导航设备参数集中监控系统的设计与实现

文/王臻

2.4G无线网络技术是我国广泛使用的，一种实现中短距离数据传输的网络技术，2.4是全球内公开使用的一个无线网络的频段，该频段频宽相比其他频段更为宽广，可以让无线信号传播功率最大化，同时具有优秀的抗干扰能力，同时2.4g模块结构简单、体积小、能耗表现优秀，无线技术厂家均较为重视2.4g频段无限技术研究，使得该技术有着广泛的应用前景和研发空间。课题设计的导航设备集中监控系统是基于2.4g大功率AP无限网络技术，提高了设备的采集效率，降低了设备能耗。

1 导航监控系统简介

机场导航监控系统从布局和功能角度一般分为导航监控中控主机、导航软件系统、和无线数据采集模块三个主要组成部分。根据导航系统的功能需要以及机场现状分布在各个导航台中。导航监控系统各个组成模块一般通过无线网络服务器与监控主机相连接。通过导航软件完成硬件间的配合实现导航监控系统的各项功能。在导航系统的运行过程中，首先中控主机通过无线网络向串口服务器与各无线模块建立连接，其次在连接成功后，中控主机和各无线数据采集模块通过以太网以及功率放大器实现数据的交互功能。

2 导航设备集中监控系统功能需求分析

2.1 总体功能

导航设备参数集中监控系统首先应具备对通信导航各个组成设备、运行环境的全面监控监察能力。应具备遥感通信、遥感监测、遥感控制等功能。结合计算机应用软件以及通信技术实现对设备的运行参数、维护信息的整体监控功能，最终实现各刚站台的无人值守。

2.2 具体功能

根据我国民航导航设备参数集中监控系统的实际需求，以及我国民航导航系统的运行现状，课题研究的导航参数集中系统应对导航设备参数监控能力、监控效率、监控精度有进一步的提升和强化，并提高系统自控性和自我检查维护的功能。具体功能如下：

（1）对已经安装监控采集硬件设备的导航系统，应对其监控设备进行硬件融合，实现硬件资源的节约利用，简化系统结构，优化系统能耗。对没有安装信息采集硬件的监控系统应根据及系统规模和监测需求，安装信息号采集设备、多路信号埃及模拟设备以及其他参数远程监控以及控制的设备。

（2）参数集中监控系统应具备对采集的参数信息，增加、修改、删除、回放、查询以及时时视频监控调取的功能。同时根据数据监测内容应制定科学的信息检索流程。

（3）应具备参数异常自动报警的功能，对设备各项参数的极限数值以及异常数值录入系统后，系统在自动参数监测过程中发现参数异常后会自动的进行分析评价，确定风险级别及时发出对应的风险警报，以及预知工作人员复检处理，降低设备的运营风险。

（4）建立异常参数评价体系，在发生设备参数异常后，对异常数据、处理方法、以及处理效果进行记录。再次反生参数异常时，自动生成故障分析和评价报告，给处理人员提供参考。

（5）设置告警系统，在发生参数异常时，发出光音警告，直到工作人员进行警报确认后停止，如未得到工作人员确认操作责反复发出报警。

（6）建立集中监控网络，各监控网点间基于TCP/IP协议建立网络连接。

（7）才有耦合的数据采集模式，避免在监控设备发生故障时通信系统的各项功能也受到影响。实现通信设备和数据采集设备之间的独立控制。

（8）建立对应的数据安全评级系统，并针对不同级别的参数信息设定对应的保护措施，数据保护措施应具备全面性、适用性、实时性。同时对不同阶段的参数信息数据的保护应采用差异化的保护方式，根据数据类型以及保护需要制定对应的保护措施，全面确保数据信息的安全可靠。

（9）总控制安装大屏幕的监控显示器，显示界面应简洁、清晰。各参数信息显示布局科学合理，并安装备用外置限制设备借口，确保主显示器故障时，系统具有继续运行的能力。

（10）可以通过对应的控制软件，对远程监控设备的参数进行控制。

采用目的抽样法，选取2017年9月—2017年10月在徐州医科大学附属医院肿瘤中心口服升白细胞药物的病人作为研究对象。纳入标准：①已确诊肿瘤；②服用升白细胞药物且目前接受药物治疗>1个月；③Morisky服药依从性量表[9]得分<6分；④知情同意并自愿参加本研究。排除标准：①有认知障碍，沟通困难者；②有其他严重器质性疾病者。访谈人数以资料饱和为原则，即访谈直至没有新的主题出现。最终选取12例口服升白细胞药物肿瘤病人，其中，男6例，女6例；年龄(48.3±9.78)岁；文盲3例，小学3例，初中5例，高中1例。病人一般资料见表1。

（11）设置辅助管理功能，在系统发生故障时，向维修人员提供对应的故障报告以及维修所需的信息。

（12）具备大容量的存储空间，对参数信息进行长期的记录保存，以备随时调取。

（13）系统应具备完善的自我监控机制，实现对系统信息的自我监控和检查，及时发现运行异常。

图1：导航设备参数信息监控系统的网络连接结构图

（14）具备数据加密以及检错功能。才用加密的数据传输信号，降低信号被劫持或盗取时的数据信息泄漏风险。

（15）其他功能。

3 导航设备参数集中监系统的详细设计

3.1 系统组成

根据前文所述的系统需求分析，导航设备参数集中监控系统应包括参数信息采集设备、参数信息监控设备、网络设备、显示设备以及复连设备等五个主要部分，并建立设备间的写作运行机制。

3.2 工作原理

3.2.1 集中监控

3.2.2 设备控制

系统根据需求开发了对应的操作软件，操作人员通过中控主机电脑安装的控制软件实现对目标设备的参数的控制。操作人员在主机电脑进行设备参数控制操作后，操作命令信号通过物理网络线路传输制复接设备中，复接设备将操作命令数字化，向目标设备发送对应的控制信号。

3.2.3 设备告警

设备告警采用的是双向传输系统，监控主机按照预定的程序对目标设备进行运行参数的监控，并对参数信息进行时时对比，对存在异常的参数设备发出告井信息，并在总控屏幕上显示异常设备的位置以及异常状态。

3.3 物理连接

导航设备参数信息监控系统的物理网络线路采用光纤作为数据传输媒介，完成监控系统中各主要硬件的网络连接。实现系统的各项功能。如图1所示。

3.4 监控中心

监控中心采用了双机备份的设计思路，通过设立主次两台监控主机，实现24小时无间断的监控功能。两个主机交替使用，既降低了设备的鼓掌发生率，也为维护检修工作提供了方便，同时在一台主机发生故障时，无需停运系统就可以完成维修工作。监控主机采用的数字结构，通过软协议来连接监控总线。通过监控总线将监控信息传输这复接设备，复接设备完成数字化信号转换后，向系统主机进行编码输出。实现监控系统的各项功能。

3.5 处理策略

本系统在参数信息处理中的具体环节如下：

（1）监控中心会定期向系统中所有具备通信功能的设备发送对应的检测数据信号，并根据通信部件的回执情况，判断自身的通信功能是否存在故障。

（2）系统采用多路的信息采集模式，系统对采集的参数信息信号进行了数字化处理，统一了参数信息的传输格式，降低了参数信息传输误差，也减轻了数字信息传输服务器的负担。

（3）采用双模的数据处理模式，将数据采集系统和数据储存分析系统区分，独立运营。在数据采集服务器发生故障时，不会导致数据丢失风险。

（4）系统的自控功能设置了人工强制介入和调试模式，在系统自检功能发生鼓掌或存在偏差时，方便人工调试以及维护。

3.6 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）对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。