一种应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统的制作方法

1.本技术涉及航空技术领域，特别是涉及一种应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.申请内容
6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统，用于解决现有技术中的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统，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；容纳箱体，用于放置全部所述单灯控制单元；一或多个通讯模块，负责所述容纳箱体中的全部所述单灯控制单元的通讯传输；所有所述通讯模块串联成光纤环网，且每个所述通讯模块与由其负责通讯传输的单灯控制单元之间并联连接，以光纤为传输介质进行并联单灯控制；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系统通过所述光纤环网下达至各个通讯模块，再由各个通讯模块传输给与之并联连接的各个单灯控制单元。
8.于本技术的一些实施例中，所述容纳箱体为下沉式集中箱体，设于滑行道之外的地下空间内；所述下沉式集中箱体内还放置有所述通讯模块、供电电缆和光缆、单灯的监控单元、单灯的供电变压器。
9.于本技术的一些实施例中，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；通信接口模块，对应的通讯模块连接；电源模块，与所述供电电路连接。
10.于本技术的一些实施例中，所述供电电路连接有多个变压器；每个变压器对应连接单灯控制单元或通讯模块，以对相连的单灯控制单元或通讯模块供电。
11.于本技术的一些实施例中，所述助航灯包括中线灯和/或停止排灯。
12.于本技术的一些实施例中，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。
13.于本技术的一些实施例中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对中线灯群组每秒开关至少10次；所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对起降跑道停止排灯每秒开关至少30次。
14.于本技术的一些实施例中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对滑行道停止排灯每秒开关至少65次。
15.如上所述，本技术的应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统，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)；硬件方面对调光器或者整个回路的绝缘等方面都没有特别的要求；安装方面对安装人员的经验要求不高；维护方面简单方便。此外，本发明所采用的下沉式集中箱体由于设在滑行道之外的地下空间内，因此大大减少对地面滑行道的影响；由于是并联连接，故在施工允许范围内可以安放任意多个控制装置；本发明不需要改动滑行道中线灯的现有情况，尤其适合已经正常运营机场的助航灯光升级换代改造。
附图说明
16.图1显示为本技术一实施例中应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统的结构示意图。
17.图2显示为本技术一实施例中的单灯控制单元的结构示意图。
18.图3显示为本技术一实施例中的下沉式集中箱体的布局示意图。
具体实施方式
19.以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，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技术的其他优点与功效。本技术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，在没有背离本技术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。
20.需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本技术的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本技术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，并且本技术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，而并非旨在限制本技术。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。
21.在本技术中，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
语在本技术中的具体含义。
22.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。
23.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-smgcs 4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。
24.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。
25.1)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。
26.2)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。
27.3)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。
28.4)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。
29.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。
30.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并联型单灯控制系统，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)；硬件方面对调光器或者
整个回路的绝缘等方面都没有特别的要求；安装方面对安装人员的经验要求不高；维护方面简单方便。此外，本发明所采用的下沉式集中箱体由于设在滑行道之外的地下空间内，因此大大减少对地面滑行道的影响；由于是并联连接，故在施工允许范围内可以安放任意多个控制装置；本发明不需要改动滑行道中线灯的现有情况，尤其适合已经正常运营机场的助航灯光升级换代改造。
31.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。
32.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并联型单灯控制系统的结构示意图。本实施例的并联型单灯控制系统包括多个助航灯11、多个单灯控制单元12、一或多个通讯模块13、容纳箱体(未图示)。所述单灯控制单元12由现场的供电电路14进行供电，并对与之相连的助航灯11进行灯控管理；所述容纳箱体用于放置全部所述单灯控制单元；所述通讯模块13负责所述容纳箱体中的全部所述单灯控制单元12的通讯传输；所有所述通讯模块13串联成光纤环网，且每个所述通讯模块13与由其负责通讯传输的单灯控制单元12之间并联连接，以光纤为传输介质进行并联单灯控制；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系统通过所述光纤环网下达至各个通讯模块，再由各个通讯模块传输给与之并联连接的各个单灯控制单元。
33.具体来说，所述通讯模块13通过环形总线15与机场助航灯光监控系统16或a-smgcs系统进行连接(即直接与a-smgcs集成平台sman进行连接)。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系统通过光缆总线下达给各个通讯模块，再由各个通讯模块发送给并联连接的各单灯控制单元。
34.可选的，各通讯模块13与对应组内的各单灯控制单元12之间可基于rj45接口实现，通讯模块13内设有与组内单灯控制单元的数量等同的rj45接口，每个rj45接口对应连接单灯控制单元中的通讯接口模块，从而实现通信连接。但应理解的是，本实施例涉及的通信接口并不限于rj45接口，还可采用rs232、rs485、rs422等，本实施例不作限定。
35.在本实施例中，灯控系统的通信方式由传统的plc电力载波通讯方案改为通过光纤进行通信，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。
36.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、通信接口模块、电源模块。所述通信接口模块和对应的通讯模块连接，用于通过通讯模块接收灯控指令；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17，每个变压器17对应连接单灯控制单元12或通讯模块13，以对相连的单灯控制单元12或通讯模块13供电。
37.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。
38.在本实施例可选的实现方式中，所述容纳箱体为下沉式集中箱体，设于滑行道之外的地下空间内；所述下沉式集中箱体内对应放置有所述通讯模块、供电电缆和光缆、单灯的监控单元和单灯的供电变压器。具体来说，沉式集中箱体中都接入了与灯光站相连的供电电缆和光缆，还可安放所有单灯的监控单元，可安放所有单灯的供电变压器并通过变压器向每个单灯供电。
39.如图3所示，展示了本发明一实施例中的下沉式集中箱体的布局示意图。每个下沉式集中箱体31控制周围的多盏单灯(采用黑点表示)，当周围的单灯不呈直线排布而且密度较高时，本实施例采用承担了一对多的并联通信功能的下沉式集中箱体，且需说明的是，这种情况下并不适用串联通信，会导致光缆布局繁琐迂回，改造成本偏高。
40.因此，本实施例采用的下沉式集中箱体的技术方案，优势在于便于安装和维修，大大减少对滑行道运行的影响，而且在施工允许范围内可以安放任意多个控制装置，对周边范围内任意多个单灯进行监控，也不需要改动滑行道中线灯的现有状况，尤其适合已经正常运营的机场的助航灯光升级换代改造。
41.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。
42.在本实施例可选的实现方式中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对中线灯群组每秒开关至少10次。
43.在本实施例可选的实现方式中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对起降跑道停止排灯每秒开关至少30次。
44.在本实施例可选的实现方式中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够对滑行道停止排灯每秒开关至少65次。
45.在本实施例可选的实现方式中，所述并联型单灯控制系统通过光缆总线下达灯控指令，能够每秒发送至少120个开关/反馈指令。
46.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。
47.综上所述，本技术提供一种应用于机场助航的基于光纤通信的并联型单灯控制系统，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)；硬件方面对调光器或者整个回路的绝缘等方面都没有特别的要求；安装方面对安装人员的经验要求不高；维护方面简单方便。此外，本发明所采用的下沉式集中箱体由于设在滑行道之外的地下空间内，因此大大减少对地面滑行道的影响；由于是并联连接，故在施工允许范围内可以安放任意多个控制装置；本发明不需要改动滑行道中线灯的现有情况，尤其适合已经正常运营机场的助航灯光升级换代改造。所以，本技术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。
48.上述实施例仅例示性说明本技术的原理及其功效，而非用于限制本技术。任何熟
悉此技术的人士皆可在不违背本技术的精神及范畴下，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技术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，仍应由本技术的权利要求所涵盖。