机场导航站综合监控系统的前端采集装置设计

机场导航站是飞机导航装置的安置点,至关重要,一旦出现故障不仅会影响飞机的正常导航甚至会造成更严重的后果。导航设备出现故障的很大一部分原因是电力系统故障或者导航站室内环境发生了破坏性变化。因此建立一套集中的监控系统有利于管理人员及时了解导航设备的运行状态及环境情况，更好地提高飞机导航的安全性和设备维护管理的高效性。但是目前一些机场的导航站监控系统依然存在着各种各样的不足和缺陷。例如，视频监控与环境数据采集相互独立，造成了监控通信链路的重复铺设,降低了资源的利用率；监控类型少，一些只监控电力数据和温湿度数据，而没有漏水、烟雾、红外等的监测，这样不利于对监控数据进行综合的分析而给出可靠的监控信息；一些小型机场的导航站安装的是壁挂空调而不是精密空调，壁挂空调没有RS485通信接口,导致不能通过监控系统进行控制，只能进行人工手动调节；系统设备的兼容性和扩展性差，只能进行固定厂家设备的更新，对于新类型的监控设备或者不同厂家的监控设备不能顺利接入，不利于系统的升级扩展，虽然有些组态软件可以顺利接入，但价格高昂，施工成本过高。鉴于以上缺点和不足，本文设计了一套具有良好可扩展性、兼容性、高效性、可靠性和资源利用率高的综合集中监控系统。

1 采集装置硬件总体设计思想

本系统将监控数据主要分为音视频数据和环境数据两大部分，音视频数据通过摄像头和麦克风进行采集并由视频主板压缩为MPEG4视频格式，环境数据通过环境数据采集卡进行采集，视频主板采用透明传输方式将环境数据采集卡的数据直接转发到上层软件指定的TCP端口；底层环境采集设备一般都选用RS485数据接口，可直接接入环境数据采集卡进行工作，这样大大提高了硬件设备的兼容性和可扩展性。并且环境采集卡采用即接即用的方式，可随时接入到视频压缩主板上，所以在需要对环境数据进行采集的地方，应在视频压缩主板上接入环境采集卡，否则无需接入。

对于硬件接口和通信协议实现与机场导航站原有监控系统的接口和通信协议相兼容，保护用户原有的投资。对于数据的传输采用音视频数据与环境采集数据统一打包的方式，由微波定向传输到导航监控中心，由上层集中监控软件统一进行数据处理，这样可以节省通信链路资源；在上层的集中监控软件中辅以配套的数据通信、自动报警接收、视频实时播放、报警数据维护等软件，就能实现报警的迅速性、准确性、定位精确性及查询统计分析等功能，为机场导航安全提供科学的决策依据，增强机场人员快速反应能力和指挥能力。

前端采集装置的系统结构设计如图1所示，主要分视频压缩主板和环境数据采集接口板。视频压缩主板主要负责将来自CCD摄像头的视频信号和麦克风的声音压缩为MPEG4的音视频流，同时按一定时间间隔从数据采集接口板获取各种环境数据。数据采集接口板上主要挂接着基于RS485和I/O通信的各类环境数据检测设备，对于处理好的音视频数据和环境检测数据将统一打包为以太网数据包通过网络接口传输出去，网络接口提供RJ45接头，可由微波传输方式传送到导航监测中心。监测中心的集中管理软件负责接收处理音视频数据和环境数据，视频数据可实时解码显示，环境数据可以与设定的参数比对，判断是否正常，是否需要报警等操作。

2 视频压缩主板设计

音视频压缩主板如图2所示,采用 GO7007SB 芯片进行音视频压缩。此芯片是美国 WIS 公司的一款支持多格式的 MPEG4 视频编码芯片。它采用了多种高精度的压缩算法，能输出MPEG4、MPEG-2、MPEG-1、H.263、MJPEG等数据流格式，同时支持完美的音视频同步输出。能够输出的最大规格为：以30 S/s的帧率输出NTSC制式的分辨率为720×480，以25 S/s的帧率输出PAL制式的分辨率为720×576。此外该芯片还提供了丰富的外围硬件接口:支持10位RGB Bayer视频解码器接口、32位数据、100 MHz的SDRAM数据总线接口、I2C总线接口、 I2S 外部音频/PCM编码器/DSP接口以及灵活的HPI主机接口;可以支持多种类型的CPU,多数CMOS和CCD传感器以及 Philips公司SAA711X视频处理器,都能无缝连接到视频输入接口。

作者：黄 健 张 杰 吴延海   来源：电子技术应用