CN104268685A - 一种机场地面车辆跟踪管理*** - Google Patents

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李龙海
李龙顺
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Abstract

一种机场地面车辆跟踪管理***。其包括多台车辆信息采集设备、一台或多台地面分站和上位机；其中：每辆地面车辆上均安装一台车辆信息采集设备，地面分站安装在机场塔台或地面，上位机安装在监控中心；地面车辆信息采集设备与地面分站通过无线传输网络连接；地面分站与上位机之间通过有线传输网络连接。本发明有益效果是：首先，本发明可实现对机场地面车辆的位置、运行状态、作业状态实时、自动监测与管理，大大提高了机场对地面车辆的管理效率。第二，本发明可实现对地面车辆服务时间的计量，为机场及航空公司计量及收费提供依据。第三，提供统计数据，与机场航班运行保障标准进行对比，为机场地面服务评估提供依据。

Description

一种机场地面车辆跟踪管理***
技术领域
本发明属于航空应用技术领域，特别是涉及一种机场地面车辆跟踪管理***。
背景技术
随着我国航空业的快速发展，机场的年吞吐量逐年增加，而客机对于地面保障和资源支持服务的需求也愈来愈高。相应地，机场地面保障作业的各种车辆也逐步增多。针对机场运行的实际情况及业务需求，一般需要有如下车辆对停靠地面的飞机进行服务：清水车、污水车、电源车、气源车、空调车、客梯车、飞机垃圾车、机场摆渡车、行李拖头车，行李传送车、飞机牵引车、飞机除冰车、飞机加油车等。除此之外，飞机停靠机坪还需要廊桥、400Hz静变电源、飞机地面空调、飞机泊位***等设备。
目前，绝大部分机场对地面作业车辆的服务时间和服务量还是通过地勤人员手工记录与手工签单完成的，而机场结算中心或财务部门需要将地勤人员的记录结果手工输入数据库，然后定期与航空公司结算相关费用。这样的管理与计费方式会带来如下问题：(1)计费不精确，通过地勤人员手工输入的服务时间往往存在误差；(2)人工记录服务时间存在多记录、少记录或漏记录的可能；(3)财务部门或结算中心录入数据的过程中存在录入错误的可能；(4)耗费大量时间与人力；(5)标准不统一。
由此可见，发明一种面向机场的地面作业车辆服务时间的计量管理***将有利于提高机场运行效率和标准化管理水平，为机场和航空公司提供更加精确、便捷的地面车辆计量和管理方式。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种机场地面车辆跟踪管理***。
为了达到上述目的，本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***包括：多台车辆信息采集设备、一台或多台地面分站和上位机；其中：每辆地面车辆上均安装一台车辆信息采集设备，地面分站安装在机场塔台或地面，上位机安装在监控中心；地面车辆信息采集设备与地面分站通过无线传输网络连接；地面分站与上位机之间通过有线传输网络连接。
所述的车辆信息采集设备包括：微处理器、定位模块、无线传输模块、传感器模块和人机互动模块；其中：定位模块、无线传输模块、传感器模块、人机互动模块均与微处理器相连接；
微处理器为车辆信息采集设备的核心控制器，用于控制定位模块、无线传输模块、传感器模块和人机互动模块实现数据采集、数据传输和人机互交等操作；
定位模块上安装有定位天线，使用全球卫星导航***，采集地面车辆的经度、纬度、海拔、移动速度信息，通过串口总线或CPU总线与微处理器相连接；微处理器每隔数秒钟主动向定位设备模块采集车辆的位置信息；
无线传输模块上安装有无线传输天线，与微处理器通过串口总线或CPU总线相连接，其包括无线传感网收发模块、无线局域网收发模块、GPRS模块、3G模块、数字集群收发模块；
传感器模块包括：信号采集器、发动机传感器、车速传感器、电源电量传感器、油量传感器和作业状态传感器；其中：信号采集器为信号采集控制器，与微处理器相连接，并分别与发动机传感器、车速传感器、电源电量传感器、油量传感器和作业状态传感器相连接，用于通过发动机传感器、车速传感器、电源电量传感器、油量传感器和作业状态传感器采集地面车辆的状态信息，并上传给微处理器；
人机互动模块包含显示器、键盘、喇叭、话筒与声光报警器等部分；显示器、键盘通过串口总线或CPU总线与微处理器相连接，喇叭、话筒通过信号线与微处理器相连接。
所述的地面分站包括：无线传输模块、微处理器和有线网络接口；其中：无线传输模块、有线网络接口与微处理器通过串口总线或CPU总线相连接；无线传输模块上安装有无线传输天线并连接至无线传输网络，与车辆信息采集设备实现通信；有线网络接口与上位机通过有线传输网络相连接。
所述的上位机包括：服务器、数据库、显示设备、有线网络接口和外部网络接口；服务器中安装有机场地面车辆跟踪管理***，数据库、显示设备、有线网络接口、外部网络接口与服务器通过总线相连，服务器通过有线网络接口与地面分站通信，并将采集到的地面车辆的状态、位置信息存储至数据库；外部网络接口与机场生产网络相连，并从机场运行数据库中实时读取航班信息与机场运行数据，并以此为依据及时调整地面车辆管理与调度策略。
本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***的有益效果是：
首先，本发明可实现对机场地面车辆的位置、运行状态、作业状态实时、自动监测与管理，大大提高了机场对地面车辆的管理效率。第二，本发明可实现对地面车辆服务时间的计量，为机场及航空公司计量及收费提供依据。第三，提供统计数据，与机场航班运行保障标准进行对比，为机场地面服务评估提供依据。
附图说明
图1为本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***的结构图；
图2为本发明车辆信息采集设备结构示意图；
图3为本发明传感器模块结构示意图；
图4为本发明地面分站结构示意图；
图5为本发明上位机结构示意图；
图6为本发明机坪区域划分示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***包括：多台车辆信息采集设备1、一台或多台地面分站2和上位机3；其中：每辆地面车辆上均安装一台车辆信息采集设备1，地面分站2安装在机场塔台或地面，上位机3安装在监控中心；地面车辆信息采集设备1与地面分站2通过无线传输网络4连接；地面分站2与上位机3之间通过有线传输网络5连接。
所述的无线传输网络4采用无线局域网(WLAN)、无线传感网(WSN)、数字集群网、模拟集群网、全球移动通信***(GSM)网络、第三代移动通信技术(3G)网络和***移动通信技术(4G)网络中的一种。
所述的有线传输网络5包括：局域网(LAN)、城域网(MAN)、现场总线网络(包括CAN总线、Modbus总线、Longworks总线等)、光纤环网、以太环网等。
如图2所示，所述的车辆信息采集设备1包括：微处理器11、定位模块12、无线传输模块13、传感器模块14和人机互动模块15；其中：定位模块12、无线传输模块13、传感器模块14、人机互动模块15均与微处理器11相连接；
微处理器11为车辆信息采集设备1的核心控制器，用于控制定位模块12、无线传输模块13、传感器模块14和人机互动模块15实现数据采集、数据传输和人机互交等操作；
定位模块12上安装有定位天线16，使用全球卫星导航***，采集地面车辆的经度、纬度、海拔、移动速度等信息，通过串口总线或CPU总线(包括RS-232总线、RS-485总线、I2C总线、SPI总线、USB总线等)与微处理器11相连接；微处理器11每隔数秒钟(例如2秒至5秒)主动向定位设备模块12采集车辆的位置信息；
无线传输模块13上安装有无线传输天线17，与微处理器11通过串口总线或CPU总线相连接，其包括无线传感网收发模块、无线局域网收发模块、GPRS模块、3G模块、数字集群收发模块等，作用是与地面分站2通过无线传输网络4相连接，完成车辆信息采集设备1与地面分站2的无线通信。
如图3所示，所述的传感器模块14用于检测地面车辆运行状态，并根据上述传感器采集到的信号，判断车辆运行状态；所述的车辆运行状态包括停止、运行、怠速、故障四种状态；传感器模块14包括：信号采集器141、发动机传感器142、车速传感器143、电源电量传感器144、油量传感器145和作业状态传感器146；其中：信号采集器141为信号采集控制器，与微处理器11相连接，并分别与发动机传感器142、车速传感器143、电源电量传感器144、油量传感器145和作业状态传感器146相连接，用于通过发动机传感器142、车速传感器143、电源电量传感器144、油量传感器145和作业状态传感器146采集地面车辆的状态信息，并上传给微处理器11；
各类传感器通过信号线与信号采集器141的模拟量采集接口或频率信号采集接口相连接，信号采集器141通过串口总线或CPU总线与微处理器11相连接；
发动机传感器142包括空气流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、冷却液液位传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、氧传感器、爆震传感器等，用于检测车辆发动机运行状态；
车速传感器143为磁电式车速传感器、光电式车速传感器、霍尔式车速传感器等，用于采集地面车辆的车速信息；
电源电量传感器144为蓄电池温度传感器、电压传感器、电流传感器、各类型蓄电池测试仪等，用于检测车辆蓄电池的工作状态、剩余电量等信息；
油量传感器145为油量检测装置，用于采集地面车辆油箱中的燃油油量信息；
作业状态传感器146为连接状态检测装置，用于检测车辆是否连接飞机进行作业；对于污水车、清水车、电源车等使用接口设备与飞机连接的地面车辆，作业状态传感器146安装在接口位置，通过作业状态传感器146的监测信号判断是否与飞机相连；对于传送带车、食品车、客梯车、廊桥车、平台车等接触飞机蒙皮的车辆，作业状态传感器146安装在接触位置，通过作业状态传感器146的信号判断车辆是否接触飞机蒙皮；对于飞机加油车、除冰车，作业状态传感器146采用流量传感器，安装在除冰液出口位置，判断该加油车的加油情况以及该除冰车是否喷洒除冰液。
人机互动模块15包含显示器、键盘、喇叭、话筒与声光报警器等部分；显示器、键盘通过串口总线或CPU总线与微处理器11相连接，喇叭、话筒通过信号线与微处理器11相连接；人机互动模块15作用是：显示当前车辆所在位置与车辆状态信息、显示或播报机场地面车辆跟踪管理***的调度与报警信息，采集车辆司机的语音与状态信息等。
如图4所示，所述的地面分站2包括：无线传输模块21、微处理器22和有线网络接口24；其中：无线传输模块21、有线网络接口24与微处理器22通过串口总线或CPU总线相连接；无线传输模块21上安装有无线传输天线23并连接至无线传输网络4，与车辆信息采集设备1实现通信；有线网络接口24与上位机3通过有线传输网络5相连接。地面分站2的作用是实现车辆信息采集设备1的无线信号与上位机3可识别的有线信号之间的通信协议转换。
如图5所示，所述的上位机3包括：服务器31、数据库32、显示设备33、有线网络接口34和外部网络接口35；服务器31中安装有机场地面车辆跟踪管理***，数据库32、显示设备33、有线网络接口34、外部网络接口35与服务器31通过总线相连，服务器31通过有线网络接口34与地面分站2通信，并将采集到的地面车辆的状态、位置信息存储至数据库32；外部网络接口35与机场生产网络36相连，并从机场运行数据库37中实时读取航班信息与机场运行数据，并以此为依据及时调整地面车辆管理与调度策略。
机场地面车辆跟踪管理***功能主要有车辆信息采集与监控、车辆调度、通信服务、车辆服务时间计量等。
车辆信息采集与监控功能：车辆信息采集设备1中的微处理器11每隔数秒钟从定位模块12中读取车辆位置信息，通过传感器模块14读取车辆运行状态信息(停止、运行、怠速、故障)与服务状态信息(工作、空闲)。微处理器11将上述信息打包，通过无线传输网络4上传至地面分站2，地面分站2将上述信息通过有线传输网络5传输至上位机3。上位机3将车辆信息在显示设备33中实时显示，并将数据存储至数据库32，即实现机场地面车辆跟踪管理***对车辆信息的采集与监控。
与此同时，机场地面车辆跟踪管理***判断车辆是否存在违章行为，包括超速、进入限制区域等，上位机3对上述违章行为进行记录，车辆信息采集设备1的人机互动模块15对上述行为进行声光报警。
车辆调度功能：上位机3中的服务器31通过外部网络接口35连接至机场生产调度网络36，并从机场运行数据库37中获取地面车辆服务事件(包括服务地点、服务时间、服务需求等)。机场地面车辆跟踪管理***根据服务地点查找附近距离最近且服务状态处于空闲的地面车辆，并发送调度信息(包含服务地点、服务时间、服务需求等信息)。地面车辆接收到服务信息后返回确认信息。
通信服务功能：机场地面车辆跟踪管理***与一个或若干个地面车辆通过有线传输网络5和无线传输网络4建立通信链路，实现机场地面车辆跟踪管理***与地面车辆的相互通信，通信方式包括短消息、语音、视频、报警等。
车辆服务时间计量功能：机场地面车辆跟踪管理***对比车辆位置与机坪位置，用于判断地面车辆作业的机坪号码以及车辆是否到位。上位机3根据车辆到位后作业状态传感器145的工作状态来获取其作业开始与结束时间。
图6给出了机坪及周围区域的俯视图，并将每一个机坪及周围区域分为四个部分，分别为服务区域6、服务准备区域7、廊桥保护区8和通行区域9。服务区域6与机坪基本重合，通常情况下，当机坪没有停靠飞机时，地面车辆不会驶入或停靠机坪。服务等待区域7在机坪两侧，除上述区域外，将车辆可自由通行的大部分区域定义为通行区域9。机场地面车辆跟踪管理***通过地面车辆位置与服务区域6位置对比，判断地面车辆作业的机坪号码以及车辆是否到位。
结合图6，定义地面车辆的服务状态有三种，分别为服务状态、准备服务状态与空闲状态。
(1)若地面车辆停留在服务区域6，且车辆作业状态传感器145获取的车辆服务状态为工作状态，则认定该地面车辆为正在服务状态，并将车辆进入服务区域6后，作业传感器状态145由空闲状态变为工作状态的时刻记做开始服务时刻，作业传感器145状态由工作状态变为空闲状态的时刻记做结束服务时刻。
(2)若地面车辆停留在服务准备区域7，或地面车辆停留在服务区域6且车辆作业状态传感器145获取的车辆服务状态为空闲，则认定地面车辆为准备服务状态，并将车辆进入服务区域6或服务准备区域7的时刻记做开始准备时刻。
(3)地面车辆除上述两种状态之外的状态为空闲状态，车辆管理***通过上述逻辑运算获取地面车辆的开始准备时刻、开始服务时刻、结束服务时刻，并将上述信息存储至数据库32后上传至机场运行数据库37，为地面车辆服务时间与服务量的计量提供依据。
最后应当说明的是,以上实施例用以说明本发明的技术方案而非限制，应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
在定位模块12中，所述的全球卫星导航***采用包括GPS定位***、北斗定位***、GLONASS定位***、伽利略定位***之中的一种。
本发明提供的机场地面车辆跟踪管理***的功能主要包括车辆信息采集与监控、车辆调度、通信服务、车辆服务时间计量等。本发明有利于提高机场运行效率和标准化管理水平，为机场和航空公司提供更加精确、便捷的地面车辆管理方式和服务计量方式。

Claims (4)

1.一种机场地面车辆跟踪管理***，其特征在于：所述的机场地面车辆跟踪管理***包括：多台车辆信息采集设备(1)、一台或多台地面分站(2)和上位机(3)；其中：每辆地面车辆上均安装一台车辆信息采集设备(1)，地面分站(2)安装在机场塔台或地面，上位机(3)安装在监控中心；地面车辆信息采集设备(1)与地面分站(2)通过无线传输网络(4)连接；地面分站(2)与上位机(3)之间通过有线传输网络(5)连接。
2.根据权利要求1所述的机场地面车辆跟踪管理***，其特征在于：所述的车辆信息采集设备(1)包括：微处理器(11)、定位模块(12)、无线传输模块(13)、传感器模块(14)和人机互动模块(15)；其中：定位模块(12)、无线传输模块(13)、传感器模块(14)、人机互动模块(15)均与微处理器(11)相连接；
微处理器(11)为车辆信息采集设备(1)的核心控制器，用于控制定位模块(12)、无线传输模块(13)、传感器模块(14)和人机互动模块(15)实现数据采集、数据传输和人机互交操作；
定位模块(12)上安装有定位天线(16)，使用全球卫星导航***，采集地面车辆的经度、纬度、海拔、移动速度信息，通过串口总线或CPU总线与微处理器(11)相连接；微处理器11每隔数秒钟主动向定位设备模块(12)采集车辆的位置信息；
无线传输模块(13)上安装有无线传输天线(17)，与微处理器(11)通过串口总线或CPU总线相连接，其包括无线传感网收发模块、无线局域网收发模块、GPRS模块、3G模块、数字集群收发模块；
传感器模块(14)包括：信号采集器(141)、发动机传感器(142)、车速传感器(143)、电源电量传感器(144)、油量传感器(145)和作业状态传感器(146)；其中：信号采集器(141)为信号采集控制器，与微处理器(11)相连接，并分别与发动机传感器(142)、车速传感器(143)、电源电量传感器(144)、油量传感器(145)和作业状态传感器(146)相连接，用于通过发动机传感器(142)、车速传感器(143)、电源电量传感器(144)、油量传感器(145)和作业状态传感器(146)采集地面车辆的状态信息，并上传给微处理器(11)；
人机互动模块(15)包含显示器、键盘、喇叭、话筒与声光报警器等部分；显示器、键盘通过串口总线或CPU总线与微处理器(11)相连接，喇叭、话筒通过信号线与微处理器(11)相连接。
3.根据权利要求1所述的机场地面车辆跟踪管理***，其特征在于：所述的地面分站(2)包括：无线传输模块(21)、微处理器(22)和有线网络接口(24)；其中：无线传输模块(21)、有线网络接口(24)与微处理器(22)通过串口总线或CPU总线相连接；无线传输模块(21)上安装有无线传输天线(23)并连接至无线传输网络(4)，与车辆信息采集设备(1)实现通信；有线网络接口(24)与上位机(3)通过有线传输网络(5)相连接。
4.根据权利要求1所述的机场地面车辆跟踪管理***，其特征在于：所述的上位机(3)包括：服务器(31)、数据库(32)、显示设备(33)、有线网络接口(34)和外部网络接口(35)；服务器(31)中安装有机场地面车辆跟踪管理***，数据库(32)、显示设备(33)、有线网络接口(34)、外部网络接口(35)与服务器(31)通过总线相连，服务器(31)通过有线网络接口(34)与地面分站(2)通信，并将采集到的地面车辆的状态、位置信息存储至数据库(32)；外部网络接口(35)与机场生产网络(36)相连，并从机场运行数据库(37)中实时读取航班信息与机场运行数据，并以此为依据及时调整地面车辆管理与调度策略。
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