端，所述便携式用户终端与所述沉降监测管控平台通信连接，用于接收所述控制单元发送的所述沉降区域信息。
本发明的有益效果在于：
通过设置于机场跑道旁的道面检测雷达单元扫描机场跑道道面的指定区域并获取指定区域的扫描数据，同时将扫描数据上传至沉降监测管控平台，通过沉降监测管控平台计算指定区域内的沉降区域信息，能够满足检测人员不进入机场跑道飞行区、不影响飞机正常起飞降落的前提下，实时采集跑道沉降数据，便于机场方根据沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种机场跑道道面沉降监测系统示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种机场跑道道面沉降监测系统中道面检测雷达单元覆盖区域示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种机场跑道道面沉降监测系统中道面检测雷达单元的结构示意图。
附图标记说明：
1、道面检测雷达单元；2、沉降监测管控平台；3、机场跑道；4、雷达；5、塔架。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种机场跑道道面沉降监测系统示意图。
如图1所示，根据本发明的一种机场跑道3道面沉降监测系统，包括：至少一个道面检测雷达单元1和沉降监测管控平台2，沉降监测管控平台2与道面检测雷达单元1通信连接；
道面检测雷达单元1设置于机场跑道3旁，雷达基于沉降监测管控平台2的扫描指令扫描机场跑道3道面的指定区域，以获取指定区域的扫描数据，并将扫描数据上传至沉降监测管控平台2；
沉降监测管控平台2根据扫描数据计算指定区域内的沉降区域信息。
具体地，通过设置于机场跑道3旁的道面检测雷达单元1扫描机场跑道3道面的指定区域并获取指定区域的扫描数据，同时将扫描数据上传至沉降监测管控平台2，通过沉降监测管控平台2计算指定区域内的沉降区域信息，能够满足检测人员不进入机场跑道3飞行区、不影响飞机正常起飞降落的前提下，实时采集跑道沉降数据，便于机场方根据沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。
在一个示例中，道面检测雷达单元1包括雷达4和塔架5，雷达4设置于塔架5的顶端。优选地，雷达4为毫米波雷达，且毫米波雷达采用调频连续波体制且工作在W波段。雷达4包括天线、收发前端、中频分系统、信号处理机、雷达伺服系统、二次电源和天线罩。
具体地，道面检测雷达单元1架设在机场跑道3一侧的专用塔架5上，负责道面沉降检测和信息输出。毫米波雷达为现有技术，是工作在毫米波波段探测的雷达，通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)，毫米波的波长介于微波和厘米波之间，因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。毫米波雷达具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点，而且穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时工作的特点。另外，毫米波雷达能分辨识别很小的目标，而且能同时识别多个目标，并具有成像能力。因此通过毫米波雷达扫描机场跑道的路面能够根据采集的扫描数据分析计算出跑道表面的形状，通过与原始的道面形状进行分析比较进而能够确认是否存在沉降(如塌陷凹面)，并确认其位置。
进一步地，检测雷达单元中的毫米波雷达采用调频连续波(FMACW)体制，工作在W波段，通过持续不断地对跑道中的指定区域进行扫描来自动检测道面沉降。道面检测雷达单元1可全天时全天候工作，实时将采集的原始道面扫面数据通过以太网传输到道面沉降检测管控平台2。其中，调频连续波(FMCW)是通过对连续波进行频率调制，根据发射信号和回波信号的频率差、相位差来获取目标信息的一种雷达体制，FMCW体质的雷达具有较大的带宽，因此具有较高的距离分辨力，雷达发射机和接收机可以同时工作，不存在距离盲区，工作电压就比较低，不需要使用高功率、高电压器件，从而使得整个系统结构简单，体积较小、重量较轻、成本较低。
在一个示例中，沉降检测管控平台包括服务器和监控终端，服务器与道面检测雷达单元1通过以太网进行数据传输，监控终端具有显示器。服务器用于根据扫描数据计算指定区域内的沉降区域信息，监控终端用于向道面检测雷达单元1下发扫面指令以及通过显示器显示沉降区域信息。沉降区域信息包括沉降区域在机场跑道3上的位置和产生沉降区域的警报时间。
沉降检测管控平台的服务器和监控终端(带显示器)等随机柜放置于监控室，用户可通过管控平台进行人机交互，实现流程控制、沉降检测和数据库查询等操作。道面沉降检测管控平台的服务器软件、监控室用户软件和跑道组用户软件通过TCP/IP协议进行通信，随时响应用户下发的扫描控制指令、进行系统状态监控、道面沉降检测、数据库记录和查询等。当道面检测管控平台发生告警时，监控室用户软件界面上会显示道面沉降位置、编号和警报时间等信息。
在一个示例中，参考图1，当道面检测雷达单元1为多个时，多个道面检测雷达单元1可以等间距均匀分布在机场跑道3的一侧，多个道面检测雷达单元1的扫描区域覆盖机场跑道3，且相邻述道面检测雷达单元1的扫描区域具有重叠区域。在本发明的另一实施例中，多个道面检测雷达单元1也可以交替分布在机场跑道3的两侧，即交叉覆盖，以提高道面检测效率。
在一个示例中，系统还可以包括便携式用户终端，便携式用户终端与沉降监测管控平台2通信连接，用于接收控制单元发送的沉降区域信息。
具体地，便携式用户终端可供跑道工作人员手持或车载使用，负责接收道面沉降区域现场核实，并采取相应管理措施。例如，机场工作人员需要进行现场核实，道面沉降信息通过4G无线网络从沉降检测管控平台发送至跑道现场的便携式移动终端上，可由移动终端导航至道面沉降区域。
具体实施过程中，还需要建立相应的信息传输网络，以实现各设备通信互联并向上级用户上报道面沉降检测结果，满足机场网络布线布局要求。关于信息传输网络的组建，本领域人员容易实现，此处不再赘述。
在本发明的一种具体实施方式中，机场跑道3道面沉降监测系统包括多个道面检测雷达单元1，将每个道面检测雷达单元1扫描覆盖范围的半径设置为600m。考虑机场运行和机场飞行区跑道和滑行道规划问题，道面检测雷达单元1布设在机场跑道3与机场空防围界之间。
参考图2，道面检测雷达单元1距离跑道中线的距离设置为165m，雷达4在塔架5顶端的高度可以设置为11m(其中包括塔架5最高处避雷针高度)，单台雷达4可覆盖的检测区域为区域为图中两个竖线之间的区域(1134m×60m)。
布设方式：参考图1，预设跑道长度为2800m，道面检测雷达单元1均匀布设，检测设备距离跑道中线165m，可考虑交叉覆盖提高道面检测效率，需要三台可覆盖，每台可覆盖跑道933.33m*80m的区域。
本发明的实施例能够满足检测人员不进入机场跑道3飞行区、不影响飞机正常起飞降落的前提下，根据需要实时采集跑道沉降数据，便于机场方根据沉降数据做出是否需要整修的决定，以及获得跑道长期沉降变形数据。并且，本发明的方案不仅适用于在用跑道，由于其成本低廉、施工简单的特点，也适用于新建、改建或扩建的跑道。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，包括：至少一个道面检测雷达单元和沉降监测管控平台，所述沉降监测管控平台与所述道面检测雷达单元通信连接；
所述道面检测雷达单元设置于机场跑道旁，所述雷达基于所述沉降监测管控平台的扫描指令扫描机场跑道道面的指定区域，以获取所述指定区域的扫描数据，并将所述扫描数据上传至所述沉降监测管控平台；
所述沉降监测管控平台基于所述扫描数据计算所述指定区域内的沉降区域信息；
所述道面检测雷达单元包括雷达和塔架，所述雷达设置于所述塔架的顶端；
所述雷达为毫米波雷达，所述毫米波雷达采用调频连续波体制且工作在W波段；
通过所述毫米波雷达扫描机场跑道的路面采集所述扫描数据，所述沉降监测管控平台基于所述扫描数据分析计算出跑道表面的形状，通过与原始的跑道道面形状进行分析比较确认是否存在沉降，并确认其位置。
2.根据权利要求1所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，所述毫米波雷达包括天线、收发前端、中频分系统、信号处理机、雷达伺服系统、二次电源和天线罩。
3.根据权利要求1所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，所述沉降监 测管控平台包括服务器和监控终端，所述服务器与所述道面检测雷达单元通过以太网进行数据传输，所述监控终端具有显示器。
4.根据权利要求3所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，所述服务器用于根据所述扫描数据计算所述指定区域内的沉降区域信息，所述监控终端用于向所述道面检测雷达单元下发所述扫描指令以及通过所述显示器显示所述沉降区域信息。
5.根据权利要求1所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，所述沉降区域信息包括沉降区域在机场跑道上的位置和产生沉降区域的警报时间。
6.根据权利要求1所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，所述道面检测雷达单元为多个，多个所述道面检测雷达单元等间距分布在机场跑道的一侧；
或者，多个所述道面检测雷达单元交替分布在机场跑道的两侧。
7.根据权利要求6所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，多个所述道面检测雷达单元的扫描区域覆盖所述机场跑道，且相邻述道面检测雷达单元的扫描区域具有重叠区域。
8.根据权利要求1所述的机场跑道道面沉降监测系统，其特征在于，还包括便携式用户终端，所述便携式用户终端与所述沉降监测管控平台通信连接，用于接收所述沉降监测管控平台发送的所述沉降区域信息。
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