本發(fā)明屬于道面溫度測量與機(jī)場安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國機(jī)場分布南北跨度大，所處的地區(qū)氣候條件差別很大，除海南、廣東、廣西等少數(shù)南方地區(qū)的機(jī)場很少出現(xiàn)下雪天氣外，西北、華北、東北地區(qū)的機(jī)場冬季經(jīng)常出現(xiàn)冰雪天氣，機(jī)場道面極易結(jié)冰、起霜和積雪，成為造成飛機(jī)延誤的主要原因之一，影響了機(jī)場的正常運(yùn)行和旅客的安全出行。因此，民航冬季服務(wù)安全高效的道面除冰作業(yè)是保障航班正常運(yùn)行，減緩航班延誤的有效措施之一。

現(xiàn)有機(jī)場道面除冰主要依據(jù)空管部門提供的單點(diǎn)統(tǒng)一的氣象資料進(jìn)行決策，除冰方式包括機(jī)械除冰、電加熱除冰和化學(xué)除冰等。機(jī)械除冰噴射氣流溫度直接影響除冰效果，當(dāng)氣流過高時(shí)存在損傷道面風(fēng)險(xiǎn)；電加熱除冰使用成本過高且除冰效果有限，短期內(nèi)無法大范圍推廣使用；通過噴淋除冰液進(jìn)行化學(xué)除冰仍然是未來相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)道面除冰的主要手段。當(dāng)前，機(jī)場道面除冰管理存在溫度監(jiān)測不及時(shí)、溫度數(shù)據(jù)不全面、除冰裝備購置維護(hù)和運(yùn)行成本高、自動(dòng)化程度低等方面的缺陷。對(duì)除冰液的粗放管理和過量使用還會(huì)加劇道面結(jié)構(gòu)腐蝕損傷，縮短道面有效使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)包括fbg(光纖布拉格光柵)溫度傳感器、鎧裝光纜、分線器、光纖跳線、光纖光柵解調(diào)儀和上位計(jì)算機(jī)；其中，多個(gè)fbg溫度傳感器以間隔的方式埋設(shè)在機(jī)場跑道兩側(cè)道肩處，每個(gè)fbg溫度傳感器通過一根鎧裝光纜同時(shí)與分線器的輸出端連接；分線器的輸入端通過光纖跳線與光纖光柵解調(diào)儀連接，光纖光柵解調(diào)儀連接上位計(jì)算機(jī)；上位計(jì)算機(jī)上安裝有除冰噴淋決策系統(tǒng)程序。

所述的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)還包括多個(gè)傳感器保護(hù)底座；傳感器保護(hù)底座為圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，軸心處貫通形成有一個(gè)中心孔，中心孔內(nèi)垂直設(shè)有一個(gè)fbg溫度傳感器，fbg溫度傳感器下部與中心孔下部內(nèi)壁之間的縫隙用固化后的環(huán)氧樹脂填充。

所述的傳感器保護(hù)底座埋設(shè)于道肩表面以下3cm的位置，采用鈦鋼合金外包緩沖橡膠結(jié)構(gòu)。

所述的多個(gè)fbg溫度傳感器中相鄰fbg溫度傳感器之間的距離為50m。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)道面測溫精度高、測溫范圍大、可根據(jù)不同地區(qū)機(jī)場溫度條件定制傳感器量程，滿足冬季低溫測量可靠性及夏季高溫環(huán)境耐久性需要；2)傳感器組裝式生產(chǎn)封裝完整，可根據(jù)工程實(shí)際變更底座幾何尺寸，解決了后期維護(hù)更換等問題，長距離傳輸信號(hào)損失小、滿足對(duì)機(jī)場道面的大范圍準(zhǔn)分布式測量需要；3)除冰噴淋決策系統(tǒng)可根據(jù)道不同區(qū)域面實(shí)際溫度數(shù)據(jù)和氣象資料，自動(dòng)生成噴淋決策，噴淋濃度及用量得到科學(xué)控制，對(duì)于機(jī)場道面除冰高效管理具有實(shí)際意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)連接布置示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)中fbg傳感器保護(hù)底座示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)包括fbg溫度傳感器1、鎧裝光纜3、分線器4、光纖跳線5、光纖光柵解調(diào)儀6和上位計(jì)算機(jī)7；其中，多個(gè)fbg溫度傳感器1以間隔的方式埋設(shè)在機(jī)場跑道兩側(cè)道肩處，每個(gè)fbg溫度傳感器1通過一根鎧裝光纜3同時(shí)與分線器4的輸出端連接；分線器4的輸入端通過光纖跳線5與光纖光柵解調(diào)儀6連接，光纖光柵解調(diào)儀6連接上位計(jì)算機(jī)7；上位計(jì)算機(jī)7上安裝有除冰噴淋決策系統(tǒng)程序。

所述的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)還包括多個(gè)傳感器保護(hù)底座2；傳感器保護(hù)底座2為圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，軸心處貫通形成有一個(gè)中心孔，中心孔內(nèi)垂直設(shè)有一個(gè)fbg溫度傳感器1，fbg溫度傳感器1下部與中心孔下部內(nèi)壁之間的縫隙用固化后的環(huán)氧樹脂填充。

所述的傳感器保護(hù)底座2埋設(shè)于道肩表面以下3cm的位置，采用鈦鋼合金外包緩沖橡膠結(jié)構(gòu)。

所述的多個(gè)fbg溫度傳感器1中相鄰fbg溫度傳感器1之間的距離為50m。

現(xiàn)將本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)的工作原理闡述如下：首先由工作人員開啟上位計(jì)算機(jī)7并運(yùn)行除冰噴淋決策系統(tǒng)程序，然后在上位計(jì)算機(jī)7的控制下將多個(gè)fbg溫度傳感器1實(shí)時(shí)反射的道肩處隨溫度變化的光柵中心波長的窄帶光信號(hào)依次通過鎧裝光纜3、分線器4和光纖跳線5傳輸至光纖光柵解調(diào)儀6；光纖光柵解調(diào)儀6以1hz的采樣頻率按照給定的時(shí)間間隔連續(xù)采集各個(gè)fbg溫度傳感器1的光柵中心波長，并將其轉(zhuǎn)換為溫度數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，以供除冰噴淋決策系統(tǒng)調(diào)用。上位計(jì)算機(jī)7通過互聯(lián)網(wǎng)獲取空管部門提供的本場降水量、風(fēng)速等實(shí)時(shí)氣象信息，并調(diào)用數(shù)據(jù)庫中最近半小時(shí)內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，然后利用除冰噴淋決策系統(tǒng)程序根據(jù)下述條件判定是否滿足除冰噴淋條件：當(dāng)最近半小時(shí)內(nèi)對(duì)應(yīng)于某一fbg溫度傳感器1的道肩處的平均溫度低于0℃且降雨降雪量大于0mm時(shí)，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍需要噴淋且噴淋濃度為5％；當(dāng)最近半小時(shí)內(nèi)對(duì)應(yīng)于某一fbg溫度傳感器1的道肩處的平均溫度低于零下5℃且降雨降雪量大于0mm時(shí)，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍的噴淋濃度為10％；當(dāng)滿足上述條件且本機(jī)場風(fēng)速大于5m/s時(shí)，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍的噴淋濃度需提高至15％；另外，還可針對(duì)不同區(qū)域溫度狀況給出具體的除冰液用量建議值：除冰液用量根據(jù)降雨降雪量決定，當(dāng)降雨降雪量不足5mm時(shí)噴淋用量為10l，當(dāng)降雨降雪量超過5mm時(shí)噴淋用量為20l。

另外，本除冰噴淋決策系統(tǒng)還具有過噴保護(hù)措施，當(dāng)噴淋作業(yè)完成后24小時(shí)內(nèi)只對(duì)道肩處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄并保存，僅當(dāng)溫度數(shù)據(jù)持續(xù)低于最近一次的噴淋溫度且每小時(shí)降溫速率超過5℃時(shí)，才會(huì)再次下達(dá)噴淋指令。

本發(fā)明提供的基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)應(yīng)用光纖光柵傳感技術(shù)，可通過光柵折射光波長反映道面溫度變化，兩者之間具備良好的線性相關(guān)關(guān)系。光纖光柵傳感器以光信號(hào)為載體，以光纖為傳輸介質(zhì)，不受電磁干擾影響，長距離信號(hào)傳輸穩(wěn)定性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)機(jī)械式或電子式測溫技術(shù)，容易滿足大范圍機(jī)場道面多點(diǎn)分布式測溫需要。通過傳感器保護(hù)底座對(duì)fbg溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化封裝并埋入道面內(nèi)部，可減少fbg溫度傳感器安裝對(duì)道面結(jié)構(gòu)的損傷，提高測點(diǎn)成活率與可靠度，避免fbg溫度在飛機(jī)機(jī)輪及日常場道維護(hù)機(jī)械設(shè)備等外力作用下發(fā)生意外損壞。

應(yīng)用道面多點(diǎn)測溫技術(shù)可按固定時(shí)間間隔對(duì)道面溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為除冰噴淋決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。除冰噴淋決策系統(tǒng)根據(jù)最近半小時(shí)內(nèi)溫度數(shù)據(jù)采集結(jié)果，結(jié)合降水量、風(fēng)速等氣象信息對(duì)道面不同區(qū)域結(jié)冰狀況進(jìn)行評(píng)估，利用除冰噴淋決策系統(tǒng)程序判定除冰液噴淋時(shí)機(jī)，并根據(jù)多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)給出適合的除冰液用量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、高效化和科學(xué)化管理，可降低人為因素對(duì)除冰噴淋決策的影響。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種基于機(jī)場道面多點(diǎn)測溫技術(shù)的除冰噴淋決策系統(tǒng)，其包括FBG溫度傳感器、鎧裝光纜、分線器、光纖跳線、光纖光柵解調(diào)儀和上位計(jì)算機(jī)；本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)道面測溫精度高、測溫范圍大、可根據(jù)不同地區(qū)機(jī)場溫度條件定制傳感器量程，滿足冬季低溫測量可靠性及夏季高溫環(huán)境耐久性需要；2)傳感器組裝式生產(chǎn)封裝完整，可根據(jù)工程實(shí)際變更底座幾何尺寸，解決了后期維護(hù)更換等問題，長距離傳輸信號(hào)損失小、滿足對(duì)機(jī)場道面的大范圍準(zhǔn)分布式測量需要；3)除冰噴淋決策系統(tǒng)可根據(jù)道不同區(qū)域面實(shí)際溫度數(shù)據(jù)和氣象資料，自動(dòng)生成噴淋決策，噴淋濃度及用量得到科學(xué)控制，對(duì)于機(jī)場道面除冰高效管理具有實(shí)際意義。

技術(shù)研發(fā)人員：李岳;蔡靖;宋歌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國民航大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.22
技術(shù)公布日：2017.08.04