新一代空管设备集中监控系统的现状与发展趋势

1 引言

空管设备是空管生产安全运行的基石，也是民航事业安全运行的基石。一套完善和成熟的空管设备集中监控系统有助于保障安全生产运行水平，提高安全生产效率。本文提出了一种新的空管设备集中监控方案，采用统一的数据格式，利用现有的通信网络技术，可以实现一个集中监控系统覆盖全国空管设备。

2 国外空管设备监控现状

国外空管领域已从单个设备监控演变为全领域各种要素监控，从掌握设备运行状态目的转变为优化空管业务流程，并且逐步增加大数据分析和决策支持功能。

以美国为例，美国对空管设备集中监控与管理主要依赖于国家空管体系设备管理系统（NIMS）。NIMS 系统是三层结构，第一层是国家运行控制中心（NOCC），受 FAA 总部指挥，只做监控与协调工作；第二层是3个地方运行控制中心（OCC）和 30 个服务运行中心（SOC），OCC 管理全国 1/3 范围，包括重要监控功能和所有服务；第三层是约 300 个地方性工作中心（WC），WC 根据地理位置设定的管理机构，负责本地监控和所有的服务。其他国家自根据本国实际情况开发了空管设备集中监控系统，如香港的 ICMS 系统和 CFRC 系统、日本的 JCAB MDP 系统。

3 国内空管设备监控现状

随着我国空管事业的发展，空管设备越来越多，集成度越来越高。主要设备都自带监控系统，以便技术人员维护和监控使用。但是我国空管设备集中监控存在以下不足。

（1）全国初步建立集中监控系统。我国空管体制分为空管局、地区空管局、分局站三级管理体系，空管局初步建立了全国范围的空管设备集中监控系统。该系统为安全生产提供一定帮助，但是也存在诸多问题。首先，空管局没有制定集中监控系统统一的技术标准和管理规范，数据采集和传输都是因设备而异和因地点而异。这样导致集中监控系统比较混乱，维护成本比较高。其次，集中监控系统功能单一。该系统只有设备运行状态显示功能，缺乏数据统计分析功能，无法为决策提供支持。随着设备增加，该系统没有及时更新，无法发挥应有价值。（2）设备监控系统利用率低。现有的空管设备厂家都配置了监控终端或者网管系统，可以了解设备运行状态、告警信息以及参数设置。这只是一个分立式监控终端基本功能，无法像完善的监控系统提供所有设备运行状态统计以及性能趋势预测等功能。（3）监控系统存在盲区。现有监控系统侧重于主要空管设备监控，忽略传输设备和机房的温度、湿度、烟感、市电以及台站周边情况，这些是设备安全运行的基础。边远台站无人值守模式是以后的趋势，市电安全、机房内环境、台站周边环境尤为重要，这些都应该纳入空管设备集中监控系统。

4 关键技术研究

空管设备集中监控系统也应分为三级管理：民航局空管局——地区空管局——分局站。每一级都需要监控管理本级设备，上一级还需要监控下一级设备。设备状态/参数采集子系统实时采集空管设备运行参数和环境参数，并响应设备监控管理子系统请求发送采集数据。设备监控管理子系统是民航空管集中监控体系核心部分，负责采集数据的存储管理、统计分析等功能。通信子系统负责上下级数据传输。设备监控管理子系统可以分成各功能模块：（1）设备信息管理模块。用来存储空管设备基本信息：设备型号、厂家，安装时间、地点等，方便统计分析。（2）设备运行监控模块。接收设备采集数据，实时监控设备运行状态和主要参数；设备故障，自动告警，并且生成日志。（3）环境监控模块。实时监控机房温度、湿度、烟雾、电源等参数，外围台站利用高清摄像头观察是否有火情等异常状况。（4）故障处理模块。故障信息通报和故障处理过程记录，方便故障案例查询维修经验共享。（5）数据处理模块。对采集的数据，根据需要进行统计分析，为决策提供支持和趋势预测。

空管设备集中监控体系从逻辑上分为三层：应用层、中间逻辑层、数据采集层。

应用层离用户最近，主要功能是对设备运行状态进行显示并接受用户数据输入，从而为用户提供便捷式交互界面。中间逻辑层是集中监控体系核心部分，相当于人的大脑。中间逻辑层接收底层采集的数据和下一级传输过来的数据，交给各个功能模块进行处理。数据采集层实时采集设备状态信息和告警数据。

应用层和中间逻辑层都有很成熟的技术和经验可以应用，但是空管设备种类繁多、传输方式多样、通信协议格式不统一等特点，如何安全、准确、方便的采样到设备监控信号是整个体系建设的关键。

参考美国 NIMS 系统，我国空管设备集中监控系统应具有以下几大特点。（1）制订统一的标准。数据采集应该有统一的格式，数据传输应有统一的方式。厂家必须按照指定的数据格式和数据接口向系统发送数据，这样有利于后台模块化编程和后期维护。（2）集中监控系统覆盖范围广。主要空管设备、传输设备以及市电、环境监控都应该纳入集中监控系统，可以实时观察每台设备运行状态。（3）响应不同的用户需求。集中监控系统对于不同的用户的需求做出不同的响应。对于分局站，集中监控系统主要作用是设备运行状态实时监控和故障及时告警。对于地区空管局，除了设备实时监控外，还可以比较各分局站设备保障正常率和完好率。民航局空管局除了可以比较各地区空管局设备保障正常率和完好率外，还可以比较同一类设备不同厂家运行状况，为决策分析提供支持。

5 结语

新一代空管设备集中监控系统必须打破以往分布式采集分布式监控模式，利用成熟的网络通信技术，所有的空管设备在一个统一集中监控系统中。这种监控模式有利于设备安全运行，有助于实现“大机房”值班模式提高人员利用效率，大数据处理可以为分析决策提供支持。