摘 要 针对机场的具体情况,论述了导航台站集散式测控系统的工作原理及硬件总体结构,并着重阐明了在软件开发中的几个关键技术问题,如系统参数库的建立、通信方式的选择等。
关键词 测控系统 串行通信 接口
1 前 言
当今民用航空机场都有不少的导航台站,这些导航台站起着为飞行提供导航服务的重要作用。导航设备种类及技术含量不断提高,要求机场导航部门具有一种新的现代化的技术保障手段,才能大大提高导航正确率和设备完好率,使导航工作组织管理跃上一个新台阶。
目前机场都配备有完善的航路及远近导航设施,这些导航台站设备有专人留守,监护设备动作,本地控制操作,台站之间靠电话联系。这样系统的整体维护和调度不够及时,造成管理困难。机场通导设备都分布在比较大的距离范围,并且其设备越来越先进、复杂,而导航台无法配备许多高技术水平的人员,由于信息不灵,设备故障往往无法及时发现和排除,影响飞行安全。为了改善这种状况,确保导航工作的迅速、准确、可靠,针对机场导航设备运行状态的实时监测要求,特别设计开发了机场通导设备计算机集中监测系统。
2 监测系统的工作原理及硬件总体结构
2.1 工作原理
根据每个机场的具体情况,监测系统由一个中心控制室和几个执行台组成。其中中心控制室采用两套热备份控制台。当主机出现故障时,人工控制备用机接替主机工作。执行台为场内盲降台、全向信标台、近台、远台、超远台等组成。根据执行台与中心控制室距离的远近分别采用不同的通信方式。
各个执行台被测物理量经过接口电路(电压、逻辑状态)转换为电信号(标准直流电压或电流送入遥测终端(rtu)处理并存储,中心调度向rtu发布命令,rtu接收到命令后将所测参数经过调制解调器、信道机适时送往中心调度计算机,这些数据经过处理后在计算机屏幕上显示出各种数据表格、曲线和趋势图等方面的图画,数据定时存入数据库,可随时查询和打印各种报表、曲线,中心调度端可以随时向执行台发出信号,现场有关报警信号可以以自报方式发送给中心台,以便值班人员及时采取措施。
2.2 硬件总体结构
根据集散式监测系统的硬件结构及机场导航台站自身的特点,在满足测控系统要求的前提下,其硬件原理框图如图1所示。
3 软件设计中的关键技术
3.1 建立系统运行参数库
每个机场都有不少导航台,每个导航台中都会配置数量不等的导航设备,而每台导航设备又会有几个被监测的物理量。在所了解的监测系统中,它们均是将每个导航台设计成数据库中的一个表,将采集回来的数据依次存储在这个表中,也就是建立一个静态的数据表。这样做的特点是编程简单。缺点是一旦更改导航台内的设备,就会导致整个监测程序的修改,这就对程序的维护带来很大的不便。为了改变这种情况,在数据库中特别引入了系统运行参数库表。
系统运行参数库表要收集所有导航台站的相关信息,并将这些相关的信息制成一个表,在程序运行时提供有关的信息。这个表的内容如表1所示。
将上面的信息收集完成后,按字段、数据类型做成一个表,这是监测程序的核心。在创建的数据库中,除了系统参数库表之外,给每一个导航设备都建立了一个数据表,用来存储采集到的数据。在程序运行当中,几乎所有的信息均要由系统运行参数库表来提供,比如说导航台每次给中控室传回好几组数据,每组数据要存放在哪个表中,就要读取运行参数库中的相关字段,以找到正确的数据表;又比如在程序使用当中,如果有哪一个rtu通道出现问题,或在哪一个导航台站内要增加新的导航设备,只要对参数库中相应的地方进行修改,就可以完成对整个测控系统的调整,非常方便。
3.2 数据传输中的通信软件设计
本测控系统中的工程师站分为两种:机场内的测控工程师站和机场外的测控工程师站。对于机场内的测控工程师站来说,它与中心调度计算机之间的通信和数据传输是通过一块专用的cts通信网卡,沿着rs485网线与前端的a/d转换设备、传感器等相连的,测得的数据也是经过这条线路回传给中心调度计算机的。而对于机场外的测控工程师站来说,它们与机场的距离从几十公里到几百公里不等,所以它们与中心调度计算机的通信和数据传输就不能通过rs485网线相连,而要通过调制解调器、局内电信网组成通信链路,实现与中心计算机的通信和数据传输。
考虑到本测控系统的数据传输量较大、实时性要求较高的特点,在编写通信程序时采用中断通讯方式。
(1)通信主程序的设计
通信主程序的设计主要包括对串行口的操作和对modem的操作。
①对串行口的操作
对串行口的操作主要包括设置串行口的通信参数(如波特率