基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统的制作方法

本发明属于道面温度测量与机场安全技术领域，具体涉及一种基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统。

背景技术：

我国机场分布南北跨度大，所处的地区气候条件差别很大，除海南、广东、广西等少数南方地区的机场很少出现下雪天气外，西北、华北、东北地区的机场冬季经常出现冰雪天气，机场道面极易结冰、起霜和积雪，成为造成飞机延误的主要原因之一，影响了机场的正常运行和旅客的安全出行。因此，民航冬季服务安全高效的道面除冰作业是保障航班正常运行，减缓航班延误的有效措施之一。

现有机场道面除冰主要依据空管部门提供的单点统一的气象资料进行决策，除冰方式包括机械除冰、电加热除冰和化学除冰等。机械除冰喷射气流温度直接影响除冰效果，当气流过高时存在损伤道面风险；电加热除冰使用成本过高且除冰效果有限，短期内无法大范围推广使用；通过喷淋除冰液进行化学除冰仍然是未来相当长时间内道面除冰的主要手段。当前，机场道面除冰管理存在温度监测不及时、温度数据不全面、除冰装备购置维护和运行成本高、自动化程度低等方面的缺陷。对除冰液的粗放管理和过量使用还会加剧道面结构腐蚀损伤，缩短道面有效使用寿命。

技术实现要素：

针对现有不足，本发明的目的在于提供一种基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统。

为了达到上述目的，本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统包括fbg(光纤布拉格光栅)温度传感器、铠装光缆、分线器、光纤跳线、光纤光栅解调仪和上位计算机；其中，多个fbg温度传感器以间隔的方式埋设在机场跑道两侧道肩处，每个fbg温度传感器通过一根铠装光缆同时与分线器的输出端连接；分线器的输入端通过光纤跳线与光纤光栅解调仪连接，光纤光栅解调仪连接上位计算机；上位计算机上安装有除冰喷淋决策系统程序。

所述的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统还包括多个传感器保护底座；传感器保护底座为圆台形结构，轴心处贯通形成有一个中心孔，中心孔内垂直设有一个fbg温度传感器，fbg温度传感器下部与中心孔下部内壁之间的缝隙用固化后的环氧树脂填充。

所述的传感器保护底座埋设于道肩表面以下3cm的位置，采用钛钢合金外包缓冲橡胶结构。

所述的多个fbg温度传感器中相邻fbg温度传感器之间的距离为50m。

本发明具有如下优点：1)道面测温精度高、测温范围大、可根据不同地区机场温度条件定制传感器量程，满足冬季低温测量可靠性及夏季高温环境耐久性需要；2)传感器组装式生产封装完整，可根据工程实际变更底座几何尺寸，解决了后期维护更换等问题，长距离传输信号损失小、满足对机场道面的大范围准分布式测量需要；3)除冰喷淋决策系统可根据道不同区域面实际温度数据和气象资料，自动生成喷淋决策，喷淋浓度及用量得到科学控制，对于机场道面除冰高效管理具有实际意义。

附图说明

图1为本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统连接布置示意图。

图2为本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统中fbg传感器保护底座示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统包括fbg温度传感器1、铠装光缆3、分线器4、光纤跳线5、光纤光栅解调仪6和上位计算机7；其中，多个fbg温度传感器1以间隔的方式埋设在机场跑道两侧道肩处，每个fbg温度传感器1通过一根铠装光缆3同时与分线器4的输出端连接；分线器4的输入端通过光纤跳线5与光纤光栅解调仪6连接，光纤光栅解调仪6连接上位计算机7；上位计算机7上安装有除冰喷淋决策系统程序。

所述的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统还包括多个传感器保护底座2；传感器保护底座2为圆台形结构，轴心处贯通形成有一个中心孔，中心孔内垂直设有一个fbg温度传感器1，fbg温度传感器1下部与中心孔下部内壁之间的缝隙用固化后的环氧树脂填充。

所述的传感器保护底座2埋设于道肩表面以下3cm的位置，采用钛钢合金外包缓冲橡胶结构。

所述的多个fbg温度传感器1中相邻fbg温度传感器1之间的距离为50m。

现将本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统的工作原理阐述如下：首先由工作人员开启上位计算机7并运行除冰喷淋决策系统程序，然后在上位计算机7的控制下将多个fbg温度传感器1实时反射的道肩处随温度变化的光栅中心波长的窄带光信号依次通过铠装光缆3、分线器4和光纤跳线5传输至光纤光栅解调仪6；光纤光栅解调仪6以1hz的采样频率按照给定的时间间隔连续采集各个fbg温度传感器1的光栅中心波长，并将其转换为温度数据存入数据库中，以供除冰喷淋决策系统调用。上位计算机7通过互联网获取空管部门提供的本场降水量、风速等实时气象信息，并调用数据库中最近半小时内的温度数据，然后利用除冰喷淋决策系统程序根据下述条件判定是否满足除冰喷淋条件：当最近半小时内对应于某一fbg温度传感器1的道肩处的平均温度低于0℃且降雨降雪量大于0mm时，判定该fbg温度传感器1所测范围需要喷淋且喷淋浓度为5％；当最近半小时内对应于某一fbg温度传感器1的道肩处的平均温度低于零下5℃且降雨降雪量大于0mm时，判定该fbg温度传感器1所测范围的喷淋浓度为10％；当满足上述条件且本机场风速大于5m/s时，判定该fbg温度传感器1所测范围的喷淋浓度需提高至15％；另外，还可针对不同区域温度状况给出具体的除冰液用量建议值：除冰液用量根据降雨降雪量决定，当降雨降雪量不足5mm时喷淋用量为10l，当降雨降雪量超过5mm时喷淋用量为20l。

另外，本除冰喷淋决策系统还具有过喷保护措施，当喷淋作业完成后24小时内只对道肩处的温度进行实时记录并保存，仅当温度数据持续低于最近一次的喷淋温度且每小时降温速率超过5℃时，才会再次下达喷淋指令。

本发明提供的基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统应用光纤光栅传感技术，可通过光栅折射光波长反映道面温度变化，两者之间具备良好的线性相关关系。光纤光栅传感器以光信号为载体，以光纤为传输介质，不受电磁干扰影响，长距离信号传输稳定性明显优于传统机械式或电子式测温技术，容易满足大范围机场道面多点分布式测温需要。通过传感器保护底座对fbg温度传感器进行标准化封装并埋入道面内部，可减少fbg温度传感器安装对道面结构的损伤，提高测点成活率与可靠度，避免fbg温度在飞机机轮及日常场道维护机械设备等外力作用下发生意外损坏。

应用道面多点测温技术可按固定时间间隔对道面温度进行实时监控，为除冰喷淋决策提供基础数据。除冰喷淋决策系统根据最近半小时内温度数据采集结果，结合降水量、风速等气象信息对道面不同区域结冰状况进行评估，利用除冰喷淋决策系统程序判定除冰液喷淋时机，并根据多点温度数据给出适合的除冰液用量，实现自动化、高效化和科学化管理，可降低人为因素对除冰喷淋决策的影响。

技术特征：

技术总结
一种基于机场道面多点测温技术的除冰喷淋决策系统，其包括FBG温度传感器、铠装光缆、分线器、光纤跳线、光纤光栅解调仪和上位计算机；本发明具有如下优点：1)道面测温精度高、测温范围大、可根据不同地区机场温度条件定制传感器量程，满足冬季低温测量可靠性及夏季高温环境耐久性需要；2)传感器组装式生产封装完整，可根据工程实际变更底座几何尺寸，解决了后期维护更换等问题，长距离传输信号损失小、满足对机场道面的大范围准分布式测量需要；3)除冰喷淋决策系统可根据道不同区域面实际温度数据和气象资料，自动生成喷淋决策，喷淋浓度及用量得到科学控制，对于机场道面除冰高效管理具有实际意义。

技术研发人员：李岳;蔡靖;宋歌
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：2017.05.22
技术公布日：2017.08.04