Connected Airport Single Lamp Control and Monitoring 单灯监控
单灯控制带来的益处 传统的助航灯光系统需要各自串联电路供电去切换开关 出于安全原因, 这套系统经常分为两个或三个串联电路, 特别是对于灯具数量少的灯光系统 ( 比如停止排灯或滑行道中线灯段 ), 是必导致高昂的安装和材料费用 通常, 串联电路安装了灯故障的监测系统, 但是只能检测故障灯的数量, 不能报告它们的准确位置 现在由霍尼韦尔开发的单灯监控系统可 以控制检测一个串联电路的单灯和组灯 这为更经济 更安全的机场助航灯光系统建设开辟了一个全新的角度 根据国际民航组织 ICAO( 邻近灯故障识别 ) 的规范要求, 现场故障灯的精确定位使监控成为现实 灯受控于安装在隔离变压器和灯具之间的可寻址单灯监控单元, 通过串联电路传递控制信号 优点 故障灯的位置信息 低成本安装和扩展 可完全集成到任何 CMS 系统 利用串联电路传输数据 优化传输方式, 更短响应时间 无需手动设置的单灯控制模块 使用软件下载单灯控制模块未来扩展功能 图 1: 控制器和电缆在如上设计中需 100% 配置 控制器故障影响串联回路所有灯 CCR ASD ASD CCR ASD 图 2: 如上设计控制器配置 40% 和电缆配置 66% 控制器故障只影响隔灯, 导引信息不会丢失
应用举例 在现代滑行引导系统中, 滑行道灯作为一种引导, 通过直接控制单灯组来实现在大量灯具回路中的精密分段控制 单灯开关的范围完全由软件设定, 所以随滑行道变化而经常需要重新分区回路的设计将会成为历史 用这种方法, 在初期安装和运行阶段都可以节省下可观的投资 通过单灯监控也可对跑道中线灯切换光束方向 这将节省用于第二个光束方向而需附加串联电路 单灯控制将更具经济效 益, 其将多个小的串联电路集成为大回路并且通过单灯监控分别控制 停止排灯和滑行道灯就是这样的例子 单灯监控的额外优势是根据运营等级, 能够调整跑道和滑行道开启不同数量的中线灯 CAT II 和 CATIII 机场要求灯之间最小间距 7.5 米 在良好的天气状况下, 可以通过隔灯开启的方法, 从而节约电能并且延长了灯的使用寿命 优点 单灯监控 CMS 显示故障单灯具体位置 根据运营等级控制不同间距灯的开关 ( 高等级或恶劣天气可缩短灯距 ) 组灯的调整仅需通过软件设定而非硬件 滑行道许多小回路可以组合, 使滑行道系统只需要两个回路 ( 取决于灯的数量, 冗余 ), 而非之前 24 回路 双向灯如跑道中线灯可以通过一个隔离变压器和双通道 ASD( 切换开关 ) 来进行开关控制, 回路数可以减半 停止排灯控制, 增加了安全性 更少的回路实现滑行道引导 融合地埋交通传感器实现自动滑行道引导
引导更加安全 除了节省投资, 相比传统的安装方法, 使用单灯监控系统还能显著增加安全性 在过去, 出于经济考量滑行道中线灯经常只用一个串联回路去控制 线路故障将导致整个路段都出现问题, 随之而来的高安全风险令人堪忧, 特别是在危险区域 ( 比如快速出口滑行道 ) 这种情况更加应该得到重视 如今, 如果这些串联回路可以通过单灯监控系统将整条线路分为 至少两条回路, 那么当一条回路故障的时候, 飞行员只会失去间隔的照明灯, 依旧可以安全导航 这个设计也可以用于停止排灯 在将来, 整个停止排灯通过 4 个回路 ( 同一站最多两回路 ) 而不是只用 2 回路, 那么这将大幅度减小安全风险 单灯监控系统也可用做单纯的灯具故障监测 这套系统也可以用于只有部分灯监控的混合回路里
突出的特性 单灯监控系统的发展本着要安全操作和易于操作的宗旨, 用串联电路去传输信号 特别是对系统的改造和扩建, 这样将极大的简化安装过程 基于增强的 E-FSK( 增强 - 移频键控 ) 程序基础的电流调制实现了信号的稳定传输, 这种调制方法对于电缆受到的单次或周期性干扰不敏感, 甚至能够在接地故障的情况下安全地传输信号 信号传输对于恒流调光器也 没有特殊要求 灯的监视功能在灯开和灯关的时候都会工作 即使是在灯具短路情况下, 其对灯各个方面的监测 ( 多参数监测 ) 也能提供可靠的故障识别 为了保护灯具没有负载时隔离变压器的次级电路免受周期性高电压的影响, 在灯具故障被识别后 ASD( 单灯监控单元 ) 可短路隔离变压器, 这与正常 ASD 关灯过程相似, 更换灯会被自动识别并点亮 除了控制单灯的 ASD 切换单元, 还有能控制双灯的 ASD 单元 两个灯共用一个变压器但是可以被分别控制 开关单元完全由聚氨酯包被, 具有高效的过电压保护, 因而适用于恶劣热带或北极条件水浸变压器的环境下工作 ASD 不需要机械设置, 出厂时自带唯一设备地址 这些信息和装配地址一起在 CMS 系统里输入 当恒流调光器接通后, 从操控塔输入命令到地面灯具开关, 霍尼韦尔提供的系统反应时间小于一秒 因此, 该系统满足当前和 未来对助航灯光系统的开关时间要求 快速响应由优化控制技术实现, 这里除了开关单元的动态多址寻址, 也应用了 广播通讯 和 时隙通讯 技术 该寻址方法为每一个 ASD 单元提供包含一个简短的位置地址和多达 104 个组地址 除灯的监控, 该系统还提供了其他操作模式的配置和软件下载 这使得所有的 ASD 单元可以以一个新的编址集成到串联回路中, 开关模式和新程序可以通过串行电缆下载到单元中 为了简化系统维护, 可以通过位置地址激活运行状态灯, 灯常亮表明系统配置正确 ASD 单元可以通过灯闪烁输出设备地址信息 通过这种方式, 任何地址错误都可以顺序监测出来, 而不用打开灯桶确认 下一步, 系统将扩展到结合传感器信号 ( 地埋线圈, 微波信标, 磁场传感器等 ) 的传输, 通过串联电路可以完成一个完整的高性能数据传输系统
系统整体集成 单灯监控系统可以集成搭配霍尼韦尔的 CMS 监控系统或者第三方系统中 与霍尼韦尔控制系统相集成, 其将支持以下功能 : 控制所有灯组和切换控制方案 任何专业工作站对灯本地监控 传递所有单灯的监控结果 在机场模型地图上显示故障灯位置 显示邻近故障灯 8 级调光的运行时长统计 配置数据自动下载到现场控制单元
灵活及效率 单灯监控系统的新功能和灵活性也给 CMS 系统带来了一些要求 比如对于一个监测点位有 20,000 到 25,000 灯的国际机场, 其总数可以快速的突破 100,000 这个大量的数据由霍尼韦尔机场 CMS 系统在没有性能下降 的情况下管理的, 并且在工作站中清晰易懂地记录 在塔台通过简单的开关对滑行道进行分段控制成为可能 霍尼韦尔机场控制系统提供计算机辅助路由新功能 更多的信息将会在 CMS 系统文件中提供 设计 这个系统包括一个控制单元 (LCM) 一个串联电路耦合器 (SCC) 及隔离变压器与灯具之间的开关单元 ( ASD) LCM 根据需要可以控制调光器, 并且与现场的开关单元进行通讯 控制信号通过数字频率合成, 匹配发射功率, 由 SCC 调制到回路电流载波上, 由在串联回路的串联电路耦合器 ( SCC) 调制 这个信号被开关单元 ( ASD) 接收并通过数字频率分析评估 通过 TCP/IP 或者 I/O 接口, 用于与上层 CMS 进行通讯 灯的关断由带半导体开关的 ASD 完成, 可对隔离变压器短路 灯具故障时也会自动短路来降低电压冲击 如果一个 ASD 监控一个隔离变压器上的两个灯, 那么这些灯将被顺序开关 对于不需要的或者出现故障的灯将通过半导体开关短接 通过阻抗分析来判别灯故障, 即使灯具关断也有效 由于灯丝的物理特征会随着温度显著改变, 监测过程中采用多参数监测 这个步骤保证灯具短路的情况下安全监测 在控制过程之中,ASD 始终将监测结果以时隙通信程序 ( TSCP) 方式传输到在灯光站的控制单元中 Control and Monitoring Systems CMS Interface (TCP/IP) or Parallel I/O Exsisting CMS- LCM Lamp Control and Monitoring CCR SCC Series Circuit Coupler ASD Adressable Switch Device
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