航空障碍灯的设置与控制

  
  介绍了航空障碍灯的分类、设置原则,并阐述了使用CAN总线系统实现对航空障碍灯的集中控制。
  Abstract Introduced aviation obstacle lights classification, principles, and discusses the use of CAN bus system for aviation obstacle lights centralized control.
  关键词航空障碍灯,CAN总线,集中控制
  
  中图分类号F407.5
  我国的航空工业与房地产业目前均处于高速发展阶段,城市里高楼林立,各种飞行器穿梭往来。为了保证航空器的飞行安全,建筑物上如何设置安全警示标志成为了设计师关注的问题。
  航空障碍灯分类
  障碍灯一般分为低光强、中光强和高光强三种。
  1、45米以上的建筑及其设施主使用闪光的中光强和高光强障碍灯。
   2、超过45米以上的建筑物及其设施使用中光强障碍灯且必须为红色闪光灯, 闪光频率应在每分钟20~60次之间,闪光的有效光强不小于1600cd。
  3、超过150米以上的建筑物及其设施使用高光强障碍灯且必须为白色灯,闪光频率应在每分钟30~60次之间,有效光强依背景亮度而定,一般求有效光强为20,000cd。
  航空障碍灯设置原则
  建筑物障碍标志灯的设置应标志出建筑物的最高点和最边缘,即根据视高和视宽设置障碍标志灯。城市中百米以上超高建筑物尤其考虑中间层加设障碍标志灯。
  1、障碍标志灯的垂直和水平距离不宜大于45米,即如果物体的顶部高出其底部45米以上,须在其中间加障碍标志灯。
  2、对于烟囱或其它类似性质的建筑物,顶部障碍标志灯应位于顶端 1.5~3 米之间,考虑到烟囱对灯具的污染,障碍标志灯可设在低于烟囱口4~6米处的位置。
  3、高于150米的超高物体应中,高光强障碍标志灯应配合使用。
  4、对于不足150米高的高压输电电缆、铁塔可在顶部设发白光的中光强障碍标志灯。
  不论哪种障碍标志灯, 其在不同高度的障碍标志灯数目及排列, 应能从各个方面都能看出该物体或物体“群轮廓”,并且考虑障碍标志灯的同时和顺序闪烁, 以达到明显的警示作用。
  基于CAN总线的航空障碍灯控制系统构成
  随着现场总线的更深层次的应用,在航空障碍灯集中式控制系统中引入CAN现场总线,使控制系统的灵活性大大增加,避免了传统系统布线复杂、维护困难等缺点。同时,由于CAN现场总线的开放性,使得航空障碍灯控制系统的扩展性大大增强,极大的方便了后续的功能拓展。
  CAN总线是一种主流的现场总线,他可以将区域控制器对灯具的控制命令 下发到每一盏航空障碍灯内的分控制器, 并将所有的航空障碍灯用一根控制总线连接在一起, 就可以达到状态控制的求。 由于分控制器安装在灯具密闭环境内,也可以获得更长的使用寿命。
  CAN 总线控制网络设计
  航空障碍灯监控网络主有系统主机、区域控制器、分控制器和传感器4个部分组成。每盏航空障碍灯内多配置了一台分控制器,每台分控制器都通过系统的CAN总线与区域控制器相联,而区域控制器又通过通信系统与系统主机 (上位机)相连,这样“分控制器—区域控制器—系统主机”就构成一个主从结构的网络系统。系统主机可以通过通讯网络和主从应答式的通讯协议访问到系统 内的任何一个分控制器和区域控制器。
  1、分控制器设计
  分控制器主是控制和检测控制航空障碍灯的工作状态以及对参数的接收 设定和存储,并通过系统的CAN总线将工作信息上传至区域控制器。灯具内部安装的有分控制器和故障检测传感器分控器以Philips公司的32位的MCU为核心器件,即LPC系列ARM芯片,符合CAN2.0B标准,故障检测传感器可实时检测灯具的工作状态,同时分控器还具有控制航空障碍灯闪烁频率的功能。
  分控制器可以对灯具的故障检测传感器的信号进行处理,分控制器采集故障检测传感器的模拟信号并通过高速AD转换器将此模拟信号转成数字信号后经处理分析后得出航空障碍灯的工作状态信息,并将分析给出的工作状态信息直接上传至区域控制器,信号的输入输出均采用稳定高性能的光隔离元件,这样保证了系统的稳定性。
  2、区域控制器设计
  区域控制器是CAN监控网络中的一个主控节点,该节点管理CAN监控网络上其他设备和系统主机的数据交换。 区域控制器负责区域范围内设备的控制功 能,同时还具有对分控制器的工作状态的检测的功能。内部主设置240×128点阵液晶显示器、主控板和电源控制空气开关、2路CAN总线接口(可扩展为4路)、1路RS485接口、1路USB接口。其主功能是控制并检测航空障碍灯的工作状态,与上位机通讯并接收上位机的控制指令,当其中一个分控制器出现异常状况或总线的某一端出现短路现象,区域控制器也会将相关故障信息及时发送给上位机。
  3、上位机设计
  系统主机与航空障碍灯区域控制器通过USB、CAN、RS232或RS485 等接口进行数据通讯,通过软件界面可以观察和设定系统运行的所有参数,并实时监控系统中的航空障碍灯区域控制器和分控制器及航空障碍灯的工作状态,显示出航空障碍灯的工作状态信息以及分控制器的工作状态信息及时显示,如出现故障上位机软件可实现声光报警。同时可将故障信息存储在数据库内,可实时查询、打印及输出。
  4 、系统的控制功能说明
  系统主的控制功能特点就是可以实时监控每一盏航空障碍灯的工作情况, 并允许对航空障碍灯景观效果的控制与设定。区域控制器通过CAN总线可以向 各个分控制器发送命令,然后各分控制器控制航空障碍灯按照相应的程序变换闪 烁频率和顺序运行。上位机也可以控制区域控制器使得航空障碍灯按照相应指令 作出各种现场效果,如运行时间、顺序等。
  基于CAN总线的航空障碍灯控制系统具有设计简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、维护方便、性价比高的特点,符合工业控制领域的技术发展趋势。
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