Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Лагунов Евгений Владимирович

Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов
<
Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лагунов Евгений Владимирович. Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.12.04 : Екатеринбург, 2004 142 c. РГБ ОД, 61:05-5/674

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Обзорный анализ характеристик автоматизированных метеорологических станций 10

1. Требования к автоматизированным метеорологическим станциям для аэропортов 10

2. Отечественные аэродромные автоматизированные метеорологические станции 13

3. Зарубежные автоматизированные метеорологические станции 26

4. Выводы 39

Глава II. Организация процесса измерения и обработки данных в автоматизированных станциях 42

1. Обобщенная структура автоматизированной системы сбора и обработки метеоинформации 42

2. Анализ сигналов, передаваемых по линиям связи метеорологической системы 45

3. Обеспечение надежности автоматизированной метеорологической станции 58

4. Принципы построения программного обеспечения автоматизированной метеорологической станции 72

5. Выводы 79

Глава III. Практическая реализация автоматизированной метеорологической станции 82

]. Подключение метеорологических датчиков к АМС 82

2. Построение центра обработки автоматизированной метеорологической измерительной системы АМИС 88

3. Выводы 93

Глава IV. Построение программного обеспечения автоматизированной метеорологической измерительной системы АМИС -1 97

1. Программы контроллеров АМИС-1 97

2. Программа центра обработки АМИС-1 103

3. Программы терминалов потребителей

метеоинформации АМИС-1 108

4. Обработка метеорологических данных в АМИС-1 112

5. Выводы 124

Заключение 126

Библиофафический список использованной литературы

Введение к работе

Качество метеорологического обеспечения авиации является одним из основных факторов, определяющих безопасность полетов. Статистические данные [7] показывают, что в 1997, 1998, 1999 и 2000 годах произошло соответственно 76, 34, 37 и 46 авиационных инцидентов, обусловленных недостатками в метеорологическом обеспечении полетов. Поэтому задача повышения качества метеорологического обеспечения является актуальной.

Современными экономическими условиями диктуется основное ограничение: повышение качества метеоинформации не должно приводить к значительному увеличению ее стоимости. Рассмотрим возможные пути повышения качества метеоинформации.

• Первым возможным решением является улучшение обработки метеоинформации. Действительно, с помощью новых методов обработки удается повысить качество (прежде всего достоверность) метеоинформации. Но на этом пути имеются принципиальные ограничения. При неполной, а зачастую и ошибочной, исходной информации самые лучшие методы не могут дать высокое качество прогноза. И все увеличивающиеся материальные затраты на обработку не приводят к пропорциональному возрастанию качества метеоинформации.

• Вторым возможным решением является увеличение количества и повышение качества метеоинформации за счет автоматизации сбора и передачи метеоданных. Автоматизация сбора и передачи метеоданных требует больших материальных затрат, чем на совершенствование методов обработки. Но результаты вложений практически не имеют принципиальных ограничений и напрямую соотносятся с затратами.

Автоматизация в применении к сбору и передаче метеоинформации заключается в создании автоматизированных сисгем сбора и обработки метеоинформации (автоматизированных метеорологических станций АМС), имеющих в своем составе цифровое вычислительное устройство. Основным достоинством АМС является возможность выполнения предварительной обработки параллельно производству измерений [13]. Использование АМС позволяет:

• Повысить точность измерений путем применения различных видов коррекции. Например, нелинейность градуировочной характеристики датчика можно скомпенсировать программой обработки.

• Обеспечить непрерывность измерения метеорологических параметров, что позволяет эффективно обнаруживать штормовые условия.

• Ввести новые методы обработки, которые практически нереализуемы в системах без вычислительного устройства. Сложный анализ данных по параметрам ветра и видимости в интервале 10 минут для получения значений кода METAR [38] возможен только с использованием цифровой обработки.

Кроме повышения качества метеоинформации, введение АМС позволяет также улучшить ряд экономических и эксплуатационных показателей, а именно:

• Уменьшить количество обслуживающего персонала, что снизит затраты на заработную плату.

• Значительно облегчить работу наблюдателей и высвободить время для дополнительных измерений.

• Упростить или исключить некоторые датчики, обеспечив получение нужных характеристик путем обработки данных, поступающих от ограниченного набора простых датчиков. Например, для АМС не нужен дополнительный усредняющий за 12 часов термометр. Анализируя массив данных стандартного термометра, программа АМС может определить среднюю температуру.

• Сократить количество линий связи.

• Адаптировать программу измерений и обработки данных при смене нормативных требований.

Автоматизацией метеорологической сети занимаются авторитетные международные организации. По инициативе ВМО в 1966 году в г. Женеве была созвана Международная конференция по автоматическим станциям, где было принято решение о создании в международном масштабе сети автоматических метеорологических станций [8]. Это дало толчок развитию и широкому использованию АМС во всем мире, в том числе и в нашей стране. Именно в эти годы были решены общие теоретические и практические вопросы построения АМС, например, в работе [13] были рассмотрены некоторые вопросы структуры, методики производства измерений и практического исполнения узлов АМС. В то время были разработаны метеостанции для различных вариантов применения: обслуживаемые и необслуживаемые, гидрометеорологические, авиационные и судовые [4, 5, 6, 9, 20, 35, 36, 41, 52]. Теоретические разработки были практически проверены реальной эксплуатацией АМС [9, 20, 36, 41, 52].

В соответствии с имеющейся в тот период технической базой, АМС строились по принципу централизованной обработки информации с использованием вычислительных устройств, позволяющих производить ограниченное число жестко запрограммированных операций.

С появлением микропроцессорной техники и персональных компьютеров появились новые возможности в обработке и распространении метеорологической информации. Методические вопросы обработки метеоинформации были рассмотрены в работе [21], однако вопросы построения программного обеспечения, а также вопросы оптимизации структуры АМС для аэропортов в работе не рассмотрены.

Кроме того, следует отметить, что ни одна из используемых в сети Росгидромета в настоящее время АМС не отвечает международным требованиям в полном объеме.

Целью работы является построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• выбор оптимальной структуры станции, обеспечивающей непрерывность приема и обработки информации от метеорологических датчиков,

• уплотнение линий связи с сохранением достоверности информации,

• повышение надежности АМС схемотехническими методами,

• повышение достоверности метеорологической информации программными методами,

• разработка технических средств, необходимых для построения станции,

• адаптация системы к новым типам датчиков.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) Структура станции, обеспечивающая:

• повышение достоверности данных за счет непрерывности приема и обработки метеорологической информации,

• уплотнение линии связи с использованием метода интервально-импульсной модуляции,

• повышение надежности.

2) Алгоритмы обработки с защитой от ошибок и аппаратных сбоев.

3) Автоматизированная метеорологическая измерительная система АМИС-1.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• предложена структура АМС, обеспечивающая непрерывность приема и обработки метеоинформации,

• разработаны устройства приема сигналов с интервально-импульсной модуляцией, позволяющей уплотнить линии связи с сохранением достоверности информации,

• разработана структура резервирования, повышающая надежность АМС,

• определена типовая структура программного обеспечения АМС с защитой от ошибок и аппаратных сбоев.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

• разработана структура АМС, обеспечивающая непрерывность приема и обработки метеоинформации,

• сокращено количество линий связи с датчиками,

• надежность АМС повышена более чем в два раза,

• разработано программное обеспечение с защитой от ошибок оператора и аппаратных сбоев,

• решены вопросы документирования и архивирования метеорологической информации и действий оператора, исключающие двоякое толкование при разборах полетов.

В первой главе диссертационной работы сформулированы требования к автоматизированным метеорологическим системам для аэропортов, дается обзор отечественных и зарубежных автоматизированных метеорологических станций. Анализируются датчики и технические характеристики АМС в аспекте их соответствия предъявляемым требованиям.

Во второй главе рассмотрена обобщенная структура автоматизированной метеорологической станции. Проанализированы сигналы, передаваемые по линиям связи, и возможность их уплотнения. Предложена структура АМС, обеспечивающая повышение надежности системы. Проанализированы особенности построения различных частей программного обеспечения.

В третьей главе рассмотрена практическая разработка автоматизированной авиационной метеорологической системы АМИС-1. Проанализированы варианты подключения датчиков метеоинформации к метеорологической системе. Рассмотрено разбиение автоматизированной метеоро логической системы на узлы в аспекте обеспечения непрерывности измерений и защиты от аппаратных сбоев.

В четвертой главе рассмотрено построение программного обеспечения и алгоритмов обработки автоматизированной метеорологической системы АМИС-1.

В заключении подводятся итоги работы, перечислены основные результаты, приведены сведения об их апробации и внедрении.

Отечественные аэродромные автоматизированные метеорологические станции

Рассмотрим устройство отечественных автоматизированных метеорологических станций аэродромного типа. Наиболее типичными представителями автоматизированных метеостанций метеорологической сети страны являются: ААМС-1 [36], КРАМС [9, 11].

Основа станции - центральное устройство, выполненное на микропроцессоре. Центральное устройство управляет работой станции, опрашивает датчики, формирует выходные метеоданные. Используемые в АМС датчики определяют ее основные характеристики. Поэтому рассмотрим датчики метеорологических параметров для АМС аэродромного типа.

Температура воздуха может измеряться датчиками, основанными на следующих принципах действия: 1) термометры расширения, 2) манометрические термометры, 3) термоэлектрические термометры, 4) термочувствительные пьезорезонаторы, 5) термометры сопротивления.

В АМС используются термометры сопротивления (терморезисторы), так как остальные типы датчиков не подходят из-за сложности их автоматизации, дороговизны или значительной погрешности. Терморезисторы могут быть двух видов: полупроводниковые (КМТ, ММТ, СТ) и металлические (никелевые, медные - ТСМ, платиновые - ТСП). Полупроводниковые датчики наиболее дешевые, имеют большое номинальное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС), но у них значительные нелинейность, разброс и временной дрейф. Точность полупроводниковых датчиков не удовлетворяет современным требованиям. Основными эксплуатационными недостатками металлических датчиков являклея низкие номинальное сопротивление и ТТСС, которые усложняют преобразователь метеорологической станции.

Влажность воздуха может измеряться прямыми и косвенными методами [37]. Прямые методы определения влажности (термогравиметрический метод и метод Фишера) обладают высокой точностью, но трудно поддаются автоматизации и требуют длительного времени для измерения. Косвенные методы основаны на том, что содержание влаги в веществе влияет на его физические свойства: тепловые, оптические, механические, электрофизические и т.д. Наиболее распространенными являются диэль-кометрический, кондуктометрический, СВЧ, радиационный, теплофизиче-ский и оптический методы. Почти все эти методы слишком дороги и сложны для практического использования в АМС. В АМС используются следующие легко поддающиеся автоматизации методы измерения: 1) изменение механических параметров пленки или обезжиренного пучка волос - гигрометр, 2) изменение температуры при испарении - психрометр, 3) сорбционно-емкостные датчики.

Психрометр используется при положительных или малых отрицательных температурах, а гигрометр при отрицательных температурах. Перспективными в настоящее время являются сорбционно-емкостные датчики, например полиимидный датчик HS-03M [17, 44], которые можно использовать и при положительных и при отрицательных температурах. Их главным недостатком является значительная нелинейность и большой временной дрейф, что требует периодической калибровки.

Параметры ветра могут измеряться датчиками, основанными на различных принципах действия [53], в том числе: 1) анемометрами, использующими кинетическую энергию воздуха (пропеллерные и чашечные анемометры), 2) анемометрами, использующими давление ветра (трубка Пито, анемок-линометры), 3) термоанемометрами, 4) звуковыми анемометрами.

Практическое применение в метеорологии получили пропеллерные и чашечные анемометры, которые работают в наиболее широком диапазоне скоростей ветра. Чашечные преобразователи ("Шельф", МС-13, АРИ-49) используются реже, так как имеют худшие характеристики. Точность измерения скорости ветра пропеллерным преобразователем в 1,4 раза, а долговременная стабильность градуировочной характеристики в 3 - 5 раз выше, чем у чашечных датчиков [18]. Для получения у датчиков чашечного типа характеристик, соизмеримых с пропеллерными, требуется усложнять датчик.

Наиболее массовый датчик авиационных АМС М63-МР к настоящему времени устарел. Для снятия информации с пропеллера и флюгера используются герконы, которые часто выходят из строя. Отсутствует подогрев, поэтому при очень низких температурах датчик становится неработоспособным. Перспективным является измеритель параметров ветра ИПВ-1, имеющий цифровой выход.

Зарубежные автоматизированные метеорологические станции

Все современные АМС построены по модульному принципу. Основа каждой станции - центральное устройство, выполненное на микропроцессоре. Микропроцессоры управляют работой станции, опрашивают датчики, определяют средние и экстремальные значения, линеаризуют и формируют выходные метеоданные.

Обзорно рассмотрим датчики зарубежных автоматизированных метеорологических станций.

Температура воздуха измеряется полупроводниковыми терморезисторами (модели 2042, 2410, 4480 и др.) или платиновыми термометрами сопротивления (2775), как и в отечественных АМС. Достоинства и недостатки термометров сопротивления рассмотрены в 2. Температура в зарубежных АМС измеряется в диапазоне от -50 до +50 С, с точностью ±0,1...±0,5 С.

Влажность воздуха измеряется психрометром (модели 5320, 1540, СЕ 187 и др.) при положительных температурах и гигрометром (модели 5120, 5121, СЕ 190 и др.) при отрицательных. Используемые в АМС гигрометры могут быть как пленочного типа, так и волосяного (2820 и др.). Необходимо также отметить, что в некоторых АМС применяются отдельные датчики для измерения относительной влажности и точки росы. Технические характеристики зарубежных психрометров и гигрометров соответствуют характеристикам отечественных, приведенных в 2. В последнее время в АМС все чаще используют емкостно-сорбционные датчики, типичным представителем которых является HUMICAP, работающие и при положительных и при отрицательных температурах. Эти датчики измеряют влажность в диапазоне 0... 100 % с погрешностью ±3 %, что лучше параметров аналогичных отечественных датчиков.

Скорость ветра в большинстве зарубежных АМС (в отличие от отечественных) измеряется 3-чашечным анемометром (модели 2030...2032, 5050WS, W203, СНІ56 и др.), лишь на некоторых станциях используется анемометр пропеллерного типа (модель 2070). Диапазон измерения у большинства датчиков уже, чем у отечественных датчиков (от 0,5 до 50 м/с), точность выше (±0,2 м/с). Направление ветра измеряется флюгером (модели 1250, 2020, 2112, 5050WD, W204, СЕ 155 и др.). Флюгер конструктивно объединяется с датчиком скорости ветра, зачастую датчик ветра имеет общее обозначение (W200SD). Точность измерения направления ветра выше, чем у отечественных датчиков и достигает ±1 ...2 .

Атмосферное давление измеряется барометром-анероидом (модели 7100, 7112, 7115, 1520), кремниевым датчиком (модель 2810) или датчиком с цилиндрическим резонатором. Параметры датчиков соответствуют параметрам аналогичных отечественных датчиков (2): диапазон измерений 0... 1050 мбар, точность измерения от ±0,1 до ±2 мбар.

Метеорологическая дальность видимости в большинстве современных датчиков измеряется по рассеиванию инфракрасного света (длина волны 875 мкм) в воздухе (отечественные датчики измеряют рассеивание видимого света, что дает более точные результаты). Типовой датчик видимости FD12 имеет диапазон измерения 10...5000 м. Прибор имеет автоматическую компенсацию для различных видов осадков. Выходные сигналы имеют большую номенклатуру по сравнению с отечественными датчиками: RS-232, RS-485, аналоговый ток, модем со скоростью 300 бод.

В качестве датчика высоты нижней границы облаков в современных АМС чаще всего используется импульсный лазерный лидар (использование лазерных устройств было ограничено на отечественных аэродромах по соображениям безопасности). Типовой датчик высоты облаков СТ25К измеряет нижнюю границу облаков в диапазоне 0...25000 футов (0...7,5 км) с разрешением 50 футов (15 м). Прибор имеет встроенный микропроцессор 80С188ЕВ. Выходные сигналы имеют большую номенклатуру по сравнению с отечественными датчиками: два последовательных цифровых канала, RS-232, RS-485, модем со скоростью 300...9600 бод.

Количество жидких осадков измеряется, как и в отечественных АМС, дождемерами челночного типа (модели 5050Р, 1600, 6010, 6011, СЕ 188 и др.), некоторые модели имеют электрический обогрев (6020,6021). Точность измерения ±0,5...5 %.

Рассмотрим АМС Milos-500 фирмы Vaisala Оу [19] (в настоящее время существует модернизированный вариант станции - Milos-520).

Имеется широкий набор вариантов каналов передачи данных от АМС. Данные передаются по модему, радио или через спутник. Автоматическая передача данных производится через геостационарные метеорологические спутники (METEOSAT, GOES. GMS), коммерческие спутниковые службы (INMARSAT-C и др.). Milos-500 связывается с этими каналами через последовательный порт RS-232/485 с помощью модемов. Данные могут быть передаваться нескольким пользователям в режиме реального времени или по запросу.

Рассмотрим программное обеспечение Milos-500.

Набор датчиков, команд, алгоритм измерений и формат сообщений могут быть определены пользователем. Система поддерживает форматы сообщений SYNOP, METAR, SPECI и определяемые пользователем форматы. Для любой измеренной или рассчитанной величины могут быть установлены пороги предупреждений. Посредством терминальной программы UINPUT оператор может просмотреть данные Milos-500, а также ввести необходимые данные наблюдений.

Так как АМС выполняется в различных вариантах исполнения, она строится по модульному принципу. В АМС совмещается централизованная и распределенная обработка, гибко комбинируемая в зависимости от набора датчиков. Практически любой аналоговый или цифровой датчик может быть связан с АМС Milos-500 посредством гибкого интерфейса. Рассмотрим датчики метеостанции Milos-500, сравнивая их с отечественными, используемыми в авиационных АМС.

Анализ сигналов, передаваемых по линиям связи метеорологической системы

Линии связи АМС во многом определяют технико-экономические показатели системы. Сигналы, передаваемые по линиям связи, можно классифицировать по их назначению. Рассмотрим сигналы автоматизированной метеорологической системы, передаваемые по линиям связи, показанным на Рис. 2.2. : 1) обмен с датчиками, 2) передача информации на устройства отображения, 3) передача информации в метеорологический центр.

Обмен информацией с датчиками производится по стандартным телефонным линиям связи. Вид передаваемых сигналов определяется датчиком и может быть аналоговым или цифровым. Аналоговые выходные сигналы (ток, напряжение или частоту) имеет большинство существующих датчиков. Основные недостатки аналогового сигнала: низкая помехоустойчивость, сложность управления датчиками, отсутствие обратной связи от датчика. Сравним между собой аналоговые сигналы различных видов.

Старые датчики (например, датчик видимости ФИ-1) имеют выходной сигнал в виде уровня напряжения. При передаче по длинным линиям связи к сигналу добавляется систематическая погрешность от падения напряжения на сопротивлении линии и наводятся большие помехи на высоком входном сопротивлении приемника. Из-за принципиально неустранимых больших ошибок сигналы датчиков в виде уровней напряжения в новых разработках не применяются.

В датчиках с импульсным выходом (например, датчик ветра М63-МР) помехоустойчивость к статическим наводкам выше, но значительное влияние оказывают емкость линии связи и импульсные помехи (например, наводки от РЛС на аэродроме). Однако устройства коммутации для импульсных сигналов проще и вносят меньшую погрешность, чем для сигналов в виде уровня напряжения.

В более новых датчиках (например, датчики видимости ФИ-1М, ФИ-2) применен выходной сигнал в виде уровня тока. Использование токового сигнала позволяет исключить влияние сопротивления линии связи и снизить помехи, так как входное сопротивление приемника ниже. Но и при использовании токового сигнала сохраняются основные недостатки аналогового сигнала.

Цифровые выходные сигналы используются в современных датчиках, особенно сложных (измерителях метеорологической дальности видимости или высоты нижней границы). Использование цифровых сигналов позволяет значительно уменьшить погрешность, вносимую линией в результаты измерений и обеспечить двусторонние прием и передачу неограниченного числа параметров по одной стандартной телефонной линии.

В цифровой линии связи с датчиками чаще всего используются токовая петля (ИРПС) и RS485. Так как объем передаваемой информации небольшой, скорости обмена обычно не более 9600 бод.

Для передачи информации на устройства отображения чаще всего используются последовательные линии связи: RS232 (до 1200 м), 20 мА токовую петлю (до 2 км) или RS485 (до несколько километров). Для передачи сигналов требуется одна - две стандартные телефонные линии, причем потребители подключаются параллельно (блоки индикации АМС КРАМС) или последовательно (устройства WAD21M и DDP25 АМС Milos-500). Для обмена чаще всего используются специально разработанные для АМС протоколы частного применения.

Для передачи информации в метеорологический центр используются 40 мА токовая петля (телеграфная линия), радио и телефонные каналы. На линиях телеграфного канала стандартным является протокол AFTN. В последнее время все большее развитие получает связь по спутниковым каналам с использованием специализированных модемов.

Как уже упоминалось, в отечественных аэропортах используется большой парк датчиков с аналоговым выходом, поэтому необходимо решить вопрос качественной передачи информации от датчиков к центру обработки по минимальному числу проводов

Построение центра обработки автоматизированной метеорологической измерительной системы АМИС

Перейдем к рассмотрению основы АМС - центра обработки. Центр обработки строится на базе персонального компьютера. Стандартом де-факто для построения центра обработки стал в настоящее время IBM-PC совместимый компьютер. Для него разработано большое количество периферийных устройств и разнообразное программное обеспечение. Центральное устройство на базе IBM-PC легко модернизируется и достаточно дешево. Требования к исполнению компьютера определяются условиями эксплуатации. Для рассматриваемой аэродромной метеорологической станции наиболее подходит стандартное исполнение, так как центр обработки АМС расположен в нормальных комнатных условиях.

Количество датчиков, объем вычислений и назначение АМС определяют тип и тактовую частоту компьютера центра обработки. Так, для работы в составе рассматриваемой аэродромной АМС с непрерывным (с темпом не более 5 с) [16] опросом измерителей, выдачей информации с темпом 1 минута и длительным хранением (более 1 месяца) метеоинформации для последующего анализа (разбор задержек рейсов, аварий и т. п.) желателен компьютер Pentium с тактовой частотой более 100 МГц. Важным является также наличие многозадачности (разделение процессов обработки и обмена), хотя система прерываний компьютера позволяет частично разделить критичные по времени процессы. Реальную многозадачность обеспечивают процессоры класса не ниже i80386, который и принят как минимально допустимый для рассматриваемой АМС.

На компьютер сигналы от датчиков поступают через контроллеры, рассмотренные в предыдущем параграфе. Так как необходима установка большого числа контроллеров, гораздо больше стандартного (4-6) числа гнезд расширения компьютера, дополнительные напряжения питания (до 70 В) и гальваническая развязка линий связи, подключение контроллеров непосредственно в компьютер нецелесообразно. Поэтому оптимальным вариантом установки контроллеров является объединение их в отдельном блоке сбора данных со своим блоком питания. В одном блоке сбора данных рационально расположить набор контроллеров для приема сигналов с датчиков одной взлетно-посадочной полосы (ВПП). Это позволяет использовать набор унифицированных БСД на аэродроме с любым количеством ВПП. Набор датчиков для одной ВПП по требованиям для авиационной АМС (см. Главу I) следующий: датчик температуры и влажности, датчик давления, два датчика параметров ветра (начало и конец ВПП), три датчика метеорологической дальности видимости (начало, середина и конец ВПП), два датчика высоты нижней границы облаков (начало и конец ВПП).

Датчик давления БРС-1 имеет цифровой выход и подключается к АМС без контроллера. Таким образом, необходимо разместить в БСД 8 контроллеров датчиков, что является удобным для цифровых систем (число контроллеров равно байту).

Сложно подключить контроллеры датчиков непосредственно к компьютеру, у которого в стандартной конфигурации имеются один - два свободных последовательных канала. Расположив между контроллерами датчиков (периферийными контроллерами - ПК) и компьютером специальный контроллер (главный контроллер - ГК) удается обеспечить передачу данных от БСД через один свободный канал компьютера. К главному контроллеру кроме ПК подключены датчики с цифровым выходом. Таким образом, главный контроллер обеспечивает связь периферийных контроллеров и цифровых датчиков с компьютером центра обработки. В этом контроллере также производится буферизация данных и проверка работоспособности ПК с перезапуском при отказах. Для повышения надежности системы в составе ГК предусмотрена система "автоматического сброса", срабатывающая при ошибках в работе программного обеспечения ГК. Таким образом, при ошибках в работе ПК главный контроллер перезапускает неисправный контроллер, а при ошибках в работе главного контроллера система " автоматического сброса " перезапускает ГК, что повышает надежность системы. Для обмена с цифровыми датчиками ГК должен иметь несколько последовательных каналов связи, с возможностью расширения их количества для поддержки последующей модернизации.

Похожие диссертации на Построение специализированных систем повышенной надежности сбора и обработки метеоинформации для аэропортов