專利名稱：基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于民航技術領域，特別是涉及一種基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統。
背景技術：
機場助航燈光系統是保障飛機在夜間、低能見度及其它復雜天氣條件下正常起飛、著陸、滑行的必要目視助航設備。為使飛行員有明晰的視覺效果和區別于其他燈光，助航燈光系統中設置了不同的回路，由塔臺和燈光站對所有回路中不同種類起不同功能的助航燈進行控制。圖I為目前常用的助航燈光系統組成示意圖。如圖I所示，這種助航燈光系統主要由交流電源I、恒流調光器2、升壓變壓器3、多個隔離變壓器4和多盞助航燈5組成。
助航燈光系統的工作狀況、可靠性與飛機安全緊密相關。工作過程中，助航燈5的性能會因周圍環境及自身壽命等因素出現問題，這樣就會影響機場的正常運行，故對助航燈5工作狀況進行監控十分重要。多年來，大多數機場對助航燈5的檢測主要還是采取人工巡檢方式。現行的人工巡檢需要工作人員每天開燈、開車沿跑道逐燈進行巡視、檢查，一天需數次，這樣不僅費時、費力，而且效率也低下。特別是當出現大霧或能見度低等惡劣天氣而最需要巡檢時，由于跑道上不時有飛機起降，結果導致人工巡檢無法進行，因此不能保證助航燈光系統安全工作。現在國內少數機場采用助航燈光監控系統對助航燈5工作狀況進行檢測，對于助航燈光監控系統來說，檢測燈泡的壞、暗、浸水、接觸不良等容易實現，關鍵在于每個助航燈5的信息如何從跑道周邊的各燈位傳送到燈光站的計算機中。目前這些機場使用的助航燈光監控系統主要采取以下兩種通訊方式電力載波和光纖通信頻分復用。前者由于帶寬、鏈路上互感線圈等各種因素的影響，存在干擾大，信號削減嚴重，傳輸速度慢等問題。后者實現技術復雜，所需設備不易小型化，而且由于不提供差錯控制技術，所以不便于性能監測。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種可靠性強、系統布設簡單的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統。為了達到上述目的，本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統包括多個單燈監控節點、多個中繼節點、無線基站和計算機監控中心；其中每盞助航燈周圍配置一個單燈監控節點，各單燈監控節點之間以無線方式連接；中繼節點采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個中繼節點均勻設置在跑道和進近區內的助航燈間，其與單燈監控節點之間通過無線方式相連，而與無線基站之間以GPRS方式相接；無線基站和計算機監控中心均安置在塔臺內，兩者之間通過數據線相接。所述的單燈監控節點包括傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊；其中處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊封裝在一起，置于助航燈的燈位附近；傳感器模塊與處理器模塊相連，其包括ー個濕度傳感器和ー個閉環霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統中ー個隔離變壓器的鐵桶內，用于檢測封裝隔離變壓器的鐵桶內是否進水；閉環霍爾傳感器接在一個助航燈光回路中，用于檢測該燈光回路中是否有電流通過，據此判斷燈泡是否斷芯；傳感器模塊用于將其上傳感器采集到的模擬信號進行模數轉換，然后傳送給處理器模塊；處理器模塊與無線通信模塊相連，其將接收到的由傳感器模塊傳送的數據與給定的標準值進行比對，井根據比對結果判斷助航燈系統是否發生故障，然后將處理后的信息傳送給無線通信模塊；無線通信模塊用于將處理器模塊處理后的信息以無線形式傳送給中繼節點，最后由中繼節點以GPRS形式傳送給無線基站；電源模塊同時與傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊相連，用于為這些模塊提供電能。所述的多個單燈監控節點分為多簇，每簇包括ー個簇頭節點和多個普通節點。本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統可對助航燈進行監控，其由無線基站向可尋址的單燈監控節點發送命令和接收狀態信息，并通過單燈監控節點中的傳感器獲得各助航燈的狀態信息，在助航燈發生故障時能及時上報給位于塔臺的計算機監控中心，以通知機場工作人員及時排除故障，這樣不僅在一定程度上提高了機場的運行效率，而且還減輕了機場助航燈維護人員和操作人員的工作強度，方便設備的維 護。本系統具有如下優點1、系統布設簡單，將無線傳感器網絡應用于機場助航燈光監控系統中，安裝調試維護均十分方便，布設簡單，無需布線。2、可靠性強，現有監控系統中在隔離變壓器與燈泡間安裝檢測電路對助航燈狀態進行監控，一旦檢測電路發生故障，可能導致對助航燈狀態的誤判斷。而采用無線傳感器對助航燈光狀態進行監測，則可有效避免這種情況的發生。3、直觀性強，機場工作人員能夠通過計算機監控中心的監控界面直觀對助航燈的狀態進行監測、控制、維護和管理。4、動態性強，能在助航燈發生故障時實時將信息傳給計算機監控中心，及時通知機場工作人員進行維護。
圖I為目前常用的助航燈光系統組成示意圖。圖2為本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統組成示意圖。圖3為本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統中單燈監控節點組成框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統進行詳細說明。與已有技術相同的部件采用相同的附圖標號，并省略對其進行的說明。如圖2所示，本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統包括多個單燈監控節點6、多個中繼節點7、無線基站8和計算機監控中心9 ;其中每盞助航燈5周圍配置一個單燈監控節點6，各單燈監控節點6之間以無線方式連接；中繼節點7采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個中繼節點7均勻設置在跑道和進近區內的助航燈5間，其與單燈監控節點6之間通過無線方式相連，而與無線基站8之間以GPRS方式相接；無線基站8和計算機監控中心9均安置在塔臺內，兩者之間通過數據線相接。如圖3所示，所述的單燈監控節點6包括傳感器模塊10、處理器模塊11、無線通信模塊12和電源模塊13 ;其中處理器模塊11、無線通信模塊12和電源模塊13封裝在一起，置于助航燈5的燈位附近；傳感器模塊10與處理器模塊11相連，其包括一個濕度傳感器和一個閉環霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統中一個隔離變壓器4的鐵桶內，用于檢測封裝隔離變壓器4的鐵桶內是否進水；閉環霍爾傳感器接在一個助航燈光回路中，用于檢測該燈光回路中是否有電流通過，據此判斷燈泡是否斷芯；傳感器模塊10用于將其上傳感器采集到的模擬信號進行模數轉換，然后傳送給處理器模塊11 ;處理器模塊11與無線通信模塊12相連，其將接收到的由傳感器模塊10傳送的數據與給定的標準值進行比對，并根據比對結果判斷助航燈系統是否發生故障，然后將處理后的信息傳送給無線通信模塊12 ;無線通信模塊12用于將處理器模塊11處理后的信息以無線形式傳送給中繼節點7，最后由中繼節點7以GPRS形式傳送給無線基站8 ;電源模塊13同時與傳感器模塊10、處理器模塊11、無線通信模塊12相連，用于為這些模塊提供電能。
所述的多個單燈監控節點6分為多簇，每簇包括一個簇頭節點和多個普通節點。現將本發明提供的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統工作過程闡述如下所述的多個單燈監控節點6之間采用分簇的形式進行信息傳遞。傳遞按輪進行，每輪由無線基站8向可尋址的單燈監控節點6發送命令和接收狀態信息，并按照節點位置分布特點將整個監控網絡中的所有單燈監控節點6隨機進行分簇，每個簇內選舉剩余能量多的單燈監控節點6作為簇頭節點，其余單燈監控節點6作為普通節點。每個單燈監控節點6中的傳感器模塊10將其上濕度傳感器和霍爾傳感器采集的模擬信號進行模數轉換，然后傳送給處理器模塊11 ;處理器模塊11將接收到的傳感器模塊10發來的數據與給定的標準值進行比對，若濕度傳感器發來的數據高于給定值，則判定出鐵桶進水；如果燈泡發生故障，那么霍爾傳感器只有一個固定值的直流輸出，據此處理器模塊11便能有效檢測出助航燈系統是否發生故障，然后將處理后的信息傳送給無線通信模塊12 ;若該單燈監控節點6為普通節點，無線通信模塊12將監控到的助航燈5的信息通過無線形式傳遞給簇頭節點，簇頭節點再將所有信息進行融合后以無線傳輸方式傳遞給距離最近的中繼節點7。中繼節點7將接收到的助航燈5的狀態信息以GPRS的傳輸方式直接傳輸給位于塔臺的無線基站8。無線基站8直接與塔臺中的計算機監控中心9相連，將信息直觀地反映在監控界面上。監控中心的工作人員可以清楚地觀察到跑道和進近區內助航燈5的狀態變化，一旦發生故障馬上通知維修人員立即采取相應措施。
權利要求
1.一種基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統，其特征在于所述的機場助航燈光單燈監控系統包括多個單燈監控節點(6)、多個中繼節點(7)、無線基站(8)和計算機監控中心(9);其中每盞助航燈(5)周圍配置一個單燈監控節點￠)，各單燈監控節點(6)之間以無線方 式連接；中繼節點(7)采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個中繼節點(7)均勻設置在跑道和進近區內的助航燈(5)間，其與單燈監控節點(6)之間通過無線方式相連，而與無線基站(8)之間以GPRS方式相接；無線基站(8)和計算機監控中心(9)均安置在塔臺內，兩者之間通過數據線相接。
2.根據權利要求I所述的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統，其特征在于所述的單燈監控節點(6)包括傳感器模塊(10)、處理器模塊(11)、無線通信模塊(12)和電源模塊(13);其中處理器模塊(11)、無線通信模塊(12)和電源模塊(13)封裝在一起，置于助航燈(5)的燈位附近；傳感器模塊(10)與處理器模塊(11)相連，其包括一個濕度傳感器和一個閉環霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統中一個隔離變壓器(4)的鐵桶內，用于檢測封裝隔離變壓器(4)的鐵桶內是否進水；閉環霍爾傳感器接在一個助航燈光回路中，用于檢測該燈光回路中是否有電流通過，據此判斷燈泡是否斷芯；傳感器模塊(10)用于將其上傳感器采集到的模擬信號進行模數轉換，然后傳送給處理器模塊(11);處理器模塊(11)與無線通信模塊(12)相連，其將接收到的由傳感器模塊(10)傳送的數據與給定的標準值進行比對，并根據比對結果判斷助航燈系統是否發生故障，然后將處理后的信息傳送給無線通信模塊(12);無線通信模塊(12)用于將處理器模塊(11)處理后的信息以無線形式傳送給中繼節點(7)，最后由中繼節點(7)以GPRS形式傳送給無線基站⑶；電源模塊(13)同時與傳感器模塊(10)、處理器模塊(11)、無線通信模塊(12)相連，用于為這些模塊提供電能。
3.根據權利要求I所述的基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統，其特征在于所述的多個單燈監控節點(6)分為多簇，每簇包括一個簇頭節點和多個普通節點。
全文摘要
一種基于無線傳感器網絡的機場助航燈光單燈監控系統。其包括多個單燈監控節點、多個中繼節點、無線基站和計算機監控中心；其中每盞助航燈周圍配置一個單燈監控節點，各單燈監控節點之間以無線方式連接；中繼節點采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個中繼節點均勻設置在跑道和進近區內的助航燈間，與單燈監控節點之間通過無線通訊技術進行通訊，與無線基站之間以GPRS方式相連；無線基站和計算機監控中心均安置在塔臺內，兩者之間通過數據線相接。本發明提供的機場助航燈光單燈監控系統具有如下優點1、系統布設簡單。2、可靠性強。3、直觀性強。4、動態性強。
文檔編號H05B37/02GK102821524SQ20121029321
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者王丙元, 張晶晶, 王立文, 高建樹 申請人:中國民航大學