導航設備參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

文/王臻

2.4G無線網(wǎng)絡技術是我國廣泛使用的，一種實現(xiàn)中短距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡技術，2.4是全球內(nèi)公開使用的一個無線網(wǎng)絡的頻段，該頻段頻寬相比其他頻段更為寬廣，可以讓無線信號傳播功率最大化，同時具有優(yōu)秀的抗干擾能力，同時2.4g模塊結(jié)構(gòu)簡單、體積小、能耗表現(xiàn)優(yōu)秀，無線技術廠家均較為重視2.4g頻段無限技術研究，使得該技術有著廣泛的應用前景和研發(fā)空間。課題設計的導航設備集中監(jiān)控系統(tǒng)是基于2.4g大功率AP無限網(wǎng)絡技術，提高了設備的采集效率，降低了設備能耗。

1 導航監(jiān)控系統(tǒng)簡介

機場導航監(jiān)控系統(tǒng)從布局和功能角度一般分為導航監(jiān)控中控主機、導航軟件系統(tǒng)、和無線數(shù)據(jù)采集模塊三個主要組成部分。根據(jù)導航系統(tǒng)的功能需要以及機場現(xiàn)狀分布在各個導航臺中。導航監(jiān)控系統(tǒng)各個組成模塊一般通過無線網(wǎng)絡服務器與監(jiān)控主機相連接。通過導航軟件完成硬件間的配合實現(xiàn)導航監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能。在導航系統(tǒng)的運行過程中，首先中控主機通過無線網(wǎng)絡向串口服務器與各無線模塊建立連接，其次在連接成功后，中控主機和各無線數(shù)據(jù)采集模塊通過以太網(wǎng)以及功率放大器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互功能。

2 導航設備集中監(jiān)控系統(tǒng)功能需求分析

2.1 總體功能

導航設備參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)首先應具備對通信導航各個組成設備、運行環(huán)境的全面監(jiān)控監(jiān)察能力。應具備遙感通信、遙感監(jiān)測、遙感控制等功能。結(jié)合計算機應用軟件以及通信技術實現(xiàn)對設備的運行參數(shù)、維護信息的整體監(jiān)控功能，最終實現(xiàn)各剛站臺的無人值守。

2.2 具體功能

根據(jù)我國民航導航設備參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)的實際需求，以及我國民航導航系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀，課題研究的導航參數(shù)集中系統(tǒng)應對導航設備參數(shù)監(jiān)控能力、監(jiān)控效率、監(jiān)控精度有進一步的提升和強化，并提高系統(tǒng)自控性和自我檢查維護的功能。具體功能如下：

（1）對已經(jīng)安裝監(jiān)控采集硬件設備的導航系統(tǒng)，應對其監(jiān)控設備進行硬件融合，實現(xiàn)硬件資源的節(jié)約利用，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化系統(tǒng)能耗。對沒有安裝信息采集硬件的監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)及系統(tǒng)規(guī)模和監(jiān)測需求，安裝信息號采集設備、多路信號埃及模擬設備以及其他參數(shù)遠程監(jiān)控以及控制的設備。

（2）參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)應具備對采集的參數(shù)信息，增加、修改、刪除、回放、查詢以及時時視頻監(jiān)控調(diào)取的功能。同時根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測內(nèi)容應制定科學的信息檢索流程。

（3）應具備參數(shù)異常自動報警的功能，對設備各項參數(shù)的極限數(shù)值以及異常數(shù)值錄入系統(tǒng)后，系統(tǒng)在自動參數(shù)監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常后會自動的進行分析評價，確定風險級別及時發(fā)出對應的風險警報，以及預知工作人員復檢處理，降低設備的運營風險。

（4）建立異常參數(shù)評價體系，在發(fā)生設備參數(shù)異常后，對異常數(shù)據(jù)、處理方法、以及處理效果進行記錄。再次反生參數(shù)異常時，自動生成故障分析和評價報告，給處理人員提供參考。

（5）設置告警系統(tǒng)，在發(fā)生參數(shù)異常時，發(fā)出光音警告，直到工作人員進行警報確認后停止，如未得到工作人員確認操作責反復發(fā)出報警。

（6）建立集中監(jiān)控網(wǎng)絡，各監(jiān)控網(wǎng)點間基于TCP/IP協(xié)議建立網(wǎng)絡連接。

（7）才有耦合的數(shù)據(jù)采集模式，避免在監(jiān)控設備發(fā)生故障時通信系統(tǒng)的各項功能也受到影響。實現(xiàn)通信設備和數(shù)據(jù)采集設備之間的獨立控制。

（8）建立對應的數(shù)據(jù)安全評級系統(tǒng)，并針對不同級別的參數(shù)信息設定對應的保護措施，數(shù)據(jù)保護措施應具備全面性、適用性、實時性。同時對不同階段的參數(shù)信息數(shù)據(jù)的保護應采用差異化的保護方式，根據(jù)數(shù)據(jù)類型以及保護需要制定對應的保護措施，全面確保數(shù)據(jù)信息的安全可靠。

（9）總控制安裝大屏幕的監(jiān)控顯示器，顯示界面應簡潔、清晰。各參數(shù)信息顯示布局科學合理，并安裝備用外置限制設備借口，確保主顯示器故障時，系統(tǒng)具有繼續(xù)運行的能力。

（10）可以通過對應的控制軟件，對遠程監(jiān)控設備的參數(shù)進行控制。

采用目的抽樣法，選取2017年9月—2017年10月在徐州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院腫瘤中心口服升白細胞藥物的病人作為研究對象。納入標準：①已確診腫瘤；②服用升白細胞藥物且目前接受藥物治療>1個月；③Morisky服藥依從性量表[9]得分<6分；④知情同意并自愿參加本研究。排除標準：①有認知障礙，溝通困難者；②有其他嚴重器質(zhì)性疾病者。訪談人數(shù)以資料飽和為原則，即訪談直至沒有新的主題出現(xiàn)。最終選取12例口服升白細胞藥物腫瘤病人，其中，男6例，女6例；年齡(48.3±9.78)歲；文盲3例，小學3例，初中5例，高中1例。病人一般資料見表1。

（11）設置輔助管理功能，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，向維修人員提供對應的故障報告以及維修所需的信息。

（12）具備大容量的存儲空間，對參數(shù)信息進行長期的記錄保存，以備隨時調(diào)取。

（13）系統(tǒng)應具備完善的自我監(jiān)控機制，實現(xiàn)對系統(tǒng)信息的自我監(jiān)控和檢查，及時發(fā)現(xiàn)運行異常。

圖1：導航設備參數(shù)信息監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接結(jié)構(gòu)圖

（14）具備數(shù)據(jù)加密以及檢錯功能。才用加密的數(shù)據(jù)傳輸信號，降低信號被劫持或盜取時的數(shù)據(jù)信息泄漏風險。

（15）其他功能。

3 導航設備參數(shù)集中監(jiān)系統(tǒng)的詳細設計

3.1 系統(tǒng)組成

根據(jù)前文所述的系統(tǒng)需求分析，導航設備參數(shù)集中監(jiān)控系統(tǒng)應包括參數(shù)信息采集設備、參數(shù)信息監(jiān)控設備、網(wǎng)絡設備、顯示設備以及復連設備等五個主要部分，并建立設備間的寫作運行機制。

3.2 工作原理

3.2.1 集中監(jiān)控

3.2.2 設備控制

系統(tǒng)根據(jù)需求開發(fā)了對應的操作軟件，操作人員通過中控主機電腦安裝的控制軟件實現(xiàn)對目標設備的參數(shù)的控制。操作人員在主機電腦進行設備參數(shù)控制操作后，操作命令信號通過物理網(wǎng)絡線路傳輸制復接設備中，復接設備將操作命令數(shù)字化，向目標設備發(fā)送對應的控制信號。

3.2.3 設備告警

設備告警采用的是雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控主機按照預定的程序?qū)δ繕嗽O備進行運行參數(shù)的監(jiān)控，并對參數(shù)信息進行時時對比，對存在異常的參數(shù)設備發(fā)出告井信息，并在總控屏幕上顯示異常設備的位置以及異常狀態(tài)。

3.3 物理連接

導航設備參數(shù)信息監(jiān)控系統(tǒng)的物理網(wǎng)絡線路采用光纖作為數(shù)據(jù)傳輸媒介，完成監(jiān)控系統(tǒng)中各主要硬件的網(wǎng)絡連接。實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。如圖1所示。

3.4 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心采用了雙機備份的設計思路，通過設立主次兩臺監(jiān)控主機，實現(xiàn)24小時無間斷的監(jiān)控功能。兩個主機交替使用，既降低了設備的鼓掌發(fā)生率，也為維護檢修工作提供了方便，同時在一臺主機發(fā)生故障時，無需停運系統(tǒng)就可以完成維修工作。監(jiān)控主機采用的數(shù)字結(jié)構(gòu)，通過軟協(xié)議來連接監(jiān)控總線。通過監(jiān)控總線將監(jiān)控信息傳輸這復接設備，復接設備完成數(shù)字化信號轉(zhuǎn)換后，向系統(tǒng)主機進行編碼輸出。實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的各項功能。

3.5 處理策略

本系統(tǒng)在參數(shù)信息處理中的具體環(huán)節(jié)如下：

（1）監(jiān)控中心會定期向系統(tǒng)中所有具備通信功能的設備發(fā)送對應的檢測數(shù)據(jù)信號，并根據(jù)通信部件的回執(zhí)情況，判斷自身的通信功能是否存在故障。

（2）系統(tǒng)采用多路的信息采集模式，系統(tǒng)對采集的參數(shù)信息信號進行了數(shù)字化處理，統(tǒng)一了參數(shù)信息的傳輸格式，降低了參數(shù)信息傳輸誤差，也減輕了數(shù)字信息傳輸服務器的負擔。

（3）采用雙模的數(shù)據(jù)處理模式，將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)儲存分析系統(tǒng)區(qū)分，獨立運營。在數(shù)據(jù)采集服務器發(fā)生故障時，不會導致數(shù)據(jù)丟失風險。

（4）系統(tǒng)的自控功能設置了人工強制介入和調(diào)試模式，在系統(tǒng)自檢功能發(fā)生鼓掌或存在偏差時，方便人工調(diào)試以及維護。

3.6 環(huán)境監(jiān)控

對各臺站環(huán)境參數(shù)情況及變化進行跟蹤監(jiān)控，實時檢查監(jiān)控設備的運行狀況，是保證集中監(jiān)控系統(tǒng)正常工作的基礎。環(huán)境監(jiān)控主要包括兩方面內(nèi)容：

（1）對監(jiān)控機房及設備的溫度、濕度等進行采集分析。若發(fā)現(xiàn)相關環(huán)境參數(shù)臨近極限值，及時發(fā)出告警信息，工作人員立即著手處理，避免影響監(jiān)控設備功能發(fā)揮；

（2）對監(jiān)控系統(tǒng)中的視頻系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等進行跟蹤監(jiān)控，確保這些子系統(tǒng)功能完備，以免降低集中監(jiān)控系統(tǒng)工作能力。