專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于民航技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)場助航燈光系統(tǒng)是保障飛機(jī)在夜間、低能見度及其它復(fù)雜天氣條件下正常起飛、著陸、滑行的必要目視助航設(shè)備。為使飛行員有明晰的視覺效果和區(qū)別于其他燈光，助航燈光系統(tǒng)中設(shè)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(jìn)行控制。圖I為目前常用的助航燈光系統(tǒng)組成示意圖。如圖I所示，這種助航燈光系統(tǒng)主要由交流電源I、恒流調(diào)光器2、升壓變壓器3、多個(gè)隔離變壓器4和多盞助航燈5組成。
助航燈光系統(tǒng)的工作狀況、可靠性與飛機(jī)安全緊密相關(guān)。工作過程中，助航燈5的性能會(huì)因周圍環(huán)境及自身壽命等因素出現(xiàn)問題，這樣就會(huì)影響機(jī)場的正常運(yùn)行，故對助航燈5工作狀況進(jìn)行監(jiān)控十分重要。多年來，大多數(shù)機(jī)場對助航燈5的檢測主要還是采取人工巡檢方式。現(xiàn)行的人工巡檢需要工作人員每天開燈、開車沿跑道逐燈進(jìn)行巡視、檢查，一天需數(shù)次，這樣不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且效率也低下。特別是當(dāng)出現(xiàn)大霧或能見度低等惡劣天氣而最需要巡檢時(shí)，由于跑道上不時(shí)有飛機(jī)起降，結(jié)果導(dǎo)致人工巡檢無法進(jìn)行，因此不能保證助航燈光系統(tǒng)安全工作?，F(xiàn)在國內(nèi)少數(shù)機(jī)場采用助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)對助航燈5工作狀況進(jìn)行檢測，對于助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)來說，檢測燈泡的壞、暗、浸水、接觸不良等容易實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于每個(gè)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(jì)算機(jī)中。目前這些機(jī)場使用的助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)主要采取以下兩種通訊方式電力載波和光纖通信頻分復(fù)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(yán)重，傳輸速度慢等問題。后者實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜，所需設(shè)備不易小型化，而且由于不提供差錯(cuò)控制技術(shù)，所以不便于性能監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性強(qiáng)、系統(tǒng)布設(shè)簡單的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、無線基站和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心；其中每盞助航燈周圍配置一個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，各單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)之間以無線方式連接；中繼節(jié)點(diǎn)采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)均勻設(shè)置在跑道和進(jìn)近區(qū)內(nèi)的助航燈間，其與單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控中心均安置在塔臺內(nèi)，兩者之間通過數(shù)據(jù)線相接。所述的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)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(gè)濕度傳感器和ー個(gè)閉環(huán)霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統(tǒng)中ー個(gè)隔離變壓器的鐵桶內(nèi)，用于檢測封裝隔離變壓器的鐵桶內(nèi)是否進(jìn)水；閉環(huán)霍爾傳感器接在一個(gè)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(jù)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)與給定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，井根據(jù)比對結(jié)果判斷助航燈系統(tǒng)是否發(fā)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(jié)點(diǎn)，最后由中繼節(jié)點(diǎn)以GPRS形式傳送給無線基站；電源模塊同時(shí)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(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)分為多簇，每簇包括ー個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)可對助航燈進(jìn)行監(jiān)控，其由無線基站向可尋址的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令和接收狀態(tài)信息，并通過單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中的傳感器獲得各助航燈的狀態(tài)信息，在助航燈發(fā)生故障時(shí)能及時(shí)上報(bào)給位于塔臺的計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，以通知機(jī)場工作人員及時(shí)排除故障，這樣不僅在一定程度上提高了機(jī)場的運(yùn)行效率，而且還減輕了機(jī)場助航燈維護(hù)人員和操作人員的工作強(qiáng)度，方便設(shè)備的維 護(hù)。本系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、系統(tǒng)布設(shè)簡單，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)場助航燈光監(jiān)控系統(tǒng)中，安裝調(diào)試維護(hù)均十分方便，布設(shè)簡單，無需布線。2、可靠性強(qiáng)，現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)中在隔離變壓器與燈泡間安裝檢測電路對助航燈狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，一旦檢測電路發(fā)生故障，可能導(dǎo)致對助航燈狀態(tài)的誤判斷。而采用無線傳感器對助航燈光狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，則可有效避免這種情況的發(fā)生。3、直觀性強(qiáng)，機(jī)場工作人員能夠通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心的監(jiān)控界面直觀對助航燈的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測、控制、維護(hù)和管理。4、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，能在助航燈發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)將信息傳給計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，及時(shí)通知機(jī)場工作人員進(jìn)行維護(hù)。


圖I為目前常用的助航燈光系統(tǒng)組成示意圖。圖2為本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖。圖3為本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)中單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)組成框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。與已有技術(shù)相同的部件采用相同的附圖標(biāo)號，并省略對其進(jìn)行的說明。如圖2所示，本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)7、無線基站8和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心9 ;其中每盞助航燈5周圍配置一個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6，各單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6之間以無線方式連接；中繼節(jié)點(diǎn)7采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)7均勻設(shè)置在跑道和進(jìn)近區(qū)內(nèi)的助航燈5間，其與單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)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(jì)算機(jī)監(jiān)控中心9均安置在塔臺內(nèi)，兩者之間通過數(shù)據(jù)線相接。如圖3所示，所述的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)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(gè)濕度傳感器和一個(gè)閉環(huán)霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統(tǒng)中一個(gè)隔離變壓器4的鐵桶內(nèi)，用于檢測封裝隔離變壓器4的鐵桶內(nèi)是否進(jìn)水；閉環(huán)霍爾傳感器接在一個(gè)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(jù)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)與給定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果判斷助航燈系統(tǒng)是否發(fā)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(jié)點(diǎn)7，最后由中繼節(jié)點(diǎn)7以GPRS形式傳送給無線基站8 ;電源模塊13同時(shí)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(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6分為多簇，每簇包括一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)將本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)工作過程闡述如下所述的多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6之間采用分簇的形式進(jìn)行信息傳遞。傳遞按輪進(jìn)行，每輪由無線基站8向可尋址的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6發(fā)送命令和接收狀態(tài)信息，并按照節(jié)點(diǎn)位置分布特點(diǎn)將整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的所有單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6隨機(jī)進(jìn)行分簇，每個(gè)簇內(nèi)選舉剩余能量多的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6作為簇頭節(jié)點(diǎn)，其余單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)6作為普通節(jié)點(diǎn)。每個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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(fā)來的數(shù)據(jù)與給定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，若濕度傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)高于給定值，則判定出鐵桶進(jìn)水；如果燈泡發(fā)生故障，那么霍爾傳感器只有一個(gè)固定值的直流輸出，據(jù)此處理器模塊11便能有效檢測出助航燈系統(tǒng)是否發(fā)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(jiān)控節(jié)點(diǎn)6為普通節(jié)點(diǎn)，無線通信模塊12將監(jiān)控到的助航燈5的信息通過無線形式傳遞給簇頭節(jié)點(diǎn)，簇頭節(jié)點(diǎn)再將所有信息進(jìn)行融合后以無線傳輸方式傳遞給距離最近的中繼節(jié)點(diǎn)7。中繼節(jié)點(diǎn)7將接收到的助航燈5的狀態(tài)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(jì)算機(jī)監(jiān)控中心9相連，將信息直觀地反映在監(jiān)控界面上。監(jiān)控中心的工作人員可以清楚地觀察到跑道和進(jìn)近區(qū)內(nèi)助航燈5的狀態(tài)變化，一旦發(fā)生故障馬上通知維修人員立即采取相應(yīng)措施。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)包括多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(6)、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)(7)、無線基站(8)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心(9);其中每盞助航燈(5)周圍配置一個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)￠)，各單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(6)之間以無線方 式連接；中繼節(jié)點(diǎn)(7)采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)(7)均勻設(shè)置在跑道和進(jìn)近區(qū)內(nèi)的助航燈(5)間，其與單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(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(jì)算機(jī)監(jiān)控中心(9)均安置在塔臺內(nèi)，兩者之間通過數(shù)據(jù)線相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(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(gè)濕度傳感器和一個(gè)閉環(huán)霍爾電流傳感器，濕度傳感器安裝在助航燈光系統(tǒng)中一個(gè)隔離變壓器(4)的鐵桶內(nèi)，用于檢測封裝隔離變壓器(4)的鐵桶內(nèi)是否進(jìn)水；閉環(huán)霍爾傳感器接在一個(gè)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(jù)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(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)與給定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，并根據(jù)比對結(jié)果判斷助航燈系統(tǒng)是否發(fā)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(jié)點(diǎn)(7)，最后由中繼節(jié)點(diǎn)(7)以GPRS形式傳送給無線基站⑶；電源模塊(13)同時(shí)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(jù)權(quán)利要求I所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)(6)分為多簇，每簇包括一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)和多個(gè)普通節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)。其包括多個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、無線基站和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心；其中每盞助航燈周圍配置一個(gè)單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，各單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)之間以無線方式連接；中繼節(jié)點(diǎn)采用GPRS模塊，直接在助航燈供電回路中取電，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)均勻設(shè)置在跑道和進(jìn)近區(qū)內(nèi)的助航燈間，與單燈監(jiān)控節(jié)點(diǎn)之間通過無線通訊技術(shù)進(jìn)行通訊，與無線基站之間以GPRS方式相連；無線基站和計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心均安置在塔臺內(nèi)，兩者之間通過數(shù)據(jù)線相接。本發(fā)明提供的機(jī)場助航燈光單燈監(jiān)控系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、系統(tǒng)布設(shè)簡單。2、可靠性強(qiáng)。3、直觀性強(qiáng)。4、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)。
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(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者王丙元, 張晶晶, 王立文, 高建樹 申請人:中國民航大學(xué)