Разработка информационно-измерительной системы сбора и обработки информации об основных параметрах атмосферы в зоне аэродрома гражданской авиации

- при измерении скоростей ветра, м/с ±(0,5 + 0,05V), где V - измеряемая скорость ветра;

- при регистрации мгновенной скорости ветра, м/с ±(1,0 + 0,05V), где V - измеряемая скорость ветра;

- при измерении и регистрации направления ветра, градусы ±10.

Питание анеморумбографа осуществляется:

- от сети переменного тока напряжением ( ) В частотой (50 ± 1) Гц;

- от источника постоянного тока напряжением (12 ± 1)В и током не менее 1А.

Мощность, потребляемая анеморумбографом, не более:

- от сети переменного тока, В*А 30;

- от источника постоянного тока, Вт 8.

Примечание - Мощность указана без учета потребляемой мощности компьютера, принтера и регистратора.

Габаритные размеры, мм, не более:

- датчика ветра 690х290х635;

- пульта 260х210х140.

Масса, кг, не более:

- датчика ветра 5,8;

- пульта 5;

- полного комплекта 30.

Примечание - Масса полного комплекта указана с учетом массы кабеля длиной 100 м и без учета массы комплекта поверочных приспособлений.

Порог чувствительности датчика ветра, м/с, не более:

- по скорости ветра 0,8;

- по направлению ветра 1,2.

Дисбаланс флюгарки датчика ветра, градусы, не более 45.

Анеморумбограф имеет цифровой выход результата измерения на компьютер (например IBM PC АТ-486) в виде последовательности импульсов в стандартном интерфейсе RS-232.

Анеморумбограф имеет цифровой выход результата измерения на принтер в виде последовательности импульсов в стандартном интерфейсе RS-232.

Анеморумбограф имеет аналоговый выход результата измерения на регистратор, имеющий вход напряжения постоянного тока до 100 мВ, в виде напряжения постоянного тока от 0 до 60 мВ, соответствующего диапазону измерения скорости ветра и напряжения постоянного тока от 0 до 90 мВ, соответствующего диапазону измерения направления ветра.

Номинальная статическая характеристика аналогового выхода преобразования скорости ветра имеет вид:

V = Uвых. ск., (1)

где V - скорость ветра, м/с;

Uвых. ск. - напряжение постоянного тока, мВ.

Номинальная статическая характеристика аналогового выхода преобразования направления ветра имеет вид:

ц = 4 * Uвых. н., (2)

где ц - угол поворота флюгарки в градусах;

Uвых. н. - напряжение постоянного тока, мВ.

Номинальная статическая характеристика преобразования скорости ветра в частоту следования электрических импульсов имеет вид:

f = k * V, (3)

где f - частота выходных импульсов датчика ветра, Гц;

V - измеряемая скорость ветра, м/с;

k - коэффициент пропорциональности, равный

Рассогласованность датчика ветра и пульта по направлению не более ± 6 є.

Датчик ветра работоспособен при температуре окружающего воздуха от минус 50 до 50 єС и относительной влажности до 98 %.

Пульт работоспособен при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 єС и относительной влажности до 80 %.

Анеморумбограф содержит следующие драгоценные металлы:

- золото - 0,2788342 г;

- серебро - 0,634825 г;

- платина - 0,083525 г.

Анеморумбограф содержит следующие цветные металлы:

- медь - 2,15 кг;

- алюминий - 2,85 кг.

Комплект поставки должен соответствовать указанному в таблице 2.

Таблица 2

Обозначение изделия	Наименование изделия	Количество	Заводской номер	Примечание
Л82.788.004	Датчик ветра	1
Л86.664.066	Кабель	1
ЯИКТ.468364.004	Пульт	1
	Комплект ЗИП	1 компл.		Согласно Л82.009.002ЗИ
	Компакт - диск	1		Программа связи с компьютером
Л82.009.003ЗИ	Ведомость ЗИП	1 экз.
Л82.009.003ПС	Паспорт	1 экз.
Л84.073.001	Комплект поверочных приспособлений	1 компл.		Поставляются отдельно по требованию потребителя
МИ 1485-86	Методика поверки

Принцип работы анеморумбографа основан на использовании зависимостей между скоростью ветра и числом оборотов вертушки, между направлением ветра и положением свободно ориентирующейся флюгарки датчика ветра. При этом скорость и направление ветра преобразуются в частоту следования и фазовый сдвиг последовательностей электрических импульсов, которые после дальнейших преобразований в пульте позволяют производить отсчеты параметров ветра с цифрового табло пульта и выдачу результатов измерения на компьютер, регистратор и принтер.

В состав анеморумбографа входят: датчик ветра, пульт.

Схема электрическая структурная приведена на рис.23.

Датчик ветра предназначен для преобразования скорости и направления ветра в частоту следования и фазовый сдвиг последовательностей электрических импульсов при помощи двух импульсаторов, выполненных на герконах.

Пульт предназначен для преобразования электрических импульсов датчика ветра, пропорциональных скорости и направлению ветра (частота и фазовый сдвиг), в физические значения параметров ветра, отображаемых на световых табло пульта и выдачи результатов измерения на компьютер, регистрацию и печать.

В состав пульта входят следующие основные составные части:

- блок питания БП;

- блок центрального процессора ЦП;

- блок индикации и коммутации БИК;

- блок печати;

- блок ЦАП;

- кросс-плата.

Управление всей работой пульта осуществляет процессор 1816, расположенный в блоке ЦП.

Блок питания БП предназначен для преобразования переменного напряжения ~220 В в постоянные напряжения 5, 12 и минус 12В.

Блок центрального процессора ЦП предназначен для приема информации от датчика ветра, вычисления и выдачи параметров ветра на индикаторы пульта.

Блок индикации и коммутации БИК предназначен для отображения информации о параметрах ветра и управления ее выводом.

Блок печати обеспечивает вывод данных на компьютер или принтер, выбор которых осуществляется внешним тумблером.

Блок цифро-аналогового преобразователя ЦАП предназначен для выдачи информации о скорости и направлении ветра на регистратор.

Кросс-плата предназначена для соединений блоков и внешних электрических элементов пульта.

Наличие на кросс-плате дополнительных разъемов позволяет расширять, при необходимости, возможности анеморумбографа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 23 -- Схема электрическая структурная анеморумбографа М63МР

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 24 - Датчик ветра с приспособлениями

3.2.5 Импульсный фотометр (ФИ-2)

Импульсный фотометр ФИ-2 (Рисунок 25) предназначен для измерения метеорологической оптической дальности. Особенностью прибора, в отличие от MITRAS, является то, что в нем применен совмещенный отражатель-приемник. При работе на удвоенной базе (БД) этот узел используется как отражатель и перекрывает диапазон измерения от 130 до 6000 м, при работе на ближней базе (ББ) этот узел используется как приемник излученного блоком фотометрическим (БФ) света и перекрывает диапазон от 65 до 3000 м.

Важным преимуществом такой оптической схемы является то, что обеспечивается естественное согласование показаний прибора при переключении баз (переходе с БД на ББ).

Основные технические характеристики ФИ-2:

- диапазон измерения MOД: от 60 до 6000 м при базе (расстоянии между БФ и отражателем-приемником) 100 м;

- предел основной абсолютной погрешности измерения коэффициента пропускания атмосферы на выходе БФ: ± 1,5 %;

- дополнительная погрешность измерения коэффициента пропускания на выходе БФ (за счет влияния дестабилизирующих факторов, таких как изменение температуры от минус 50 °С до +50 °С): не более 0,5 % на каждые 20 °С;

- дополнительная погрешность от временной нестабильности: не более ± 1 % за 4 ч непрерывной работы (и, как показали исследования, за значительно большее время) в нормальных условиях.

В результате суммирования погрешностей (рассматриваемых как независимые) предел допускаемой абсолютной погрешности измерения коэффициента пропускания на выходе БФ при эксплуатации ФИ-2 в реальных условиях (с периодической калибровкой на верхнем участке диапазона измерения при высокой прозрачности атмосферы, близкой к 100 %) составляет ± 2,2 %.

В соответствии с этой оценкой пределы допускаемой относительной погрешности определения МОД составляют следующие значения, %:

± 15 ........................................при МОД менее 200 м;

± 10 ............................................. ” ” от 200 до 400 м включ.;

± 7 ............................................... ” ” св. 400 ” 1500 м ”;

± 10 ............................................. ” ” ” 1500 ” 3000 м ”;

± 20 ............................................. ” ” ” 3000 ” 6000 м ”,

т. е. соответствуют требованиям авиации.

Рисунок 25 -- Импульсный фотометр ФИ-2 отражатель-приемник, 2- блок фотометрический)

В ФИ-2 предусмотрены автоматическое и дистанционное ручное (принудительное) переключение и индикация диапазонов измерения в соответствии со значением измеряемой МОД.

Ручное переключение и индикация диапазонов обеспечиваются при любом значении МОД. При видимости ниже 200 м измерения проводятся в режиме ББ. Обратный переход на работу с БД производится при видимости 600 м.

В ФИ-2 предусмотрена цифровая индикация результатов измерений в единицах МОД с периодом обновления информации от 3 до 15 с.

В ФИ-2 обеспечена возможность подключения к аналоговому выходу БФ серийно выпускаемого регистрирующего вольтамперметра для непрерывной регистрации коэффициента пропускания.

Время установления показаний коэффициента пропускания слоя атмосферы в рабочем интервале от 10 % до 90 % составляет 1 мин.

Время установления рабочего режима ФИ-2 после первого включения не более 30 мин.

Время приведения в работоспособное состояние ФИ-2, находящегося в резерве с включенными цепями питания, не более 2 мин.

Индикация измеренной МОД и передача сигналов управления с блока индикации (БИ) до БФ обеспечивается по двум проводам на расстояние до 8 км по аэродромным проводным линиям связи. Электрические параметры линий связи должны соответствовать действующим сертификационным требованиям к аэродромам ГА.

При работе двух ФИ-2 с общим блоком отражателя блоки БФ должны быть установлены на расстоянии не более 1,3 м.

При работе двух ФИ-2 с раздельными блоками отражателя последние должны быть расположены на расстоянии не менее 2 м.

ФИ-2 как измерительный прибор должен подвергаться периодической поверке органами метрологической службы в установленном порядке не реже 1 раза в год.

Внеочередную поверку производят после ремонта, а также при метрологической инспекции.

Поверку производят при помощи поверочного комплекта КП-ФИ-2, в состав которого входят образцовые светофильтры и вольтметр цифровой В7-38. Средства контроля метрологических характеристик включают:

- набор контрольных светофильтров, входящих в комплект прибора;

- контрольный индикатор Ю-43.49.100, который подключают на разъем для линии связи. При этом линию связи подключают на разъем контрольного индикатора;

- цифровой вольтметр, сохраняющий работоспособность в полевых условиях, имеющий основную погрешность не более 0,2 %, например В7-38.

Контроль переключения режима работы фотометра на укороченной или удвоенной базе допускается производить по индикаторам „Дальн” и „Ближн” на БИ или с помощью контрольного индикатора Ю-43.49.100.

Управление принудительным переключением баз при использовании ФИ-2 в составе АМИИС не предусмотрено, следует использовать режим „Авт” или „Ручн”.

3.3 Блок ручного ввода (БРВ)

Блок ручного ввода поддерживает ввод информации с компьютера ОПН в автоматическом режиме (Рисунок 26).

Рисунок 26 -- Блок ручного ввода

Линии связи с компьютером снабжены опторазвязкой. При отказах компьютера, или его отсутствии переводится в режим ручного ввода переключением тумблера. Применение микропроцессоров обеспечивает гибкость в модернизации программы управления. Имеет светодиодный матричный индикатор с текстовым представлением информации. Поддерживает до 8 БИ.

Линии связи с БИ обеспечены грозозащитой.

Потребляемая мощность не более 20 Вт, габариты 280х210х110мм, масса не более 3 кг.

3.4 Блок индикации (БИ)

Блок индикации (Рисунок 27) содержит четыре модуля: модуль питания, модуль процессора и модули индикации двух типов - матричные, семисегментные.

Рисунок 27 -- Блок индикации

Стандартная информация, отображаемая на БИ, идентична информации, отображаемой на табло АИУ. Дополнительно отображается рабочий курс (в градусах), точка росы, форма облаков в русском или латинском сокращениях (см. таблицу 3) и явления в произвольном текстовом формате.

Таблица 3

Для отображения параметров ветра, видимости, температуры, точки росы, высоты облачности ее количества используются семисегментные индикаторы, содержащие 4 символа. Для отображения формы облаков используется матричный индикатор на 6 символов. Для отображения явлений используется такой же матричный индикатор. Текстовое сообщение о явлениях может содержать до 18 символов, при этом для текста длиной больше 6-ти символов автоматически включается режим бегущей строки. Модульное построение обеспечивает высокий уровень ремонтопригодности, применение процессорного модуля обеспечивает гибкость при модернизации.

Входные цепи БИ имеют грозозащиту и опторазвязку.

4. Определение основных качественных характеристик ИИС

Основными качественными характеристиками системы являются:

- при необходимости, система позволяет осуществить оперативный переход с основного компьютера на резервный, что обеспечивает непрерывность метеообеспечения;

- имеется сигнализация об отказе любого датчика метеовеличин;

- позволяет в качестве ПИП (первичные измерительные преобразователи) использовать как отечественные датчики, подключенные к БУП КРАМС, так и финские датчик фирмы «Vaisala Oy» и, подключенные непосредственно к ПЭВМ по последовательному каналу через плату расширения портов RS232.

- стабильность передачи большого объема данных на расстояние до нескольких километров в условиях высокого уровня помех;

- возможность расширения и наращивания системы на протяжении всего срока эксплуатации;

- возможность считывать и передавать данные с приборов учета в режиме реального времени или за определенные интервалы времени;

- возможность полностью автоматического составления стандартных телеграмм (METAR, SPECI, ATIS);

- мониторинг и отображение на экране оператора текущих параметров, построение графиков;

- обеспечена визуальная и звуковая сигнализация о переходе метеопараметров через штормовые пороги, об отказах каждого датчика в отдельности и системы в целом.

- при перезагрузке системы, предусмотрена ее диагностика и самопроверка оборудования с выдачей на экран монитора сообщения об ошибках;

- считывание архивных данных метеопараметров в единую базу данных в автоматическом режиме.

Заключение

В ходе курсовой работы была разработана ИИС сбора и обработки информации об основных параметрах атмосферы в зоне аэродрома гражданской авиации, регистрации метеоинформации, формирования метеорологических сообщений на устройства отображения и в каналы связи. Результаты измерения основных параметров атмосферы в районе взлетно-посадочной полосы обслуживаемого аэродрома передаются по каналам связи для обеспечения взлета и посадки воздушных судов. Погрешность измерительной системы сбора данных составляет не более 1 %, напряжение питания при частоте сети f=50 Гц -220В. Рабочая температура воздуха от -10 до +60С. Срок службы измерительной системы составляет не менее 10лет.

Была разработана графическая модель ИИС сбора метеорологических данных, структурная и функциональная схемы.

В данной ИИС обеспечиваются автоматические измерения, обработку и регистрацию в базе данных следующих метеопараметров:

- атмосферного давления;

- температуры воздуха;

- влажности воздуха;

- параметров ветра;

- метеорологической дальности видимости (МДВ);

- высоты нижней границы облаков (ВНГО);

- яркость фона.

В базе данных, регистрируется и хранится также вся метеоинформация выдаваемая потребителю.

Кроме этого, обеспечивается ручной ввод дополнительных параметров:

- количество и форма облаков верхнего, среднего и нижнего яруса,

- явления погоды, сведения о болтанке, обледенении и грозовых очагах,

- время суток и ступень огней,

- состояние ВПП,

- параметры ветра на высотах,

- сведения о сдвиге ветра,

- прогноз на посадку.

АМИИС выполняет следующие функции:

- непрерывно производит автоматические измерения метеовеличин на аэродроме, обновляет результаты измерения - через 15 сек.;

- обеспечивает достоверное автоматическое формирование сводок погоды в согласованных объемах и форматах;

- обеспечивает автоматическую передачу и отображение метеорологической информации на контрольных и выносных БИ;

- позволяет в случае необходимости осуществлять выдачу информации в каналы связи ручным способом (принудительно).

Список литературы

1. Методические указания по машинной обработке и контролю данных гидрометеорологических наблюдений. Ч. 1 Метеорологическая информация станций. Гидрометеоиздат, 1983, 78 с.

2. З.М. Маховер. Методические указания по составлению климатической характеристики аэродрома. Гидрометеоиздат, 1983, 59 с.

3. Требования к составлению климатического описания аэродрома. Руководящий документ. РД52.27….-2007, 35 с.

4. Анискин Л.В., Персин С.М. Опыт внедрения и развития аэродромной метеорологической информационно-измерительной системы АМИС-РФ практического развития АМИС-РФ. См. настоящий сборник.

5. Hannu Katajamaki, Katri Heikkila. Vaisala AviMet - Weather an your Service. «Vaisala News», № 174, 2007.

6. Парк Дж., Маккей С. Сбор данных в системах контроля и управления. - Группа ИДТ: Москва , 2010. - 205 с.

7. Руководство по метеорологическим приборам и методам наблюдений. Шестое издание. WMO-No.8. - Женева: Секретариат Всемирной метеорологической организации, 2000.

8. http://poleznayamodel.ru/model/9/98255.html

9. http://www.pp66.ru/katalog/meteorolog/samopiscy/m63_mr_a/

10. http://law.rufox.ru/print/19/93003861.htm

11. http://lomo-tech.ru/?a=4&b=6&c=1

12. http://www.spmeteo.ru/automatic-weather-stations/amiis_2000/

13. http://www.pandia.ru/text/77/192/21599.php

Размещено на Allbest.ru

...