通信导航设备集中监控系统分析及设计研究

2024.06.24

黄清红+许泽明

摘要：通信导航设备的工作状况，不仅影响着设备本身的功能，也关乎着空中交通管理和飞行安全。为满足空中交通管理和飞行安全，建立通信导航设备集中监控系统是必要的。文章从通信导航设备运行监控出发，分析了通信导航设备集中监控系统功能需求，提出了总体设计方案，以适应集中监控系统功能要求。

关键词：通信导航设备；集中监控；功能需求；系统设计

随着民航事业的快速发展，通信、导航、雷达等设备技术含量越来越高，以往的通信导航设备监控方式已经难以适应新时期工作要求，亟待构建一套能够有效监控通信导航设备工作状况的集中监控系统。从目前来看，通信导航设备集中监控发展时间不长，还未形成成熟的技术体系，技术人员相关的工作经验也较少，需要认真分析、大胆创新，从通信导航设备集中监控的功能需求入手，建立与之相适应的集中监控系统。

1 通信导航设备集中监控系统功能需求分析

1.1 总体功能

基于计算机及相关应用技术构建通信导航设备集中监控系统，对所有的通信设备、导航设备及其运行环境进行集中监控，通过遥信、遥测和遥控等技术，测量和记录设备运行参数、维护信息，实现各台站无人值守[1]。

1.2 具体功能

为满足通信导航设备集中监控需求，该集中监控系统要具备以下多项功能：（1）对于已有监控软件的设备，将监控软件融入集中监控系统，节省设备资源；对于没有监控软件的设备，通过信号采集、多路信号采集模拟等实现设备参数集中远程监控，控制设备操作；（2）集中监控系统要提供视频监控及记录存储、回放、查询等功能，方便随时检索、查看；（3）记录设备监控信息，并进行自动分析、评估，对接近运行参数极限的设备及时发出预警，告警工作人员；（4）设置专家系统，使之与系统自动故障检测、分析等功能结合起来。在故障发生后，及时显示故障和分析结果，供工作人员使用；（5）设置告警系统，合理确定告警时间间隔，若没有确认告警信息，反复不停地发出告警；（6）通过TCP/IP协议组建集中监控网，各站连接采用光纤等方式，用于数据交换与传输；（7）数据采集采用耦合方式，即使信号通道与数据采集隔离，监控设备发生故障，也不会影响通信导航设备正常运行；（8）具备较好的可靠性、适应性、实时性，确保监控数据安全可靠；（9）主监控室采用大屏幕显示器，直观、清晰地显示各台站监控信息；（10）通过监控软件对远程监控设备参数进行设置、控制；（11）辅助管理，如维护检修、工作计划编制时，集中监控系统提供相关的资料信息；（12）存储功能。对监控数据、设备运行参数、告警等信息进行存储；（13）自我监控。不仅对通信导航设备运行参数进行监控，还要完成自我监控，监控集中监控系统的运行状况；（14）数据加密传输、检错等功能；（15）其他功能。

2 通信导航设备集中监控系统设计

2.1 系统组成

通信导航设备集中监控系统总体组成如图1所示。本系统包括数据采集、集中监控软件、网络物理连接、显示系统和复接设备（Multiple Equipment，MUE）等[2]。各部分分别负责不同的工作，其中集中监控软件在主监控器上，负责通信导航设备监控工作。

2.2 工作原理

（1）在集中监控上，通过系统采集板采集通信导航设备运行参数，数字化处理后传输到复接设备中；（2）在复接设备中对数字化参数进行组合并输出；（3）通过网络物理连接将输出的参数、信号传至总监控器；（4）对监控信息进行处理、分析，将评估结果显示在服务器上，用于工作人员查看[3]。

在设备控制上，工作人员通过主监控室大屏幕选择要控制的设备，并发出相应的控制命令。命令信号通过TCP/IP网络传输，先送至选中设备对应的复接设备，再由复接设备向选中的设备发出具体的控制操作命令。

在设备告警上，采用双向通信。主监控室服务器按照周期方式进行设备监控信息查询，查看设备的运行状况。若工作人员想要查看某一设备的运行参数，在电子地图上点击该设备，当连接通信建立起来就可以参看，若有问题立即发出告警信息。当某一设备出现了问题，自动向主监控室发出告警信息，并清楚显示设备位置、故障信息等情况。

2.3 物理连接

通过光纤、专线等将集中监控系统与通信导航设备连接起来，建立完整的通信线路，用于传播监控信息和视频信号。具体的物理连接结构如图2所示。

2.4 监控中心

监控中心采用双机热备份系统，有主从之分，只有一台服务器属于主状态。若某一时刻主服务器发生故障而失效，监控中心立即启动从服务器，使之处于主监控状态下，继续履行集中监控功能。显示终端设备的运行参数、故障告警信息等都由主服务器提供。

2.5 监控设备

监控设备对所有的通信导航设备进行全程跟踪监控，实时采集设备运行参数，集中向监控中心发送监控信息。监控设备是通信导航设备的监控者，也是监控中心控制命令的执行者。有数字接口设备，通过软协议转换器连接监控总线；对于无数字接口的设备，先用采集器采集数据，经A/D转换后传入复接设备中，再进行编码传输，进而实现对设备的有效控制[4]。监控设备的复接设备可以采用嵌入式结构，通过专用网络连接，可与监控模块进行实时通信。

2.6 处理策略

本系统监控实时性的影响因素主要有系统设备自身性能和系统处理策略，为保证集中监控系统的实时性，必须根据监控功能需求选用适当的监控设备，严格筛选各采集设备。此外，還需建立科学合理的系统处理策略。

本集中监控系统处理的关键环节如下：（1）监控中心定期向所有的通信导航设备发送数据请求，接收应答数据；（2）在多路数据采集方式下，采集到的数据要进行预处理，整理成系统标准数字格式，再送至复接设备编码输出，降低服务器数据处理负担；（3）数据采集分析与数据存储分开处理，即使服务器发生故障问题，也不会影响数据采集与分析工作；（4）主监控室服务器接收的信息要进一步处理，进行分析、推测、评估，判别是否需要发出告警信息；（5）主监控室服务器要设置共享机制，以便工作人员查看利用。

2.7 环境监控

对各台站环境参数情况及变化进行跟踪监控，实时检查监控设备的运行状况，是保证集中监控系统正常工作的基础。环境监控主要包括两方面内容：（1）對监控机房及设备的温度、湿度等进行采集分析。若发现相关环境参数临近极限值，及时发出告警信息，工作人员立即着手处理，避免影响监控设备功能发挥；（2）对监控系统中的视频系统、通信系统等进行跟踪监控，确保这些子系统功能完备，以免降低集中监控系统工作能力。

3 结语

综上所述，本文基于计算机技术、通信技术及其他先进技术建立了通信导航设备集中监控系统，及时发现通信导航设备运行隐患及故障，为隐患和故障排除提供有力的支持，同时保障通信导航设备正常运行。经实践应用，本文探讨的集中监控系统在通信导航设备监控上有着显著作用，值得推广应用。

[参考文献]

[1]李建峰.通信导航设备集中监控系统分析及设计[J].工业设计，2015（9）：165-167.

[2]耿晓剑.基于2.4G无线网络导航设备参数集中监控系统的设计与实现[J].工业控制计算机，2014（7）：159，161.

[3]倪昀炜.通信网络动力与环境集中监控系统的设计与研究分析[D].上海：上海交通大学，2015.

[4]胡治永.通信机房动力环境监控系统[D].南京：南京邮电大学，2015.

Abstract： The working status of communication and navigation equipment， not only affect the function of the equipment itself， but also related to the air traffic management and flight safety. In order to meet the air traffic management and flight safety， the establishment of centralized monitoring system for communication and navigation is necessary. Based on the monitoring of communication and navigation equipment， this paper analyzes the functional requirements of centralized monitoring system for communication and navigation， and puts forward the overall design scheme， in order to meet the functional requirements of the centralized monitoring system.

Key words： communication and navigation equipment； centralized monitoring； functional requirements； system design