CN113766712A - 一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统 - Google Patents

一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统 Download PDF

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潘东子
朱江华
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王俊
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Abstract

本申请提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，包括：多个助航灯；多个单灯控制单元；单灯控制单元由现场的供电电路进行供电，并对与之相连的助航灯进行灯控管理；单独敷设一条光缆线路；光缆线路串联连接所有单灯控制单元，并形成光纤环网，以光纤为传输介质进行串联单灯控制，控制连接于每个单灯控制单元的助航灯；其中，助航灯的灯控指令由机场助航灯光监控系统或由A‑SMGCS系统通过光缆线路下达。本发明采用光纤通信来替代传统的电力载波通讯方案，单个回路单灯数量即使大于200个，系统反应时间小于1秒，符合A‑SMGCS 3级或4级要求；对硬件无特别要求；安装符合光纤标准安装规范即可，对安装人员的经验要求不高；运营和维护方便。

Description

一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统
技术领域
本申请涉及航空技术领域，特别是涉及一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统。
背景技术
高级场面活动引导与控制系统(A-SMGCS)是一种为了提高机场运行效率、保证运行安全、满足机场需求的系统，国际民航组织对其定义为：在满足机场能见度运行等级的所有气象条件下，为了航空器和车辆能保持公布的运动速率且同时保持要求的安全性而对其提供监视、路由及引导以进行控制的系统。
目前，在A-SMGCS为2级以下甚或尚未引入A-SMGCS的机场助航灯光系统中，通常采用的是基于PLC载波通信的单灯监控系统。然而，基于PLC载波通信的单灯监控系统有较多不足之处，尤其是当整个单灯控制系统被应用于大型机场的3级或4级A-SMGCS的监控体系中时，甚至会导致A-SMGCS系统无法对整个灯光引导系统进行监控，更无法承担较高负荷的整体协同运作。
因此，本领域亟需一种在实际应用中能使A-SMGCS系统长期、可靠地对整个灯光引导系统进行监控。
申请内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，包括：多个助航灯；多个单灯控制单元；所述单灯控制单元由现场的供电电路进行供电，并对与之相连的助航灯进行灯控管理单独敷设一条光缆线路；所述光缆线路串联连接所有所述单灯控制单元，并形成光纤环网，以光纤为传输介质进行串联单灯控制，控制连接于每个所述单灯控制单元的所述助航灯；其中，所述助航灯的灯控指令由机场助航灯光监控系统或由A-SMGCS系统通过所述光缆线路下达。
于本申请的一些实施例中，所述单灯控制单元包括：控制模块，连接并控制对应的助航灯；光电转换模块，与相邻单灯控制单元中的光电转换模块串联连接；电源模块，与所述供电电路连接。
于本申请的一些实施例中，所述供电电路包括多个变压器；每个变压器连接一对应的单灯控制单元，以对相连的单灯控制单元供电。
于本申请的一些实施例中，所述助航灯包括中线灯和/或停止排灯。
于本申请的一些实施例中，所述助航灯的灯控指令包括：向至少45盏所述中线灯群组发送开关和/或反馈指令；向至多400盏位于起降跑道周边的停止排灯发送开关指令。
于本申请的一些实施例中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对中线灯群组每秒开关至少10次。
于本申请的一些实施例中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对起降跑道停止排灯每秒开关至少30次。
于本申请的一些实施例中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对滑行道停止排灯每秒开关至少65次。
如上所述，本申请的应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，具有以下有益效果：本发明采用光纤通信来替代传统的电力载波通讯方案，能够很好地应用于A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统。本发明专利在系统反应时间上表现优异，单个回路单灯数量即使大于200个以上，系统反应时间小于1秒，符合A-SMGCS 3级或4级要求；在硬件要求方面，对灯具及相关硬件、灯用变压器质量、调光器或者整个回路的绝缘等方面都无特别要求；在安装方面，符合光纤标准安装规范即可，对安装人员的经验要求不高；在维护方面，运营和维护方便。此外，本发明采用的串联型单灯控制系统，能将光缆直接置于单灯下方的单灯控制单元，大为降低改造和维护等成本。
附图说明
图1显示为本申请一实施例中应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统的结构示意图。
图2显示为本申请一实施例中的单灯控制单元的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
为了使整个机场场面运作实现安全、高效、流畅、无误的基本功能，对于在A-SMGCS4级条件下的整个机场助航灯光/单灯监控，包括整个灯光通讯控制系统，必须达到以下基本要求：1)每秒至少可以向45个中线灯(TCL)群组发送开关/反馈指令，同时向最多400盏位于起降跑道周边的停止排灯发布开关指令；2)能够随时处理例如运行方向的改变等带来的灯光变化，即需要处理每秒500个开关/反馈指令；3)对于每个中线灯(TCL)群组，系统必须具有每秒开关至少10次的处理能力。对于起降跑道停止排灯，系统必须具有每秒开关至少30次的处理能力；4)对于滑行道停止排灯，系统必须具有每秒开关至少65次，加上其他所需指令，整个A-SMGCS/ALCMS联动指令及监控系统必须具有每秒发送至少120个开关/反馈指令的能力。
然而，PLC电缆载波通信方案在系统反应时间、硬件要求、安装、维护等方面的要求都较为苛刻，使其在A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统的应用上不尽如人意，具体的不足之处记载如下。
1)PLC电力载波通讯方案在系统反应时间方面的不足表现为，一旦超过80个灯要求，响应时间远大于1秒，不符合A-SMGCS 3级或4级要求，而且当多个单灯出现故障时，系统的可靠性会显著降低甚至失控。
2)PLC电力载波通讯方案在硬件要求方面的不足表现为，对灯具及相关硬件的要求很高且载波回路容易受干扰(例如初级回路电缆之间产生的干扰波容易影响灯光监控通讯信号，需要额外做好屏蔽，管道中电缆数量亦受到限制，否则容易形成难以消除的干扰)；对灯用变压器的质量要求很高；对调光器要求很高；对整个回路的绝缘要求很高(例如在新系统投入运行状态时必须大于50兆欧，对回路中电缆的插头、插座的防水、低阻抗，乃至电缆安装中的弯折半径，都有高要求)；对安装操作工人的技术水平由高要求。
3)PLC电力载波通讯方案在安装方面的不足表现为，对安装方案及材料要求较高，对安装操作工人的技术水平要求很高。
4)PLC电力载波通讯方案在维护方面的不足表现为，对日常参与维护、维修的人员，包括驻场售后服务人员，都有很高的专业技能要求，后期维护成本很高。
由此可知，即使是目前最优秀的PLC电缆载波通信方案，也不可能在实际应用中，长期、可靠地执行以上任务，导致其无法应用于A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统。
有鉴于此，本发明提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，采用光纤通信来替代传统的电力载波通讯方案，能够很好地应用于A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统。本发明专利在系统反应时间上表现优异，单个回路单灯数量即使大于200个以上，系统反应时间小于1秒，符合A-SMGCS 3级或4级要求；在硬件要求方面，对灯具及相关硬件、灯用变压器质量、调光器或者整个回路的绝缘等方面都无特别要求；在安装方面，符合光纤标准安装规范即可，对安装人员的经验要求不高；在维护方面，运营和维护方便。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示，展示了本发明一实施例中的应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统的结构示意图。本实施例提供的串联型单灯控制系统包括多个助航灯11和多个单灯控制单元12。所述单灯控制单元12由现场的供电电路13进行供电，并对与之相连的助航灯11进行灯控管理。
在本实施例中，所述串联型单灯控制系统还包括单独敷设一条光缆线路15，所述光缆线路15串联连接所有所述单灯控制单元12，并形成光纤环网，以光纤为传输介质进行串联单灯控制，控制连接于每个所述单灯控制单元12的所述助航灯11；其中，所述助航灯11的灯控指令由机场助航灯光监控系统或由A-SMGCS系统(即直接与A-SMGCS集成平台SMAN进行连接)通过所述光缆线路15下达。
在本实施例中，各单灯控制单元12之间是通过光缆线路15进行通信连接的，替代了现有技术中采用PLC电力载波通讯方案，由于光纤通信优异的系统反应时间，而且对机场的硬件、安装、维护等方面的要求并不苛刻，所以能够很好地应用于A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统。此外，本实施例中各单灯控制单元12之间通过光缆线路进行串联通信，例如图1中所示的结构图，光缆线路15逐一通过各个单灯控制单元并实现串联通信；由于机场内航道居多，而且很多航道呈长条形，而长条形航道的灯控系统适用于串联通信，由系统通过光缆线路下达灯控指令即可实现，方便管理和维护。
在本实施例可选的实现方式中，所述单灯控制单元具体包括控制模块、光电转换模块、电源模块。所述光电转换模块和相邻单灯控制单元中的光电转换模块串联连接，用于从光缆线路接收灯控指令；所述控制模块连接对应的助航灯，并根据灯控指令对助航灯进行灯控管理；电源模块与供电电路13相连，供电电路13连接有多个变压器16，每个变压器16负责向对应的单灯控制单元进行供电，并与该单灯控制单元中的电源模块电性连接。
为便于本领域技术人员理解，现结合图2来对本实施例中的单灯控制单元做进一步的解释与说明。在图2中，单灯控制单元20包括电缆接口21、光纤接口22、输出接口23、光电转换模块24、A/D转换模块25、中央处理器26，所述光电转换模块和A/D转换模块相连，并都与中央处理器相连。电缆接口21来自隔离变压器，用于向单灯控制单元供电；光电转换模块通过光纤接口22接入光信号后转换为对应的电信号；A/D转换模块24将模拟电信号转换为数字信号后传送至中央处理器26；中央处理器26通过输出接口23向与之连接的助航灯发送灯控指令。
在本实施例可选的实现方式中，所述助航灯包括中线灯和/或停止排灯。所述助航灯的灯控指令包括：向至少45盏所述中线灯群组发送开关和/或反馈指令；向至多400盏位于起降跑道周边的停止排灯发送开关指令。
在本实施例可选的实现方式中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对中线灯群组每秒开关至少10次。
在本实施例可选的实现方式中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对起降跑道停止排灯每秒开关至少30次。
在本实施例可选的实现方式中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对滑行道停止排灯每秒开关至少65次。
在本实施例可选的实现方式中，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够每秒发送至少120个开关/反馈指令。
上述灯控指令是为了使整个机场场面运作实现安全、高效、流畅、无误的基本功能而设计的，满足A-SMGCS 4级条件下的整个机场助航灯光/单灯控制，在采用光纤传输替代PLC电缆载波通讯技术后，可实现上述要求。
综上所述，本申请提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，本发明采用光纤通信来替代传统的电力载波通讯方案，能够很好地应用于A-SMGCS三级以上的助航灯光引导系统。本发明专利在系统反应时间上表现优异，单个回路单灯数量即使大于200个以上，系统反应时间小于1秒，符合A-SMGCS 3级或4级要求；在硬件要求方面，对灯具及相关硬件、灯用变压器质量、调光器或者整个回路的绝缘等方面都无特别要求；在安装方面，符合光纤标准安装规范即可，对安装人员的经验要求不高；在维护方面，运营和维护方便。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种应用于机场助航的基于光纤通信的串联型单灯控制系统，其特征在于，包括：
多个助航灯；
多个单灯控制单元；所述单灯控制单元由现场的供电电路进行供电，并对与之相连的助航灯进行灯控管理；
单独敷设一条光缆线路；所述光缆线路串联连接所有所述单灯控制单元，并形成光纤环网，以光纤为传输介质进行串联单灯控制，控制连接于每个所述单灯控制单元的所述助航灯；其中，所述助航灯的灯控指令由机场助航灯光监控系统或由A-SMGCS系统通过所述光缆线路下达。
2.根据权利要求1所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述单灯控制单元包括：
控制模块，连接并控制对应的助航灯；
光电转换模块，与相邻单灯控制单元中的光电转换模块串联连接；
电源模块，与所述供电电路连接。
3.根据权利要求1所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述供电电路连接有多个变压器；每个变压器连接一对应的单灯控制单元，以对相连的单灯控制单元供电。
4.根据权利要求1所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述助航灯包括中线灯和/或停止排灯。
5.根据权利要求4所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述助航灯的灯控指令包括：
向至少45盏所述中线灯群组发送开关和/或反馈指令；
向至多400盏位于起降跑道周边的停止排灯发送开关指令。
6.根据权利要求4所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对中线灯群组每秒开关至少10次。
7.根据权利要求4所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对起降跑道停止排灯每秒开关至少30次。
8.根据权利要求4所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够对滑行道停止排灯每秒开关至少65次。
9.根据权利要求4所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述串联型单灯控制系统通过光缆线路下达灯控指令，能够每秒发送至少120个开关/反馈指令。
10.根据权利要求1所述的串联型单灯控制系统，其特征在于，所述A-SMGCS系统包括A-SMGCS 4级。
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