基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統的制作方法

本發明屬于道面溫度測量與機場安全技術領域，具體涉及一種基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統。

背景技術：

我國機場分布南北跨度大，所處的地區氣候條件差別很大，除海南、廣東、廣西等少數南方地區的機場很少出現下雪天氣外，西北、華北、東北地區的機場冬季經常出現冰雪天氣，機場道面極易結冰、起霜和積雪，成為造成飛機延誤的主要原因之一，影響了機場的正常運行和旅客的安全出行。因此，民航冬季服務安全高效的道面除冰作業是保障航班正常運行，減緩航班延誤的有效措施之一。

現有機場道面除冰主要依據空管部門提供的單點統一的氣象資料進行決策，除冰方式包括機械除冰、電加熱除冰和化學除冰等。機械除冰噴射氣流溫度直接影響除冰效果，當氣流過高時存在損傷道面風險；電加熱除冰使用成本過高且除冰效果有限，短期內無法大范圍推廣使用；通過噴淋除冰液進行化學除冰仍然是未來相當長時間內道面除冰的主要手段。當前，機場道面除冰管理存在溫度監測不及時、溫度數據不全面、除冰裝備購置維護和運行成本高、自動化程度低等方面的缺陷。對除冰液的粗放管理和過量使用還會加劇道面結構腐蝕損傷，縮短道面有效使用壽命。

技術實現要素：

針對現有不足，本發明的目的在于提供一種基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統。

為了達到上述目的，本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統包括fbg(光纖布拉格光柵)溫度傳感器、鎧裝光纜、分線器、光纖跳線、光纖光柵解調儀和上位計算機；其中，多個fbg溫度傳感器以間隔的方式埋設在機場跑道兩側道肩處，每個fbg溫度傳感器通過一根鎧裝光纜同時與分線器的輸出端連接；分線器的輸入端通過光纖跳線與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀連接上位計算機；上位計算機上安裝有除冰噴淋決策系統程序。

所述的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統還包括多個傳感器保護底座；傳感器保護底座為圓臺形結構，軸心處貫通形成有一個中心孔，中心孔內垂直設有一個fbg溫度傳感器，fbg溫度傳感器下部與中心孔下部內壁之間的縫隙用固化后的環氧樹脂填充。

所述的傳感器保護底座埋設于道肩表面以下3cm的位置，采用鈦鋼合金外包緩沖橡膠結構。

所述的多個fbg溫度傳感器中相鄰fbg溫度傳感器之間的距離為50m。

本發明具有如下優點：1)道面測溫精度高、測溫范圍大、可根據不同地區機場溫度條件定制傳感器量程，滿足冬季低溫測量可靠性及夏季高溫環境耐久性需要；2)傳感器組裝式生產封裝完整，可根據工程實際變更底座幾何尺寸，解決了后期維護更換等問題，長距離傳輸信號損失小、滿足對機場道面的大范圍準分布式測量需要；3)除冰噴淋決策系統可根據道不同區域面實際溫度數據和氣象資料，自動生成噴淋決策，噴淋濃度及用量得到科學控制，對于機場道面除冰高效管理具有實際意義。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統連接布置示意圖。

圖2為本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統中fbg傳感器保護底座示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統包括fbg溫度傳感器1、鎧裝光纜3、分線器4、光纖跳線5、光纖光柵解調儀6和上位計算機7；其中，多個fbg溫度傳感器1以間隔的方式埋設在機場跑道兩側道肩處，每個fbg溫度傳感器1通過一根鎧裝光纜3同時與分線器4的輸出端連接；分線器4的輸入端通過光纖跳線5與光纖光柵解調儀6連接，光纖光柵解調儀6連接上位計算機7；上位計算機7上安裝有除冰噴淋決策系統程序。

所述的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統還包括多個傳感器保護底座2；傳感器保護底座2為圓臺形結構，軸心處貫通形成有一個中心孔，中心孔內垂直設有一個fbg溫度傳感器1，fbg溫度傳感器1下部與中心孔下部內壁之間的縫隙用固化后的環氧樹脂填充。

所述的傳感器保護底座2埋設于道肩表面以下3cm的位置，采用鈦鋼合金外包緩沖橡膠結構。

所述的多個fbg溫度傳感器1中相鄰fbg溫度傳感器1之間的距離為50m。

現將本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統的工作原理闡述如下：首先由工作人員開啟上位計算機7并運行除冰噴淋決策系統程序，然后在上位計算機7的控制下將多個fbg溫度傳感器1實時反射的道肩處隨溫度變化的光柵中心波長的窄帶光信號依次通過鎧裝光纜3、分線器4和光纖跳線5傳輸至光纖光柵解調儀6；光纖光柵解調儀6以1hz的采樣頻率按照給定的時間間隔連續采集各個fbg溫度傳感器1的光柵中心波長，并將其轉換為溫度數據存入數據庫中，以供除冰噴淋決策系統調用。上位計算機7通過互聯網獲取空管部門提供的本場降水量、風速等實時氣象信息，并調用數據庫中最近半小時內的溫度數據，然后利用除冰噴淋決策系統程序根據下述條件判定是否滿足除冰噴淋條件：當最近半小時內對應于某一fbg溫度傳感器1的道肩處的平均溫度低于0℃且降雨降雪量大于0mm時，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍需要噴淋且噴淋濃度為5％；當最近半小時內對應于某一fbg溫度傳感器1的道肩處的平均溫度低于零下5℃且降雨降雪量大于0mm時，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍的噴淋濃度為10％；當滿足上述條件且本機場風速大于5m/s時，判定該fbg溫度傳感器1所測范圍的噴淋濃度需提高至15％；另外，還可針對不同區域溫度狀況給出具體的除冰液用量建議值：除冰液用量根據降雨降雪量決定，當降雨降雪量不足5mm時噴淋用量為10l，當降雨降雪量超過5mm時噴淋用量為20l。

另外，本除冰噴淋決策系統還具有過噴保護措施，當噴淋作業完成后24小時內只對道肩處的溫度進行實時記錄并保存，僅當溫度數據持續低于最近一次的噴淋溫度且每小時降溫速率超過5℃時，才會再次下達噴淋指令。

本發明提供的基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統應用光纖光柵傳感技術，可通過光柵折射光波長反映道面溫度變化，兩者之間具備良好的線性相關關系。光纖光柵傳感器以光信號為載體，以光纖為傳輸介質，不受電磁干擾影響，長距離信號傳輸穩定性明顯優于傳統機械式或電子式測溫技術，容易滿足大范圍機場道面多點分布式測溫需要。通過傳感器保護底座對fbg溫度傳感器進行標準化封裝并埋入道面內部，可減少fbg溫度傳感器安裝對道面結構的損傷，提高測點成活率與可靠度，避免fbg溫度在飛機機輪及日常場道維護機械設備等外力作用下發生意外損壞。

應用道面多點測溫技術可按固定時間間隔對道面溫度進行實時監控，為除冰噴淋決策提供基礎數據。除冰噴淋決策系統根據最近半小時內溫度數據采集結果，結合降水量、風速等氣象信息對道面不同區域結冰狀況進行評估，利用除冰噴淋決策系統程序判定除冰液噴淋時機，并根據多點溫度數據給出適合的除冰液用量，實現自動化、高效化和科學化管理，可降低人為因素對除冰噴淋決策的影響。

技術特征：

技術總結
一種基于機場道面多點測溫技術的除冰噴淋決策系統，其包括FBG溫度傳感器、鎧裝光纜、分線器、光纖跳線、光纖光柵解調儀和上位計算機；本發明具有如下優點：1)道面測溫精度高、測溫范圍大、可根據不同地區機場溫度條件定制傳感器量程，滿足冬季低溫測量可靠性及夏季高溫環境耐久性需要；2)傳感器組裝式生產封裝完整，可根據工程實際變更底座幾何尺寸，解決了后期維護更換等問題，長距離傳輸信號損失小、滿足對機場道面的大范圍準分布式測量需要；3)除冰噴淋決策系統可根據道不同區域面實際溫度數據和氣象資料，自動生成噴淋決策，噴淋濃度及用量得到科學控制，對于機場道面除冰高效管理具有實際意義。

技術研發人員：李岳;蔡靖;宋歌
受保護的技術使用者：中國民航大學
技術研發日：2017.05.22
技術公布日：2017.08.04