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助航燈是飛機在跑道上著陸航行的路標。飛機夜間起飛或降落時，參照助航燈，可方便地找到機場跑道中線，安全地沿路面跑道航行。因此，需要對助航燈的工作狀態進行實時監控，保證其正常工作。機場助航燈狀態的監測一直處在人工檢查和維修的階段，這增加了后勤保障部門的工作量，更無法保證助航燈即壞即修。此種工作方式存在檢修不方便、易漏檢、工作效率低下、費時費力，人為因素影響較大等諸多問題，同時，采用手工記錄其工作狀態，不方便存儲歷史數據和瀏覽歷史記錄。
針對這些問題，研制開發出智能型基于網絡監控的助航燈監測系統是十分必要的，它可以實現全自動監測、用戶界面友好，很方便地存儲和瀏覽歷史數據；能完全摒棄人工巡檢的弊端，及時準確地定位損壞的助航燈的數量和位置，具有省時、省力、效率高、可靠性高和實時性好的顯著優點，同時也可以節約大量人力、物力和財力。
1 助航燈監測系統的設計思想
由于監控中心和測試現場距離較遠，所以監控系統數據傳輸模式很關鍵，考慮到客觀開發條件和現場的施工狀況，采用了CAN[1-3]（Control Area Network）總線的數據傳輸模式，它具有如下優點：
• CAN為多主方式工作，網絡上任一節點均可在任意時刻主動向網絡上其他節點發送信息，而不分主從；
• CAN采用非破壞總線仲裁技術；
• CAN的直接通信距離最遠可達10km（速率5Kbps以下）；通信速率最高可達1Mbps（此時通信距離為40m）；
• CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他驗錯措施，
此外采用CAN總線還具有成本低，性能高，易于開發，容易掌握，適合在惡劣的環境下工作等優點。
確定了采用基于CAN總線的分散控制、集中管理的思想進行整個系統的設計后，監測系統的設計特點如下：
(1) 采用現場總線網絡通訊技術進行測控，將工業控制計算機與被監測現場分隔在兩處，實現遠距離的遙測；
(2) 采用智能傳感器、儀表作為測控系統終端，即以智能模塊為測控系統的底層核心；
(3) 上位機在Windows操作系統下運行由VC++6.0開發出來的圖形監控界面，生動靈活，實時性強；它通過專用的PCI-CAN控制卡，藉由CAN總線與底層測控終端通信，完成狀態的采集；
(4) 真正實現了全自動監測。
2 監控系統的組成及工作原理
監控系統包括2個子系統：底層CAN總線智能檢測子系統和工業計算機測控子系統。工控機測控子系統和底層檢測子系統是基于CAN總線進行數據傳輸的網絡測控系統。底層以微處理器為核心，負責采集試驗數據，而工控機測控子系統是上位機以CAN總線發布測控命令指揮底層CAN總線監測子系統工作，并取回底層子系統的監測數據進行數據處理、分析，形成試驗報告，建立數據庫。圖1為監控系統組成框圖，可以看到，該監測系統結構緊湊。
圖1 監測系統結構圖
2.1 底層CAN總線智能終端檢測子系統
底層CAN總線智能終端檢測子系統由若干個智能節點組成，每個智能節點由電流檢測模塊、I/V模塊、微控制器AT89C51、獨立的CAN通信控制器SJA1000、高速光耦6N137，CAN總線收發器82C250等組成。每個節點負責檢測8個助航燈的工作狀態，通過CAN總線與工控機測控子系統通信，完成狀態的檢測任務。
智能節點通訊程序設計采用8051的C語言，按照模塊化的設計思想編寫。單片機Ｃ語言，具有匯編語言的優點，代碼解釋效率高，可移植性好，方便二次開發，易于維護，開發周期短。主程序里，首先調用自檢子程序，然后調用初始化子程序對CAN控制器進行設置。利用定時器中斷子程序采集燈的狀態，并根據系統設定的功能和參數，作相應的計算機控制輸出，發送報文，從而實現對助航燈工作狀態的監測，如圖2所示為軟件定時器中斷子程序流程圖。
圖2定時器中斷子程序
2.2 工控機測控子系統
工控機測控子系統硬件主要包括北京華控公司生產的內置PCI-CAN轉換卡HK30B、激光打印機、液晶顯示器等相關外設組成。HK-CAN30B是PCI總線CAN非智能隔離型通訊板，是一種將CAN通訊協議與PC機PCI總線標準相連接的非智能CAN插卡，非智能CAN卡可以充分滿足CAN網絡高實時性的要求，通過該卡可對底層現場進行監控。
在考慮到監測系統的特點，開發平臺的軟件資源后，測控軟件是由VC++6.0開發的，它具有編程靈活，對底層的控制能力強，而且是面向對象編程的語言平臺，很容易地構造出豐富、生動的界面，同時方便數據庫軟件的開發等諸多優點。測控軟件由主監控模塊、命令發送模塊、數據接收模塊、報表打印模塊、數據庫模塊和報警模塊等組成。各個模塊的功能如下：
(1) 主監控模塊 控制軟件的核心，負責對其他模塊的調度，用以實現各種通訊、控制、數據的存儲和打印等功能。
(2) 發送命令模塊 由主監控模塊調度，負責發送進行數據采集的命令。
(3) 數據接收模塊 主動接受底層控制系統發送過來的數據，并送給主監控模塊。
(4) 報表打印模塊 根據操作者的命令，繪制報表，并把壞燈的數量和所處位置進行打印。
(5) 報警模塊 當發現壞燈時，控制軟件提醒操作者及時對壞燈進行更換。
3 應用實例
該監控系統在實驗室調試完成后，在現場試驗期間，從穩定性、實時性、靈活性、可靠性、獨立性等若干方面對監控系統的性能進行了考核。系統的運行結果表明該系統達到了預期的設計目標。
4 結語
機場助航燈監測系統由于采用CAN總線的數據傳輸模式，提高了系統的穩定性，避免了以往同類設備采用RS-485總線數據傳輸的死鎖問題，實現了數字化通信，真正實現了監控和現場的遠距離遙測，易于計算機聯網。它的研發成功具有一定的實際參考價值。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號