新一代空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1 引言

空管設(shè)備是空管生產(chǎn)安全運(yùn)行的基石，也是民航事業(yè)安全運(yùn)行的基石。一套完善和成熟的空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)有助于保障安全生產(chǎn)運(yùn)行水平，提高安全生產(chǎn)效率。本文提出了一種新的空管設(shè)備集中監(jiān)控方案，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，利用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一個集中監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋全國空管設(shè)備。

2 國外空管設(shè)備監(jiān)控現(xiàn)狀

國外空管領(lǐng)域已從單個設(shè)備監(jiān)控演變?yōu)槿I(lǐng)域各種要素監(jiān)控，從掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)目的轉(zhuǎn)變?yōu)閮?yōu)化空管業(yè)務(wù)流程，并且逐步增加大數(shù)據(jù)分析和決策支持功能。

以美國為例，美國對空管設(shè)備集中監(jiān)控與管理主要依賴于國家空管體系設(shè)備管理系統(tǒng)（NIMS）。NIMS 系統(tǒng)是三層結(jié)構(gòu)，第一層是國家運(yùn)行控制中心（NOCC），受 FAA 總部指揮，只做監(jiān)控與協(xié)調(diào)工作；第二層是3個地方運(yùn)行控制中心（OCC）和 30 個服務(wù)運(yùn)行中心（SOC），OCC 管理全國 1/3 范圍，包括重要監(jiān)控功能和所有服務(wù)；第三層是約 300 個地方性工作中心（WC），WC 根據(jù)地理位置設(shè)定的管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)本地監(jiān)控和所有的服務(wù)。其他國家自根據(jù)本國實(shí)際情況開發(fā)了空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)，如香港的 ICMS 系統(tǒng)和 CFRC 系統(tǒng)、日本的 JCAB MDP 系統(tǒng)。

3 國內(nèi)空管設(shè)備監(jiān)控現(xiàn)狀

隨著我國空管事業(yè)的發(fā)展，空管設(shè)備越來越多，集成度越來越高。主要設(shè)備都自帶監(jiān)控系統(tǒng)，以便技術(shù)人員維護(hù)和監(jiān)控使用。但是我國空管設(shè)備集中監(jiān)控存在以下不足。

（1）全國初步建立集中監(jiān)控系統(tǒng)。我國空管體制分為空管局、地區(qū)空管局、分局站三級管理體系，空管局初步建立了全國范圍的空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)為安全生產(chǎn)提供一定幫助，但是也存在諸多問題。首先，空管局沒有制定集中監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)范，數(shù)據(jù)采集和傳輸都是因設(shè)備而異和因地點(diǎn)而異。這樣導(dǎo)致集中監(jiān)控系統(tǒng)比較混亂，維護(hù)成本比較高。其次，集中監(jiān)控系統(tǒng)功能單一。該系統(tǒng)只有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示功能，缺乏數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，無法為決策提供支持。隨著設(shè)備增加，該系統(tǒng)沒有及時更新，無法發(fā)揮應(yīng)有價值。（2）設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)利用率低。現(xiàn)有的空管設(shè)備廠家都配置了監(jiān)控終端或者網(wǎng)管系統(tǒng)，可以了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、告警信息以及參數(shù)設(shè)置。這只是一個分立式監(jiān)控終端基本功能，無法像完善的監(jiān)控系統(tǒng)提供所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計以及性能趨勢預(yù)測等功能。（3）監(jiān)控系統(tǒng)存在盲區(qū)。現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于主要空管設(shè)備監(jiān)控，忽略傳輸設(shè)備和機(jī)房的溫度、濕度、煙感、市電以及臺站周邊情況，這些是設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。邊遠(yuǎn)臺站無人值守模式是以后的趨勢，市電安全、機(jī)房內(nèi)環(huán)境、臺站周邊環(huán)境尤為重要，這些都應(yīng)該納入空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)。

4 關(guān)鍵技術(shù)研究

空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)分為三級管理：民航局空管局——地區(qū)空管局——分局站。每一級都需要監(jiān)控管理本級設(shè)備，上一級還需要監(jiān)控下一級設(shè)備。設(shè)備狀態(tài)/參數(shù)采集子系統(tǒng)實(shí)時采集空管設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，并響應(yīng)設(shè)備監(jiān)控管理子系統(tǒng)請求發(fā)送采集數(shù)據(jù)。設(shè)備監(jiān)控管理子系統(tǒng)是民航空管集中監(jiān)控體系核心部分，負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)的存儲管理、統(tǒng)計分析等功能。通信子系統(tǒng)負(fù)責(zé)上下級數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)備監(jiān)控管理子系統(tǒng)可以分成各功能模塊：（1）設(shè)備信息管理模塊。用來存儲空管設(shè)備基本信息：設(shè)備型號、廠家，安裝時間、地點(diǎn)等，方便統(tǒng)計分析。（2）設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控模塊。接收設(shè)備采集數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和主要參數(shù)；設(shè)備故障，自動告警，并且生成日志。（3）環(huán)境監(jiān)控模塊。實(shí)時監(jiān)控機(jī)房溫度、濕度、煙霧、電源等參數(shù)，外圍臺站利用高清攝像頭觀察是否有火情等異常狀況。（4）故障處理模塊。故障信息通報和故障處理過程記錄，方便故障案例查詢維修經(jīng)驗(yàn)共享。（5）數(shù)據(jù)處理模塊。對采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)需要進(jìn)行統(tǒng)計分析，為決策提供支持和趨勢預(yù)測。

空管設(shè)備集中監(jiān)控體系從邏輯上分為三層：應(yīng)用層、中間邏輯層、數(shù)據(jù)采集層。

應(yīng)用層離用戶最近，主要功能是對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行顯示并接受用戶數(shù)據(jù)輸入，從而為用戶提供便捷式交互界面。中間邏輯層是集中監(jiān)控體系核心部分，相當(dāng)于人的大腦。中間邏輯層接收底層采集的數(shù)據(jù)和下一級傳輸過來的數(shù)據(jù)，交給各個功能模塊進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集層實(shí)時采集設(shè)備狀態(tài)信息和告警數(shù)據(jù)。

應(yīng)用層和中間邏輯層都有很成熟的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用，但是空管設(shè)備種類繁多、傳輸方式多樣、通信協(xié)議格式不統(tǒng)一等特點(diǎn)，如何安全、準(zhǔn)確、方便的采樣到設(shè)備監(jiān)控信號是整個體系建設(shè)的關(guān)鍵。

參考美國 NIMS 系統(tǒng)，我國空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有以下幾大特點(diǎn)。（1）制訂統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)采集應(yīng)該有統(tǒng)一的格式，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)有統(tǒng)一的方式。廠家必須按照指定的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)接口向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣有利于后臺模塊化編程和后期維護(hù)。（2）集中監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋范圍廣。主要空管設(shè)備、傳輸設(shè)備以及市電、環(huán)境監(jiān)控都應(yīng)該納入集中監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時觀察每臺設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。（3）響應(yīng)不同的用戶需求。集中監(jiān)控系統(tǒng)對于不同的用戶的需求做出不同的響應(yīng)。對于分局站，集中監(jiān)控系統(tǒng)主要作用是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)控和故障及時告警。對于地區(qū)空管局，除了設(shè)備實(shí)時監(jiān)控外，還可以比較各分局站設(shè)備保障正常率和完好率。民航局空管局除了可以比較各地區(qū)空管局設(shè)備保障正常率和完好率外，還可以比較同一類設(shè)備不同廠家運(yùn)行狀況，為決策分析提供支持。

5 結(jié)語

新一代空管設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)必須打破以往分布式采集分布式監(jiān)控模式，利用成熟的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，所有的空管設(shè)備在一個統(tǒng)一集中監(jiān)控系統(tǒng)中。這種監(jiān)控模式有利于設(shè)備安全運(yùn)行，有助于實(shí)現(xiàn)“大機(jī)房”值班模式提高人員利用效率，大數(shù)據(jù)處理可以為分析決策提供支持。