机场智能跑道解决方案

2. 行业现状分析
     实现机场跑道智能化主要涉及三方面的工作：
（1）建立大容量、长距离、高精度、多参量的监测传感网络；
（2）搭建分析处理机场跑道特征参量的大数据云计算平台；
（3）提供机场跑道全面智能化监测与智能感知功能。
  随着计算机软硬件及网络技术的发展，以及新一代人工智能、深度学习技术在众多领域的成功应用，上述三项工作内容中的云平台软硬件、基于信息特征抽取与表征的智能化服务已不再是制约机场道面智能化发展的技术瓶颈。对于底层的传感技术，目前应变、温度、位移、振动等类型传感器是实现机场跑道智能化感知的主要手段。但由于机场跑道距离长、范围大，获取以上指标的电类传感器都存在信号远传困难、信号质量易受干扰、长期可靠性难以保证等问题。发展至今，跑道智能化监测所需底层传感技术仍然主要采用精度高、信号适合远距离传输的光纤光栅（FBG）类传感器。但常规 FBG 传感器均基于逐点制备后再组网安装，不仅传感器本身制作工艺复杂，而且在传感器埋设过程中，对施工安装及保护工艺要求苛刻，导致现场施工安装困难、存活率低。不仅如此，为实现机场跑道智能化感知，传感器组网规模还要求能够覆盖机场跑道的大面积区域。然而，BG 传感器多点大规模组网复用时成本昂贵，且复用容量有限，仅适合开展机场道面有限区域、局部板块单元的组网监测；而最多百余测点规模的传感网只适合开展机场道面的局部智能化感知，无法对道面整体及内部状态进行全域性的预警与评价，导致其效果仅仅满足科研试验需求，无法工程化实用。综上所述，实现机场智能化跑道的主要难点在于缺少先进可靠的满足大容量、长距离、高精度且具有良好经济性的传感监测手段。
3. 产品应用分析
  为贯彻“四型机场”建设理念，提升机场智能化管理运维水平，本方案拟采用先进的光栅阵列（FBG Array）传感技术来实现机场跑道的大容量、长距离、高精度智能感知。理工光科在多个国家项目的支持下，经过十多年的科研攻关，目前已成功开发了一整套光栅阵列传感技术。国际上首次在 1 根光纤上实现了工业化制备数万个光纤光栅传感器，可直接制备出大容量、高密集振动、应变、温度等传感光缆，而不必如传统方式逐个生产传感器。此外，已研制出相应的光栅阵列传感解调仪表以及长距离、大容量、高精度的分布式光纤传感监测网络系统。该项成果获得了 2019 年度国家技术发明二等奖。
上述具有容量大、精度高、信号可远传，且成本经济等优势的新一代传感技术，已被广泛应用于国家的石油石化、交通、电力、民航等众多领域，成功解决了多个行业内长期存在的大量监测与感知难题，十分适合用于开展机场道面状态全覆盖智能监测。
4. 方案实施
4.1 技术路线
4.2 测点布设
  选择光栅阵列传感光缆作为本方案的主要感知手段。图 3 为监测点位示意，
  包括：沿跑道纵向埋设的.....光栅阵列振动传感缆和....光栅阵列温度传感缆，...(文字省略).....应变/温度监测断面及....对激光轮迹仪。  4.2.1 纵向埋设光栅阵列振动传感缆
       ...............................(文字省略)。
 4.2.2 ..(文字省略)
 4.2.3 ..(文字省略)
 4.2.4 激光轮迹仪
     .............如图 3 ........(文字省略)。
 4.2.5 光纤陀螺线形监测系统
  光纤陀螺线形监测系统基于光纤陀螺....................(文字省略)....，巡线监测路线示意如图 7。
 
4.3 系统功能
  结合 BIM+GIS 可视化承载表现，智能跑道系统除可直接采集全域道面振动场、全程及断面密集应变/温度场等参量外，基于监测/检测指标的统计分析反馈，以及大数据智能化的深度学习推理，逐步实现如下具有全覆盖感知特点的智能化功能。

•   跑道全域道面板开裂定位
•   跑道全域道面板错台定位
•   跑道全域道面板脱空定位
•   跑道全域道面板断板定位
•   道面板材料疲劳损伤评价
•   跑道全程结冰预警
•   跑道全程沉降趋势预测
•   飞机着陆荷载信息分布与统计
•   飞机滑跑轨迹跟踪定位
•   飞机机型辨识
•   飞机起落架偏移统计
•   载具入侵跑道定位报警